核電站松動部件多目標(biāo)三維動態(tài)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于核工程技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及松動部件定位、松動部件質(zhì)量估計和松動 部件=維動態(tài)跟蹤。該方法不僅能動態(tài)跟蹤松動部件狀態(tài)，而且能跟蹤多個不同質(zhì)量的松 動部件。 技術(shù)背景
[0002] 為了監(jiān)測核電站輕水反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中可能存在脫落或者松動的部件，在核電 站一回路安裝松動部件監(jiān)測系統(tǒng)(Xoose Parts Monitoring System,LPMS)是提高核電站 運行安全性，穩(wěn)定性行之有效的方式。但是，傳統(tǒng)LPMS檢測到脫落的松動部件后，核電站并 非能夠馬上停堆檢修。因此需要動態(tài)跟蹤松動部件，形象的顯示核電站內(nèi)部工作過程和松 動部件跌落軌跡，有利于在停堆檢修時快速找到松動部件，使維修人員的福射量減到最小， 同時為專家診斷提供依據(jù)。
[0003] =維動態(tài)顯示是二維平面的擴展，目前該技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視、遠程教育、遠程工 業(yè)控制、S維視頻會議系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。在LPMS中的報警、松動部件定位W及松動部 件質(zhì)量估計研究依然停留在二維空間，雖然可W比較方便的檢測出核電站可能存在的問 題，但是缺少直觀方便性，為專家診斷和維修帶來困難。
[0004] 現(xiàn)有的松動部件定位相關(guān)文獻有：
[0005] [IjZiola S !,Source location in thin plates using cross-correlation [J],Journ曰I of the Acoustic曰I Society of Americ曰，1991,90:2551-2556.
[0006] -種基于信號相關(guān)的到達時差定位法。定位效果雖然準(zhǔn)確，但抗噪能力較差。
[0007] [2]Figedy S,0ksa G.Modern methods of signal processing in the loose P曰rt monitoring system[J],Progress in Nucle曰r Ener邑y,2005,46(3-4):253-267.
[000引一種基于小波去噪的時差估計方法，通過小波去噪，即去除噪聲的影響，然后再估 計時差。但該方法還是W信號的過零點作為信號到達時間，沒有考慮彎曲波的復(fù)雜傳播模 式，所W在實際定位中當(dāng)傳播距離較遠時仍然存在較大的誤差。
[0009] [3]林京，羅志，曾亮，黃利平，高飛，華佳東.基于希爾伯特變換和數(shù)據(jù)篩選的核電 站松動件定位方法：陜西，CN104376881A[P]. 2015-02-25.
[0010] -種基于希爾伯特變換和數(shù)據(jù)篩選的核電站松動件定位方法，WButterworth濾 波器松動部件沖擊信號的噪聲后，進行希爾伯特變換得到?jīng)_擊信號起振時刻，并對網(wǎng)格中 屯、點的名義傳播速度進行數(shù)據(jù)篩選，計算方差，方差中最小值的位置即為定位結(jié)果。該方法 定位精度高，捜尋速度快，但對松動部件沒有動態(tài)跟蹤定位，缺少直觀方便性，為專家診斷 和維修帶來困難。
[0011] 現(xiàn)有的松動部件質(zhì)量估計方法相關(guān)文獻有：
[0012] [ 1 ]MAY0 W. loose part mass and energy estimation!! J] . Progress in Nuclear !Energy, 1999,:34(3) :263-282.
[0013] -種基于碰撞信號高低頻段能量比的松動件質(zhì)量估計方法。該方法質(zhì)量估計誤差 較大，一致性差等問題，尤其是抗干擾能力差。
[0014] [2]模式識別技術(shù)用于核電站松動件質(zhì)量估計模型研究[J]，核動力工程，2001,22 (5):465-470.
