CN108646816B - 一种pet设备 - Google Patents

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Abstract

一种PET设备，包括探测器智能控制系统，探测器智能控制系统包括外部控制模块和至少一组数据传输及控制模块；外部控制模块用于控制报文下发、反馈消息处理；数据传输及控制模块包括和外部控制模块相连用于控制报文传输、探测器和数据传输及控制模块状态信息反馈的第五类接口；解析、处理探测器、数据传输及控制模块控制报文的处理单元；和探测器分别连接传输探测器控制报文的至少一组第一类接口；和探测器分别连接传输探测器原始数据的至少一组第二类接口；采集并转发探测器原始数据或预处理数据的数据预处理单元、和外部控制模块相连传输探测器原始数据/预处理数据的第六类接口，可形成对探测器进行动态配置、智能监控、电源管理、数据处理、对外交互、固件升级等的PET设备。

Description

一种PET设备
本申请属于发明名称“一种探测器智能控制系统、控制方法及PET设备的分案申请”，原申请号为2015100809025，申请日为2015年2月13日。
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种PET(Positron EmissionComputedTomography，
正电子发射计算机断层扫描)设备的数据采集控制设备。
背景技术
核探测器在关系民生的日常应用中越来越普遍，在检验检疫、卫生环保、医疗领域更是获得了快速的发展。核探测器作为射线探测的基本单元，能对日常应用到的各类电离射线进行定性或定量的探测，例如料位计的X射线，水质检测与监测的α、β射线，医用CT的X射线，PET的γ射线，环境辐射本底监测的X、γ，中子等射线。
核探测器的数字化和模块化是当前最主流的发展趋势，通过某一射线探测模块对射线有效的能量转化，将高能的射线通过逐步转化为可量化。可数字化的电信号是目前核探测器的共同发展趋势，而受限于不同的应用领域，仪器开发商需要围绕模块化的探测器搭建数据采集系统和控制系统。
国外的堪培拉(Canberra)公司在核探测器领域有广阔的产品线，并针对不同型号的探测器研发可通用的数字化控制模块多道分析仪：OSPREY。OSPREY基于DSP技术，能适配NaI探测器、LaBr3探测器或高纯锗探测器，并能提供探测器所需的正负高压选择，该多道分析仪集成固化了能谱分析、自动增益调节等功能，是目前核探测器的控制器在能谱测量领域最成熟和广泛的应用。
日本滨松公司主导核探测器的关键部件和专用模块。在特定的探测器上，滨松通过对探测器性能的测试，将参数固化到特定模块中，研发独立的电源模块和应用模块，例如在核探测器的计数领域，目前最新研发M9001-03基于PCI的计数模块卡和C499-01的高压模块。滨松通过希望通过各个部件的组合完成对任意核探测器的配置、控制和应用。
爱尔兰SensL公司针对其硅光电倍增器(SiPM)构成的核探测器，推出HRM-TDC，用于对探测器的多通道数据处理，并且内部含有TDC能完成核探测器相关时间测量、飞行时间的应用，该TDC已经能达到27ps时间精度的测量。
国内的湖北方圆环保科技有限公司的能谱仪、αβ测量仪等核仪器一直在国内占有领先市场份额。该公司推出的集成控制器FYFS-2002F具备核探测器的高压供给、校正、能量谱统计、数据预处理等功能，同时能配对多种核探测器型号，该公司正研发下一代基于FPGA的超多通道核探测器控制器，希望通过通用平台完成多个探测器的接入，目前在αβ计数器上已经实现了8通道-10探测器的接入综合控制。
但是目前无论是医学用辐射探测器还是环境监护、检测、监测用核探测器，都是通过探测器与控制模块的混合设计，将专用电子电路和嵌入式软件系统融合一体完成探测器的供给和功能，目前的探测器对下列问题无法提供成套的解决方案：
(1)探测器的电源无法通过智能配置供给，无法实施监护。
(2)探测器的数据输出一直都是被动传输，而没有主动控制。
(3)探测器无法动态升级。
(4)阵列化探测器的管理和维护困难：阵列化探测器的星状网络全局时钟在实际应用中面临数据线繁杂，数据布线要求精度高等困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PET设备，将探测器独立包装起来，使得探测器的控制网络化、数据模块化，对外提供统一接口，能对探测器的信息进行全面的掌握，保证探测器的正常工作状态，同时能根据应用适应性来配置探测器的参数并进行数据处理，通过在线改变固件就可以让基本探测器单元能适用各种不同的领域的应用。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种探测器智能控制系统，包括通信连接的外部控制模块以及与所述外部控制模块分别通信连接的至少一组数据传输及控制模块；
所述外部控制模块与所述每组数据传输及控制模块分别通信连接以用于下发探测器、数据传输及控制模块的控制报文、接收并处理二者的反馈报文以及经由所述数据传输及控制模块发送的探测器原始数据或预处理数据；
所述每组数据传输及控制模块包括处理单元、数据预处理单元，以及至少一组第一类接口、至少一组第二类接口、第五类接口、第六类接口；
所述第五类接口和所述外部控制模块通信连接用于传输探测器和所述数据传输及控制模块的控制报文和反馈报文；
所述处理单元用于接收、解析、处理、转发所述探测器及数据传输及控制模块的控制报文；
至少一组第一类接口和多组探测器分别连接用于探测器的控制报文和反馈报文的传输；
至少一组第二类接口和多组探测器分别连接用于探测器原始数据的传输；
所述数据预处理单元用于采集、接收、转发所述探测器原始数据，或所述数据预处理单元用于采集、接收、预处理所述探测器原始数据并转发探测器预处理数据；
第六类接口和所述外部控制模块通信连接用于探测器原始数据或探测器预处理数据的传输。
探测器智能控制系统还包括至少一组探测器和/或数据传输及控制模块的工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块，所述数据传输及控制模块设置至少一组第三类接口，所述第三类接口为预留控制接口，每组数据传输及控制模块经由所述第三类接口与一组所述工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块通信连接。
所述工作状态监测与控制模块为风扇监测与控制模块、电源监测与控制模块中的一种或多种组合：所述电源监测与控制模块一端与探测器和/或数据传输及控制模块的电源通信连接、所述电源监测与控制模块的另一端经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以用于接受所述智能控制系统的驱动动态配置所述电源的输出，其中电源输出包括电压、电流以及功率的输出；所述风扇监测与控制模块一端与多个风扇通信连接，所述风扇监测与控制模块的另一端经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以用于接受所述智能控制系统的驱动动态调整所述风扇的转速；
所述外部工作环境监测模块为工作温度监测模块、环境湿度监测模块中的一种或多种组合：所述工作温度监测模块一端与一温度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连，以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作温度信息；所述环境湿度监测模块一端与一湿度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作环境的湿度信息。
所述第一类接口以及第二类接口的数量对应所述多个探测器的数量设置，所述每一个探测器分别经由一组第一类接口、一组第二类接口与所述数据传输及控制模块通信连接；
优选的，所述数据传输及控制模块还包括ID确认单元，所述ID确认单元经由所述第五类接口与所述外部控制模块通信连接以用于告知并确认所述数据传输及控制模块的ID身份；
