Carbajales, Rodrigo J. (2016) Integración de una red de sensores inalámbricos a un sistema de instrumentación convencional de reactores nucleares de investigación. / Wireless sensor networks integration to a conventional instrumentation. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En los últimos años ha existido un importante desarrollo de una nueva clase de elementos, conocidos como nodos sensores o Motas. Estos integran detección, comunicación por radio de corto alcance y capacidad de procesamiento, brindando nueva potencialidad al monitoreo de variables ambientales con un bajo costo. Estos nodos pueden formar parte de una Red de Sensores inalámbricos, en ingles Wireless Sensor Networks (WSN). Al formar parte de una WSN son atractivos para sistemas de monitoreo ambientales tanto dentro de un Reactor Nuclear de Investigación como en los alrededores de los mismos. Al tener la WSN montada, esta puede integrarse a un sistema de instrumentacion convencional a través de protocolos industriales de conectividad abierta como OPC. Estos permiten interactuar con equipos de diferentes proveedores intercambiando información de manera homogénea con vistas a permitir una mayor facilidad de sensado. El objetivo de tener la WSN midiendo parámetros ambientales es, por un lado, ofrecer un sistema soporte de medición en sala de control para los operadores del reactor. Por otro lado para tener la información accesible desde cualquier computadora a través de la web para ser mostrada a la población de ser solicitado. Se ha desarrollado un prototipo de WSN montado en instalaciones del reactor de Investigacion RA-6 haciendo medición de un subconjunto de variables ambientales que puede ser usado como alimentador de mediciones. La medición de parámetros como radiación y depresión en el edificio del reactor son importantes para su operación. Otra gran parte de este trabajo se basa en el desarrollo de un sensor de radiación basado en tubos Geiger-Muller (GM) integrados a una Mota. Este dispositivo polariza al GM con alta tensión pero es de bajo consumo alimentado con pilas siendo propicio para las WSN. Otro trabajo importante fue la programación para un pre procesamiento interesante a la hora de un mantenimiento predictivo midiendo vibraciones. También se trabajo con otros tipos de sensores para medir presión, temperatura, humedad y luz. Para analizar el trabajo se muestran pasos a seguir para la implementación de una WSN en instalaciones nucleares. Ademas cuidados a tener en cuenta en consideración a interferencia, confiabilidad y seguridad. También se muestran casos exitosos de despliegue de WSN en Reactores Nucleares de Potencia. Este trabajo es la continuación de la Tesis de la carrera de Especialización en Aplicaciones Tecnológicas de la Energía Nuclear (CEATEN) realizada en 2010 con beca otorgada por la UBA. Ademas este trabajo es el complemento de la beca de perfeccionamiento tipo A1 otorgada por la CNEA desde 2011.
Resumen en inglés
In the last years there were an important development in a new class of elements, known by Motes, that include sensing, communication with short distance radio and a microcontroller with low processing capability, offering new possibilities of low-cost monitoring physical or environmental conditions such as temperature, vibration, pressure, motion, light, radiation. Motes can be part of a Wireless Sensor Networks (WSN). The WSN are attractive for environmental monitoring systems inside and outside a Nuclear Research Reactor. Once the WSN is working, it can be integrated to a conventional instrumentation system though open industrial protocols standards that species the communication of real-time plant data between control devices from different manufacturers for example OLE for Process Control (OPC). The reason for having WSN measuring environmental parameters is, on one hand, to offer a support system to the operators in Control Room and, on the other hand, to have the information available everywhere through internet for example to inform population. In this work, a WSN was developed to measure some environmental variables inside an Argentinean Nuclear Research Reactor RA-6. Radiation and pressure are important to be measured because they are important for the reactor to operate. Also a Mote was integrated to a radiation sensor developed with a Geiger-Muller (GM) Counter. This device polarizes GM with high voltage but is low power to t in WSN. Another integrations were made with temperature, humidity, pressure and vibration sensors. In the last part of the work steps to follow to implement WSN are explained. Also concerns about security, reliability and security. I addition, success applications of WSN in nuclear power plants are mentioned. This work the continuity of the thesis of the Specialization in Technological Applications of Nuclear Power (CEATEN). And followed by the professional fellowship A1 granted by CNEA since 2011.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Reactor instrumentation; Instrumentación para reactores; [Wireless sensor networks; Redes de sensores inalámbricos; Instrumentation; Instrumentación; Radiation Wireless sensor; Sensor inalámbrico de radiación ] |