[0015] 一種利用模式識別理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論實現(xiàn)對核電站松動件質(zhì)量進行估計 的數(shù)學(xué)模型。利用模式識別理論的特征提取技術(shù)，實現(xiàn)對松動件碰撞信號的特征壓縮，從而 形成比較少的特征空間維數(shù)，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)對核電站松動件質(zhì)量大小的 估計。該方法能夠得到較高的質(zhì)量估計精度，但需要大量的試驗數(shù)據(jù)對其進行訓(xùn)練，且一致 性較差。
[0016] [3]曹衍龍，程實，楊將新，鄭華文，何元峰，基于小波包的質(zhì)量估計方法[J]，機械 工程學(xué)報，2010.46(22): 1-5
[0017] -種基于小波包的松動件質(zhì)量估計方法。該方法通過小波包分解獲取各頻段小波 包系數(shù)，計算各頻段小波包系數(shù)的能量潛，并進行歸化，得到特征值矢量；W此特征值矢量 作為輸入?yún)?shù)，W松動件質(zhì)量作為輸出參數(shù)，應(yīng)用支持向量機（（Support vector machine, SVM)實現(xiàn)松動件質(zhì)量估計。
[001引[4]方力先，季田田，曾復(fù)，張衛(wèi)，萬鵬飛，謝永誠，王赤虎，張海豐，鄧晶晶.基于小 波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法:浙江，CNl 03137224A[ P ]. 2013-06-05
[0019] -種基于小波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法。該方法通過建立已知質(zhì)量 的松動部件的建立尺度函數(shù)，來求解松動部件的質(zhì)量。該方法誤差小、一致性好和抗干擾能 力強的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明為了實現(xiàn)多目標(biāo)=維動態(tài)跟蹤松動部件，提出一種核電站松動部件多目標(biāo) =維動態(tài)跟蹤方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括W下步驟：
[0021] 步驟(1)數(shù)據(jù)庫的建立。
[0022] 1-1由于松動部件主要發(fā)生在壓力容器頂部或底部，在采集數(shù)據(jù)之前，根據(jù)反應(yīng)堆 壓力容器頂部和底部的曲面劃分多個均等的網(wǎng)格小分塊(常用網(wǎng)格面積約50巧Ocm 2),并對 網(wǎng)格分塊進行編號，然后在壓力容器頂部和底部各安裝=個呈等邊=角形分布的加速度傳 感器。
[0023] 1-2通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器獲取力鍵敲擊壓力容器某一固 定點的沖擊信號C(ti)，用于測定傳播速度。具體的：加速度傳感器獲取力鍵敲擊信號后，經(jīng) 電荷放大器進入數(shù)據(jù)采集卡。對沖擊信號C(ti)進行基于小波變換的希爾伯特變換，得到?jīng)_ 擊信號C(t〇到達某個加速度傳感器的傳播時間t，測量固定點到該加速度傳感器的弧長分 別為L，弧長除W傳播時間，得到傳播速度V。
[0024] 1-3.測量各網(wǎng)格分塊中屯、點到S個加速度傳感器的弧長SiQ = I，2,3)，然后將弧 長Si除W傳播速度V，得到敲擊點到每個加速度傳感器的時間TiQ = I, 2,3)，然后獲取任意 一個加速度傳感器與另兩個加速度傳感器時間差、京。然后W網(wǎng)格編號，時間差^和 為查詢表的屬性，建立定位數(shù)據(jù)庫。
[002引 Ti = SiA;
[0026] 吾二 T:: -Tl;
[0027] 京二 T:, -Tl。
[0028] 步驟(2)=維虛擬建模。根據(jù)核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)中設(shè)備的實際圖紙，利用=維建 模軟件建立核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)中各個子模塊的3D模型，并利用紋理貼圖技術(shù)、特征簡化 技術(shù)和模型輕量化技術(shù)盡可能地減小文件、提高系統(tǒng)的運算速度。該3D模型可W透視，旋 轉(zhuǎn)，從不同角度觀察內(nèi)部部件。
[0029] 步驟(3)松動部件現(xiàn)場信號獲取。通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來 實現(xiàn)現(xiàn)場信號X(ti)的采集，現(xiàn)場信號X(ti)包括松動件跌落時的沖擊信號和環(huán)境背景噪聲。
[0030] 步驟(4)松動部件定位。
[0031] 4-1對現(xiàn)場信號X(ti)進行頻域分析確定信號主頻率fm，用連續(xù)小波變換計算得到 尺度因子a。選數(shù)值2、8、14、20中最接近尺度因子曰，作為最終連續(xù)小波變換尺度對現(xiàn)場信號 x(ti)進行處理，然后通過化化ert包絡(luò)線法求得信號的到達時間差t2i、t3i。
[0032] 4-2將t2i、t3i與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)尺度下的定位查詢表中的時間差作比較，時間差距 離最小值所對應(yīng)的網(wǎng)格即為定位網(wǎng)格。時間差距離的計算公式為：
[0034] 式中：