[发明专利]核电站松动部件多目标三维动态跟踪方法

说明书

本发明公开了一种核电站松动部件多目标三维动态跟踪方法。本发明包括以下步骤：步骤(1)数据库的建立；步骤(2)三维虚拟建模；步骤(3)松动部件现场信号获取；步骤(4)松动部件定位；步骤(5)松动部件质量估计；步骤(6)动态跟踪显示。本发明通过加速度传感器周期地获取到松动部件的信号，对松动部件进行定位和质量估计后，利用三维可视化技术，实现动态跟踪松动部件，为专家诊断和故障维修提供依据。本发明抗噪能力强，定位精度高，质量估计误差小，并能同时跟踪多个松动部件目标。

技术领域

本发明属于核工程技术领域，具体涉及松动部件定位、松动部件质量估计和松动部件三维动态跟踪。该方法不仅能动态跟踪松动部件状态，而且能跟踪多个不同质量的松动部件。

技术背景

为了监测核电站轻水反应堆冷却剂系统中可能存在脱落或者松动的部件，在核电站一回路安装松动部件监测系统(Loose Parts Monitoring System，LPMS)是提高核电站运行安全性，稳定性行之有效的方式。但是，传统LPMS检测到脱落的松动部件后，核电站并非能够马上停堆检修。因此需要动态跟踪松动部件，形象的显示核电站内部工作过程和松动部件跌落轨迹，有利于在停堆检修时快速找到松动部件，使维修人员的辐射量减到最小，同时为专家诊断提供依据。

三维动态显示是二维平面的扩展，目前该技术应用于数字电视、远程教育、远程工业控制、三维视频会议系统、虚拟现实等领域。在LPMS中的报警、松动部件定位以及松动部件质量估计研究依然停留在二维空间，虽然可以比较方便的检测出核电站可能存在的问题，但是缺少直观方便性，为专家诊断和维修带来困难。

现有的松动部件定位相关文献有：

[1]Ziola S M,Source location in thin plates using cross-correlation[J],Journal of the Acoustical Society of America,l991,90:2551-2556.

一种基于信号相关的到达时差定位法。定位效果虽然准确，但抗噪能力较差。

[2]Figedy S,Oksa G.Modern methods of signal processing in the loosepart monitoring system[J]，Progress in Nuclear Energy,2005,46(3-4):253-267.

一种基于小波去噪的时差估计方法，通过小波去噪，即去除噪声的影响，然后再估计时差。但该方法还是以信号的过零点作为信号到达时间，没有考虑弯曲波的复杂传播模式，所以在实际定位中当传播距离较远时仍然存在较大的误差。

[3]林京,罗志,曾亮,黄利平,高飞,华佳东.基于希尔伯特变换和数据筛选的核电站松动件定位方法:陕西,CN104376881A[P].2015-02-25.

一种基于希尔伯特变换和数据筛选的核电站松动件定位方法，以Butterworth滤波器松动部件冲击信号的噪声后，进行希尔伯特变换得到冲击信号起振时刻，并对网格中心点的名义传播速度进行数据筛选，计算方差，方差中最小值的位置即为定位结果。该方法定位精度高，搜寻速度快，但对松动部件没有动态跟踪定位，缺少直观方便性，为专家诊断和维修带来困难。

现有的松动部件质量估计方法相关文献有：

[1]MAYO W.loose part mass and energy estimation[J].Progress inNuclear Energy,1999,34(3):263-282.

一种基于碰撞信号高低频段能量比的松动件质量估计方法。该方法质量估计误差较大，一致性差等问题，尤其是抗干扰能力差。

[2]模式识别技术用于核电站松动件质量估计模型研究[J]，核动力工程，2001,22(5):465-470.