CN112349442A - 一种远程遥控消控作业***及远程遥控消控作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种远程遥控消控作业***及远程遥控消控作业方法，涉及核安全防护技术领域，以解决现有技术中存在的核事故应急状况下辐射区消控作业人员安全防护不足的技术问题。该***包括自行平台、操控自行平台的远程终端，自行平台包括平台结构体、环境识别与探测***、消控作业***和控制***，消控作业***包括供料***、与供料***分别连通的远程喷射***和地面布洒***，供料***内消控功能材料通过地面布洒***或远程喷射***喷出。本***可直接远程操控自行平台参与辐射区内消控作业，提高作业人员安全。
Description
技术领域
本发明涉及核安全防护技术领域，尤其是涉及一种远程遥控消控作业***及远程遥控消控作业方法。
背景技术
公知的，核设施或核燃料在生产、制造、装配、运输或运行、试验过程中，尽管采取了严格的防护措施，但仍有可能发生核泄漏事故，虽然几率小、偶然性大。如2011年日本福岛核电站泄漏事故中，压力容器泄压、核反应堆***、冷却水泄露等过程导致了放射性污染物向环境中的释放，同时空气中的放射性物质会随着气流的运动发生扩散，污染更大面积的区域；泄漏到水体中的放射性污染也会随洋流运动等因素扩散污染。放射性物质在大气中的扩散受到降雨、风强和风向的影响，通过干沉降和湿沉降的方式最终降到地表，极大的危害陆地环境。
从遂行核电站事故后果应急处置这一背景，事故后果处置的工况是多种多样的，如***溅落式、高温高压烟柱持续释放型、常温状态下放射性云团或烟羽弥散型、地表放射性沉降等，针对不同的应急工况和污染的介质表面特征应采用适应该事故特征的消控方法和手段。然而，上述方法均需要人员在污染区直接参与作业，防护不足易对参与人员造成较大的伤害。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种远程遥控消控作业***及远程遥控消控作业方法，以解决现有技术中存在的人员在核污染区的消控作业需要人员直接参与，防护不足易对参与人员造成较大的伤害的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果（结构简单、成本低、使用方便）详见下文阐述。
本发明提供的一种用于核事故辐射后果消控的远程遥控作业方法，包括以下步骤：
S1：远程终端控制携带膜法消控功能材料的自行平台进入高温高毒高辐射的作业区；
S2:自行平台的环境识别与探测***检测作业区信息并将作业区信息传递至自行平台的控制***，自行平台的控制***通过无线通信的方式将作业区信息传递至远程终端，远程终端分析作业区信息并控制自行平台移动；
S3:循环S2，直至确定污染源；
S4：远程终端根据环境识别与探测***回传信息确定污染源处理方式，远程终端控制安设于自行平台上的消控作业***调整作业姿态，对近地表空气中放射性粉尘、气溶胶、地介质表面上放射性沾染物实施压制或去污作业。
优选地，还包括消控作业***作业完成后，远程终端控制自行平台的高压吹扫***启动，向消控作业***进行吹扫清理、干燥管路，以防止消控作业***内管路的堵塞。
优选地，消控作业***包括供料***、远程喷射***和地面布洒***，步骤S4中，控制***根据远程终端的指令启动供料***和远程喷射***工作或者供料***和地面布洒***工作，当启动供料***和远程喷射***工作时，调整远程喷射***工作姿态后将膜法消控功能材料喷洒至目标源，远程喷射***的云台摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果，当启动供料***和地面布洒***工作时，远程终端控制自行平台以恒定速度向目标源直线行驶，同时控制地面布洒***喷洒消控功能材料实现对地面的定量均匀布洒压制，环境识别与探测***的第一摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果。
优选地，步骤S2中，环境识别与探测***的超声波探头检测近距离障碍物并将信息回传控制***，自行平台在相距障碍物距离低于最低限制距离时控制***控制自行平台停止前进，远程终端根据环境识别与探测***检测的数值修正自行平台前进的速度和方向。
