張 波

（西安中核核儀器有限公司，陜西 西安 710600）

0 引言

核電廠是將核能轉(zhuǎn)換成熱能，產(chǎn)生供汽輪機(jī)應(yīng)用的蒸汽，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，為能夠?qū)Ω鱾€(gè)廠房的運(yùn)行情況加以充分的了解、掌握，從而對(duì)于存在的故障能夠進(jìn)行及時(shí)的處理，避免因?yàn)楣收隙斐芍卮笫录?/p>

1 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)功能

在核電廠中應(yīng)用工業(yè)電視系統(tǒng)需要按照其工藝需求滿足以下功能：首先，需要對(duì)反應(yīng)堆的冷卻劑泵進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測(cè)；上充泵火災(zāi)監(jiān)測(cè)；SEC 泵以及CRF 泵火災(zāi)監(jiān)測(cè)，汽機(jī)廠房火災(zāi)監(jiān)測(cè)，對(duì)放射性區(qū)域的特定點(diǎn)位或者某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視或者對(duì)指定的工作區(qū)進(jìn)行監(jiān)視。

2 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)組成以及應(yīng)用

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求按照其功能的要求對(duì)核電廠的各個(gè)廠房安設(shè)攝像機(jī)，應(yīng)用視頻線纜把攝像機(jī)所解碼圖像傳輸?shù)街骺厥?。主控室?nèi)的相關(guān)設(shè)備對(duì)圖像加以處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)控， 并在對(duì)圖像進(jìn)行處理后將相關(guān)信息數(shù)據(jù)保存，以供日后的查看。

2.1 攝像設(shè)備

其是工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備，屬于是核電廠中各個(gè)廠房?jī)?nèi)攝像設(shè)備，其包含攝像機(jī)、防護(hù)罩、鏡頭、解碼器、電動(dòng)云臺(tái)、安裝支架以及相關(guān)的輔助照明設(shè)備。其在工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)主要發(fā)揮著現(xiàn)場(chǎng)圖像收集功能，將所收集到的圖像轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)主控室處理設(shè)備傳輸?shù)目刂菩盘?hào)進(jìn)行接收，對(duì)攝像機(jī)以及云臺(tái)進(jìn)行控制。 在核電廠中攝像設(shè)備設(shè)置在核島、常規(guī)島、聯(lián)合泵房等區(qū)域，其中核島包括電氣、核輔助、核燃料、反應(yīng)堆等廠房，常規(guī)島包括汽機(jī)廠房。

在核電廠中工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)攝像設(shè)備在各廠房中的安裝需要按照以下標(biāo)準(zhǔn)： 在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)需要在標(biāo)高20 m 環(huán)吊的下方進(jìn)行安裝，并需要確保攝像設(shè)備帶有變焦鏡頭和云臺(tái)， 從而使主控室的相關(guān)工作人員能夠?qū)Ψ磻?yīng)堆廠房加以全面監(jiān)視， 在反應(yīng)堆廠房的冷卻泵回路間隔中各安裝一部攝像設(shè)備，對(duì)主泵進(jìn)行監(jiān)視。 在核輔助廠房?jī)?nèi)上充泵之間各安裝一部攝像設(shè)備，對(duì)上充泵進(jìn)行全面的監(jiān)控。 在SEC泵以及CRF 泵之間各安裝一部攝像設(shè)備， 在電氣廠房的L214 房、核輔助廠房、核燃料廠房門口需要各安裝一部攝像設(shè)備。

2.2 數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸設(shè)備

數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸設(shè)備主要包括各種類別的線纜，其主要功能是將攝像設(shè)備所監(jiān)視的視頻信號(hào)傳輸?shù)街骺厥业奶幚碓O(shè)備，并把主控室處理設(shè)備控制信號(hào)傳輸?shù)綌z像設(shè)備，是工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)紐帶。 在核電廠工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中根據(jù)不同的監(jiān)控點(diǎn)、攝像設(shè)備數(shù)量以及傳輸?shù)木嚯x需要選用不同類型的線纜。一般情況下，通常選擇同軸電纜與光纜。 控制信號(hào)通常選取直接控制方式。 根據(jù)我國(guó)相關(guān)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求規(guī)范，如果傳輸距離大于300 m，需要選取75-7同軸電纜實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，如果傳輸距離大于500 m，則需要選取光纜實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。光纜具有較好的抗干擾、大通信容量、遠(yuǎn)距離傳輸、高質(zhì)量傳輸優(yōu)勢(shì)[1]。如果傳輸距離比較近， 則只需要選取同軸電纜即可，其具有施工量小、穩(wěn)定傳輸、高資源利用率、易維護(hù)優(yōu)勢(shì)。另外，因?yàn)楹穗姀S所具備的特性，需要傳輸線纜具備阻燃、無(wú)鹵、低煙的特性。 在核電廠中因?yàn)樵O(shè)置在MX 廠房、PX 廠房的攝像設(shè)備距離主控室比較遠(yuǎn)，并且攝像設(shè)備較多，因此通常選取光纜實(shí)現(xiàn)傳輸。 在PX廠房、MX 廠房設(shè)置數(shù)字光端機(jī)把攝像設(shè)備所生成的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)光纜傳輸至主控室，處理設(shè)備再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像還原然后傳輸至視頻分配設(shè)備。

