核电应急柴油发电机告警系统的制作方法

1.本实用新型涉及告警系统技术领域，尤其涉及一种核电应急柴油发电机告警系统。


背景技术：

2.就地告警系统是核电厂柴油机的重要组成部分，主要对柴油机电气方面和机械方面产生的异常故障进行汇集、处理并发出声光报警，以便运维人员及时采取有效措施，以避免设备状态持续恶化，甚至威胁到柴油机本体。原告警系统存在以下问题：报警点位固定，无法新增；采用上世纪单片机技术，故障处理速度慢；无故障记录功能；无上位机通讯功能；报警逻辑已固化，无法根据实际需要更改报警逻辑；告警输入无光电隔离，易导致pcb板损毁。
3.就地告警系统可以监测柴油机本体以及附属设备异常情况，运行非常依赖isa1声光告警系统，一旦此系统缺乏稳定将严重影响运行员的判断，不能及时采取有效措施进行处理。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种核电应急柴油发电机告警系统，该告警系统能够对异常故障进行汇集、处理并发出声光报警，提升柴油机监测性能，利于运行维护应急柴油发电机。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种核电应急柴油发电机告警系统，包括告警光窗、告警喇叭、告警信号输入模块、告警信号处理模块、按键模块和上位机，所述告警光窗通过串口与所述告警信号处理模块连接，所述告警喇叭通过硬接线与所述告警信号处理模块连接，所述按键模块通过硬接线与所述告警信号处理模块连接，所述上位机与所述告警信号处理模块通讯连接。
7.进一步地，所述告警信号处理模块包括主控单板、告警信号板和互联背板。
8.进一步地，所述主控单板包括第一电源处理单元、第一cpu单元、第一时钟处理单元、第一fpga信号处理单元、gps单元和板件前面板，所述第一cpu单元电连接所述fpga信号处理单元，所述fpga信号处理单元电连接所述时钟处理单元，所述gps单元一端电连接所述第一cpu单元，另一端电连接所述fpga信号处理单元。
9.进一步地，所述第一电源处理单元设有防护电路和缓启动电路。
10.进一步地，所述cpu单元通过100m网口连接所述上位机。
11.进一步地，所述板件前面板上设有电源指示灯、运行指示灯和报警指示灯。
12.进一步地，所述告警信号板包括第二电源处理单元、第二cpu单元、第二时钟处理单元、第二fpga信号处理单元、告警输入电路和光窗驱动电路，所述第二cpu单元电连接所述第二fpga信号处理单元，所述第二时钟处理单元电连接所述第二fpga信号处理单元，所述告警输入电路电连接所述第二fpga信号处理单元，所述光窗驱动电路电连接所述第二
fpga信号处理单元。
13.进一步地，所述第二fpga信号处理单元和所述告警输入电路之间设有光耦隔离单元。
14.进一步地，所述第二电源处理单元设有防护电路和缓启动电路。
15.进一步地，所述第二cpu单元通过100m网口连接所述上位机。
16.与现有技术相比，本实用新型提供的核电应急柴油发电机告警系统具有以下有益效果：
17.本实用新型提供的核电应急柴油发电机告警系统能够及时处理柴油机电气方面和机械方面产生的异常故障，并发出声光报警，提升柴油机监测性能，便于运行员的判断设备异常情况并及时采取有效措施进行处理，利于运行维护应急柴油发电机。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本实用新型所提供的核电应急柴油发电机告警系统的结构示意图；
20.图2为本实用新型所提供的主控单板示意图；
21.图3为本实用新型所提供的主控单板的前面板示意图；
22.图4为本实用新型所提供的告警信号板示意图；
23.图5为本实用新型所提供的互联背板示意图；
24.图6为本实用新型所提供的报警逻辑框图。
25.附图标记说明：
26.1、告警光窗；2、告警喇叭；3、告警信号输入模块；4、告警信号处理模块；5、按键模块；6、上位机；11、由主控单板；12、告警信号板；13、互联背板；101、第一电源处理单元；102、第一cpu单元；103、第一时钟处理单元；104、第一fpga信号处理单元；105、gps单元；106、板件前面板；201、第二电源处理单元；202、第二cpu单元；203、第二时钟处理单元；204、第二fpga信号处理单元；205、光耦隔离单元；206、告警输入电路；207、光窗驱动电路；301、正电源互联母排；302、灯试互联母排；303、负电源互联母排；304、频闪互联母排；305、告警喇叭互联母排；306、复位互联母排；307、电源板；308、主控单板；309、按键；310、告警光窗；311、告警信号板；312、告警信号输入；313、告警喇叭。