本发明提供的一种远程遥控消控作业***，包括自行平台和与自行平台无线通讯的远程终端，自行平台包括平台结构体、安设于平台结构体上的环境识别与探测***、消控作业***和控制***，平台结构体、环境识别与探测***和消控作业***均与控制***电连接，控制***与远程终端无线通讯，消控作业***包括供料***、远程喷射***和地面布洒***，地面布洒***和远程喷射***分别与供料***连接，供料***内消控功能材料通过地面布洒***和/或远程喷射***喷至需消控区域。
供料***包括预混合***和动态混合器，预混合***包括预混合器、料箱、输送泵，预混合器的前端通过第一三通阀分别连接料箱和上料口，预混合器的后端与输送泵连通且输送泵通过第二三通阀分别连接动态混合器和料箱，动态混合器通过第三三通阀分别连接远程远程喷射***和地面布洒***。
优选地，预混合***设置有两套，两套预混合***并联后与动态混合器串连连通。
优选地，平台结构体的顶部设置有容纳远程喷射***的工作腔，远程喷射***包括云台摄像机、用于喷射物料的压制炮、安设于工作腔内的升降台，云台摄像机和压制炮均安设于升降台上。
优选地，环境识别与探测***包括检测障碍物用的超声波探头、检测环境温湿度的温湿度传感器、辐射剂量探测用探测仪、提供现场全景图像的第一摄像机，超声波探头、温湿度传感器、探测仪和第一摄像机均于控制***电连。
优选地，还包括高压吹扫***，高压吹扫***与控制***电连，高压吹扫***与消控作业***配合连通，以使控制***能够控制高压吹扫***清理消控作业***。
本发明提供的远程遥控消控作业***，与现有技术的区别在于，自行平台包括能够自行走的平台结构体、安设于平台结构体上的环境识别与探测***、消控作业***和控制***，环境识别与探测***、消控作业***和平台结构体与控制***电连，控制***与远程终端无线通信，控制***与远程终端能够双向接传输信号，以使远程终端能够根据控制***传输的信号分析并通过控制***控制平台结构体、环境识别与探测***和消控作业***的工作，消控作业***包括地面布洒***和远程喷射***，以分别应对不同工况下的核污染区块。本***结构简单，消控作业效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为自行平台的整体结构示意图；
图2为远程喷射***结构示意图；
图3为高压吹扫***结构示意图；
图4为远程遥控消控作业***的控制关系图。
图中：1、平台结构体；2、温湿度传感器；3、探测仪；4、第一摄像机；5、云台摄像机；6、高压吹扫***；7、料箱；8、地面布洒***；9、压制炮；10、升降台；11、动态混合器；12、预混合器；13、直流驱动电机；14、输送泵；15、减速机；16、水平旋转电机；17、俯仰电机；18、伸缩推杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例一
本发明提供了一种远程遥控消控作业***，如图1-4所示，远程遥控消控作业***包括远程终端和自行平台，远程终端和自行平台无线通讯，远程终端内搭设有与自行平台内塔架***相匹配的无线视频操作***，操作人员可位于污染区域外通过远程终端接收自行平台探检测信息、控制自行平台的工作。自行平台包括能够自行走的平台结构体1、以及安设于平台结构体1上的用于探检测环境信息的环境识别与探测***、用于核污染物压制或去污的消控作业***、控制上述***工作和接传输信息用的控制***，平台结构体1、环境识别与探测***和消控作业***均与控制***信号连接，控制***内设置有无线通信模块，控制***与远程终端无线通讯。自行平台采用锂电池供电，平台结构体1、环境识别与探测***和消控作业***、控制***均与锂电池电连。远程终端可以设置为遥控器、PC电脑、配置有与控制***匹配***的手持式设备等，远程终端具有显示屏显示图像和数据信息。
