一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量方法及测量系统

摘要

本发明公开了一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量方法及测量系统。所述测量方法为：在钢制安全壳上选取环形区域；沿环形区域的水平面安装固定多个图像采集设备；打开屏蔽厂房顶部水箱，进行图像采集，并将图像数据传输到终端设备；对采集的图像进行识别和分析，识别被水流覆盖的区域；根据识别水流形成的数据计算环形区域的水膜覆盖率，以及钢制安全壳整体的水膜覆盖率。测量系统包括区域定位模块；图像采集设备；设备设置模块；图像合成模块；数据计算模块。本发明通过在钢制安全壳上选取直径相同、高度不同的若干环形区域，通过测量环形区域的水膜覆盖率来计算钢制安全壳的水膜覆盖率，提高了测量数据的准确性，降低了测量的难度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量方法及测量系统。

背景技术

第三代压水堆非能动核电厂采用双层安全壳结构，外安全壳是混凝土结构的屏蔽厂房，内安全壳是钢制安全壳结构。内层钢制安全壳可在事故工况下将安全壳内部的热量通过安全壳热传导传递到钢制安全壳外部，再通过空气自然对流将热量传递给大气。为了提高传热量，外安全壳顶部设置冷却水箱，在事故情况下，水箱的水通过重力作用喷淋到钢制安全壳，并沿着安全壳向下流动，将热量带走。

因此，钢制安全壳水膜覆盖率的测量是核电厂装料前必须进行一项试验项目，同时也是核电厂运行期间每隔十年就要进行一次的定期试验。

核电厂内外安全壳间隔空间狭小，钢制安全壳外表面还有空气导流板隔离。同时，由于钢制安全壳高度较高，测量时往往需要高空作业，不利于钢制安全壳水膜覆盖率的准确测量。

目前，可通过热红外仪、人工测量等方法对安全壳水膜覆盖率进行测量，但这些方法存在一定的缺点，如热红外仪测量，会受到水温与安全壳接触面温差变化的影响；人工测量则受人为因素较多，长期在狭小的空间进行高空作业，对人的要求很高，测量人员易受到干扰，都会影响测量的准确性和测量精度。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量技术，能够清晰、精准测量并实时计算出安全壳水膜的覆盖情况。

为了解决上述问题，本发明提供了一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量方法，其特征在于，其步骤包括：

步骤1)：在钢制安全壳上选取不少于2个直径相同、高度不同的环形区域；

步骤2)：沿步骤1)选取的环形区域的水平面，在屏蔽厂房的外层混凝土屏蔽墙内壁上安装固定多个图像采集设备；

步骤3)：打开屏蔽厂房顶部水箱，在水流流出的同时进行图像采集，并将图像数据传输到终端设备；

步骤4)：对采集的图像进行识别和分析，每组图像通过软件合成一张图像，并识别被水流覆盖的区域；

步骤5)：根据识别水流形成的数据计算环形区域的水膜覆盖率，以及钢制安全壳整体的水膜覆盖率。

优选地，所述环形区域的宽度为0.3-1.5米。

优选地，所述环形区域的外壁设置图像识别区分记号。

更优选地，所述图像识别区分记号为荧光刻度、不规则曲线或两者的结合。

优选地，每个所述环形区域上的图像采集设备均匀分布，相邻图像采集设备采集的图像有部分区域重合。

优选地，每个所述环形区域上的图像采集设备不少于12台，图像采集设备的拍摄角度为140°，相邻两台图像采集设备与钢制安全壳中心轴的夹角为30°。

优选地，所述图像采集设备包括高清相机及照明设备。

优选地，所述环形区域的水膜覆盖率的计算公式为：

ρ_A＝(l₁+l₂+…+l_n)/l；

其中，ρ_A为环形区域的水膜覆盖率；l为合成图像长度；ln为第n个被水膜覆盖的区域长度。

优选地，所述钢制安全壳整体的水膜覆盖率的计算公式为：

ρ＝γ_A·ρ_A+γ_B·ρ_B+…；

其中，ρ为钢制安全壳整体的水膜覆盖率；γ_A为A环形区域系数，ρ_A为A环形区域的水膜覆盖率，γ_B为B环形区域系数，ρ_B为B环形区域的水膜覆盖率，以此类推，所有环形区域系数之和为1，且每个环形区域系数为0.3～0.7。

本发明还提供了一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量系统，其特征在于，包括在钢制安全壳上选取不少于2个直径相同、高度不同的环形区域的区域定位模块；用于在打开屏蔽厂房顶部水箱、在水流流出的同时进行图像采集，并将图像数据传输到终端设备的图像采集设备；用于将图像采集设备沿环形区域的水平面均匀设置于屏蔽厂房外层混凝土屏蔽墙内壁上的设备设置模块；用于对采集的图像进行识别和分析，每组图像通过软件合成一张图像，并识别被水流覆盖的区域的图像合成模块；用于根据识别水流形成的数据计算环形区域的水膜覆盖率，以及钢制安全壳整体的水膜覆盖率的数据计算模块；数据计算模块与图像合成模块连接，图像合成模块分别与区域定位模块、设备设置模块连接，设备设置模块连接图像采集设备。

优选地，所述区域定位模块选取的环形区域的宽度为0.3-1.5米。

优选地，所述区域定位模块选取的环形区域的外壁设置有图像识别区分记号。

优选地，所述图像识别区分记号为荧光刻度、不规则曲线或两者的结合。

优选地，所述设备设置模块在环形区域上设置图像采集设备的分布规则为：均匀分布，且相邻图像采集设备采集的图像有部分区域重合。

优选地，所述图像采集设备在同一个环形区域上不少于12台，图像采集设备的拍摄角度为140°，相邻两台图像采集设备与钢制安全壳中心轴的夹角为30°。

优选地，所述图像采集设备包括高清相机及照明设备。

本发明通过在钢制安全壳上选取直径相同、高度不同的若干环形区域，通过测量环形区域的水膜覆盖率来计算钢制安全壳的水膜覆盖率，提高了测量数据的准确性，降低了测量的难度。