具体实施方式
27.下面通过具体实施方式进一步详细说明。
28.如图1至图4所示，本实用新型提供了一种核电应急柴油发电机声光告警系统，包括告警光窗1、告警喇叭2、告警信号输入模块3、告警信号处理模块4、按键模块5和上位机6。告警光窗1与告警信号处理模块4通过串口进行连接，告警喇叭2与告警信号处理模块4通过硬接线进行连接，告警信号输入模块3与告警信号处理模块4通过硬接线进行连接，按键模块5与告警信号处理模块4通过硬接线进行连接，上位机6与告警信号处理模块4通过以太网
进行连接。
29.报警光窗1以高亮发光块led为显示器件，40mm
×
30mm为一个基本显示单元，可进行任意拼装。紧急报警采用红色led光窗，常规报警采用黄色led光窗，提示报警采用白色led光窗，用于区分三种报警级别。根据告警状态，对应的光窗会被点亮，可以常亮或者常灭，或者以不同频率闪烁。
30.如果有告警输入，告警喇叭2会响铃。红色报警伴有高频警报声，黄色和白色报警伴有低频报警声。如果有外部告警信号产生，告警信号输入模块3对应的开关量节点闭合。
31.告警信号处理模块4为整个声光告警系统的核心，由主控单板11、告警信号板12、互联背板13组成。负责与上位机6通讯，接收配置，上报数据。告警信号处理模块4根据配置执行不同的报警标准程序。告警信号处理模块4处理接收到的外部告警信号，处理按键信息，以及驱动喇叭和光窗等。主控单板11、告警信号板12通过插针与互联背板13相连接，并通过卡扣进行机械固定。通过互联背板13给主控单板11和告警信号板12提供电源、信号、指令等。
32.按键模块5包括“灯试”、“消音”、“复位”三个按键。灯试按键用于测试告警光窗led指示灯可用。消音按键用于当告警喇叭响铃时，消除警报声。复位按键用于确认、复位当前告警信号。
33.上位机6通过以太网接口完成对设备状态的查询和相关参数的设置，主要包括：与报警控制模块进行通讯，下发配置，接收报警信息；实时显示报警状态，记录报警以及其它操作等事件；具备虚拟按键和虚拟光窗功能；实时显示报警状态，记录报警以及其它操作等。
34.如图2和图3所示，主控单板11由第一电源处理单元101、第一cpu单元102、第一时钟处理单元103、第一fpga信号处理单元104(fpga模块)、gps单元105(gps嵌入式模块)、板件前面板106组成。第一电源处理单元101由48vdc输入，经过电源树分配各个电压等级用于主控单板元器件的供电。同时设置防护电路以及缓启动电路，防止电压过载损坏元器件。第一cpu单元102能够通过100m网口连接上位机6。flash存储程序以及其他需要记录数据；sdram用于数据缓存；rs232接口可以外联调试口；晶振确保小系统正常工作；cpu支持gps或北斗的模块接口，能够获取授时信息；同时设有watch dog(看门狗)，若cpu单元出现故障可发出报警。第一时钟处理单元103负责产生系统需要的时钟。温补晶振作为参考源提供给锁相环芯片，产生需要的时钟频率，然后利用分发驱动芯片给各个不同的芯片以及其它单板，确保系统完全同步。第一fpga信号处理单元104负责收发并处理各个告警信号板的数据业务以及信令业务。fpga和cpu之间通过并行总线进行数据交互。gps单元105(gps嵌入式模块)能够与cpu进行交互，提供授时信息。主控单板的板件前面板106上包含三个状态指示灯，分别为电源指示灯pwr，运行指示灯run和报警指示灯alam。当单板出现异常时，报警指示灯会有不同频率的闪烁；复位按钮能确保单板硬件复位；sfp光口两个，可支持1gbps光模块，便于数据传输。100m以太网口用于与上位机通讯。串口为调试串口。
35.主控单板11实现gps时钟处理功能，提供1pps时钟和参考时钟给各个单板；确保这个系统同步于gps，且基于各板的锁相环确保时钟同频同相。主控单板11完成事件记录汇总并打时间戳，上传给服务器。主控单板11通过ethernet网口与上位机6通讯，接收上位机的配置和查询指令。主控单板11对框内单板进行实时通讯，具有管理和维护功能。