消控作业***包括供料***、远程喷射***和地面布洒***8，地面布洒***8和远程喷射***分别与供料***连接，供料***内消控功能材料通过地面布洒***8和/或远程喷射***喷出自行平台。底面布洒***位于远程喷射***的下方，优选地，地面布洒***8位于平台结构体1的底部、远程喷射***位于平台结构体1的顶部，地面布洒***8对应布洒地面和近地表面空间，远程喷射***可用于应对平台结构体1无法到达的地方、墙面、沟槽等，喷洒出的消控功能材料与近地表和地面放射性粉尘或气溶胶形成吸附、包埋、链接、固定放射性污染物的共聚膜体，防止放射性污染物迁移扩散，远程喷射***和地面布洒***8分别安设于平台结构体1的顶部和底部。
供料***包括预混合***和动态混合器11，预混合***包括预混合器12、料箱7、输送泵14，预混合器前端通过第一三通电控阀分别连接料箱7和上料口，预混合器12后端与输送泵14入口连通，其中输送泵14通过直流电机和减速机15配合驱动其工作，输送泵14通过第二三通电控阀分别连接动态混合器11和料箱7，动态混合器11通过第三三通电控阀分别连通远程喷射***和地面布洒***。当第一三通电控阀选通上料口，第二三通电控阀选通料箱7时，***执行上料作业模式；当第一三通电控阀选通料箱7，第二三通电控阀选通动态混合器11时，***执行喷洒作业模式（远程喷射或地面布洒）。
消控功能材料主要使用作业介质为水溶性压制预去污剂、水基消控剂或反应型压制预去污剂，为已公开的消控功能材料。
水基消控剂为单液体，水溶性压制预去污剂为粉、液混合式，水溶性压制预去污剂使用比例为1:49，使用时在机外按比例加入同一容器内，由上料泵将混合物料经预混合器12注入料箱7内，在流经预混合器12过程中调制均匀，达到可实现压制消控能效需求，当消控功能材料为水溶性压制预去污剂或水基消控剂时，可采用一套预混合***。
反应型压制预去污剂为液、液混合式，使用比例为1:1，当消控功能材料为反应型压制预去污剂时，采用两套预混合***，使用时分别将两组液体经不同的预混合器12注入不同的料箱7内，实施消控作业时，两组液体按1：1比例均匀流至动态在线混合器11内均匀混合后经动态在线混合器11施放至消控目标区域，达到可实现消控能效需求。
优选地，为了方便任意消控功能材料均可使用且降低设备成本，本装置采用两套预混合***，两套预混合***并联后与动态混合器11串连连通。
平台结构体1的顶部设置有容纳远程喷射***的工作腔，远程喷射***包括有升降台10、压制炮9和云台摄像机5，升降台10安设于工作腔内，升降台10升降能够时压制炮9和云台摄像机5抬升至平台结构体1的顶部上方。升降台10由直流电机驱动升降机并通过光轴和线性轴承导向实现升降。升降台10与控制***信号连接，使用时通过远程终端控制由初始位（工作腔内）抬升至工作位（平台结构体1顶部上方），并根据目标区域位置调整压制炮9姿态和喷洒状态。压制炮9姿态可通过调整平台结构体1的角度实现。
可选地，可通过一个控制水平旋转的水平旋转电机16和一个控制俯仰的俯仰电机17分别驱动涡轮蜗杆传动组件带动压制炮9，实现压制炮9定角度水平旋转和俯仰，压制炮9具有柱状喷射和雾化喷洒的功能，可通过炮口伸缩推杆18收缩切换柱状喷射和雾化喷洒。消控作业***的工作过程，环境识别与探测***、控制***和远程终端配合确定污染源后远程喷射***工作时，控制***调整升降台10的升降，云台摄像机5检测污染源，控制***调整压制炮9姿态，以瞄准污染源，启动压制炮9对污染源喷洒和压制。云台摄像机5始终记录作业状况并实时传回远程终端，分析压制效果。或者，启动地面布洒***8，对污染源目标进行喷洒压制。
控制***内设置有无线通信模块，控制***与远程终端无线通讯，无线通信模块包括WiFi模块、3G模块、4G模块中的一种或多种组合，控制***为微处理器。
作为可选地实施方式，环境识别与探测***包括检测障碍物用的超声波探头、检测环境温湿度的温湿度传感器2、辐射剂量探测用探测仪3、提供现场全景图像的第一摄像机4，超声波探头、温湿度传感器2、探测仪3、和第一摄像机4均位于平台结构体1上。
进一步的，第一摄像机4设置有四台，四台第一摄像机4分设于自行平台的四个方向（前端、后端、左面和右面）上，用于提供前进、后退、转向和消控作业时的现场全景图像，超声波探头设置有四个，四个超声波探头分设于自行平台的四个顶角上，用于行进过程中检测四周障碍物，防止平台结构体与障碍物发生碰撞，温湿度传感器2和探测仪3均固定于自行平台的前端，用于监测环境温湿度、辐射剂量变化；超声波探头、温湿度传感器2、探测仪3和第一摄像机4均与控制***电连。四台不同方位的第一摄像机4用以提供行进路线的全景图像，通过控制***与远程终端的信息交互，指导自行平台行进。