优选的，所述数据处理单元的预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。
所述处理单元为用于参数配置和固件升级的第一控制器，所述数据预处理单元为用于多路探测器数据交互的第二控制器，所述一组第五类接口、至少一组第一类接口设置于所述第一控制器上，所述一组第六类接口以及至少一组第二类接口设置于所述第二控制器上。
所述数据传输及控制模块还包括第三类接口，所述第三类接口设置于所述第一控制器或所述第二控制器上。
所述第一控制器和/或所述第二控制器设有一第七类接口，所述第七类接口为外设扩展接口以连接外设控制单元用于第一控制器和/或所述第二控制器RAM以及FLASH的扩展；
优选的，所述第一控制器与所述第二控制器之间设有用于二者之间数据交互第四类接口；
优选的，所述第一控制器和所述第二控制器为MCU(Micro ControlUnit，微控制单元)、DSP(digital signalprocessing，数字信号处理器)、CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)、FPGA(Field－ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)中的任意一种。
所述第二控制器为FPGA，所述第一控制器与所述FPGA之间经由第四类接口通信连接，所述第四类接口包括J401接口与J402接口，所述J401接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间固件配置数据的传输，所述J402接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间业务数据的传输；
优选的，所述J401接口为PS模式配置接口，所述J402接口为短距数据传输接口，所述短距数据传输接口为RS232接口、SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)、I2C(Inter－Integrated Circuit)、GPIO(General Purpose Input Output、通用输入/输出)、FSMC(Flexible StaticMemory Controller，可变静态存储控制器)、EPI(EmbeddedPanelInterface、嵌入式面板接口)、LOCALBUS(局部总线)中的任意一种；
优选的，所述第一控制器为MCU。
所述第一类接口、第二类接口、第三类接口、第五类接口以及第六类接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC中的任意一种；
所述外部控制模块包括控制显示单元、和所述控制显示单元通信连接的至少一组设备接入单元；
所述控制显示单元包括用于探测器和数据传输及控制模块控制的报文存储与下发部、探测器和/或数据传输及控制模块的性能与环境参数配置部、探测器和/或数据传输及控制模块的性能与工作状态参数配置部，以及用于处理、分析、存储所述探测器原始数据或预处理数据的数据处理部；
所述报文存储与下发部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以用于探测器的参数查询与配置、所述探测器与数据传输及控制模块的固件升级；
所述性能与环境参数配置部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接，以将所述用于动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作环境参数；
所述性能与工作状态参数配置部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以用于动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数、以及所述工作状态监测与控制模块的工作参数；
所述数据处理部与所述每组数据传输及控制模块的第六类接口通信连接以用于所述多路探测器原始数据/预处理数据的后期数据处理，包括数据存储、计算、处理、转发、图像重建等。
所述控制显示单元与所述设备接入单元之间，所述设备接入单元之间、所述设备接入单元与所述数据传输及控制模块之间经由全IP通信连接；
或所述控制显示单元与所述设备接入单元之间、所述设备接入单元之间经由全IP通信连接，所述设备接入单元与所述数据传输及控制模块之间经由CAN总线通信连接。
所述控制显示单元包括独立设置的第三控制器与第四控制器，所述第三控制器包括报文存储与下发部、所述第四控制器包括所述数据处理部。
优选的，所述第三控制器还包括性能与环境参数配置部、性能与工作状态参数配置部，
一种探测器智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)初始化及自检，所述外部控制模块判断收到开始指令后，驱动所述数据传输及控制模块进行初始化及自检，所述多路探测器的数据经由所述数据处理单元采集预处理后经由所述第六类接口转发送至所述外部控制模块的数据处理部；
所述步骤(1)的初始化及自检步骤如下：数据传输及控制模块上电后：
(1-1)处理单元自主配置所述数据传输及控制模块时钟与外设；
(1-2)数据预处理单元加载数据处理程序；
(1-3))处理单元配置并检测所述探测器工作电压以使得所述探测器成功上电，处理单元配置所述探测器的初始工作参数以为使得探测器开始工作并发送数据；
(1-4)所述多路探测器的数据经由所述数据处理单元采集预处理后通过所述第六类接口转发送至所述外部控制模块的数据处理部处理。
(2)所述外部控制模块实时监测并判断操作人员输入的控制指令：
(2-1)若判断控制指令为指定探测器参数的查询，则所述外部控制模块将查询指令经由所述第五类接口发送至所述数据传输及控制模块，所述数据传输及控制模块接受处理所述查询指令后经由与指定探测器通信连接的第一类接口查询指定探测器的参数信息并反馈至所述外部控制模块显示、处理；
(2-2)若判断控制指令为指定探测器参数的配置，则所述外部控制模块将指定探测器的参数信息经由所述第五类接口下发至所述数据传输及控制模块，所述数据传输及控制模块下载所述参数信息并经由与指定探测器通信连接的第一类接口将所述参数信息发送至所述探测器，所述探测器配置所述参数信息；
(2-3)若判断控制指令为指定探测器的固件升级指令，则所述外部控制模块将指定探测器的固件升级程序经由所述第五类接口打包下发至所述数据传输及控制模块，所述数据传输及控制模块经由所述与指定探测器通信连接的第一类接口将所述固件升级程序配置至指定探测器中；
(2-4)若判断控制指令为数据传输及控制模块的固件升级指令，则所述外部控制模块将数据传输及控制模块的固件升级程序经所述第五类接口打包下发至所述数据传输及控制模块，所述数据传输及控制模块下载并配置所述的数据传输及控制模块固件升级程序。
所述步骤(2-4)中，所述外部控制模块经由所述第五类接口发送所述数据传输及控制模块的固件升级指令及程序：(2-4-1)若所述外部控制模块判断控制指令为第一控制器的固件升级指令，则将第一控制器固件升级程序及指令的报文经由第五类接口下发至所述第一控制器处理，所述第一控制器接收并分析所述报文后，下载并配置所述第一控制器的固件升级程序；(2-4-2)若所述外部控制模块判断控制指令为第二控制器的固件升级指令，则将第二控制器固件升级程序及指令的报文经由第五类接口下发至所述第一控制器，所述第一控制器接收并解析所述报文后，下载所述第二控制器的固件升级程序并经由所述J401接口发送至所述第二控制器中进行配置；
或，所述步骤(2-4)中，(2-4-1′)若所述外部控制模块判断控制指令为第一控制器的固件升级指令，则将第一控制器固件升级程序经由所述第五类接口下发至所述第一控制器处理，所述第一控制器下载并配置所述第一控制器的固件升级程序；(2-4-2′)若所述外部控制模块判断控制指令为第二控制器的固件升级指令，则将第二控制器固件升级程序经由第六类接口下发至所述第二控制器处理，所述第二控制下载并配置所述第二控制器的固件升级程序；
