核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电站精密测量技术领域，特别是核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测技术。
【背景技术】
[0002]为确保安全，核电站的反应堆外部有一个安全壳，其最外层是预应力混凝土结构，该安全壳是反应堆发生意外的最后保障，对于核电站的安全来说意义重大。由于预应力混凝土的自身特性，会产生一些裂缝，如果裂缝比较稳定，特别是在打压期间比较稳定，则一般来说，安全壳的结构仍然是可以信赖的。而如果裂缝的宽度发生较大的变化，则有必要重新评估安全壳的安全系数，甚至影响该反应堆是否还可以继续运行。因此对于裂缝监测的重要性很高。
[0003]安全壳结构主要包括穹顶部分和筒壁部分。整体高度54米，直径40米。穹顶是一个直径48米的球冠，高度11米。外圈有一圈女儿墙，高度1.1米。在穹顶中间(穹顶中心最高点)，设有避雷针，避雷针周围有护栏，高度1米。
[0004]筒壁部分的裂缝可以通过摄影测量的方法进行监测，而穹顶部分由于攀爬困难，目前广泛采用的是位移传感器离线采集的方法。即在所需要监测的裂缝上安装位移传感器和微控制器模块以及存储器件，用微控制器模块采集位移传感器的数据，并记录在存储器件内。每隔一段时间，登上穹顶，采用人工的方式，将每个传感器对应的存储器内的位移数据采集到电脑内，再进行分析。
[0005]这种方式至少存在三个问题:
1，实时性不好，无法实时得到每个裂缝监测点的位移数据，给判断决策带来了一定的困难。
[0006]2，可靠性无法掌控，通常来说，需要监测的穹顶裂缝有几十条，如果有的传感器发生故障，无法测量或者存储，则丢失的数据无法弥补。
[0007]3，人工工作量大，需要不断攀爬穹顶，逐个采集数据。
[0008]解决这些问题的办法是安装带有无线传输功能的传感器，可以实时将数据传输到地面工作站。但是由于安全壳的形状和结构，特别是穹顶的球形结构，导致无线电传播环境非常恶劣，对于高频电磁波而言，就相当于是一个凸面镜，电磁波信号几乎都被发散到了高空，无法到达地面的数据处理模块。多家核安全监测方面的公司做过多次实验，最终宣告失败。因此目前为止尚无可应用于安全壳穹顶裂缝监测的无线自动监测装置。
[0009]并且，由于安全原因以及供电的问题，所使用的无线通信装置所使用的发射功率必须是微功率，一般不允许超过20dbm，所使用的频率也只能是ISM频段的频率。为解决核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测问题带来了更大的挑战。
【发明内容】
[0010]本发明提针对现有技术缺陷，提供一种核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测技术。
[0011]本发明的技术方案提供一种核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测方法，所述核电站安全壳包括穹顶部分和筒壁部分，穹顶外圈有一圈女儿墙，在穹顶中间设有避雷针，避雷针周围有护栏，设置若干无线传感器节点、中继模块和数据处理模块，
将各无线传感器节点布设于穹顶的裂缝处，每个无线传感器节点包括位移传感器15、第一微控制器模块11、存储器13和第一无线传输模块12，位移传感器15、存储器13和第一无线传输模块12分别与第一微控制器模块11连接，
通过位移传感器15测量裂缝的状况，采集的测量数据输入第一微控制器模块11 ;
通过第一微控制器模块11控制整个无线传感器节点的运行，包括将位移传感器15采集的测量数据分别输出到存储器13和第一无线传输模块12 ;
通过存储器13存储本节点中位移传感器15采集的测量数据，防止无线传输失败；
通过第一无线传输模块12无线发射本节点中位移传感器15采集的测量数据；
中继模块包括接收天线25、高频传输电缆26、第二微控制器模块21、第二无线传输模块22、第三无线传输模块23和发射天线27，第二无线传输模块22和第三无线传输模块23分别与第二微控制器模块21连接，接收天线25通过高频传输电缆26与第二无线传输模块22连接，发射天线27和第三无线传输模块23连接；
将接收天线25放置于穹顶中间的护栏上，接收所有无线传感器节点采集的测量数据；通过高频传输电缆26在穹顶中间与女儿墙之间建立起信号链路，将接收天线25接收的测量数据传输到第二无线传输模块22 ;
通过第二无线传输模块22解调测量数据并输入第二微控制器模块21 ;
通过第二微控制器模块21控制整个中继模块的运行，包括将测量数据解码后输出到第三无线传输模块23 ;
通过第三无线传输模块23对第二微控制器模块21解码后的测量数据进行调制，并发送到发射天线27 ;
将发射天线27安置在女儿墙外，根据第三无线传输模块23的调制结果转发测量数据；
数据处理模块包括第四无线传输模块31和终端设备32，第四无线传输模块31和终端设备32通过数据电缆连接，
将第四无线传输模块31放置在能够与中继模块的发射天线27通视的位置，接收发射天线27转发的测量数据，并发送到终端设备32 ;
终端设备32对收到的测量数据进行处理及存储。
[0012]而且，所述位移传感器15采用LVDT类型的位移传感器，所述LVDT表示线性可变差动变压器。
[0013]而且，高频传输电缆26采用50欧姆电缆，要求在433Mhz频率上一百米的衰减不大于15dB。
[0014]而且，所述第一无线传输模块12、第二无线传输模块22、第三无线传输模块23和第四无线传输模块31采用芯片Si4432。
[0015]而且，各无线传感器节点中设置第一电源14，中继模块中设置第二电源24，将第二无线传输模块22、第三无线传输模块23以及微控制器模块21和第二电源24集成为中继模块的主机42，放置在女儿墙附近。
[0016]本发明还相应提供一种核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测装置，所述核电站安全壳包括穹顶部分和筒壁部分，穹顶外圈有一圈女儿墙，在穹顶中间设有避雷针，避雷针周围有护栏，包括若干无线传感器节点、中继模块和数据处理模块，
各无线传感器节点布设于穹顶的裂缝处，每个无线传感器节点包括位移传感器15、第一微控制器模块11、存储器13和第一无线传输模块12，位移传感器15、存储器13和第一无线传输模块12分别与第一微控制器模块11连接，
所述位移传感器15用于测量裂缝的状况，采集的测量数据输入第一微控制器模块11 ;所述第一微控制器模块11用于控制整个无线传感器节点的运行，包括将位移传感器15采集的测量数据分别输出到存储器13和第一无线传输模块12 ;
所述存储器13，用于存储本节点中位移传感器15采集的测量数据，防止无线传输失败；
所述第一无线传输模块12，用于无线发射本节点中位移传感器15采集的测量数据；
中继模块包括接收天线25、高频传输电缆26、第二微控制器模块21、第二无线传输模块22、第三无线传输模块23和发射天线27，第二无线传输模块22和第三无线传输模块23分别与第二微控制器模块21连接，接收天线25通过高频传输电缆26与第二无线传输模块22连接，发射天线27和第三无线传输模块23连接；
所述接收天线25放置于穹顶中间的护栏上，用于接收所有无线传感器节点采集的测量数据；