消控作业***工作完毕后，消控功能材料易在管内凝结堵塞管路和喷嘴，为了解决上述问题，远程遥控消控作业***还包括高压吹扫***6，高压吹扫***6与控制***电连，高压吹扫***6与消控作业***配合连通，以使控制***能够控制高压吹扫***6清理消控作业***。高压吹扫***6依次由高压气瓶、高压阀门（瓶头阀）、减压阀、电磁阀、金属气管和单向阀通过螺纹连接并连通，高压吹扫***6与输送泵14出口连接，预作业状态高压气瓶内储存高压气体，高压阀门、减压阀处于打开状态，消控作业完成后，通过远程终端打开输送泵14管路上的电控阀、高压吹扫***6的电磁阀，施放高压气体持续对管路进行吹扫至管路内无液体喷出，完成高压吹扫，单向阀作用为防止消控功能材料逆向冲入电磁阀内。
本发明提供了一种远程遥控消控作业方法，通过自动识别或视频识别、定位消控对象后，调整作业姿态，遂行近地表空气中放射性粉尘或气溶胶、地介质表面上放射性沾染物的压制或去污行动。具体而言，包括以下步骤：
S1：远程终端控制携带膜法消控功能材料的自行平台进入高温高毒高辐射的作业区；
S2:自行平台的环境识别与探测***检测作业区信息并将作业区信息传递至自行平台的控制***，自行平台的控制***通过无线通信的方式将作业区信息传递至远程终端，远程终端分析作业区信息并控制自行平台移动；
S3:循环S2，直至确定污染源；
S4：远程终端根据环境识别与探测***回传信息确定污染源处理方式，远程终端控制安设于自行平台上的消控作业***调整作业姿态，对近地表空气中放射性粉尘、气溶胶、地介质表面上放射性沾染物实施压制覆盖或沉降去污。
优选地，还包括消控作业***作业完成后，远程终端控制自行平台的高压吹扫***启动，向消控作业***进行吹扫清理、干燥管路，以防止消控作业***内管路的堵塞。
优选地，步骤S4中，控制***根据远程终端的指令启动供料***和远程喷射***工作或者供料***和地面布洒***工作。
当启动供料***和远程喷射***工作时，调整远程喷射***工作姿态，即升降台10升降，将压制炮9和云台摄像机5抬升至平台结构体1的顶部上方，压制炮转动调整方向对准目标源后将膜法消控功能材料喷洒至目标源，远程喷射***的云台摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果。
当启动供料***和地面布洒***工作时，控制***控制平台结构体以恒定速度直线行驶，实现对地面的定量均匀布洒压制，环境识别与探测***的第一摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果。
优选地，步骤S2中，对设置在自行平台的环境识别与探测***所获取的图像进行预处理，获取车辆四周图像，将所述车辆四周图像发送至远程终端，以令远程终端根据所接收到的远程控制请求和获取的车辆四周图像发送控制指令至平台结构体，控制***接收发送来的控制指令，以根据控制指令实现对平台结构体的远程控制。
优选地，步骤S2中，超声波探头检测近距离障碍物，超声波探头将信息传递至控制***，控制***控制平台结构体1在相对距离低于1m时自动停止行进，避免因视觉盲区或视频传输延时造成碰撞损坏；利用温湿度传感器2检测现场温湿度是否满足作业温区，利用探测仪3检测现场辐射剂量浓度，用于辅助确定目标区域和检测作业效果，视频图像、检测数值通过无线通信回传控制终端，控制终端根据所获得的现场图像和辐射剂量浓度数值来修正自行平台的前进速度和方向，修正前进速度和方向是：如果现场的图像显示平台结构体1前方没有障碍，则沿原行进方向加速前进，如果现场的图像显示平台结构体1前方有障碍，远程遥控平台结构体1减速并改变前进方向绕过障碍 ；在遥操作行进过程中，如果发现探测仪3检测的示值增大，则平台结构体1已进入污染区域，沿原前进方向继续前进，如果仪器示值减小，则操作平台结构体1改变前进方向并沿此改变后的前进方向前进，直到仪器示值开始增大后，沿增大时的前进方向前进，直到找到污染源。控制***包括控制器和与控制器电连的信号收发器，信号收发器能够向远程终端传输信号并接受远程终端发射的信号。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于核事故辐射后果消控的远程遥控作业方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：远程终端控制携带膜法消控功能材料的自行平台进入高温高毒高辐射的作业区；