所述智能控制系统的控制方法还包括步骤(3)，探测器和/或数据传输及控制模块的工作状态监测与处理步骤：所述数据传输及控制模块实时经由所述第三类接口接收所述工作状态监测与控制模块传输的探测器和/或数据传输及控制模块的工作状态实时参数数据后，经由所述第五类接口上报至所述外部控制模块的性能与工作状态参数配置部处理，所述性能与工作状态参数配置部处理根据探测器和/或数据传输及控制模块的性能与参数模型以动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数或性能与工作状态参数配置部驱动所述探测器工作状态监测与控制模块动态调整被监测设备的工作参数，以使所述探测器和/或数据传输及控制模块处于最佳工作状态。
所述智能控制系统的控制方法还包括步骤(4)，探测器和/或数据传输及控制模块的工作环境状态监测与处理步骤：所述数据传输及控制模块实时经由所述第三类接口接收所述工作环境监测模块传输的探测器和/或数据传输及控制模块工作环境的实时参数数据后，经由所述第五类接口上报至所述外部控制模块的性能与环境参数配置部，所述性能与环境参数配置部处理根据探测器和/或数据传输及控制模块的性能与环境参数模型以动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数以使所述探测器和/或数据传输及控制模块处于最佳工作状态。
本发明还公开了一种PET设备，包括探测器、探测器智能控制系统、以及校准系统、床位控制系统、配电系统等辅助系统，校准系统、床位控制系统以及配电系统分别与所述外部控制模块通信相连以接受所述外部控制模块的驱动进行工作，所述每组数据传输及控制模块分别经由第一类接口以及第二类接口与多个探测器对应通信连接以用于所述探测器的控制以及探测器原始数据的采集与传输。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明所示的一种PET设备，包含的探测器智能控制系统相对于传统专用化控制器而言，具体以下优点：
1、可编程、可定制的算法中心作为数据预处理平台。传统的核探测器控制器都基本只具备数据传输功能或者固定化的数据处理模式，比如在PET探测器中，可以只发送数据或者做能量窗、时间窗的筛选；在能谱仪探测器中，控制模块做多道能谱分析。本发明所示的探测器智能控制系统能根据用户需要，提供各种算法实现给用户，也提供用户自定义算法的平台，所有的数据处理都基于第二控制器如FPGA平台来达到实时或者可控延时的效果。
2、最优配置探测器，实时监控探测器，优化探测器性能。传统的探测器控制器都是固定好的配置参数，包括电压，增益，阈值等。核探测器智能控制模块能统计探测器的工作情况，通过大数据分析得出探测器的最优工作状态，从而建议最优的配置文件来配置探测器，同时，通过实时监测探测器所处的环境参数，根据性能与环境参数的模型以及性能与工作参数模型来动态改变探测器以及智能控制系统的配置参数，让探测器与智能控制系统始终处于最优工作状态。
3、在线管理，在线固件升级维护。传统探测器的控制模块与探测器之间都是一一对应的，固定化的操作方式，固化的处理流程，离线管理。本发明所示的探测器智能控制系统通过结合CAN总线和以太网，构造All-IP的管理架构，让所有探测器都通过智能模块成为在线独立的单元。用户可通过集中控制中心对探测器智能模块进行访问、控制、交互；收集、采集探测器状态信息；局部数据统计分析；下载更新固件来完成探测器的功能、流程改变以应对不同的应用场景。
附图说明
图1为本发明一种探测器智能控制系统第一实施例的整体连接示意图；
图2为图1所示实施例的结构示意图；
图3为图1所示实施例的通信连接关系示意图；
图4为本发明一种探测器智能控制系统第二实施例的结构示意图；
图5为图3所示实施例的通信连接关系示意图；
图6为本发明一种探测器智能控制系统的工作流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
第一实施例中，如图1至图3所示，本发明公开的一种探测器智能控制系统包括一外部控制模块110、至少一组数据传输及控制模块120、工作状态监测与控制模块130和外部工作环境监测模块140。
外部控制模块110用于下发探测器150、数据传输及控制模块120的控制报文、接收并处理经由数据传输及控制模块120发送的探测器原始数据/预处理数据及反馈信息，其包括控制显示单元111以及与控制显示单元111通信连接的设备接入单元112。
本实施例中，控制显示单元111为一体式结构，包括报文存储与下发部113、性能与环境参数配置部114、性能与工作状态参数配置部115以及数据处理部116，报文存储与下发部113用于控制探测器150、数据传输及控制模块120的升级与参数配置、性能与环境参数配置部114与性能与工作状态参数配置部115用于动态配置探测器150和数据传输及控制模块120，数据处理部116用于处理数据传输及控制模块120所发送的探测器原始数据或者预处理数据，包括数据存储、计算、处理、转发、图像重建等操作。设备接入单元112与控制显示单元111基于IP网络通信连接，设备接入单元112与数据传输及控制模块120之间经由IP或CAN总线通信连接，以用于各组数据传输及控制模块120与控制显示单元111之间消息的转发、缓冲和转换。
采用此种通信架构，探测器智能控制系统中各设备均能够基于IP或CAN通信连接，IP与CAN通信作为操作系统的标准组件，层次分明，对外接口稳定明晰，从而整个系统在进行数据处理与传输时可靠性高、成本低廉，通用性强。且系统的可扩展性强，可根据需要，在不改变整体框架的前提下，加入新的数据传输及控制模块，以实现新的探测器的接入与控制。
每组数据传输及控制模块120上下挂了多个探测器，其包括处理单元128、数据预处理单元129、ID确认单元124、至少一组第一类接口121、至少一组第二类接口122、至少一组第三类接口123、一组第五类接口125以及一组第六类接口126，用于将数据的传输与控制分为独立的两路进行。
第一类接口121、第二类接口122、第三类接口123、第五类接口125以及第六类接口126可为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC中的任意一种，本实施例中，第五类接口125以及第六类接口126为实现与外部控制模块110之间经由IP或CAN通信连接，故为以太网接口或CAN接口。
数据的控制：至少一组第一类接口121和多组探测器150分别连接用于该组数据传输及控制模块120上下挂的多个探测器150的控制报文及反馈报文的传输，第五类接口125和外部控制模块110通信连接用于上述多个传输探测器150和该组数据传输及控制模块120的控制报文和反馈报文的传输。本实施例中，第五类接口125经由设备接入单元112与报文存储与下发部113通信连接以用于探测器150的参数查询与配置、探测器150与数据传输及控制模块120的固件升级。第一类接口121的数量对应该组数据传输及控制模块120上下挂的多个探测器150的数量设置，每一个探测器150分别经由一组第一类接口121、与数据传输及控制模块通信120连接。第五类接口125为以太网接口，处理单元128用于解析、处理经由第五类接口125传输的探测器150及数据传输及控制模块控制报文，同时反馈探测器150以及数据传输及控制模块的信息。
数据的传输，至少一组第二类接口122和多组探测器150分别连接用于探测器150原始数据传输，第六类接口126和外部控制模块110通信连接用于探测器150原始数据/预处理数据传输。本实施例中，第二类接口122的数量对应多个探测器150的数量设置，每一个探测器150分别经由一组第二类接口122与数据传输及控制模块120通信连接。数据预处理单元129用于接收、采集、转发探测器150的原始数据或用于接收、采集、预处理探测器150原始数据并转发探测器预处理数据，数据处理单元129的预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。第六类接口126为以太网接口，每组数据传输及控制模块的第六类接口126与数据处理部116直接通信连接以用于多路探测器150的原始数据或预处理数据的处理。
