工業電視監控系統在核電廠中的應用探討

張 波

（西安中核核儀器有限公司，陜西 西安 710600）

0 引言

核電廠是將核能轉換成熱能，產生供汽輪機應用的蒸汽，從而帶動發電機產生電力，為能夠對各個廠房的運行情況加以充分的了解、掌握，從而對于存在的故障能夠進行及時的處理，避免因為故障而造成重大事件。

1 工業電視監控系統功能

在核電廠中應用工業電視系統需要按照其工藝需求滿足以下功能：首先，需要對反應堆的冷卻劑泵進行火災監測；上充泵火災監測；SEC 泵以及CRF 泵火災監測，汽機廠房火災監測，對放射性區域的特定點位或者某個系統進行監視或者對指定的工作區進行監視。

2 工業電視監控系統組成以及應用

工業電視監控系統的應用需求按照其功能的要求對核電廠的各個廠房安設攝像機，應用視頻線纜把攝像機所解碼圖像傳輸到主控室。主控室內的相關設備對圖像加以處理，從而實現對目標區域進行實時性的監控， 并在對圖像進行處理后將相關信息數據保存，以供日后的查看。

2.1 攝像設備

其是工業電視監控系統中的前端設備，屬于是核電廠中各個廠房內攝像設備，其包含攝像機、防護罩、鏡頭、解碼器、電動云臺、安裝支架以及相關的輔助照明設備。其在工業電視監控系統主要發揮著現場圖像收集功能，將所收集到的圖像轉化為電信號，對主控室處理設備傳輸的控制信號進行接收，對攝像機以及云臺進行控制。 在核電廠中攝像設備設置在核島、常規島、聯合泵房等區域，其中核島包括電氣、核輔助、核燃料、反應堆等廠房，常規島包括汽機廠房。

在核電廠中工業電視監控系統攝像設備在各廠房中的安裝需要按照以下標準： 在反應堆廠房內需要在標高20 m 環吊的下方進行安裝，并需要確保攝像設備帶有變焦鏡頭和云臺， 從而使主控室的相關工作人員能夠對反應堆廠房加以全面監視， 在反應堆廠房的冷卻泵回路間隔中各安裝一部攝像設備，對主泵進行監視。 在核輔助廠房內上充泵之間各安裝一部攝像設備，對上充泵進行全面的監控。 在SEC泵以及CRF 泵之間各安裝一部攝像設備， 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備。

2.2 數據信號傳輸設備

數據信號傳輸設備主要包括各種類別的線纜，其主要功能是將攝像設備所監視的視頻信號傳輸到主控室的處理設備，并把主控室處理設備控制信號傳輸到攝像設備，是工業電視監控系統紐帶。 在核電廠工業電視監控系統中根據不同的監控點、攝像設備數量以及傳輸的距離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。 控制信號通常選取直接控制方式。 根據我國相關的工業電視監控系統設計要求規范，如果傳輸距離大于300 m，需要選取75-7同軸電纜實現信號的傳輸，如果傳輸距離大于500 m，則需要選取光纜實現信號的傳輸。光纜具有較好的抗干擾、大通信容量、遠距離傳輸、高質量傳輸優勢[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、穩定傳輸、高資源利用率、易維護優勢。另外，因為核電廠所具備的特性，需要傳輸線纜具備阻燃、無鹵、低煙的特性。 在核電廠中因為設置在MX 廠房、PX 廠房的攝像設備距離主控室比較遠，并且攝像設備較多，因此通常選取光纜實現傳輸。 在PX廠房、MX 廠房設置數字光端機把攝像設備所生成的電信號轉換成光信號，通過光纜傳輸至主控室，處理設備再將光信號轉換成電信號，實現現場圖像還原然后傳輸至視頻分配設備。

