CN117607249A - 基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机，应用于核电站，涉及混凝土结构损伤监测技术领域。其中系统包括：包含超声波发射单元和超声波接收单元的超声探测模块、采集传输模块以及分析预警模块，超声波发射单元与超声波接收单元设置于安全壳的不同位置，超声波接收单元通过安全壳接收超声波发射单元发射的探测超声波，并生成超声波波形数据；采集传输模块分别与超声探测模块以及分析预警模块连接，从超声探测模块接收超声波波形数据，并将超声波波形数据发送给分析预警模块，由分析预警模块基于超声波波形数据检测安全壳的裂纹状态信息。上述系统能够显著增强对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

Description

基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机

技术领域

本发明涉及混凝土结构损伤监测技术领域，尤其是涉及一种基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机。

背景技术

随着新能源技术的发展，特别是核能发电技术的不断完善，世界各国都在大力加速发展核电能源，已建成或待建的核电站的数量越来越多，核电能源对填补全社会电力需求起到重要的作用。因此，对核电站的安全监测至关重要。其中，安全壳是核电站中最为重要的建筑之一，作为防止核辐射泄漏的最后一道防线，安全壳的安全性与密封性非常重要。但由于安全壳结构一般为大体积混凝土结构，在浇筑过程中由于水化热控制难度较大，容易产生内部微裂纹，进而在安全壳服役期间发展为有害裂缝，对结构的安全性及密封性产生严重危害。因此，在安全壳正常服役期间开展裂缝监测工作是核电站安全监测的重要环节。

然而，现有的安全壳监测系统通常需要将监测有害裂缝的相关传感器预先掩埋在安全壳的结构内部，因此，一旦上述传感器或连接传感器的线缆出现故障，就会导致该传感器的测点数据无法获取裂纹数据，进而影响对安全壳是否出现有害裂缝的监测结果。同时，由于损坏的传感器等部件埋置在安全壳的结构内部，无法进行对其进行更换或维修，导致对核电站的安全壳的有害裂缝监测能力过低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机，主要目的在于解决对核电站的安全壳的有害裂缝监测能力过低的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种基于球型超声的监测系统，应用于核电站，所述系统包括：

至少一个超声探测模块，每个所述超声探测模块包括超声波发射单元以及超声波接收单元，其中，所述超声波发射单元设置于所述安全壳上预设的超声波发射位置处，用于向所述安全壳发射探测超声波，所述超声波接收单元设置于所述安全壳上预设的超声波接收位置处，用于从所述安全壳接收所述超声波发射单元发射的所述探测超声波，并基于所述探测超声波生成超声波波形数据；

采集传输模块，所述采集传输模块的信号发送端与所述超声波发射单元的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元发射探测超声波，所述采集传输模块的信号接收端与所述超声波接收单元的信号发送端连接，用于获取所述超声波波形数据；

分析预警模块，所述分析预警模块通过无线信号与所述采集传输模块建立通信连接，用于控制所述采集传输模块驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；

所述分析预警模块还用于接收所述超声波波形数据，并基于所述超声波波形数据检测所述安全壳的裂纹状态信息。

可选地，所述超声波发射单元以及所述超声波接收单元分别包括：软橡胶，所述软橡胶用于传导所述探测超声波；球形换能器，所述球形换能器包裹在所述软橡胶之中，用于发射或接收所述探测超声波，所述球形换能器与所述采集传输模块连接；换能器壳体，所述换能器壳体为带有空腔的柱体，所述换能器壳体的其中一个底面具有与所述空腔连通的开口，所述开口所在的底面用于设置在所述安全壳上；所述软橡胶以及所述球形换能器设置于所述换能器壳体的空腔内，以使所述换能器壳体设置在所述安全壳上时，所述软橡胶与所述安全壳紧密连接。

可选地，所述超声波发射单元以及所述超声波接收单元还分别包括：弹簧，所述弹簧的第一端连接在所述空腔内与所述开口所在的底面相对的底面上；压紧隔板，所述压紧隔板设置于所述空腔内，所述压紧隔板将所述空腔分隔为用于设置所述软橡胶以及所述球形换能器的第一空间，以及用于设置所述弹簧的第二空间，所述弹簧的第二端连接在所述压紧隔板面向所述第二空间的隔板面上，以使所述压紧隔板能够在所述空腔内沿垂直于所述开口的方向上运动。