S2:自行平台的环境识别与探测***检测作业区信息并将作业区信息传递至自行平台的控制***，自行平台的控制***通过无线通信的方式将作业区信息传递至远程终端，远程终端分析作业区信息并控制自行平台移动；
S3:循环S2，直至确定污染源；
S4：远程终端根据环境识别与探测***回传信息确定污染源处理方式，远程终端控制安设于自行平台上的消控作业***调整作业姿态，对近地表空气中放射性粉尘、气溶胶、地介质表面上放射性沾染物实施压制或去污作业。
2.根据权利要求1所述的一种用于核事故辐射后果消控的远程遥控作业方法，其特征在于，还包括消控作业***作业完成后，远程终端控制自行平台的高压吹扫***启动，向消控作业***进行吹扫清理、干燥管路，以防止消控作业***内管路的堵塞。
3.根据权利要求2所述的一种用于核事故辐射后果消控的远程遥控作业方法，其特征在于，消控作业***包括供料***、远程喷射***和地面布洒***，步骤S4中，控制***根据远程终端的指令启动供料***和远程喷射***工作或者供料***和地面布洒***工作，当启动供料***和远程喷射***工作时，调整远程喷射***工作姿态后将膜法消控功能材料喷洒至目标源，远程喷射***的云台摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果，当启动供料***和地面布洒***工作时，远程终端控制自行平台以恒定速度向目标源直线行驶，同时控制地面布洒***喷洒消控功能材料实现对地面的定量均匀布洒压制，环境识别与探测***的第一摄像机始终记录作业状态并实时回传控制***，分析压制效果。
4.根据权利要求2所述的一种用于核事故辐射后果消控的远程遥控作业方法，其特征在于，步骤S2中，环境识别与探测***的超声波探头检测近距离障碍物并将信息回传控制***，自行平台在相距障碍物距离低于最低限制距离时控制***控制自行平台停止前进，远程终端根据环境识别与探测***检测的数值修正自行平台前进的速度和方向。
5.一种远程遥控消控作业***，其特征在于，包括自行平台和与自行平台无线通讯的远程终端，自行平台包括平台结构体、安设于平台结构体上的环境识别与探测***、消控作业***和控制***，平台结构体、环境识别与探测***和消控作业***均与控制***信号连接，控制***与远程终端无线通讯，消控作业***包括供料***、远程喷射***和地面布洒***，地面布洒***和远程喷射***分别与供料***连接，供料***内消控功能材料通过地面布洒***和/或远程喷射***喷至待消控区域。
6.根据权利要求5所述的一种远程遥控消控作业***，其特征在于，供料***包括预混合***和动态混合器，预混合***包括预混合器、料箱、输送泵，预混合器的前端通过第一三通阀分别连接料箱和上料口，预混合器的后端与输送泵连通且输送泵通过第二三通阀分别连接动态混合器和料箱，动态混合器通过第三三通阀分别连接远程远程喷射***和地面布洒***。
7.根据权利要求6所述的一种远程遥控消控作业***，其特征在于，预混合***设置有两套，两套预混合***并联后与动态混合器串连连通。
8.根据权利要求7所述的一种远程遥控消控作业***，其特征在于，平台结构体的顶部设置有容纳远程喷射***的工作腔，远程喷射***包括云台摄像机、用于喷射物料的压制炮、安设于工作腔内的升降台，云台摄像机和压制炮均安设于升降台上。
9.根据权利要求8所述的一种远程遥控消控作业***，其特征在于，环境识别与探测***包括检测障碍物用的超声波探头、检测环境温湿度的温湿度传感器、辐射剂量探测用探测仪、提供现场全景图像的第一摄像机，超声波探头、温湿度传感器、探测仪和第一摄像机均于控制***电连。
10.根据权利要求9所述的一种远程遥控消控作业***，其特征在于，还包括高压吹扫***，高压吹扫***与控制***电连，高压吹扫***与消控作业***配合连通，以使控制***能够控制高压吹扫***清理消控作业***。
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