ID确认单元124经由第五类接口125与外部控制模块110相连以用于告知并确认外部控制模块110此组数据传输及控制模块120的ID信息，由于外部控制模块110下挂了很多组数据传输与控制模块，故每组数据传输与控制模块中内置ID确认单元124，以避免信息的错发的情况发生。
至少一组第三类接口123为预留控制接口以用于工作状态监测与控制模块130、外部工作环境监测模块140的接入与处理。
工作状态监测与控制模块130用于监测探测器150、数据传输及控制模块120的工作状态参数并将二者的工作状态参数发送至数据传输及控制模块120，数据传输及控制模块120的第五类接口经由设备接入单元112与性能与工作状态参数配置部115通信连接以用于动态配置探测器150、数据传输及控制模块120的工作参数，或驱动工作状态监测与控制模块130动态调整其监控设备的工作状态，使得探测器150与数据传输及控制模块120处于最佳工作状态。本实施例中，其包括风扇监测与控制模块131、电源监测与控制模块132一种或多种组合。
风扇监测与控制模块131一端与多个风扇通信相连，风扇监测与控制模块131的另一端经由其中一第三类接口与数据传输及控制模块(处理单元128)相连以用于接受智能控制系统的驱动动态调整多个风扇的转速，从而调整探测器150、数据传输及控制模块120的工作温度。当智能控制系统即性能与工作状态参数配置部115判断探测器150的工作温度过高时，则发送指令控制风扇转速提高，当性能与工作状态参数配置部115判断探测器150的工作温度较低时，则发送指令控制风扇转速降低，若数据传输及控制模块120功能足够强大时，上述探测器150性能与工作状态参数配置部115也可设置在数据传输及控制模块120中。
电源监测与控制模块132一端与探测器150、数据传输及控制模块120的电源相连、电源监测与控制模块132的另一端经由其中一第三类接口与数据传输及控制模块120(处理单元128)相连以用于接受智能控制系统的驱动动态配置电源的输出，其中电源的输出包括电压、电流以及功率三者的输出，智能控制系统即性能与工作状态参数配置部115最终经由第五类接口接受电源监测与控制模块132发送的探测器150、数据传输及控制模块120的实时工作电压大小、电流大小以及功率输出，若判断该某一输出处于异常，则性能与工作状态参数配置部115发送控制指令至电源监测与控制模块132，电源监测与控制模块132解析指令后调整探测器150、数据传输及控制模块120电源的输出，使得探测器150、数据传输及控制模块120的工作处于正常状态。
外部工作环境监测模块140用于实时监测探测器150、数据传输及控制模块120的外部工作环境参数，并经由第三类接口将实时工作环境参数发送至数据传输及控制模块120(处理单元128)，数据传输及控制模块120的第五类接口经由设备接入单元112与性能与工作状态参数配置部115通信连接以及时或者并提醒操作人员处理环境参数的异常情况，使得探测器150和/或数据传输及控制模块120始终处于最佳工作状态。本实施例中，外部工作环境监测模块140包括工作温度监测模块141、环境湿度监测模块142中的一种或多种组合。
工作温度监测模块141一端与一温度传感单元通信连接用以接受温度传感单元发送的温度数据，工作温度监测模块141的另一端与经由其中一第三类接口与数据传输及控制模块120通信相连以实时将监测的探测器150、数据传输及控制模块120的工作环境温度信息经由数据传输控制模块发送至性能与工作状态参数配置部115处理，上述温度传感单元为传感器；环境湿度监测模块142一端与湿度传感单元相连、另一端与经由其中一第三类接口123与数据传输及控制模块120相连以实时监测探测器150、数据传输及控制模块120的工作湿度信息。
采用第一实施例所示的探测器智能控制系统，可为探测器150以及述数据传输及控制模块120的正常工作提供电源配置、电源管理、工作状态监控与上报、参数配置、性能校正，实现探测器150的全面监护。
第一实施例所示的探测器智能控制系统的控制方法，如图6所示，包括如下步骤：
(1)初始化及自检，外部控制模块110的报文存储与下发部113判断收到开始指令后，驱动数据传输及控制模块120进行初始化及自检，判断初始化成功，数据预处理单元开始经由第二类接口采集多路探测器150发送的原始数据，对探测器150原始数据预处理之后，数据处理单元经由第六类接口转发送至外部控制模块110的数据处理部进行图像重建；
步骤(1)中初始化及自检步骤具体如下：数据传输及控制模块120上电后：
(1-1)处理单元128自主配置数据传输及控制模块时钟与外设；
(1-2)数据预处理单元129加载数据预处理程序以用于后续的多路探测器150的数据采集；
(1-3))当数据预处理单元129加载完毕后，数据处理单元128开始配置并检测探测器150工作电压以使得探测器150成功上电，然后处理单元128继续配置探测器150的初始工作参数以为使得探测器150开始工作并发送数据；
(1-4)多路探测器150的数据经由数据处理单元采集预处理后通过第六类接口转发送至外部控制模块110的数据处理部处理。
(2)在探测器150数据的采集与传输过程中，外部控制模块110实时监测并判断操作人员输入的控制指令，以及时对探测器150或数据传输与控制模块120进行调整。
(2-1)若判断控制指令为指定探测器150参数的查询，则外部控制模块110的报文存储与下发部113将查询指令经由第五类接口125发送至数据传输及控制模块120(处理单元128)，数据传输及控制模块(处理单元128)接受查询指令后经由与指定探测器150通信连接的第一类接口121查询指定探测器150的参数信息并反馈至外部控制模块110显示、处理；
(2-2)若判断控制指令为指定探测器150参数的配置，则外部控制模块110(报文存储与下发部113)将指定探测器150的参数信息经由第五类接口下发至数据传输及控制模块(处理单元128)，数据传输及控制模块下载参数信息并经由与指定探测器150通信连接的第一类接口将参数信息发送至探测器150，探测器150配置参数信息；
(2-3)若判断控制指令为指定探测器150的固件升级指令，则外部控制模块110(报文存储与下发部113)将指定探测器150的固件升级程序经由第五类接口打包下发至数据传输及控制模块，数据传输及控制模块经由与指定探测器150通信连接的第一类接口将固件升级程序配置至指定探测器150中；
(2-4)若判断控制指令为数据传输及控制模块的固件升级指令，则外部控制模块110(报文存储与下发部113)将控制指令及数据传输及控制模块的固件升级程序经第五类接口打包下发至数据传输及控制模块，数据传输及控制模块下载并配置的数据传输及控制模块固件升级程序。
(3)工作状态监测与处理步骤：数据传输及控制模块实时经由第三类接口接收工作状态监测与控制模块传输的探测器150、数据传输与控制模块120的工作状态实时参数数据后，经由第五类接口上报至外部控制模块110的性能与工作状态参数配置部115处理，性能与工作状态参数配置部115处理根据探测器性能与参数模型、数据传输与控制模性能与参数模型以动态配置探测器150、数据传输与控制模块120的工作参数，性能与工作状态参数配置部115驱动工作状态监测与控制模块130动态调整所监控设备的工作参数，以使探测器150、数据传输与控制模块120处于最佳工作状态，其中性能与参数模型是经由多次模拟实验统计获得，预存储在外部控制模块110中。