可选地，所述采集传输模块包括：无线信号传输装置；发射控制器，所述发射控制器的信号接收端与所述无线信号传输装置的信号发送端连接，所述发射控制器的信号发送端与所述超声波发射单元的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；信号采集器，所述信号采集器的信号接收端与所述超声波接收单元的信号发送端连接，所述信号采集器的信号发送端与所述无线信号传输装置的信号接收端连接，用于将所述超声波波形数据发送到所述无线信号传输装置；所述分析预警模块包括：无线信号收发装置，所述无线信号收发装置通过无线信号与所述无线信号传输装置建立连接；控制系统模块，所述控制系统模块的信号交互端与所述无线信号收发装置的第一信号交互端连接，用于控制所述采集传输模块驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；预警处理模块，所述预警处理模块的信号交互端与所述无线信号收发装置的第二信号交互端连接，用于基于所述超声波波形数据检测所述安全壳的裂纹状态信息；所述预警处理模块还具有远程通信端口，用于连接到远端的上位机，并向所述上位机发送所述裂纹状态信息。

根据本发明的第二个方面，提供了一种基于球型超声的监测方法，应用于上述的基于球型超声的监测系统的分析预警模块中，所述方法包括：

使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据；

基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值；

将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内；

若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

根据本发明的第三个方面，提供了一种基于球型超声的监测装置，该装置包括：

声波收发模块，用于使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据；

参数确定模块，用于基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值；

数值比较模块，用于将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内；

状态确定模块，用于若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

根据本发明的第四个方面，提供了一种介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述基于球型超声的监测方法。

根据本发明的第五个方面，提供了一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于球型超声的监测方法。

本发明提供的一种基于球型超声的监测系统、方法、装置、介质及计算机，设置至少一个超声探测模块，由超声探测模块中设置在安全壳的超声波发射位置处的超声波发射单元向安全壳发送探测超声波；当探测超声波在安全壳内传播时，传播路径上的裂缝会对探测超声波的波长及幅值等参数造成影响，使探测超声波的波长及幅值等参数发生变化，进而使传播路径上带有裂缝的探测超声波与传播路径上没有裂缝的探测超声波的波长及幅值等参数存在差别。进一步的，超声波接收单元将接收到的探测超声波转化成包含超声波波长及幅值等参数的超声波波形数据，并将超声波波形数据经由采集传输模块发送到分析预警模块，以使分析预警模块基于超声波波形数据判断安全壳的裂纹状态。本申请提供的技术方案，能够在将超声探测模块设置于安全壳表面的情况下对安全壳是否存在有害裂纹进行探测，能够在不损坏安全壳的情况下对超声波发射单元以及超声波接收单元进行更换与维修，保证系统能够随时对安全壳是否存在有害裂缝的状态进行监测，显著增强了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种基于球型超声的监测系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种超声波发射单元以及所述超声波接收单元结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的另一种超声波发射单元以及所述超声波接收单元结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的另一种基于球型超声的监测系统的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种基于球型超声的监测方法的流程示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种基于球型超声的监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有的安全壳监测系统通常需要将监测有害裂缝的相关传感器预先掩埋在安全壳的结构内部，因此，一旦上述传感器或连接传感器的线缆出现故障，就会导致该传感器的测点数据无法获取裂纹数据，进而影响对安全壳是否出现有害裂缝的监测结果。同时，由于损坏的传感器等部件埋置在安全壳的结构内部，无法进行对其进行更换或维修，导致对核电站的安全壳的有害裂缝监测能力过低。

针对上述问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于球型超声的监测系统，以该系统应用于对核电站的安全壳进行监测的计算机设备为例进行说明，系统包括至少一个超声探测模块110、采集传输模块120以及分析预警模块130。

具体的，每个所述超声探测模块110包括超声波发射单元111以及超声波接收单元120，超声波发射单元111以及超声波接收单元120可以包括球形换能器，基于球形换能器进行超声波的收发；其中，所述超声波发射单元111设置于所述安全壳(图中未示出)上预设的超声波发射位置处，用于向所述安全壳发射探测超声波，所述超声波接收单元112设置于所述安全壳上预设的超声波接收位置处，用于从所述安全壳接收所述超声波发射单元111发射的所述探测超声波，并基于所述探测超声波生成超声波波形数据。此处，超声波发射单元111以及超声波接收单元112都可以为超声换能器等超声波收发装置；超声波发射单元111将用于发射超声波的超声波发射部分贴合安全壳表面，向安全壳发射超声波；进一步的，超声波发射位置可以根据实际情况确定，将安全壳表面的特定位置确定为超声波发射位置。进一步的，超声波接收单元112将用于发射超声波的超声波接收部分贴合安全壳表面，接收由超声波发射单元111发送并经安全壳传播的超声波；进一步的，超声波接收位置可以根据实际情况确定，将安全壳表面的特定位置确定为超声波接收位置，每个超声探测模块110的超声波发射位置可以对应有一个超声波接收位置，超声波发射位置以及超声波接收位置的数量可以根据超声探测模块的数量确定，超声波发射位置以及超声波接收位置的设定方式可以根据实际情况确定。进一步的，超声波波形数据可以为超声波接收单元112将探测超声波的振动信号转化成的超声波波形的电信号，用于后续的信号传输，其中，超声波波形数据可以包括接收到的探测超声波的波形及幅值等信息。

