核电站远程监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种核电站远程监测系统，所述系统包括布设在多个监测点以形成无线传感网络系统且与远程监控中心进行通信的监测节点，监测节点包括传感器节点、微控制器、视频监控模块、无线通信模块、外围电路、路灯控制模块和电源模块；传感器节点置于监测点，包括分别独立的安插于功能电路板上的核辐射传感器模块和气象传感器模块；微控制器与传感器节点连接，微控制器通过外围电路与所述无线通信模块连接；微控制器还通过外围电路分别与路灯控制模块和电源模块连接；视频监控模块与微控制器连接，用于采集视频数据并将视频数据通过通信电缆传输到与远程监控中心连接的网关。该系统能提高监测精度且应变能力强。
【专利说明】核电站远程监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及核电站监控技术，特别是涉及一种核电站远程监测系统。
【背景技术】
[0002]核应急准备与响应是控制、减轻核辐射事故可能造成的人身伤害、财产损失及环境破坏的有效措施，也是有效处置核恐怖袭击事件、保障公共安全的重要方面。目前的核电站远程监测系统是由少数几个固定监测站组成，这几个固定监测站分布在核电站周边十几公里区域内，对周围大气环境中的核辐射进行监测。但是，传统的核电站远程监测系统中，监测站只由监测核辐射的传感器组成，由于固定的几个监测站密度过低，会影响监测精度，单个监测站故障将导致大片区域无法被及时监测到，且在发生紧急事故时应变能力也比较弱。
实用新型内容
[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能提高监测精度且应变能力强的核电站远程监测系统。
[0004]一种核电站远程监测系统，所述系统包括布设在多个监测点以形成无线传感网络系统且与远程监控中心进行通信的监测节点，所述监测节点包括传感器节点、微控制器、视频监控模块、无线通信模块、外围电路、路灯控制模块和电源模块；
[0005]所述传感器节点置于监测点，包括分别独立的安插于功能电路板上的核辐射传感器模块和气象传感器模块；所述微控制器与所述传感器节点连接，所述微控制器通过所述外围电路与所述无线通信模块连接，用于接收所述传感器节点采集到的数据并通过所述无线通信模块传输到远程监控中心；所述微控制器还通过所述外围电路分别与路灯控制模块和电源模块连接；
[0006]所述视频监控模块与所述微控制器连接，用于采集视频数据并将视频数据通过通信电缆传输到与所述远程监控中心连接的网关。
[0007]在其中一个实施例中，所述路灯控制模块包括电压电流检测模块、光敏控制器和用来根据所述光敏控制器检测到的光照强弱控制路灯开关的继电器，所述电压电流检测模块、光敏控制器和继电器分别与所述外围电路电连接；所述电压电流检测模块用于将检测到的电压电流值通过所述外围电路传输给所述无线通信模块。
[0008]在其中一个实施例中，所述视频监控模块为带AMR处理器的网络摄像头。
[0009]在其中一个实施例中，所述电源模块包括连接220V交流电的蓄电池和与所述蓄电池电连接的逆变电路。
[0010]在其中一个实施例中，所述逆变电路包括与所述蓄电池电连接的逆变器、与所述逆变器电连接的转换开关和与所述转换开关电连接的滤波器；所述电源模块还包括连接220V交流电的电源变压器，所述电源变压器还与所述转换开关电连接。
[0011]在其中一个实施例中，所述无线通信模块为Zigbee模块，包括分别与所述外围电路连接的射频天线和晶体振荡器。
[0012]在其中一个实施例中，所述系统还包括与所述微控制器连接的报警器。
[0013]上述核电站远程监测系统，相对于传统的只有少数几个固定监测站的系统，通过多个监测节点组成无线传感网络系统，可以提高监测的密度，从而提高监测精度。另外，该系统包括路灯控制模块和视频监控模块，可以在出现突发情况下有效控制路灯和掌握现场的情况，从而提高了应变能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为一个实施例中核电站远程监测系统与远程监控中心连接的示意图；
[0015]图2为一个实施例中监测节点的结构示意图；
[0016]图3为一个实施例中微控制器通过外围电路与无线通信模块连接的示意图；
[0017]图4为一个实施例中路灯控制模块与外围电路的连接示意图；