(4)工作环境状态监测与处理步骤：数据传输及控制模块实时经由第三类接口接收探工作环境监测模块传输的探测器150、数据传输与控制模块120工作环境的实时参数数据后，经由第五类接口上报至外部控制模块110的性能与环境参数配置部114，性能与环境参数配置部114处理根据性能与环境参数模型以动态配置探测器150、数据传输与控制模块120的工作参数以使探测器150处于最佳工作状态，其中性能与环境参数模型是经由多次模拟实验统计获得，预存储在外部控制模块110中。
第二实施例中，如图4和图5所示，本发明公开的一种探测器智能控制系统包括通信连接的一外部控制模块210、至少一组数据传输及控制模块220、工作状态监测与控制模块230和外部工作环境监测模块240。
外部控制模块210用于下发探测器250、数据传输及控制模块220的控制报文、接收并处理经由数据传输及控制模块220发送的探测器原始数据/预处理数据及反馈信息，其包括控制显示单元211以及与控制显示单元211通信连接的设备接入单元212，本实施例中，控制显示单元211为分体式结构，包括单独设置的第三控制器与第四控制器，第三控制器包括报文存储与下发部213、性能与环境参数配置部214、性能与工作状态参数配置部215，报文存储与下发部213用于控制探测器250、数据传输及控制模块220的升级与参数配置、性能与环境参数配置部214与性能与工作状态参数配置部215用于动态配置探测器250和数据传输及控制模块220，第四控制器包括数据处理部216，用于处理数据传输及控制模块220所发送的探测器数据。此外，控制显示单元211也可为第一实施例中所示的一体式设置。
第三控制器与第四控制器与设备接入单元212之间经由IP通信连接，设备接入单元212与数据传输及控制模块220之间经由IP或CAN总线通信连接，各模块均能够基于IP或CAN通信连接，IP与CAN通信作为操作系统的标准组件，层次分明，对外接口稳定明晰，从而整个系统在进行数据处理与传输时可靠性高、成本低廉，通用性强。
数据传输及控制模块220包括用于参数配置和固件升级的第一控制器228以及用于多路探测器数据交互的第二控制器229，第一控制器228进一步包括一组第五类接口225、至少一组第一类接口221以及、一组第三类接口223以及ID确认单元；第二控制器229包括一组第六类接口以及至少一组第二类接口此外，第一控制器、第二控制器设有一第七类接口227，第七类接口227为外设扩展接口以连接外设控制单元用于第一控制器和/或第二控制器RAM以及FLASH的扩展。
第一控制器228与第二控制器229分别独立设置，二者可为MCU、DSP、CPLD、FPGA中的任意一种，且二者之间还设有用于数据交互第四类接口224，第一类接口221、第二类接口222、第三类接口223为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC中的任意一种，第五类接口225以及第六类接口226为实现与外部控制模块210之间经由IP或CAN通信连接，故为以太网接口或CAN接口。
第一控制器228用于解析、处理经由第五类接口225传输的探测器250及数据传输及控制模块220控制报文，同时反馈探测器250以及数据传输及控制模块220的信息。
第五类接口225经由设备接入单元212与报文存储与下发部213通信连接以用于探测器250的参数查询与配置、探测器250与数据传输及控制模块220的固件升级。
至少一组第一类接口221和多组探测器250分别连接用于探测器250控制报文传输及信息反馈，本实施例中，第一类接口221的数量对应多个探测器250的数量设置，每一个探测器250分别经由一组第一类接口221、与数据传输及控制模块通信220连接。
ID确认单元经由第五类接口225与外部控制模块210相连以用于告知并确认外部控制模块210此组数据传输及控制模块220的ID信息以避免控制指令的错发。
至少一组第三类接口223为预留控制接口以用于工作状态监测与控制模块230、外部工作环境监测模块240的接入与处理。
工作状态监测与控制模块230用于监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作状态参数并将二者的工作状态参数发送至第一控制器228，第一控制器228的第五类接口225经由设备接入单元212与第三控制器的性能与工作状态参数配置部215通信连接以用于动态配置探测器250、数据传输及控制模块220的工作参数，或驱动工作状态监测与控制模块230动态调整其监控设备的工作状态，使得探测器250与数据传输及控制模块220处于最佳工作状态。本实施例中，其包括风扇监测与控制模块231、电源监测与控制模块232一种或多种组合。
风扇监测与控制模块231一端与多个风扇相连，风扇监测与控制模块231的另一端经由其中一第三类接口与第一控制器228相连以用于接受智能控制系统的驱动动态调整多个风扇的转速，从而调整探测器250、数据传输及控制模块220的工作温度。当智能控制系统即性能与工作状态参数配置部215判断工作温度过高时，则发送指令控制风扇转速提高，当性能与工作状态参数配置部215判断工作温度较低时，则发送指令控制风扇转速降低，若第一控制器228功能足够强大时，上述性能与工作状态参数配置部215也可设置在第一控制器228中。
电源监测与控制模块232一端与探测器250、数据传输及控制模块220的电源相连、电源监测与控制模块232的另一端经由其中一第三类接口与第一控制器228相连以用于接受智能控制系统的驱动动态配置电源的输出。智能控制系统即性能与工作状态参数配置部215最终经由第五类接口接受电源监测与控制模块232发送的探测器250、数据传输及控制模块220的实时工作电压大小，性能与工作状态参数配置部215中设有性能与工作状态模型，该性能与工作状态模型经由多次模拟实验统计获得，用以确定不同电压大小下探测器的工作情况，若经由性能与工作状态模型判断该工作电压处于异常，则性能与工作状态参数配置部215发送控制指令至电源监测与控制模块232，电源监测与控制模块232解析指令后调整探测器250、数据传输及控制模块220电源的输出，使得探测器250、数据传输及控制模块220的工作电压处理正常状态。
外部工作环境监测模块240用于实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的外部工作环境参数，并经由第三类接口223将实时工作环境参数发送至第一控制器228，第一控制器228的第五类接口225经由设备接入单元212与性能与工作状态参数配置部215通信连接以及时或者并提醒操作人员处理环境参数的异常情况，使得探测器250、数据传输及控制模块220始终处于最佳工作状态。本实施例中，外部工作环境监测模块240工作温度监测模块241、环境湿度监测模块242中的一种或多种组合。
工作温度监测模块241一端与一温度传感单元相连、另一端与经由其中一第三类接口与第一控制器218相连以实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作温度信息；环境湿度监测模块242一端与湿度传感单元相连、另一端与经由其中一第三类接口223与数据传输及控制模块220相连以实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作湿度信息。
第二控制器229用于接收、采集转发探测器原始数据或者用于接收、采集、预处理探测器250原始数据并转发探测器250的预处理数据，数据处理单元229的预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。至少一组第二类接口222和多组探测器250分别连接用于探测器250原始数据传输，第六类接口226和外部控制模块210通信连接用于探测器250原始数据/预处理数据传输。本实施例中，第二类接口222的数量对应多个探测器250的数量设置，每一个探测器250分别经由一组第二类接口222与数据传输及控制模块220通信连接。
以下以第一控制器228为MCU，第二控制器为FPGA，第五类接口225以及第六类接口226为CAN接口、第三控制器为服务器、对本发明所示的探测器智能控制系统做进一步的说明。