2.3 后期處理設(shè)備

后期處理設(shè)備設(shè)置在主控室， 需要長(zhǎng)期排人值守，是整個(gè)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的核心，主要進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換、顯示、記錄、控制以及管理，其組成部分包括監(jiān)視器、控制鍵盤、硬盤錄像機(jī)、矩陣控制器。 其中矩陣控制器在核電廠工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中主要發(fā)揮著視頻圖像控制的功能，攝像設(shè)備所收集的圖像信息首先傳輸至矩陣監(jiān)控器。硬盤錄像機(jī)配置有大容量的硬盤，能夠?qū)D像信息進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保存，其主要功能是對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮、管理網(wǎng)絡(luò)視頻流和用戶授權(quán)管理等。 控制鍵盤主要功能是管理控制，對(duì)矩陣控制器和攝像設(shè)備進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)選取顯示器、編程管理系統(tǒng)、選取攝像設(shè)備、切換控制云臺(tái)和鏡頭的全動(dòng)作。

3 設(shè)備安裝以及應(yīng)用注意問(wèn)題

因?yàn)楹穗姀S其特殊性質(zhì)，在應(yīng)用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，會(huì)出現(xiàn)干擾問(wèn)題，圖像常因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)模糊、抖動(dòng)扭曲、雜波現(xiàn)象，為能夠有效避免因干擾因素應(yīng)當(dāng)盡量選用屏蔽層較好的電纜或光纜，并且在設(shè)計(jì)時(shí)需要采取公共端單點(diǎn)接地，避免出現(xiàn)地環(huán)路情況。 如果傳輸線纜受到強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，需要加裝鋼管實(shí)現(xiàn)屏蔽，并確保鋼管接地的可靠性，系統(tǒng)接地電阻不可大于4Ω。

在應(yīng)用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中， 需要做好防腐、防塵、防潮工作，核電廠需要安排專業(yè)人員對(duì)攝像設(shè)備、傳輸效率運(yùn)行情況進(jìn)行定期的巡檢，在攝像設(shè)備上盡量安裝防塵罩，減輕除塵工作。 主控室內(nèi)需要做好凈塵、散熱、通風(fēng)工作，室內(nèi)溫度控制在5～35℃、濕度控制在10%～80%，并做好防雷工作，如加裝防雷地網(wǎng)。

4 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)在核燃料后處理中應(yīng)用

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型時(shí)， 首先需要遵循一般性選擇，在核電廠進(jìn)行核燃料的后處理工作，因?yàn)槠洵h(huán)境具有高輻射、強(qiáng)腐蝕、高粉塵、高溫的特性，因此，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型時(shí)需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境加以明確，其中包括大氣壓力、輻射強(qiáng)度、溫度、濕度、粉塵、腐蝕以及照明參數(shù)，以這些數(shù)據(jù)作為依據(jù)。 其中攝像設(shè)備可以選用耐輻照攝像設(shè)備，其參數(shù)視頻輸出75 Ω、正極性1Vp-p，水平分辨率應(yīng)當(dāng)大于或者等于500TVL，信噪比大于等于50 dB，焦距應(yīng)當(dāng)在12～72 mm，熱室間、暫存間溫度應(yīng)當(dāng)控制在0～55℃， 功率大于等于100 W，亮度大于等于1 500CD，并這自帶照明燈，外殼材料盡量選用不銹鋼材質(zhì)。云臺(tái)功率在連續(xù)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)小于10 W，供電為24 V，旋轉(zhuǎn)范圍在水平方面的轉(zhuǎn)角應(yīng)當(dāng)大于等于355°，垂直轉(zhuǎn)角為±90°，云臺(tái)的平均轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)≥4°/s， 扭矩以及承重應(yīng)當(dāng)和攝像設(shè)備的總重量相匹配[3]。

在核電廠核燃料后處理工程中除了需要工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)具備一般性能外，還應(yīng)當(dāng)具備主控室可以對(duì)操作站和攝像設(shè)備加以集中分配和管理，從而對(duì)資源加以充分利用，可以進(jìn)行多畫面切換或顯示。 熱室內(nèi)的攝像設(shè)備除了需要具備耐輻照功能外，還應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)去污性能。耐輻照設(shè)備以及其所附帶的線纜應(yīng)當(dāng)可以通過(guò)機(jī)械手或者動(dòng)力手加以拆除。一部分?jǐn)z像設(shè)備與拾音器設(shè)置在導(dǎo)軌上，應(yīng)當(dāng)具備水平行走和垂直行走兩種類型。 在進(jìn)行操作時(shí)，相關(guān)人員可以通過(guò)行走導(dǎo)軌不同角度觀察熱室或者暫存間狀況。 另外，對(duì)于線纜的設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)核電廠的實(shí)際需求進(jìn)行供電設(shè)計(jì)，并在實(shí)際的使用過(guò)程中安排專業(yè)人員定期進(jìn)行巡檢維護(hù)工作。 在整個(gè)核電廠中，工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)重要場(chǎng)所和生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)核電廠正常運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。

5 結(jié)語(yǔ)

為確保核電廠的正常穩(wěn)定運(yùn)行，在應(yīng)用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)，還需要增設(shè)遠(yuǎn)程警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能夠通過(guò)警報(bào)系統(tǒng)第一時(shí)間顯示故障發(fā)生廠房，從而確保相關(guān)工作人員能夠及時(shí)對(duì)廠房運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。