进一步的，采集传输模块120的信号发送端与所述超声波发射单元111的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元111发射探测超声波；具体的，采集传输模块120可以向超声波发射单元111发送需要发射的探测超声波的波长、振幅等参数的控制信号，以使超声波发射单元111接收到上述控制信号时，可以生成与控制信号所包含的波长、振幅等参数相同的探测超声波。采集传输模块120与超声波发射单元111可以通过以太网线、数据总线等实体线缆连接，这里不做限定。进一步的，所述采集传输模块120的信号接收端与所述超声波接收单元112的信号发送端连接，用于获取所述超声波波形数据。采集传输模块120与超声波接收单元112可以通过以太网线、数据总线等实体线缆连接，这里不做限定。

进一步的，所述分析预警模块130通过无线信号与所述采集传输模120块建立通信连接，用于控制所述采集传输模块120驱动所述超声波发射单元111发射探测超声波。此处，采集传输模120的数量可以为一个或多个，每个采集传输模120可以连接并控制至少一个超声探测模块110。具体的，可以由分析预警模块130可根据用户自定义的监测频率按固定间隔时间发出超声波发射指令以及所要发射的探测超声波的波长、振幅等参数，并控制采集传输模120向超声波发射单元111发射用于生成探测超声波的控制信号。

进一步的，所述分析预警模块130还用于接收所述超声波波形数据，并基于所述超声波波形数据检测所述安全壳的裂纹状态信息。其中，分析预警模块130可以通过采集传输模120获取超声波波形数据，裂纹状态信息可以包括存在有害裂纹状态以及未存在有害裂纹状态。具体的，分析预警模块130可以从采集传输模120接收由超声波接收单元112发送的超声波波形数据，确定该超声波波形数据所指代的探测超声波的波长及振幅等参数。并将该探测超声波的波长及振幅等参数与预先存储的标准探测超声波的波长及振幅等本地参数进行对比，若接收到的探测超声波的波长及振幅等参数与预先存储的本地参数中的波长及振幅等参数的差距超过预设的数值范围，则可以确定与接收到的探测超声波对应的超声波发射单元111以及超声波接收单元120位置处的安全壳存在有害裂缝；相对的，若接收到的探测超声波的波长及振幅等参数与预先存储的本地参数中的波长及振幅等参数的差距没有超过预设的数值范围，则可以确定与接收到的探测超声波对应的超声波发射单元111以及超声波接收单元120位置处的安全壳不存在有害裂缝。

此处，标准探测超声波的波长及振幅等本地参数可以为针对每个超声探测模块110所在的超声波发射位置以及超声波接收位置预先通过实验或模拟获取的，若需要在某个超声波发射位置以及超声波接收位置设置超声探测模块110，则可以通过实验或模拟测试确定该超声波发射位置以及超声波接收位置之间的安全壳没有有害裂缝时，由超声波发射位置发射的探测超声波经由安全壳被超声波接收位置的接收端接到到后，其波长及振幅等参数的数值，将上述波长及振幅等参数的数值确定为标准探测超声波的波长及振幅等本地参数，也就是说在没有有害裂缝的情况下，由超声探测模块110对应的超声波发射位置发射，并由超声波接收位置接收的探测超声波应有的波长或振幅等参数。其原理是：当探测超声波在安全壳内传播时，传播路径上的裂缝会对探测超声波的波长及幅值等参数造成影响，使探测超声波的波长及幅值等参数发生变化，进而使传播路径上带有裂缝的探测超声波与传播路径上没有裂缝的探测超声波的波长及幅值等参数存在差别。进一步的，超声波接收单元将接收到的探测超声波转化成包含超声波波长及幅值等参数的超声波波形数据，并将超声波波形数据经由采集传输模块120发送到分析预警模块130，以使分析预警模块130基于超声波波形数据判断安全壳的裂纹状态，当实际接收到的探测超声波的波长及幅值等参数与标准探测超声波的波长及振幅等本地参数差距过大时，可以确定安全壳存在有害裂缝。进一步的，若基于某个探测超声波的超声波波形数据确定出安全壳存在裂缝，则记录收发上述探测超声波的超声探测模块110所在的超声波发射位置以及超声波接收位置，并记录的超声波发射位置以及超声波接收位置确定为存在裂缝的位置信息，并记录监测到裂缝的时间。