MCU与FPGA之间经由第四类接口通信连接，第四类接口包括J401接口与J402接口，其中J401接口为PS模式配置接口，J401接口用于MCU与FPGA之间固件配置数据的传输，J402接口为RS232接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC、EPI、LOCAL BUS中的任意一种短距数据传输接口，J402接口用于MCU与FPGA之间业务数据的传输。
第一控制器228为MCU时，其基于ARM+Linux平台，硬件架构包括Cortex M4内核的ARM外挂SRAM形成最小系统，软件系统采用SafeRTOS实时操作系统。具体功能的实现包括对FPGA的固件烧写、在线升级、配置、对数据流量的监控；对探测器工作参数的配置，运行状态监控；对传感单元的数据存储与分析；对接口单元的网口、CAN总线、USB接口进行通信控制，与探测器进行控制命令和传感信息交互，与第三控制器进行控制命令与数据交互。在ARM硬件架构下提供统一基于SafeRTOS和Linux系统平台，为用户提供SDK和API，可根据实际需要配置探测器功能。
第二控制器为FPGA时，基于FPGA、SRAM、DDR、PHY的数据采集和处理中心，用于将探测器的数据按照需求进行采集、预处理，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包等一系列数据操作。
数据预处理系统采用FPGA为核心，根据用户应用需求，在FPGA内部实现不同的数据获取流程，不同的数据处理机制和不同的数据输出格式。在数据输入和数据输出接口方面，采用千兆网络接口保证足够的数据通道。FPGA主要实现探测器输出UDP报文的处理与转发，其通过外部MCU进行加载，FPGA的配置文件存放在FLASH中，系统上电时，由MCU从FLASH中读取配置数据对FPGA进行加载。FPGA与外部PHY芯片的接口为RGMII，并在内部实现了一个多口MAC，将以太网UDP数据包在MAC层进行解析，同时UDP报文按照一定的算法进行压缩，以减少系统出口的流量和后端服务器的计算压力。由于系统需要将多路数据合并成一路输出，FPGA需要设置适当的缓存，保证各路数据不丢失以及系统性能的最优化。系统出口数据可采取对多路入口数据轮询的方式或者其他的多路输入并成一路输出的方式进行转发。考虑后期提升检测结果的计算速度，FPGA外挂了一个DDR，方便拓展为FPGA内实现算法的缓存。此外，系统还提供了JTAG接口供FPGA在线调试，LED测试灯，电源控制管脚等。
服务器根据客户的使用场景，自主决定各个探测器的工作模式、参数和固件、设备接入单元212的工作参数；服务器将各探测器250的配置参数、设备接入单元212的固件通过以太网通讯下发到设备接入单元212，设备接入单元212将服务器下发的所有配置和固件存储在本地的文件系统中；所有的数据传输与控制模块220通过CAN总线和设备接入单元212通信，由设备接入单元212将CAN通信转化为以太网，服务器通过以太网→CAN总线的方式获取各探测器的工作模式和参数，以决定是否需要对该探测器升级；若需升级，则将各探测器的工作模式、参数和固件通过以太网→CAN总线的方式下发到需升级的探测器模块；待下发完成后各探测器的控制单元完成自身的升级，以此完成探测器阵列固件的更新，实现不同的探测功能。
上述实施例所示的一种探测器智能控制系统的控制方法，如图6所示，包括如下步骤：
(1)初始化及自检，第三控制器判断收到开始指令后，驱动第一控制器228进行初始化及自检，判断初始化成功，第二控制器229开始经由第二类接口采集多路探测器250发送的原始数据，对探测器250原始数据预处理之后，第二控制器229经由第六类接口转发送至第四控制器进行后续处理；
步骤(1)中初始化及自检步骤具体如下：数据传输及控制模块220上电后：
(1-1)第一控制器228自主配置数据传输及控制模块时钟与外设；
(1-2)第二控制器229加载数据预处理程序以用于后续的多路探测器250的数据采集；
(1-3))当第二控制器229加载完毕后，第一控制器228开始配置并检测探测器250工作电压以使得探测器250成功上电，然后第一控制器228继续配置其上下挂的各个探测器250的初始工作参数以为使得各探测器250开始工作并发送数据；上述探测器的初始参数是统计探测器的工作情况，通过大数据分析得出探测器的最优工作状态的工作参数。
(1-4)多路探测器250的数据经由第二控制器229采集预处理后通过第六类接口226转发送至第四控制器继续后续处理。
(2)在探测器250数据的采集与传输过程中，本发明所示的探测器智能控制系统还可根据使用者需求，实现探测器的在线升级，根据应用不同，自主改变固件来实现不同的探测方式以及对实现探测器的参数配置、性能校正，实现探测器的全面监护。
使用人员根据具体需求向第三控制器输入控制指令，探测器智能控制系统通过CAN总线和以太网，构造All-IP的管理架构，让所有探测器都通过智能模块成为在线独立的单元。用户可通过集中控制中心对探测器智能模块进行访问、控制、交互；收集、采集探测器状态信息；局部数据统计分析；下载更新固件来完成探测器的功能、流程改变以根据应用不同，自主改变固件来实现不同的探测方式，应对不同的应用场景。
(2-1)若第三控制器判断控制指令为指定探测器250参数的查询，则报文存储与下发部213将查询指令经由第五类接口225发送至第一控制器228，第一控制器228接受查询指令后经由与指定探测器250通信连接的第一类接口221查询指定探测器250的参数信息并反馈至第三控制器显示、处理；
(2-2)若第三控制器判断控制指令为指定探测器250参数的配置，则报文存储与下发部213将指定探测器250的参数信息经由第五类接口225下发至数第一控制器228，第一控制器228下载参数信息并经由与指定探测器250通信连接的第一类接口将参数信息发送至探测器250，探测器250配置参数信息；
(2-3)若第三控制器判断控制指令为指定探测器250的固件升级指令，则报文存储与下发部213将指定探测器250的固件升级程序经由第五类接口225打包下发至第一控制器228，数据传输及控制模块经由与指定探测器250通信连接的第一类接口221将固件升级程序配置至指定探测器250中；
(2-4)若第三控制器判断控制指令为数据传输及控制模块的固件升级指令，则报文存储与下发部113将控制指令及数据传输及控制模块的固件升级程序经第五类接口打包下发至数据传输及控制模块，数据传输及控制模块下载并配置的数据传输及控制模块固件升级程序。
步骤(2-4)中，外部控制模块210经由第五类接口发送数据传输及控制模块的固件升级指令及程序：(2-4-1)若报文存储与下发部213判断控制指令为第一控制器228的固件升级指令，则将第一控制器228固件升级程序及指令的报文经由第五类接口225下发至第一控制器228，第一控制器228接收并分析报文后，下载并配置第一控制器228的固件升级程序；(2-4-2)若外部控制模块210判断控制指令为第二控制器229即FPGA的固件升级指令，则将第二控制器229固件升级程序及指令的报文经由第五类接口225下发至第一控制器228，第一控制器228接收并解析报文后，下载第二控制器229的固件升级程序并经由J401接口配置至第二控制器229中；
当第二控制器229为除FPGA之外的其他处理元件时，第二控制器229的升级还可通过以下步骤完成：(2-4-2′)若外部控制模块210判断控制指令为第二控制器229的固件升级指令，则将第二控制器229固件升级程序及指令的报文经由第六类接口226下发至第二控制器229处理，第二控制器229接收并分析报文后，下载并配置第二控制器229的固件升级程序即可。
传统的探测器控制器都是固定好的配置参数，包括电压，增益，阈值等，本发明所示的探测器智能控制系统除在步骤(1)中，根据最优的配置文件来配置探测器外，在使用过程中，还通过实时监测探测器250、数据传输与控制模块220的工作状态，然后根据性能与工作参数的模型来动态改变探测器250、数据传输与控制模块220配置参数，让探测器与系统始终处于最优工作状态。