[0018]图5为一个实施例中电源模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，在一个实施例中，提供了一种核电站远程监测系统，包括布设在多个监测点以形成无线传感网络系统且与远程监控中心进行通信的监测节点1，该监测节点通过通信电缆与网关2连接，网关2与远程监控中心也就是服务器基站3通过通信网络进行信号传输。
[0020]如图2所示，监测节点I包括传感器节点11、微控制器12、视频监控模块13、无线通信模块14、路灯控制模块15和电源模块16。其中:
[0021]传感器节点11置于监测点，监测点部署在核辐射监测现场中，包括分别独立的安插于功能电路板上的核辐射传感器模块和气象传感器模块。核辐射传感器模块可以是传统的核辐射探测器，用于对α射线、β射线和Y射线等的检测，检测得到α射线、β射线和Y射线的辐射值。气象传感器模块为空气质量检测仪，实现对ΡΜ2.5、湿度和温度的检测。本实施例中，可根据实际需求在监测现场布设大量的核辐射探测器和空气质量检测仪。
[0022]微控制器12与传感器节点11连接。如图3所示，微控制器12可通过USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步 / 异步串行接收/发送器)接口与各种传感器节点连接。例如，核辐射探测器提供RS232/RS485/并行数据传输口，将检测到的数据传输到微控制器进行处理。空气质量检测仪通过RS232/RS485通信接口连接微控制器，将检测到的数据传输到微控制器进行处理。微控制器12通过外围电路17与无线通信模块14连接，用于接收传感器节点采集到的数据并通过无线通信模块14传输到远程监控中心3。例如，将核辐射探测器检测到的α射线、β射线和Y射线的辐射值以及空气质量检测仪检测到的ΡΜ2.5、湿度和温度等数据通过无线通信模块14传输到远程监控中心3。外围电路17用于实现数据、信号的路由，可以是CC2530外围电路。如图3所示,夕卜围电路17通过SPI (Serial Peripheral Interface,串行外设接口)接口、控制线接口与微控制器12电连接并向微控制器12提供同步时钟信号。
[0023]再参考图2，微控制器12还通过外围电路17分别与路灯控制模块15和电源模块16连接。路灯控制模块15用于控制路灯的开关，电源模块16用于为监测节点提供电源。
[0024]视频监控模块13与微控制器12连接，用于采集视频数据并将视频数据通过通信电缆传输到与远程控制中心3连接的网关2。本实施例中，微控制器12可连接以太网串口转换模块，以太网串口转换模块连接通信电缆，将视频数据传输到网关2，网关2与远程监控中心也就是服务器基站3通过通信网络进行信号传输，将视频数据通过通信网络传输到远程监控中心3。本实施例中，视频监控模块13为带AMR处理器的网络摄像头，网络摄像头可以实时对现场进行监控。
[0025]如图2所示，在一个实施例中，监测节点I还包括与微控制器12连接的报警器19，微控制器12在接收到的核辐射值超过设定值时发送信号给报警器19，报警器19现场进行报警。
[0026]图2所示的各模块可以独立的安插于功能电路板上，该电路板为一个即插即用的电路板，电路板为每个节点和模块留下接口，提供稳定的电源，由一个微处理器对各个模块进行管理和控制。各模块工作时不会相互干扰，在相互独立的各节点中，一个节点的好坏不会影响其他节点的工作。
[0027]如图3所示，无线通信模块14与外围电路17连接，为Zigbee模块，包括分别与外围电路17连接的射频天线141和晶体振荡器142。Zigbee模块采用了 802.15.4 MAC/PHY规范中所规定的直序扩频(DSSS)调制，以工作于固定信道中，射频段为2.4 GHz0
[0028]如图4所示，路灯控制模块15包括电压电流检测模块151、光敏控制器152和用来根据光敏控制器152检测到的光照强弱控制路灯开关的继电器153，电压电流检测模块151、光敏控制器152和继电器153分别与外围电路17电连接，电压电流检测模块151用于将检测到的电压电流值通过外围电路17传输给无线通信模块14。电源模块16与外围电路17电连接，用于将路灯的常用交流电转换为稳定的弱电压给路灯控制模块15供电。