本申请提供的基于球型超声的监测系统，能够在将超声探测模块设置于安全壳表面的情况下对安全壳是否存在有害裂纹进行探测，能够在不损坏安全壳的情况下对超声波发射单元以及超声波接收单元进行更换与维修，保证系统能够随时对安全壳是否存在有害裂缝的状态进行监测，显著增强了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

进一步的，如图2所示，超声波发射单元以及所述超声波接收单元的结构相同，可以都分别包括软橡胶210、球形换能器220以及换能器壳体230。具体的，软橡胶210的形状可以改变，用于传导所述探测超声波；球形换能器220的形状为球体，能够将输入的电功率转换成机械功率(即探测超声波)，或获将接收到的机械功率转换为作为超声波波形数据的电信号，球体的球形换能器220能够接收更大角度范围的超声波；进一步的，所述球形换能器220包裹在所述软橡胶210之中，用于发射或接收所述探测超声波，所述球形换能器220与所述采集传输模块连接。具体的，若球形换能器220为超声波发射单元内的部件，则该球形换能器220的信号接收端与采集传输模块的信号发送端连接。若球形换能器220为超声波接收单元内的部件，则该球形换能器220与信号发送端与采集传输模块的信号接收端连接。

进一步的，换能器壳体230为带有空腔的柱体，该柱体可以为圆柱体或棱柱体，如圆柱、四棱柱及立方体等，这里不做限定；所述换能器壳体230的其中一个底面具有与所述空腔连通的开口，所述开口所在的底面用于设置在所述安全壳上；具体的，包裹有球形换能器220的软橡胶210可以设置于空腔内，在未将超声波发射单元以及超声波接收单元安装在安全壳的外表面时，软橡胶210面向开口的面可以与开口处于同一个平面或高于开口的平面，当将超声波发射单元或超声波接收单元的所述换能器壳体230设置在所述安全壳上时，所述软橡胶210与所述安全壳紧密连接。

具体的，在将超声波发射单元或超声波接收单元设置在安全壳时，软橡胶210按压在安全壳的表面，软橡胶210会因安全壳的形状发生形变，以适应安全壳的形状并与安全壳的曲形表面充分贴合。当球形换能器220用于接收探测超声波时，因为球形换能器220紧密的包裹在软橡胶210中，而软橡胶210紧密的覆盖在安全壳上，经由安全壳传来的探测超声波会经软橡胶210传导到球形换能器220的球形表面上，以更好的接收探测超声波；当球形换能器220用于发射探测超声波时，因为球形换能器220紧密的包裹在软橡胶210中，而软橡胶210紧密的覆盖在安全壳上，球形换能器220发射的探测超声波会经软橡胶210传导到安全壳上，能够更好的发射探测超声波，相较传统的超声检测设备具有更高的精度。进一步的，换能器壳体230的一个侧面可以带有检修口(图中未示出)，可以通过该检修开口将球形换能器220取出进行更换或维修，以保证系统的稳定性。

进一步的，换能器壳体230具有第一支架231以及第二支架232，所述第一支架231以及所述第二支架232分别连接在所述换能器壳体230的侧面上，可以由换能器壳体230的侧面上向外延伸得到。进一步的，所述第一支架231以及所述第二支架232分别带有固定螺栓孔240，用于将所述换能器壳体230设置在所述安全壳上。本申请提供的实施例，将用于安全壳裂缝监测的超声探测模块采用专用支架固定于安全壳结构表面，解决了传统埋入式监测传感器无法及时更换维修的问题，同时，采用软橡胶作为换能器的固态耦合介质，在满足固定点位长期监测要求的同时，也能够保证球形换能器与安全壳的曲形表面充分贴合，从而更好的发射及接收超声波。