| Referencias: | [1] Hashemian, H., Strasser, W. What you need to know about sensor reliability before and after and accident, 2011. [2] Milán, G. O. D. C. Aplicación de Redes Inalámbricas de Sensores al monitoreo del transporte de elementos combustibles quemados. Proyecto Fin de Carrera, Instituto Balseiro - U.N. de Cuyo, Junio 2005. [3] Dupuy, P. M. Estudio sobre la aplicación de sensores inalámbricos móviles a problemas de detección y seguimiento de fuentes radiactivas. Proyecto Fin de Carrera, Instituto Balseiro - U.N. de Cuyo, Junio 2006. [4] Daniele Puccinelli, M. H. Wireless sensor networks: Applications and challenges of ubiquitous sensing. IEEE CIRCUITS AND SYSTEMS MAGAZINE, 2005. [5] LEWIS, F. L. Wireless sensor networks. Smart Environments: Technologies, Pro- tocols, and Applications ed. D.J. Cook and S.K. Das, John Wiley, New York, 2004. [6] I.F. Akyildiz, Y. S. E. C., W. Su. Wireless sensor networks: a survey. (Computer Networks 38 (2002) 393{422). [7] Levis, P. TinyOS Programming. Cambridge University Press, 2006. [8] David Gay, P. L. TinyOS Programming. Cambridge University Press, 2009. [9] David Gay, D. C. E. B., Philip Levis. nesC: A Programming Language for Deeply Networked Systems. Berkeley WEBS Project, 2004. [10] Iwanitz, J., Frank ; Lange. OPC : fundamentals, implementation, and application. Huthig Pub Ltd, 2002. [11] Knoll, G. F. Radiation Detection and Measurement. John Wiley and Sons, 2010. [12] Napier, T. Biassing g-m tubes isn't so hard, 2004. [13] Singiresu, R. Mechanical Vibrations. Prentice Hall, 2010. [14] F. Phillipp, M. G., J. Martinez, Arkkio, A. A smartwireless sensor for the diagnosis of broken bars in induction motors. Biennial Baltic Electronics Conference. Estonia, 2012. [15] H. Sorensen, M. H. C. B., D. Jones. Real-valued fast fourier transform algorithms. IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, vol.35,pp.849-863, 1987. [16] Xu, N. Implementation of data compression and fit on tinyos. Embedded Net- works Laboratory, Computer Science Dept. USC. Los Angeles, http://enl. usc. edu/ningxu/papers/lzt. pdf. [17] Barbaran, J., Diaz, M., Esteve, I., Rubio, B. Radmote: A mobile framework for radiation monitoring in nuclear power plants. Int. J. Electron. Circuit. Syst, 1, 104-109, 2007. [18] Ewing, P. D., Howlader, M., Dion, J. Wireless network security in nuclear facilities. Inf. tec., Oak Ridge National Laboratory (ORNL), 2010. [19] Guidelines for electromagnetic compatibility testing of power plant equipment: Revision 4 to tr-102323. Inf. tec., Electric Power Research Institute (EPRI), 2013. [20] Li, L.,Wang, Q., Bari, A., Deng, C., Chen, D., Jiang, J., et al. Field test of wireless sensor network in the nuclear environment. AECL Nuclear Review, 3 (01), 47-51, 2014. [21] Kiger, C., Shumaker, B., Johnson, W., Hashemian, H. Expanding the capabilities of wireless condition monitoring sensors into the containment of pressurized water reactors. En: Future of Instrumentation International Workshop (FIIW), 2012, pags. 1-4. IEEE, 2012. [22] Hashemian, H., Kiger, C. J., Riggsbee, E. T., Phipps, K. O., O'Hagan, R. Wireless sensors for equipment health and condition monitoring in nuclear power plants. En: Future of Instrumentation International Workshop (FIIW), 2011, pags. 83{86. IEEE, 2011. [23] Geswein, D. Luminant tests rst nuclear industry large-scale wireless monitoring system. Power, 157 (11), 48, 2013. [24] Martín Palomo, C. A., N.; Gomez Rodriguez. Wireless monitoring system for dismantling of jose cabrera npp. 2450 p; 2012; 1 p; Senda Editorial; Caceres (Spain); 38. Annual Meeting of Spanish Nuclear Society; Caceres (Spain); 17-19 Oct 2012. |
| Materias: | Ingeniería nuclear > Instrumentación nuclear |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Control de procesos |
| Código ID: | 806 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 07 Aug 2019 14:11 |
| Última Modificación: | 07 Aug 2019 14:11 |
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