36.如图4所示，告警信号板12由第二电源处理单元201、第二cpu单元202、第二时钟处理单元203、第二fpga信号处理单元204、光耦隔离单元205、告警输入电路206、光窗驱动电路207组成。第二电源处理单元201由48vdc输入，经过电源树分配各个电压等级用于主控单板元器件的供电。同时设置防护电路以及缓启动电路，防止电压过载损坏元器件。第二cpu单元202能够通过100m网口连接上位机6；flash存储程序以及其他需要记录数据；sdram用于数据缓存；rs232接口可以外联调试口；晶振确保小系统正常工作；同时设有watch dog看门狗，若cpu单元出现故障可发出报警。第二时钟处理单元负责产生系统需要的时钟。温补晶振作为参考源提供给锁相环芯片，产生需要的时钟频率，然后利用分发驱动芯片给各个不同的芯片以及其它单板，确保系统完全同步。fpga信号处理单元204负责完成告警业务处理，包括输入告警处理，输出声光驱动，业务数据通过总线与主控单板进行交互。光耦隔离单元205将外部输入的48v信号与告警信号板信号通过光耦进行光电隔离，提升系统设计可靠性。告警输入电路206通过硬接线进行连接，若有外部告警信号产生，对应的开关量节点闭合。光窗驱动电路207的作用是：当报警信号触发时，驱动led告警光窗和告警喇叭。
37.第二cpu单元202完成单板管理，并可以与主控单板11通过总线进行通讯，完成系统管理。时钟处理单元203负责完成本板同步于主控单板11。其中告警信号的处理在fpga中实现，由于fpga是并发处理的机制，因此本系统处理板处理的告警信号实时性强。告警信号板12信号通过光耦进行光电隔离，提升系统设计可靠性。
38.如图5所示，互联背板13包括正电源互联母排301、灯试互联母排302、负电源互联母排303、频闪互联母排304、告警喇叭互联母排305、复位互联母排306、电源板307、主控单板308、按键309、告警光窗310、告警信号板311、告警信号输入312、告警喇叭313。互联母排301～306通过铜排实现电源板307、主控单板308、告警信号板311的电气连接，通过标准导轨卡扣进行机械固定。互联背板13完成各个单板之间的互联、板间信令总线rs485互联、底层控制信号互联，电源总线，易于设计，布线方便。
39.本实用新型可以监测柴油机本体以及附属设备异常情况，处理多路报警信号。信号处理使用fpga，处理板处理的告警信号实时性强。此外，模块化设计可根据实际需要增加报警通道。本实用新型不限机柜、不限柴油机机型、不限控制系统型号，满足不同场景的需求。
40.如图6所示，本实用新型的报警逻辑如下：
41.alm_in经过滤波处理后，进入采上升沿处理1，驱动闪频计数器1进行计数，其中闪频计数器1的计数值可以被系统重新配置。闪频计数器1驱动闪频翻转1进行高低翻转。
42.light_tst信号经按键去抖1去抖处理后，分别进入采上升沿和下降沿处理电路2。两个脉冲经触发器产生使能信号，驱动闪频计数器2进行计数，闪频计数器2的计数值可以被系统重新配置。闪频计数器2驱动闪频翻转2进行高低翻转。
43.ack信号经按键去抖后进入采沿处理电路3，获得上升沿脉冲信号。
44.以上信号以及alm_in信号，进入驱动光窗控制。
45.在没有alm_in到来时，如果有light_tst按下，输出闪频翻转2信号；如果light_tst放开，驱动光窗控制回归正常。
46.alm_in到来时，输出闪频翻转1信号，而不关注输出闪频翻转2信号。但当ack上升沿出现时，如果alm_in下降沿到来，且没有心的alm_in上升沿到来，驱动光窗控制回归正
常。否则驱动光窗控制要确保灯窗常亮。
47.本告警系统可根据用户需要，任意增加报警通道；其中告警信号的处理在fpga中实现，由于fpga是并发处理的机制，因此本系统处理板处理的告警信号实时性强；增加故障存储、通讯等功能，便于分析告警信息；可通过上位机与告警系统进行通讯，并可根据实际需要更改报警逻辑程序；在告警信号处理模块中，增加光电隔离，有效防止pcb烧毁。
48.以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。