2.3 后期處理設備

后期處理設備設置在主控室， 需要長期排人值守，是整個工業電視監控系統的核心，主要進行信號的轉換、顯示、記錄、控制以及管理，其組成部分包括監視器、控制鍵盤、硬盤錄像機、矩陣控制器。 其中矩陣控制器在核電廠工業電視監控系統中主要發揮著視頻圖像控制的功能，攝像設備所收集的圖像信息首先傳輸至矩陣監控器。硬盤錄像機配置有大容量的硬盤，能夠對圖像信息進行長時間的保存，其主要功能是對數字視頻進行壓縮、管理網絡視頻流和用戶授權管理等。 控制鍵盤主要功能是管理控制，對矩陣控制器和攝像設備進行控制，能夠實現選取顯示器、編程管理系統、選取攝像設備、切換控制云臺和鏡頭的全動作。

3 設備安裝以及應用注意問題

因為核電廠其特殊性質，在應用工業電視監控系統進行實時監控時，會出現干擾問題，圖像常因為干擾而出現模糊、抖動扭曲、雜波現象，為能夠有效避免因干擾因素應當盡量選用屏蔽層較好的電纜或光纜，并且在設計時需要采取公共端單點接地，避免出現地環路情況。 如果傳輸線纜受到強磁場的干擾，需要加裝鋼管實現屏蔽，并確保鋼管接地的可靠性，系統接地電阻不可大于4Ω。

在應用工業電視監控系統過程中， 需要做好防腐、防塵、防潮工作，核電廠需要安排專業人員對攝像設備、傳輸效率運行情況進行定期的巡檢，在攝像設備上盡量安裝防塵罩，減輕除塵工作。 主控室內需要做好凈塵、散熱、通風工作，室內溫度控制在5～35℃、濕度控制在10%～80%，并做好防雷工作，如加裝防雷地網。

4 工業電視監控系統在核燃料后處理中應用

在對設備進行選型時， 首先需要遵循一般性選擇，在核電廠進行核燃料的后處理工作，因為其環境具有高輻射、強腐蝕、高粉塵、高溫的特性，因此，在對設備進行選型時需要對設備運行的環境加以明確，其中包括大氣壓力、輻射強度、溫度、濕度、粉塵、腐蝕以及照明參數，以這些數據作為依據。 其中攝像設備可以選用耐輻照攝像設備，其參數視頻輸出75 Ω、正極性1Vp-p，水平分辨率應當大于或者等于500TVL，信噪比大于等于50 dB，焦距應當在12～72 mm，熱室間、暫存間溫度應當控制在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。云臺功率在連續工作時應當小于10 W，供電為24 V，旋轉范圍在水平方面的轉角應當大于等于355°，垂直轉角為±90°，云臺的平均轉速應當≥4°/s， 扭矩以及承重應當和攝像設備的總重量相匹配[3]。

在核電廠核燃料后處理工程中除了需要工業電視監控系統具備一般性能外，還應當具備主控室可以對操作站和攝像設備加以集中分配和管理，從而對資源加以充分利用，可以進行多畫面切換或顯示。 熱室內的攝像設備除了需要具備耐輻照功能外，還應當具備自動去污性能。耐輻照設備以及其所附帶的線纜應當可以通過機械手或者動力手加以拆除。一部分攝像設備與拾音器設置在導軌上，應當具備水平行走和垂直行走兩種類型。 在進行操作時，相關人員可以通過行走導軌不同角度觀察熱室或者暫存間狀況。 另外，對于線纜的設備應當根據核電廠的實際需求進行供電設計，并在實際的使用過程中安排專業人員定期進行巡檢維護工作。 在整個核電廠中，工業電視監控系統對重要場所和生產環節加以全面、實時監控，對核電廠正常運行發揮著重要作用。

5 結語

為確保核電廠的正常穩定運行，在應用工業電視監控系統的同時，還需要增設遠程警報系統，當發生故障時能夠通過警報系統第一時間顯示故障發生廠房，從而確保相關工作人員能夠及時對廠房運行狀態進行調控。