一种核电站中子通量的计数仿真系统及方法与流程

本发明涉及核电站技术领域，尤其涉及一种核电站中子通量的计数仿真系统及方法。

背景技术：

核电站通过设置堆外探头连续测量反应堆在停堆、启动、功率运行等各种工况下的堆外中子通量，对这些测量到的信号进行处理后产生一系列闭锁和允许信号、报警和停堆信号，保证反应堆在任何工况下都处于安全、可控的范围内。而中子通量计数器是其中一个重要组成部分，主控室的中子通量计数器系统中的音响是根据实际源量程的值进行播放的，值高则音响播放频率高，值低则播放频率低，操纵员可以通过音响中播放的报警提示声音的频率来大概判断中子通量的数值和判断核电机组是否处于安全范围内，是否接近跳堆值，其是一种启停堆(达临界)的重要和直观的辅助手段。当操纵员在模拟机上进行培训和取照考试的时候，为了达到高度逼真的培训效果，必须在主控室营造与参考机组高度一致的仿真环境，以让操纵员面对最真实的培训场景，达到提高心理素质、形成正确的感官响应习惯以及处理各种复杂运行情况的全面的技术能力的目标，使得核电站中子通量计数器在机组运行工况下的逼真再现必不可少。

在现有的核电站中，核电站中子通量计数仿真方案的实现手段是：在全范围模拟机的模型中编一个小归类逻辑，按中子通量的数值大小划分为5个频率来控制中子通量报警提示音频信号的播放，再将已经选好的其中一个频率的音频信号传输给喇叭进行播放，同时取消了实际核电机组中频率档位(1，10，100，1000)的切换功能。

然而，上述仿真系统的实现原理和实际核电机组差别较大，同时对实际核电机组的重要功能进行了简化，很难真实再现相关的培训场景，使得此系统基本丧失了其培训作用，并对操纵员存在一定的误导，最终造成用户对此系统的体验和培训效果差。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种核电站中子通量的计数仿真系统及方法，能够最大程度地实现中子通量的计数功能仿真，有助于相关技术人员的培训。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种核电站中子通量的计数仿真系统，包括：

模拟机，用于生成核电站全范围内实际中子通量的数值；

仿真计算机，连接所述模拟机，用于从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号的关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号；以及，

主控室中子通量喇叭，连接所述仿真计算机，用于接收并播放所述音频信号。

进一步地，所述系统还包括：接口设备，所述仿真计算机通过所述接口设备连接所述模拟机，用于将所述模拟机输出的所述仿真的中子通量的数值转换为所述仿真计算机可识别的数值。

进一步地，所述仿真计算机具体包括：

记录模块，用于记录现场实际全范围中子通量的报警信息，报警信息包括中子通量数值和对应的音频信息；

配置模块，用于根据所述中子通量数值和对应的音频信息，建立中子通量的数值和报警的音频信号的关系表；

转换模块，用于从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，并将所述仿真的中子通量的数值转换为音频播放频率值；以及，

音频信息获取模块，用于根据所述数值获取所述音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述转换模块按如下公式对数值进行转换：

Y＝X/K；

其中，Y为音频播放频率值，X为中子通量的数值，K为频率档位系数。

进一步地，所述仿真计算机还包括：切换模块，用于选择和切换所述频率档位系数，使所述转换模块能够将所述数值转换为不同的音频播放频率值，并使所述音频信息获取模块能够分别获取所述不同的音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述仿真计算机还包括：音量调节模块，用于调节所述音响喇叭的播放音量。

另一方面，本发明提供一种核电站中子通量的计数仿真方法，包括：

模拟机生成核电站全范围内实际中子通量的数值；

仿真计算机从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号；

主控室中子通量喇叭接收并播放所述音频信号。

进一步地，在所述仿真计算机接收所述数值，并获取所述数值所对应的音频信号之前，还包括：

接口设备将所述模拟机输出的数值转换为所述仿真计算机可识别的数值。

进一步地，所述仿真计算机从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号，具体包括：

记录现场实际全范围中子通量的报警信息，报警信息包括中子通量数值和对应的音频信息；

根据所述中子通量数值和对应的音频信息，建立中子通量的数值和报警的音频信号的关系表；

从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，并将所述数值转换为音频播放频率值；

根据所述数值获取所述音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述数值按如下公式进行转换：

Y＝X/K；

其中，Y为音频播放频率值，X为中子通量的数值，K为频率档位系数。

进一步地，所述方法还包括：

所述仿真计算机选择和切换所述频率档位系数，以将所述数值转换为不同的音频播放频率值，并分别获取所述不同的音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述方法还包括：