[0029]在一个实施例中，如图5所示，电源模块16包括连接220V交流电的蓄电池组161和与蓄电池组161电连接的逆变电路162。进一步的，还包括连接220V交流电的电源变压器163。逆变电路162包括与蓄电池组161电连接的逆变器1621、与逆变器1621电连接的转换开关1622和与转换开关1622连接的滤波器1623。也就是说，电源模块16采用UPS不间断电源，正常情况下UPS将220V交流电稳压后提供给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时还向蓄电池组161充电。当220V交流电中断时(例如，因为事故停电)，UPS立即将蓄电池的直流电能，通过逆变器1621、转换开关1622和滤波器1623进行切换，向负载继续供电。该电源模块16还能实现在由于雷电等外部或内部环境使电流激增时，能够及时切断电源，保护设备。
[0030]上述核电站远程监测系统，相对于传统的只有少数几个固定监测站的系统，通过多个监测节点组成无线传感网络系统，可以提高监测的密度，从而提高监测精度。另外，该系统包括路灯控制模块和视频监控模块，可以在出现突发情况下有效控制路灯和掌握现场的情况，从而提高了应变能力。
[0031]上述核电站远程监测系统，各监测节点相互独立，每个监测节点中的各功能模块相互独立的安插在功能电路板上，相互之间互不影响，且具有较好的可扩展性，比如增加新的传感器模块。在发生核事故或紧急事件时，利用大规模的传感器网络对环境剂量和气象等进行监测，并结合实时的视频监控和路灯控制，为人员的撤离和救灾工作提供了便利，因此提高了应变能力。此外，由于传感器节点采集到的数据、视频数据等都会通过网络传输到远程监控中心，便于工作在远程监控中心的管理人员实时了解现场情况。
[0032]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种核电站远程监测系统，其特征在于，所述系统包括布设在多个监测点以形成无线传感网络系统且与远程监控中心进行通信的监测节点，所述监测节点包括传感器节点、微控制器、视频监控模块、无线通信模块、外围电路、路灯控制模块和电源模块； 所述传感器节点置于监测点，包括分别独立的安插于功能电路板上的核辐射传感器模块和气象传感器模块；所述微控制器与所述传感器节点连接，所述微控制器通过所述外围电路与所述无线通信模块连接，用于接收所述传感器节点采集到的数据并通过所述无线通信模块传输到远程监控中心；所述微控制器还通过所述外围电路分别与路灯控制模块和电源模块连接； 所述视频监控模块与所述微控制器连接，用于采集视频数据并将视频数据通过通信电缆传输到与所述远程监控中心连接的网关。
2.根据权利要求1所述的核电站远程监测系统，其特征在于， 所述路灯控制模块包括电压电流检测模块、光敏控制器和用来根据所述光敏控制器检测到的光照强弱控制路灯开关的继电器，所述电压电流检测模块、光敏控制器和继电器分别与所述外围电路电连接；所述电压电流检测模块用于将检测到的电压电流值通过所述外围电路传输给所述无线通信模块。
3.根据权利要求1所述的核电站远程监测系统，其特征在于，所述视频监控模块为带AMR处理器的网络摄像头。
4.根据权利要求1所述的核电站远程监测系统，其特征在于，所述电源模块包括连接220V交流电的蓄电池组和与所述蓄电池电连接的逆变电路。
5.根据权利要求4所述的核电站远程监测系统，其特征在于，所述逆变电路包括与所述蓄电池组电连接的逆变器、与所述逆变器电连接的转换开关和与所述转换开关电连接的滤波器；所述电源模块还包括连接220V交流电的电源变压器，所述电源变压器还与所述转换开关电连接。
6.根据权利要求1所述的核电站远程监测系统，其特征在于，所述无线通信模块为Zigbee模块，包括分别与所述外围电路连接的射频天线和晶体振荡器。
7.根据权利要求1所述的核电站远程监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述微控制器连接的报警器。
【文档编号】H04N7/18GK204189461SQ201420562398
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】李晓云, 王亮, 刘青松, 王刚, 吴荔, 魏晶晶, 苏士娟, 沈黎, 董亚超, 钱建华 申请人:深圳先进技术研究院, 中科华核电技术研究院有限公司