附图说明

图1为钢制安全壳上环形区域的示意图；

图2为环形区域内图像采集设备的布置图；

图3为环形区域外侧荧光刻度及不规则曲线的示意图；

图4为测量系统的模块连接图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量方法，其步骤为：

S1：在钢制安全壳1上选取两个且直径相同、高度不同的环形区域，本实施例中分别在52米标高和23米标高处选择宽度为0.5米的A环形区域和B环形区域作为采集图像的区域，如图1所示；

S2：沿上述环形区域的水平面，在屏蔽厂房外层混凝土屏蔽墙2内壁上安装固定若干个图像采集设备3；

S3：打开屏蔽厂房顶部水箱，在水流流出的同时进行图像采集，并将图像数据传输到终端设备；

S4：对采集的图像进行识别和分析，每组图像通过软件合成一张图像，并识别被水流覆盖的区域；

S5：根据识别水流形成的数据计算环形区域的水膜覆盖率，以及钢制安全壳1整体的水膜覆盖率。

在具体实施过程中，在环形区域外壁标识荧光刻度以及不规则曲线膜覆盖长度，以便进行图像识别、合成及数据分析和计算。设置的相邻荧光点距离为0.1米，共计1247个荧光点，(如图3所示，图3中黑色圆点为荧光点，荧光点上下两侧的不规则曲线即不规则曲线膜)。

在具体实施过程中，根据安全壳1厂房和屏蔽墙2墙体之间的间距以及相机安装所需的空间，通过计算得出图像采集装置3布置在环形区域沿圆周均匀布置不少于12台图像采集装置3，图像采集拍摄角度为140°，相邻两台数据采集装置与安全壳中轴的夹角为30°，两组共计24台图像采集装置3，见图2。相邻图像采集装置3获取的图像有部分重叠。图像采集装置3包括高清相机及照明设备。

在具体实施过程中，采取有线数据线进行数据传输，以降低数据受到噪声影响。A环形区域和B环形区域均包含12组数据，通过I/O接口集成，输入计算机。

将数据采集模块的数据导入计算机，通过图像分析软件(如HAICON)对同一时刻采集的12个图像进行处理，剪切相邻图像之间的重叠部分，识别水膜覆盖区域和非覆盖区域，计算A环形区域和B环形区域的水膜覆盖率，然后通过公式得到钢制安全壳1的水膜覆盖率。

通过图像合成软件，对每组图片重合部分进行处理，并判断水流或浸润区域，计算水膜覆盖率，实时显示并绘制水膜覆盖率曲线图。试验项目试验窗口期为72小时，根据试验周期，图像采集时间间隔选取为1分钟，试验期间一共可以采集4320组历史数据，并绘制水膜覆盖率曲线。

在具体实施过程中，环形区域的水膜覆盖率的计算公式为：

ρ_A＝(l₁+l₂+…+l_n)/l；

其中，ρ_A为环形区域的水膜覆盖率；l为合成图像长度；ln为第n个被水膜覆盖的区域长度(长度均是图像处理软件确定的长度，以统一标准)。

钢制安全壳1整体的水膜覆盖率的计算公式为：

ρ＝γ_A·ρ_A+γ_B·ρ_B+…；

其中，ρ为钢制安全壳(1)整体的水膜覆盖率；γ_A为A环形区域系数，ρ_A为A环形区域的水膜覆盖率，γ_B为B环形区域系数，ρ_B为B环形区域的水膜覆盖率，以此类推，所有环形区域系数之和为1，且每个环形区域系数为0.3～0.7。在试验过程中某时刻，测量计算得出ρx＝73％，ρ_B＝75％，取γ_A＝0.45，γ_B＝0.55，通过以上公式计算得出ρ＝0.45·73％+0.55·75％＝74.1％。区域系数可根据经验和不同测量对象进行调整。

实施例2

本实施例提供了一种钢制安全壳水膜覆盖率的测量系统，包括：

1、区域定位模块，用于在钢制安全壳1上选取不少于2个且直径相同、高度不同的环形区域；

2、设备设置模块，用于沿上述环形区域的水平面，在屏蔽厂房外层混凝土屏蔽墙2内壁上安装固定若干图像采集设备3；

3、图像采集模块，用于打开屏蔽厂房顶部水箱，在水流流出的同时进行图像采集，并将图像数据传输到终端设备；

4、图像合成模块，对采集的图像进行识别和分析，每组图像通过软件合成一张图像，并识别被水流覆盖的区域；

5、数据计算模块，用于根据识别水流形成的数据计算环形区域的水膜覆盖率，以及钢制安全壳整体的水膜覆盖率。

数据计算模块与图像合成模块连接，图像合成模块分别与区域定位模块、设备设置模块连接，设备设置模块连接图像采集设备(3)

所述区域定位模块的环形区域外壁设置图像识别区分记号，采用荧光刻度和不规则曲线。

所述设备设置模块的图像采集设备3均匀分布，其采集图像有部分区域重合。

所述设备设置模块的图像采集设备3不少于12台，图像采集拍摄角度为140°，相邻2台数据采集装置与安全壳中轴的夹角为30°。

所述设备设置模块的图像采集设备3包括高清相机及照明设备。

本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。