在一个实施例中，如图3所示，超声波发射单元以及所述超声波接收单元还分别包括弹簧250以及压紧隔板260。具体的，所述弹簧260的第一端连接在所述空腔内与所述开口所在的底面相对的底面上；所述压紧隔板260设置于所述空腔内，所述压紧隔板260将所述空腔分隔为用于设置所述软橡胶210以及所述球形换能器220的第一空间，以及用于设置所述弹簧250的第二空间，所述弹簧250的第二端连接在所述压紧隔板260面向所述第二空间的隔板面上，以使所述压紧隔板260能够在所述空腔内沿垂直于所述开口的方向上运动。本申请提供的实施例，能够用弹簧和压紧隔板将软橡胶以及所述球形换能器压向安全壳，以使软橡胶与安全壳紧密贴合，防止安全壳与软橡胶间出现空隙，进而更好的发射及接收超声波。

在一个实施例中，如图4所示，所述采集传输模块120包括发射控制器121、信号采集器122以及无线信号传输装置123。其中，无线信号传输装置123用于进行无线信号交互，所述发射控制器121的信号接收端与所述无线信号传输装置123的信号发送端连接，所述发射控制器121的信号发送端与所述超声波发射单元111的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元111发射探测超声波；所述信号采集器122的信号接收端与所述超声波接收单元112的信号发送端连接，所述信号采集器122的信号发送端与所述无线信号传输装置123的信号接收端连接，用于将所述超声波波形数据发送到所述无线信号传输装置123，以使无线信号传输装置123将超声波波形数据发送到分析预警模块130。

进一步的，如图4所示，分析预警模块130包括控制系统模块131、预警处理模块132以及无线信号收发装置133。其中，无线信号收发装置133通过无线信号与所述无线信号传输装置123建立连接；所述控制系统模块131的信号交互端与所述无线信号收发装置133的第一信号交互端连接，用于控制所述采集传输模块120驱动所述超声波发射单元111发射探测超声波。进一步的，预警处理模块132的信号交互端与所述无线信号收发装置133的第二信号交互端连接，用于基于所述超声波波形数据测所述安全壳的裂纹状态信息。进一步的，预警处理模块132还具有远程通信端口，用于连接到远端的上位机(图中为示出)，并向所述上位机发送所述裂纹状态信息。具体的，上位机可以为核电站相关工作人员的手机或计算机等终端设备，在分析预警模块130确认安全壳出现有害裂缝时，可以将该有害裂缝的信息、探测时间、裂缝的点位等数据发送到告警中心的显示界面以及工作人员手机上，以提醒工作人员进行后续处理。

本申请提供的实施例，能够使分析预警模块基于无线电信号连接到多个采集传输模块，向每个采集传输模块下的超声波探测模块发出控制指令，并接收多个超声波探测模块的超声波波形数据以监测安全壳是否出现裂缝，并在安全壳出现裂缝的情况下及时的向工作人员发出告警信息，提高了安全壳裂缝监测工作的效率。

本实施例提供的基于球型超声的监测系统，基于设置在软橡胶内的球形换能器进行探测超声波的收发工作，并基于专用支架将超声探测模块设置与安全壳表面，使软橡胶可以紧密的贴合在安全壳上，软橡胶内的球形换能器能更好的对安全壳进行超声波发射与接收工作，进而能够在将超声探测模块设置于安全壳表面的情况下对安全壳是否存在有害裂纹进行探测，能够在不损坏安全壳的情况下对超声波发射单元以及超声波接收单元进行更换与维修，保证系统能够随时对安全壳是否存在有害裂缝的状态进行监测，并在安全壳出现裂缝时及时的向相关工作人员发出告警信息，显著增强了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于球型超声的监测方法，以该方法应用于上述的基于球型超声的监测系统的分析预警模块中为例进行说明，该方法包括：

101、使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据。

具体的，可以向采集传输模块发送用于使特定的超声探测模块的超声波发射单元发射探测超声波的控制信息，该控制信息可以包括需要发射探测超声波的超声探测模块的编号，以及探测超声波的波形、波长以及振幅等参数信息，以使采集传输模块接收到上述控制信息后，根据超声探测模块的编号确定需要发射探测超声波的超声探测模块，并将参数信息发送到该超声探测模块的超声波发射单元，以使超声波发射单元根据需求发射探测超声波。进一步的，在上述超声探测模块的超声波发射单元发射探测超声波后，获取同一超声探测模块内的超声波接收单元接收到经由安全壳传播的探测超声波，该接收到的探测超声波会受到安全壳内部的裂纹的影响，其波形及幅值等参数会出现变化，超声波接收单元将接收到的机械振动形式的探测超声波转化为包含波形及幅值等参数的电信号形式的超声波波形数据，并经由采集传输模块将超声波波形数据发送到分析预警模块，以使分析预警模块获取由超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的探测超声波生成的超声波波形数据。

