BG4414U1

BG4414U1 - Интелигентна гама сонда

Info

Publication number: BG4414U1
Application number: BG5651U
Authority: BG
Inventors: Борис Каракушев; Тодоров Каракушев Борис
Original assignee: "ТУВИ енд Ко" ЕООД
Priority date: 2023-01-10
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2023-04-18
Also published as: WO2024148406A1

Abstract

Настоящият полезен модел се отнася до интелигентна гама сонда, която ще намери приложение за дозиметричен и радиометричен контрол при мониторинг на радиационния гама фон в околната среда, в ядрената енергетика, в минната, петролната и газовата промишленост. Създадената интелигентна гама сонда включва корпус (1), в който са разположени първи и втори детектори за йонизиращо лъчение (2 и 3), еднопосочно свързани с източник на високо напрежение (4) и с формировател (5). Източникът на високо напрежение (4) и формирователят (5) са еднопосочно свързани с микрокомпютър (6). Микрокомпютър (6) е двупосочно свързан с LAN карта (7), двупосочно свързана с PoE захранване (8), което е двупосочно свързано с конектор (9). PoE захранването (8) по мрежов кабел е еднопосочно свързано с източника на високо напрежение (4), с формирователя (5), с микрокомпютъра (6), с LAN картата (7) и с конектора (9).

Description

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до интелигентна гама сонда, която ще намери приложение за дозиметричен и радиометричен контрол при мониторинг на радиационния гама фон в околната среда, в ядрената енергетика, в минната, петролната и газовата промишленост.

Предшестващо състояние на техниката

Известните в практиката системи за радиационен мониторинг се класифицират в няколко категории - за следене на радиацията в околната среда, за персонално измерване на дозата, за мониторинг на повърхности, за радиоактивни материали и други. Измервателната технология, прилагана в индустриални условия се основава предимно на способността на радиационните лъчения да проникват в материалите.

Известните интелигентни гама сонди се състоят от един или повече детектора за гама лъчение и електронен модул, който управлява детекторите и обработва сигнала получен от тях. Полученият сигнал се предава до работна станция с инсталиран софтуер за визуализация на данните, съхранение и последваща обработка. Производителите на интелигентни гама сонди обикновено използват RS232, RS485 интерфейс или USB, като протокола за комуникация е специфичен и различен за всеки отделен производител. Това ограничава използването на сондите със софтуер на същия производител. В допълнение потребителят е ограничен при необходимост от надграждане на системите си, поддръжка на софтуера и други.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде интелигентна гама сонда, която осигурява предаване на данните през Ethernet по стандартен индустриален комуникационен протокол и се интегрира с всеки промишлен софтуер, както в новоизграждащи се системи, така и в съществуващи такива.

Задачата е решена като е създадена интелигентна гама сонда, която включва корпус, в който са разположени първи и втори детектори за йонизиращо лъчение, еднопосочно свързани с източник на високо напрежение и с формировател. Източникът на високо напрежение и формирователят са еднопосочно свързани с микрокомпютър. Микрокомпютърът е двупосочно свързан с LAN карта, двупосочно свързана с РоЕ захранване, което е двупосочно свързано с конектор. РоЕ захранването по мрежов кабел е еднопосочно свързано с източника на високо напрежение, с формирователя, с микрокомпютъра, с LAN картата и с конектора.

Предимство на създадената интелигентна гама сонда е осигурената възможност както за точна диагностика, така и за сигурен и надежден обмен на данни в пространството чрез предаване на сигнала по стандартен „отворен“ индустриален протокол, който е софтуерно независим - OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture).

Пояснение на приложената фигура

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложената фигура 1, която представлява принципна схема на интелигентна гама сонда, съгласно полезния модел.

Примери за изпълнение на полезния модел

Полезният модел представлява интелигентна гама сонда с два гайгер-мюлерови брояча и мини компютър, който управлява броячите, обработва импулсите от тях, извършва необходимите изчисления и предава данните през Ethernet по „отворен“ стандартен индустриален комуникационен протокол, който е софтуерно независим.

Създадената интелигентна гама сонда, показана на фигура 1, включва корпус 1, в който са разположени първи и втори детектори за йонизиращо лъчение 2 и 3, еднопосочно свързани с източник на високо напрежение 4 и с формировател 5. Източникът на високо напрежение 4 и формирователят 5 са еднопосочно свързани с микрокомпютър 6. Микрокомпютърът 6 е двупосочно свързан с LAN карта 7, двупосочно свързана с РоЕ захранване 8, което е двупосочно свързано с конектор 9. РоЕ захранването 8 по мрежов кабел е еднопосочно свързано с източника на високо напрежение 4, с формирователя 5, с микрокомпютъра 6, с LAN картата 7 и с конектора 9.

Корпусът 1 на сондата е с цилиндрична форма, изработен от метал, като е затворен от двете страни с капачки, уплътнени с О-пръстени.