所述仿真计算机调节所述音响喇叭的播放音量。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过模拟机生成核电站全范围内实际中子通量的数值，再通过仿真计算机从模拟机中采集需要仿真的中子通量的数值，以根据关系表获取仿真的中子通量的数值所对应的音频信号，从而使音响喇叭对该音频信号进行播放，实现核电机组在运行过程中中子通量报警提示声响的高逼真仿真功能，有助于相关技术人员的培训，且方案简单、成本低、易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的核电站中子通量的计数仿真系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的核电站中子通量的计数仿真方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术在核电站中子通量计数仿真系统中存在的功能简单、培训效果差等技术问题，本发明旨在提供一种核电站中子通量的计数仿真系统，其核心思想是：提供一种模拟机和仿真计算机，使模拟机生成核电站全范围内实际中子通量的数值，并将该数值中需要仿真的中子通量的数值送入仿真计算机进行计算和处理，根据关系表获取仿真的中子通量的数值所对应的音频信号，仿真计算机再讲该音频信号送入主控室中子通量喇叭进行播放，实现核电机组在运行过程中中子通量报警提示声响的高逼真仿真功能。本发明所提供的计数仿真系统能够高度逼真的仿真核电站中子通量计数功能，高度维护了系统功能的完整性，使得系统的培训功能可以得到充分发挥。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站中子通量的计数仿真系统，参见图1，该计数仿真系统包括：

模拟机1，用于生成核电站全范围内实际中子通量的数值；

仿真计算机2，连接所述模拟机1，用于从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号的关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号；以及，

主控室中子通量喇叭3，连接所述仿真计算机2，用于接收并播放所述音频信号。

需要说明的是，实际核电机组中中子通量计数器系统的实现原理是对中子通量的数值进行换算，转成相应的频率报警提示声响，以在技术人员进行机组启停操作过程中对技术人员进行提示和辅助。本发明所提供的计数仿真系统与实际系统的原理相同。模拟机1模拟生成核电站全范围实际核电机组中子通量的数值，其中，模拟机1是对整个机组正常、故障和事故等运行工况进行全比例全范围模拟的装置。模拟机1在生成中子通量数值后，仿照实际核电机组的特点，将需要仿真的中子通量的数值发送到外部系统，即仿真计算机2上进行计算和处理，而不是在模拟机系统中进行计算，从而保证了模拟机系统的独立性和维护的方便性，且方便于模拟机系统的其他特殊功能的实现。

仿真计算机2在采集需要仿真的中子通量的数值后，对该数值进行计算和处理，根据中子通量的数值和音频信号的关系表获取该数值所对应的音频信号，其中，音频信号为中子通量报警提示声响音频信号。仿真计算机2在获取相应地音频信号后，将该音频信号通过音频输出接口送入装在主控室中子通量喇叭3上进行播放，实现对相关技术人员启停机组等运行工况过程中的培训功能。

进一步地，所述系统还包括：接口设备4，所述仿真计算机2通过所述接口设备4连接所述模拟机1，用于将所述模拟机1输出的所述仿真的中子通量的数值转换为所述仿真计算机2可识别的数值。

需要说明的是，由于模拟机1是基于全范围模拟机平台的，与仿真计算机所采用的专用软件系统不同，因此需要一个专用的接口设备4，作为两个平台的桥梁，将模拟机1中采集到的中子通量数值进行转换，使转换后的数值能够被仿真计算机2的输入接口认可和识别，以便将中子通量的数值传送到仿真计算机2的专用软件系统中进行计算和使用。因此，在设置接口设备前，需先了解接口设备的输入和输出规则，以及两个平台的通信规则，以便实现模拟机和仿真计算机的对接。

进一步地，所述仿真计算机具体包括：

记录模块，用于记录现场实际全范围中子通量的报警信息，报警信息包括中子通量数值和对应的音频信息；

配置模块，用于根据所述中子通量数值和对应的音频信息，建立中子通量的数值和报警的音频信号的关系表；

转换模块，用于从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，并将所述仿真的中子通量的数值转换为音频播放频率值；以及，

音频信息获取模块，用于根据所述数值获取所述音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述转换模块按如下公式对数值进行转换：