102、基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值。

其中，声学参数值可以包含超声波接收单元接收到的探测超声波的波长、波形以及振幅等参数值，具体的参数类型可以根据实际情况确定。

103、将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内。

其中，基准声学参数值可以为通过预先测试或实验得到的当安全壳不存在裂缝时，接收到的探测超声波的波形、波长以及振幅等参数信息。具体的，可以针对每个超声探测模块对应的超声波发射位置与超声波接收位置，通过测试或实验得到在该超声波发射位置与超声波接收位置之间在不存在裂缝的条件下，由超声波发射位置处发射的探测超声波经安全壳传导，由超声波接收位置处接收到的探测超声波应该具有的波形、波长以及振幅等参数信息，并将上述参数信息与该超声波发射位置与超声波接收位置的信息映射存储于本地，当一个超声探测模块需要安装在上述超声波发射位置与超声波接收位置时，可以将该超声波发射位置与超声波接收位置映射存储的参数信息作为该超声探测模块对应的基准声学参数值。另外，也可以以特定的循环周期，使已经设置在安全壳上的超声探测模块的超声波发射单元发射探测超声波，确定超声探测模块的超声波接收单元每次接收到的探测超声波的波形、波长以及振幅等参数是否出现明显变化，即将先前特定时间内接收到的探测超声波的波形、波长以及振幅等参数作为基准声学参数值，当最近接收到的探测超声波的波形、波长以及振幅等参数较先前接收到的探测超声波的波形、波长以及振幅等参数出现较大变化时，可以确定该超声探测模块对应的超声波发射位置与超声波接收位置之间的安全壳出现裂缝。其中，判断是否发生明显变化的标准可以为确定波形、波长以及振幅等参数值与基准声学参数值之间的数值变化量，判断数值变化量是否超过预设的数值范围，该数值范围可以基于每种参数的属性以及实际情况确定。进一步的，数值范围可以分别针对每种声学参数值预先设定，如波长参数对应数值范围以及振幅参数对应数值范围等。

具体的，若声学参数值包括波长以及振幅，基准声学参数值也为波长以及振幅，则可以计算声学参数值中的波长与基准声学参数值中的波长的差值，并计算声学参数值中的振幅与基准声学参数值中的振幅的差值，进一步的，将波长参数对应的差值与波长参数对应数值范围进行对比，判断波长参数对应的差值是否处于波长参数对应数值范围内，同时，并将振幅参数对应的差值与振幅参数对应数值范围进行对比，判断振幅参数对应的差值是否处于振幅参数对应数值范围内。

104、若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

作为示例，若波长参数对应的差值未处于波长参数对应数值范围内，和/或振幅参数对应的差值未处于振幅参数对应数值范围内，则可以确定该超声探测模块对应的超声波发射位置与超声波接收位置之间的安全壳出现裂缝，将安全壳的裂纹状态信息确定为存在有害裂纹状态，并发出告警信息。

本实施例提供的基于球型超声的监测方法，能够高效的确定设置有超声探测模块的安全壳是否存在裂缝，并在安全壳出现裂缝时及时的向相关工作人员发出告警信息，显著增强了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

在一个实施例中，所述超声探测模块的数量为多个，全部所述超声探测模块带有预设的排列顺序。其中，排列顺序可以为每个超声探测模块预先设定，如为超声探测模块设定顺序编号，进一步的，步骤101的实现方式可以为：首先，基于所述排列顺序，使所述采集传输模块依次驱动每个所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波。此处，只有当每个所述超声探测模块的超声波接收单元接收到处于同一超声探测模块下的超声波发射单元所发送的探测超声波，并使分析预警模块基于该探测超声波的超声波波形数据识别出安全壳是否出现裂缝之后，才按照排列顺序控制下一个超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波。

然后，接收每个所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的关联探测超声波生成的所述超声波波形数据，其中，所述关联探测超声波为与所述超声波接收单元处于同一所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发送的所述探测超声波。此处，由于超声探测模块中的超声波发射单元与超声波接收单元数量不止一个，分析预警模块发出发射指令时，发射控制器仅对一个超声波发射单元的换能器发出电信号，当对应的超声波接收单元的换能器接收到超声波信号并传递到分析预警模块后，控制模块再发出下一个发射指令使发射控制器对下一个超声波发射单元发出电信号，直至所有超声波发射单元均完成超声波信号发射，即为完成一次信号发射。