(3)工作状态监测与处理步骤：数据传输及控制模块实时经由第三类接口接收工作状态监测与控制模块传输的探测器150、数据传输与控制模块120的工作状态实时参数数据后，经由第五类接口上报至外部控制模块210的性能与工作状态参数配置部215处理，性能与工作状态参数配置部215处理根据探测器性能与参数模型、数据传输与控制模性能与参数模型以动态配置探测器150、数据传输与控制模块120的工作参数，性能与工作状态参数配置部215驱动工作状态监测与控制模块130动态调整所监控设备的工作参数，以使探测器250、数据传输与控制模块220处于最佳工作状态。
此外，还通过实时监测探测器、所处的环境参数，根据性能与环境参数的模型来动态改变探测器250、数据传输及控制模块220的配置参数，让探测器与系统始终处于最优工作状态。
(4)探测器250、数据传输及控制模块220的工作环境状态监测与处理步骤：数据传输及控制模块220的第一处理228实时经由第三类接口接收工作环境监测模块240传输的探测器250、数据传输及控制模块220的工作环境的实时参数数据后，经由第五类接口225上报至第三控制的性能与环境参数配置部214，性能与环境参数配置部214处理根据探测器、数据传输及控制模块的性能与环境参数模型以动态配置探测器、数据传输及控制模块的工作参数以使探测器和/或数据传输及控制模块处于最佳工作状态。
第三实施例中，本发明公开了一种PET设备，包括探测器、辅助系统以及本发明第一实施例或第二实施例提供的一种探测器智能控制系统，辅助系统与外部控制模块通信连接以接受外部控制模块的驱动，包括校准系统、床位控制系统、配电系统、数据传输系统等，本实施例中，校准系统、床位控制系统、配电系统、数据传输系统等辅助系统分别经由以太网接口与外部控制模块相连以根据需要进行各自工作的控制，PET设备上的所有的探测器与都与数据传输及控制模块通信连接，具体的，每组数据传输及控制模块经由第一类接口与一定数量的探测器对应通信连接用于PET设备上探测器的控制，经由第二类接口与多个探测器对应通信连接用于PET设备上探测器原始数据的采集与传输。
以下以PET设备包括第二实施例中所示的探测器智能控制系统对PET设备进行说明。
一般的，外部控制模块与校准系统配合首先进行整体设备的校准，包括探测器灵敏度校准、探测器时间分辨率等的校准，该步骤可一个月进行一次。然后上电进行数据传输及控制模块的初始化步骤以为后续数据采集传输做好准备，最后通过外部控制模块与床位控制系统配合将待检测人员送入至指定位置，即可进行后续的PET扫描工作。
数据传输及控制模块包括第一控制器228其与第二控制器229，优选的，第一控制器228基于ARM+Linux平台，硬件架构包括Cortex M4内核的ARM外挂SRAM形成最小系统，控制多路可编程电压模块，结合电压、电路、温湿度传感器，软件系统采用SafeRTOS实时操作系统，为用户提供API接口，完成以下三个方面主要工作：①提供探测器250正常工作的基本需求：多路电源配置，探测器250参数配置；②提供探测器250有效工作保障：实时监护；③提供稳定工作基础：利用监护信息和已知探测器性能模型对探测器250进行最佳性能校正。
第二控制器229采用FPGA为核心，根据用户应用需求，在FPGA内部实现不同的数据获取流程，不同的数据处理机制和不同的数据输出格式。在数据输入和数据输出接口方面，采用千兆网络接口保证足够的数据通道。主要包括算法平台、数据处理流程和数据输出结构三部分。①算法平台：根据用户的应用，提供固定模式下的算法包，同时提供自定义算法功能。在PET领域可实现位置、时间、能量信息计算，能实现能量窗的设定等。②数据处理流程：根据用户需求，提供特定数据处理流程，如在PET领域中的能量计算、能量窗筛选，固定大小组包发送等。③数据输出结构：根据用户需求，提供自定义数据格式的封包、标记和数据输出。能实现标准TCP、UDP、CAN总线等标准格式数据包和各种自定义格式的数据包。
同时，第一控制器228、第二控制器229配合实现自定义固件动态维护。自定义探测器固件动态维护用于实现探测器的在线升级，根据应用不同，自主改变固件来实现不同的探测方式。目前主要包括：①控制信息的CAN总线控制：将所有的多节点探测器网络的数据传输及控制装置作为独立的单元挂载在CAN总线上，方便阵列化探测器和探测器组的逐一控制。通过CAN总线，能将控制信息进行在外部控制设备和数据传输及控制装置之间双向的传递，同时将探测器的固件按照固定的协议写入处理控制模块中，从而改变ARM和FPGA的程序，实现多样化的探测器功能。②探测器阵列的网络化访问：在多个探测器构成阵列时，能通过CAN总线和CAN总线交换机对所有探测器定点进行访问和控制。③固件信息(包括ARM和FPGA)的自动化加载：应用适应性的固件能在线烧写入ARM平台，进而ARM动态加载FPGA实现特定自定义的算法模块和探测器数据处理流程，从而完成整个探测器组件的固件更新，根据应用需求来改变或者自定义探测器的使用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种PET设备，包括探测器、校准系统、床位控制系统以及配电系统，其特征在于：还包括探测器智能控制系统，所述探测器智能控制系统包括外部控制模块以及至少一组与多个探测器分别通信连接的数据传输及控制模块；
所述外部控制模块与每组所述数据传输及控制模块分别通信连接以用于下发探测器、该组数据传输及控制模块的控制报文、接收并处理二者的反馈报文以及经由所述数据传输及控制模块发送的探测器原始数据或预处理数据；所述校准系统、床位控制系统以及配电系统分别与所述外部控制模块通信相连以接受所述外部控制模块的驱动进行工作；
每组所述数据传输及控制模块上下挂多个探测器，每组所述数据传输及控制模块包括处理单元、数据预处理单元，以及至少一组第一类接口、至少一组第二类接口、第五类接口、第六类接口，每组所述数据传输及控制模块分别经由第一类接口以及第二类接口与多个探测器对应通信连接以用于所述探测器的控制以及探测器原始数据的采集与传输；
所述第五类接口和所述外部控制模块通信连接以用于传输探测器和所述数据传输及控制模块的控制报文和反馈报文；所述处理单元用于接收、解析、处理、转发所述探测器、所述数据传输及控制模块的控制报文和反馈报文；所述至少一组第一类接口和多组所述探测器分别连接以用于所述探测器的控制报文和反馈报文的传输；
所述至少一组第二类接口和多组所述探测器分别连接以用于所述探测器原始数据的传输；所述数据预处理单元用于采集、接收、转发所述探测器原始数据，或所述数据预处理单元用于采集、接收、预处理所述探测器原始数据并转发探测器预处理数据；所述第六类接口和所述外部控制模块通信连接以用于所述探测器原始数据或所述探测器预处理数据的传输，
其中，所述外部控制模块包括控制显示单元以及与所述控制显示单元通信连接的至少一组设备接入单元，并且所述控制显示单元包括用于控制所述探测器和所述数据传输及控制模块的升级与参数配置的报文存储与下发部、用于动态配置所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作参数的性能与环境参数配置部和性能与工作状态参数配置部、以及用于处理、分析、存储所述数据传输及控制模块发送的探测器原始数据或预处理数据的数据处理部。
2.根据权利要求1所述的PET设备，其特征在于：还包括至少一组探测器和/或数据传输及控制模块的工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块，所述工作状态监测与控制模块用于监控所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数；所述外部工作环境监测模块用于监测所述探测器和/或数据传输及控制模块的外部工作环境参数，所述数据传输及控制模块设置至少一组第三类接口，所述第三类接口为预留控制接口，每组所述数据传输及控制模块经由所述第三类接口与一组所述工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块通信连接；