Y＝X/K；

其中，Y为音频播放频率值，X为实际中子通量的数值，K为频率档位系数。

需要说明的是，仿真计算机从实际核电机组1∶1录制中子通量报警提示声响音频文件作为音频信息以及对应的中子通量数值，从而建立中子通量的数值与音频信息的关系表。在将需要仿真的中子通量的数值送入仿真计算机的专用软件系统中后，仿真计算机中的转换模块通过上述逻辑运算获得与实际核电机组相一致的报警提示音响的播放频率，即音频播放频率值Y。进而，仿真计算机中的音频信息获取模块根据转换获得的音频播放频率值来触发其对应的音频文件，获取音频信号，再通过音频输出接口将音频信号送入装在主控室中子通量喇叭上进行播放，完成核电站中子通量的计数仿真。

进一步地，所述仿真计算机还包括：切换模块，用于选择和切换所述频率档位系数，使所述转换模块能够将所述数值转换为不同的音频播放频率值，并使所述音频信息获取模块能够分别获取所述不同的音频播放频率值所对应的音频信息。

需要说明的是，频率档位系数K可从1、10、100、1000四个系数中选择和切换，保证与实际核电机组一致。通过选择和切换不同的频率档位系数，将采集到的中子通量的数值转换为不同的音频播放频率值，进而使音响喇叭播放不同频率的音频信号。其中，切换模块还可在显示屏上显示出档位选择画面，以仿真实际核电机组的档位切换功能。

进一步地，所述仿真计算机还包括：音量调节模块，用于调节所述音响喇叭的播放音量。

需要说明的是，仿真计算机直接驱动装在主控室的音响喇叭进行声音播放，达到与现场频率和音色高度一致的报警提示声音。仿真计算机还可对音响喇叭的音量进行调节，音响喇叭使用普通音频播放器即可。另外，由于装载在仿真计算机上的软件和音频对硬件无特殊要求，因此仿真计算机使用普通电脑主机即可。

本发明实施例通过模拟机生成全范围内实际中子通量的数值，再通过仿真计算机从模拟机中采集需要仿真的中子通量的数值，以根据中子通量的数值和音频信号的关系表获取对应的音频信号，从而使主控室中子通量喇叭对该音频信号进行播放，实现核电机组在运行过程中中子通量报警提示声响的高逼真仿真功能，有助于相关技术人员的培训。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站中子通量的计数仿真方法，能够应用于上述实施例中的核电站中子通量的计数仿真系统中。参见图2，该方法包括：

S1、模拟机生成核电站全范围内实际中子通量的数值；

S2、仿真计算机从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号；

S3、主控室中子通量喇叭接收并播放所述音频信号。

进一步地，在所述仿真计算机接收所述数值，并获取所述数值所对应的音频信号之前，还包括：

接口设备将所述模拟机输出的数值转换为所述仿真计算机可识别的数值。

进一步地，所述仿真计算机从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值采集需要仿真的中子通量的数值，根据中子通量的数值和音频信号关系表将所述仿真的中子通量的数值转换为对应的音频信号，具体包括：

记录现场实际全范围中子通量的报警信息，报警信息包括中子通量数值和对应的音频信息；

根据所述中子通量数值和对应的音频信息，建立中子通量的数值和报警的音频信号的关系表；

从所述模拟机全范围内实际中子通量的数值中采集需要仿真的中子通量的数值，并将所述数值转换为音频播放频率值；

根据所述数值获取所述音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述数值按如下公式进行转换：

Y＝X/K；

其中，Y为音频播放频率值，X为中子通量的数值，K为频率档位系数。

进一步地，所述方法还包括：

所述仿真计算机选择和切换所述频率档位系数，以将所述数值转换为不同的音频播放频率值，并分别获取所述不同的音频播放频率值所对应的音频信号。

进一步地，所述方法还包括：

所述仿真计算机调节所述音响喇叭的播放音量。

本发明实施例通过模拟机生成全范围内实际中子通量的数值，再通过仿真计算机从模拟机中采集需要仿真的中子通量的数值，以根据中子通量的数值和音频信号的关系表获取对应的音频信号，从而使主控室中子通量喇叭对该音频信号进行播放，实现核电机组在运行过程中中子通量报警提示声响的高逼真仿真功能，有助于相关技术人员的培训。

综上所述，本发明提出了一种核电站中子通量的计数仿真系统及方法，其具有较好的实用效果，本发明的计数仿真系统对中子通量的数值计算和处理的方式，与实际核电机组的处理方式相一致，使本系统更趋于实际核电机组的原理和架构，且采用实际核电机组的真实报警提示声响音色，增加与实际核电机组功能一样的频率档位切换功能，达到与现场高度一致的仿真效果，最大程度的实现中子通量的计数仿真功能，为技术人员的培训提供高质量和高逼真度的功能和系统，而且采用独立的设备和软件，更易维护，另外，本系统方案简单，成本低，易于实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。