本申请提供的实施例，可以按照预设的监测周期，基于排列顺序使每个超声探测模块发射并接收探测超声波，循环地对安全壳进行裂缝监测，以增强对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

在一个实施例中，步骤104之后，方法还包括：将所述差值与预设的多个偏差阈值范围进行对比，确定所述差值所处的偏差阈值范围，其中，每个所述偏差阈值范围对应有预设的预警等级。作为示例，若差值为振幅参数对应的差值，该差值为5μm，与振幅对应的多个偏差阈值范围分别为2-3μm、3-4μm以及4-5μm，与2-3μm对应有预设的预警等级为3级，与3-4μm对应有预设的预警等级为2级，与4-5μm对应有预设的预警等级为1级，则将差值5μm分别与上述三个偏差阈值范围进行对比，判断差值的数值处于哪个偏差阈值范围的数值之内。然后，确定所述差值所处的偏差阈值范围对应的所述预警等级，并将所述裂纹状态信息以及所述预警等级发送到远端的上位机。作为示例，若差值5μm处于4-5μm的偏差阈值范围，则将4-5μm的偏差阈值范围对应的1级预警等级以及裂纹状态信息发送到相关工作人员的上位机，以进行告警。

本申请提供的实施例，能够根据探测超声波的参数变化程度判断预警等级并向工作人员发出预警信息，以使工作人员迅速确定裂纹的严重程度，提高了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

本实施例提供的基于球型超声的监测方法，可以按照预设的监测周期，基于排列顺序使每个超声探测模块发射并接收探测超声波，循环对安全壳进行裂缝监测，能够高效的确定设置有超声探测模块的安全壳是否存在裂缝，并在安全壳出现裂缝时及时的向相关工作人员发出告警信息以及裂缝严重程度信息，显著增强了对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

进一步的，作为图5所示方法的具体实现，本实施例提供了一种基于球型超声的监测装置，如图6所示，该装置包括：声波收发模块61、参数确定模块62、数值比较模块63和状态确定模块64。

声波收发模块61，可用于使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据。

参数确定模块62，可用于基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值。

数值比较模块63，可用于将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内。

状态确定模块64，可用于若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

在具体的应用场景中，所述超声探测模块的数量为多个，全部所述超声探测模块带有预设的排列顺序，所述声波收发模块61，具体可用于基于所述排列顺序，使所述采集传输模块依次驱动每个所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波；接收每个所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的关联探测超声波生成的所述超声波波形数据，其中，所述关联探测超声波为与所述超声波接收单元处于同一所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发送的所述探测超声波。

在具体的应用场景中，所述状态确定模块64，具体还可用于将所述差值与预设的多个偏差阈值范围进行对比，确定所述差值所处的偏差阈值范围，其中，每个所述偏差阈值范围对应有预设的预警等级；确定所述差值所处的偏差阈值范围对应的所述预警等级，并将所述裂纹状态信息以及所述预警等级发送到远端的上位机。

需要说明的是，本实施例提供的一种基于球型超声的监测所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图5中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述如图5所示方法，相应的，本实施例还提供了一种介质，该介质可以为存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图5所示的基于球型超声的监测方法。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该待识别软件产品可以存储在一个非易失性介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

基于上述如图5所示的方法，以及图6所示的基于球型超声的监测装置实施例，为了实现上述目的，本实施例还提供了一种基于球型超声的监测的实体设备，具体可以为个人计算机、服务器、智能手机、平板电脑、智能手表、或者其它网络设备等，该实体设备包括介质和处理器；介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图5所示的方法。

可选的，该实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种基于球型超声的监测的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和待识别软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它待识别软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，首先，使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据；然后，基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值；再后，将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内；最后，若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。与现有技术相比，能够显著增强对核电站的安全壳的有害裂缝的监测能力。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于球型超声的监测系统，用于对核电站的安全壳进行监测，其特征在于，所述系统包括：

至少一个超声探测模块，每个所述超声探测模块包括超声波发射单元以及超声波接收单元，其中，所述超声波发射单元设置于所述安全壳上预设的超声波发射位置处，用于向所述安全壳发射探测超声波，所述超声波接收单元设置于所述安全壳上预设的超声波接收位置处，用于从所述安全壳接收所述超声波发射单元发射的所述探测超声波，并基于所述探测超声波生成超声波波形数据；