Първият детектор за йонизиращо лъчение 2 работи при мощности на дозата от 0,050 pSv/h до около 1 Sv/h, което е средата на обхвата по мощност на дозата. При работата си детекторът 2 генерира триъгълни импулси в зависимост от мощността на дозата йонизиращо лъчение. Вторият детектор за йонизиращо лъчение 3 работи при мощности на дозата от около средата на обхвата по мощност на дозата, т.е. от 1 Sv/h до 2 Sv/h. Аналогично на детектора 2, при работата си детекторът 3 генерира триъгълни импулси в зависимост от мощността на дозата йонизиращо лъчение - колкото мощността на дозата е по-голяма толкова повече са генерираните импулси. Детекторите за йонизиращо лъчение 2 и 3 се захранват с високо напрежение от източника на високо напрежение 4 и предават генерираните импулси на формирователя 5. Детекторите 2 и 3 осигуряват на сондата обхват на мощност на дозата от 0,050 pSv/h до 2 Sv/h при енергиен диапазон от 60 keV до 3 MeV. Възможни са комбинации и с други двойки детектори, които да дадат по висока ефективност на измерването, но при по-малък обхват на мощността на дозата.

Източникът на високо напрежение 4 представлява трансформатор за високо напрежение с управление на двата канала за подаване на високото напрежение към детекторите 2 и 3. Високото напрежение може да се подава на всеки детектор поотделно, както и едновременно на двата. Източникът на високо напрежение 4 се управлява от микрокомпютъра 6 и се захранва по мрежов кабел от РоЕ захранването 8. Power over Ethernet (РоЕ) е технология, която позволява на мрежовите кабели да пренасят електрическа енергия. РоЕ захранването 8 захранва сондата с необходимото напрежение и отделя захранването от комуникацията, което се осъществява по свързващия мрежови (FTP) кабел. РоЕ захранването 8 комуникира двупосочно с LAN картата 7 и захранва всички модули в сондата.

Формирователят 5 приема триъгълните импулси от детекторите за йонизиращо лъчение 2 и 3 и ги преобразува в правоъгълни импулси с точно определена продължителност и полярност. Формирователят 5 получава импулсите от детекторите 2 и 3 поотделно и ги предава на микрокомпютъра 6 също поотделно.

Микрокомпютърът 6 управлява каналите на високото напрежение, което се подава към детекторите за йонизиращо лъчение 2 и 3 по предварително зададени параметри; получава и брои импулсите подадени от формирователя 5 за всеки детектор поотделно; изчислява стойностите на мощността на дозата; съхранява серийния номер; освен това, има вграден ОРС сървър, който предава данните към другите стандартни устройства като комуникира двупосочно през LAN картата 7. В допълнение микрокомпютърът 6 има конфигуриран и Web сървър, за настройка на IP адреса, диагностика и проверки с контрол на достъпа. Данните, които се предават по стандартен „отворен“ индустриален протокол ОРС UA включват IP адрес, МАС адрес, температура на сондата, сериен номер, мощност на дозата, брой импулси за всеки детектор, индикация за работата на всеки детектор, прагова стойност на мощността на дозата за превключването на детекторите. ОРС протокола е стандарт за оперативна съвместимост за сигурен и надежден обмен на данни в пространството за индустриална автоматизация и в други индустрии. Той е независим от платформата и осигурява безпроблемен поток от информация между устройства от множество доставчици.

LAN картата 7 осигурява комуникацията между сондата и периферни устройства, свързани по Ethernet.

Конекторът 9 е RJ45 конектор, който осигурява хардуерната свързаност с FTP кабела и херметичността на сондата. Също така, осигурява връзката и захранването с модула РоЕ захранване 8.

Създадената сонда е от типа „Plug and Play”, т.е. след включване към Ethernet, тя започва да работи и да предава данните, като може да бъде интегрирана във всяка съществуваща система или може да бъде интегрирана при изграждане на нови системи, без значение от производителя на хардуера и/или софтуера. Сондата предава сигнала по ОРС UA (Open Platform Communications Unified Architecture), който е индустриален протокол и е софтуерно независим. Интерфейсът, чрез който сондата се свързва с периферни устройства е TCP/IP, което позволява тя да се захранва с мрежов кабел по РоЕ технологията и да има един единствен куплунг RJ45.

По този начин сондата може да се интегрира с всеки промишлен софтуер, както в новоизграждащи се системи, така и в съществуващи, което ще облекчи потребителите, както с време, така и със средства. За локална визуализация и захранване при многоканални системи може да бъде използван промишлен контролер по избор на крайните потребители.

Интелигентна гама сонда може да се използва при изграждане на информационно табло за радиационен фон и метеорологични данни. За целта се използва стандартен промишлен контролер, който захранва сондата по РоЕ и чете данните за радиационния фон по OPC UA. Към конфигурацията на контролера се включват сензори за метеорологичните данни - влажност, посока и скорост на вятъра, температура и други. Контролерът изобразява данните на промишлен дисплей.

Създадената сонда може да се използва и при изграждане на система за мониторинг на радиационния гама фон. Отново се използва стандартен промишлен контролер, който захранва сондата по РоЕ и чете данните за радиационния фон по OPC UA. Контролерът изобразява локално стойностите на измерванията и алармените нива. Към конфигурацията на контролера се включват и управляват локални светлинна и звукова сигнализация.

Claims

Интелигентна гама сонда, характеризираща се с това, че включва корпус (1), в който са разположени първи и втори детектори за йонизиращо лъчение (2 и 3), еднопосочно свързани с източник на високо напрежение (4) и с формировател (5), като източникът на високо напрежение (4) и формирователят (5) са еднопосочно свързани с микрокомпютър (6), който е двупосочно свързан с LAN карта (7), двупосочно свързана с РоЕ захранване (8), което е двупосочно свързано с конектор (9), като РоЕ захранването (8) по мрежов кабел е еднопосочно свързано с източника на високо напрежение (4), с формирователя (5), с микрокомпютъра (6), с LAN картата (7) и с конектора (9)