所述智能控制系统根据所述工作状态监测与控制模块发送的监测信息动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数；
和/或，所述智能控制系统根据所述外部工作环境监测模块发送的监测信息动态配置探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数，以改善所述探测器/数据传输及控制模块的外部工作环境参数。
3.根据权利要求2所述的PET设备，其特征在于：所述工作状态监测与控制模块为电源监测与控制模块、风扇监测与控制模块中的一种或多种组合：所述电源监测与控制模块一端与探测器和/或数据传输及控制模块的电源通信连接，所述电源监测与控制模块的另一端经由其中一所述第三类接口与所述数据传输及控制模块通信连接，以用于接受所述外部控制模块的驱动以动态配置电源的输出；所述风扇监测与控制模块一端与多个风扇通信连接，所述风扇监测与控制模块的另一端经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块通信连接，以用于接受所述外部控制模块的驱动以动态调整所述多个风扇的转速；
和/或，所述外部工作环境监测模块为工作温度监测模块、环境湿度监测模块中的一种或多种组合：所述工作温度监测模块一端与一温度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块通信连接，以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作环境的温度信息；所述环境湿度监测模块一端与一湿度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块通信连接，以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作环境的湿度信息。
4.根据权利要求1所述的PET设备，其特征在于：每组数据传输及控制模块中，所述第一类接口以及第二类接口的数量对应该组数据传输及控制模块所下挂的探测器的数量设置，所述每一个探测器分别经由一组第一类接口、一组第二类接口与所述数据传输及控制模块通信连接。
5.根据权利要求1所述的PET设备，其特征在于：所述数据传输及控制模块还包括ID确认单元，所述ID确认单元经由所述第五类接口与所述外部控制模块通信连接以用于告知并确认所述数据传输及控制模块的ID身份。
6.根据权利要求1所述的PET设备，其特征在于：所述数据预处理单元的预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。
7.根据权利要求1所述的PET设备，其特征在于：每组所述数据传输及控制模块包括用于参数配置和固件升级的第一控制器和用于多路探测器数据交互的第二控制器，所述第一控制器包括所述处理单元、所述一组第五类接口、至少一组第一类接口，所述第二控制器包括所述数据预处理单元、一组第六类接口以及至少一组第二类接口。
8.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述数据传输及控制模块还设置至少一组第三类接口，所述第三类接口设置于所述第一控制器或所述第二控制器上。
9.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：第三类接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SPI、I2C、GPIO、FSC中的任意一种。
10.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述第一类接口、第二类接口、第五类接口以及第六类接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC中的任意一种。
11.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述第一控制器和/或所述第二控制器设有一第七类接口，所述第七类接口为外设扩展接口以连接外设处理单元，用于所述第一控制器和/或所述第二控制器的RAM以及FLASH的扩展。
12.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述第一控制器与所述第二控制器之间设有用于二者之间数据传输的第四类接口。
13.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述第一控制器和所述第二控制器为MCU、DSP、CPLD、FPGA中的任意一种。
14.根据权利要求7所述的PET设备，其特征在于：所述第一控制器为MCU，所述第二控制器为FPGA。
15.根据权利要求12所述的PET设备，其特征在于：所述第二控制器为FPGA，所述第一控制器与所述FPGA之间经由所述第四类接口通信连接，所述第四类接口包括J401接口与J402接口，所述J401接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间固件配置数据的传输，所述J402接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间业务数据的传输。
16.根据权利要求15所述的PET设备，其特征在于：所述J401接口为PS模式配置接口，所述J402接口为短距数据传输接口，所述短距数据传输接口为RS232接口、SPI、I2C、GPIO、FSMC、EPI、LOCAL BUS中的任意一种。
17.根据权利要求2所述的PET设备，其特征在于：所述性能与工作状态参数配置部经由所述设备接入单元与每组所述数据传输及控制模块的第五类接口通信连接，并且被配置为处理根据所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的性能与工作状态参数模型以动态配置所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作参数，或者驱动所述工作状态监测与控制模块以动态调整被监测设备的工作参数。
18.根据权利要求2所述的PET设备，其特征在于：所述性能与环境参数配置部经由所述设备接入单元与每组所述数据传输及控制模块的第五类接口通信连接，所述性能与环境参数配置部被配置为处理根据所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的性能与环境参数模型以动态配置所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作参数。
19.根据权利要求1、17或18所述的PET设备，其特征在于：
所述报文存储与下发部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以用于探测器的参数查询与配置、所述探测器与数据传输及控制模块的固件升级；
所述数据处理部与所述每组数据传输及控制模块的第六类接口通信连接以用于处理多路所述探测器原始数据，或用于经所述数据预处理单元预处理后的数据处理。
20.根据权利要求19所述的PET设备，其特征在于：所述控制显示单元与所述设备接入单元之间，所述设备接入单元之间，以及所述设备接入单元与所述数据传输及控制模块之间经由全IP通信连接；
或，所述控制显示单元与所述设备接入单元之间，以及所述设备接入单元之间经由全IP通信连接，所述设备接入单元与所述数据传输及控制模块之间经由CAN总线通信连接。
21.根据权利要求19所述的PET设备，其特征在于：所述控制显示单元包括独立设置的第三控制器与第四控制器，所述第三控制器包括所述报文存储与下发部、所述性能与环境参数配置部和/或所述性能与工作状态配置部，所述第四控制器包括所述数据处理部。
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