采集传输模块，所述采集传输模块的信号发送端与所述超声波发射单元的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元发射探测超声波，所述采集传输模块的信号接收端与所述超声波接收单元的信号发送端连接，用于获取所述超声波波形数据；

分析预警模块，所述分析预警模块通过无线信号与所述采集传输模块建立通信连接，用于控制所述采集传输模块驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；

所述分析预警模块还用于接收所述超声波波形数据，并基于所述超声波波形数据检测所述安全壳的裂纹状态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波发射单元以及所述超声波接收单元分别包括：

软橡胶，所述软橡胶用于传导所述探测超声波；

球形换能器，所述球形换能器包裹在所述软橡胶之中，用于发射或接收所述探测超声波，所述球形换能器与所述采集传输模块连接；

换能器壳体，所述换能器壳体为带有空腔的柱体，所述换能器壳体的其中一个底面具有与所述空腔连通的开口，所述开口所在的底面用于设置在所述安全壳上；

所述软橡胶以及所述球形换能器设置于所述换能器壳体的空腔内，以使所述换能器壳体设置在所述安全壳上时，所述软橡胶与所述安全壳紧密连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述超声波发射单元以及所述超声波接收单元还分别包括：

弹簧，所述弹簧的第一端连接在所述空腔内与所述开口所在的底面相对的底面上；

压紧隔板，所述压紧隔板设置于所述空腔内，所述压紧隔板将所述空腔分隔为用于设置所述软橡胶以及所述球形换能器的第一空间，以及用于设置所述弹簧的第二空间，所述弹簧的第二端连接在所述压紧隔板面向所述第二空间的隔板面上，以使所述压紧隔板能够在所述空腔内沿垂直于所述开口的方向上运动。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述采集传输模块包括：

无线信号传输装置；

发射控制器，所述发射控制器的信号接收端与所述无线信号传输装置的信号发送端连接，所述发射控制器的信号发送端与所述超声波发射单元的信号接收端连接，用于驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；

信号采集器，所述信号采集器的信号接收端与所述超声波接收单元的信号发送端连接，所述信号采集器的信号发送端与所述无线信号传输装置的信号接收端连接，用于将所述超声波波形数据发送到所述无线信号传输装置；

所述分析预警模块包括：

无线信号收发装置，所述无线信号收发装置通过无线信号与所述无线信号传输装置建立连接；

控制系统模块，所述控制系统模块的信号交互端与所述无线信号收发装置的第一信号交互端连接，用于控制所述采集传输模块驱动所述超声波发射单元发射探测超声波；

预警处理模块，所述预警处理模块的信号交互端与所述无线信号收发装置的第二信号交互端连接，用于基于所述超声波波形数据检测所述安全壳的裂纹状态信息；

所述预警处理模块还具有远程通信端口，用于连接到远端的上位机，并向所述上位机发送所述裂纹状态信息。

5.一种基于球型超声的监测方法，应用于权利要求1-4任意一项所述的基于球型超声的监测系统的分析预警模块中，其特征在于，所述方法包括：

使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据；

基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值；

将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内；

若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超声探测模块的数量为多个，全部所述超声探测模块带有预设的排列顺序；所述使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据，包括：

基于所述排列顺序，使所述采集传输模块依次驱动每个所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波；

接收每个所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的关联探测超声波生成的所述超声波波形数据，其中，所述关联探测超声波为与所述超声波接收单元处于同一所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发送的所述探测超声波。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态之后，所述方法还包括：

将所述差值与预设的多个偏差阈值范围进行对比，确定所述差值所处的偏差阈值范围，其中，每个所述偏差阈值范围对应有预设的预警等级；

确定所述差值所处的偏差阈值范围对应的所述预警等级，并将所述裂纹状态信息以及所述预警等级发送到远端的上位机。

8.一种基于球型超声的监测装置，其特征在于，所述装置包括：

声波收发模块，用于使所述采集传输模块驱动所述超声探测模块的超声波发射单元向所述安全壳发射探测超声波，并获取由所述超声探测模块的超声波接收单元基于接收到的所述探测超声波生成的所述超声波波形数据；

参数确定模块，用于基于所述超声波波形数据确定所述超声波接收单元接收到的所述探测超声波的声学参数值；

数值比较模块，用于将所述声学参数值与预先存储的基准声学参数值进行对比，判断所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值是否处于预设的数值范围内；

状态确定模块，用于若所述声学参数值与所述基准声学参数值的差值未处于所述数值范围内，则确定所述安全壳的裂纹状态信息为存在有害裂纹状态。

9.一种介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至7中任一项所述的方法的步骤。