CN110763852A - 一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法及系统，方法包括：(1)将气动样品瓶转移暂存；(2)将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量。系统包括：跑兔系统，用于运输装有样品的气动样品瓶；第一移动模块，用于将气动样品瓶移动至暂存区；暂存区，用于暂存气动样品瓶；第二移动模块，用于将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量；测量装置，用于对样品进行测量。本发明的有益效果如下：通过样品转移的方式将快速运输的跑兔技术与光谱分析相结合，实现样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于核工业领域，具体涉及一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法及系统。
背景技术
乏燃料后处理厂通常采用普雷克斯(PUREX)流程，该流程利用磷酸三丁酯(TBP)对U(VI)、Pu(IV)的高萃取性以及Pu的易氧化还原性实现U、Pu的萃取及相互分离，主要包括铀、钚共去污循环、铀净化循环和钚净化循环。在整个流程中，硝酸是最为重要的分析项目，具有分析点多，分析频次高，浓度跨度大等特点，目前采用的酸碱滴定法需要耗费大量的人力物力，工作人员劳动强度大。
随着社会发展和社会进步，跑兔技术在核化工领域得到了越来越广泛的应用。跑兔技术主要用于强放射性物质操作过程中样品的快速传输，本身是一个小容器,由气压驱动使它通过一根管子,将样品由实验室通向核反应堆或其他装置中进行样品的转移。然而，技术较为成熟的近红外光谱分析却不能直接利用跑兔技术中作为样品容器的气动样品瓶作为测量容器，无法直接对接跑兔技术，不能实现自动化检测。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种自动分析放射性样品硝酸浓度的方法和系统，能够实现应用跑兔技术和近红外光谱分析技术对放射性样品中硝酸浓度进行自动化快速分析。
本发明的技术方案如下：
一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于，包括：
(1)将气动样品瓶转移暂存；
(2)将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，步骤(1)包括：
(101)识别气动样品瓶中的样品是否属于本岗位样品；
(102)将属于本岗位样品的气动样品瓶转移至暂存区。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，步骤(101)包括：
(1011)获取气动样品瓶的图像；
(1012)将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
(1013)若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，步骤(2)包括：
(201)识别暂存的气动样品瓶；
(202)根据识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，步骤(201)包括：
(2011)获取气动样品瓶的图像；
(2012)将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
(2013)读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
同时，本发明还提供了一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，包括：
跑兔系统，用于运输装有样品的气动样品瓶；
第一移动模块，用于将气动样品瓶移动至暂存区；
暂存区，用于暂存气动样品瓶；
第二移动模块，用于将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量；
测量装置，用于对样品进行测量。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，还包括：
第一识别模块，用于识别属于本岗位的气动样品瓶；
所述第一移动模块用于将属于本岗位的气动样品瓶移动至暂存区。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，所述第一识别模块包括：
第一样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第一对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，还包括：
第二识别模块，用于识别暂存的气动样品瓶；
所述第二移动模块根据第二识别模块的识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，所述第二识别模块包括：
第二样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第二对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
进一步地，上述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，所述第一移动模块和第二移动模块均通过机械手执行移动动作。
本发明的有益效果如下：
通过样品转移的方式将快速运输的跑兔技术与光谱分析相结合，实现样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法的流程图。
图2为本发明的一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，包括：
S1将气动样品瓶转移暂存；
S2将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量。
如此，通过将气动样品瓶转移取样的方式，能够实现跑兔技术与远红外分析技术的自动化对接，实现了样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率。
由于某些应用情况下，跑兔技术并不仅仅运输一种样品，不同的分析岗位对不同的样品进行测量分析，此时，若要在实现上述自动化分析过程，步骤S1则可以包括：
S101识别气动样品瓶中的样品是否属于本岗位样品；
S102将属于本岗位样品的气动样品瓶转移至暂存区。
如此，可以实现本岗位检测样品的识别，实现自动化。本具体实施方式中，步骤S101可以包括：
S1011获取气动样品瓶的图像；
S1012将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
S1013若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
在某些应用的情况下，同一分析岗位也有可能是对多种不同样品进行检测，此时，步骤S2可以包括：
S201识别暂存的气动样品瓶；
S202根据识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
本具体实施方式中，步骤S201可以包括：
S2011获取气动样品瓶的图像；
S2012将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
S2013读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
相应地，如图2所示，本发明还提供了一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，包括：
跑兔系统，用于运输装有样品的气动样品瓶；
第一移动模块，用于将气动样品瓶移动至暂存区；
暂存区，用于暂存气动样品瓶；
第二移动模块，用于将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量；
测量装置，用于对样品进行测量。
对应于需要识别样品是否属于本岗位样品的情况，本具体实施方式的系统，还包括：
第一识别模块，用于识别属于本岗位的气动样品瓶；
所述第一移动模块用于将属于本岗位的气动样品瓶移动至暂存区。
第一识别模块可以包括：
第一样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第一对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
对应于同一岗位需要分析不同样品的情况，本具体实施方式的系统，还包括：
第二识别模块，用于识别暂存的气动样品瓶；
所述第二移动模块根据第二识别模块的识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
所述第二识别模块包括：
第二样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第二对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
为了更好的阐述本发明，下文记载了一个具体试验例中各个装置部件的布置和功能：
跑兔系统
来料后跑兔系统将信号发给主站控制器，主站控制器通过485发讯给平台系统控制机械手完成抓取。
下料时机械手将被测样瓶送到下料位置，然后机械手发讯给取样平台PLC，PLC再将信号发给主站，主站在通知料跑兔系统将被测样品瓶打出。
跑兔系统具有保持功能和记忆功能以应对中途停机或断电等意外工况，重新启动后继续未完成工序。
暂存区
该暂存区设置多个工位(本例中为10个)，每个工位均有信号开关，样品瓶放入工位内均会产生一个计数信号并由PLC记数和记录相应位置。
识别装置
第一识别模块和第二识别模块的识别功能均由此识别装置实现。具体流程中，机械手执行相应的移动动作(第一移动模块功能或第二移动模块功能)，到达相应位置后反馈给PLC，之后PLC反馈给主站控制器，主站控制器再将信号发送给识别装置，然后识别装置启动相应的识别程序，机械手移走后识别装置关闭，取样平台PLC与识别装置之间通过主站中转完成信号、数据传递。识别装置具有保持功能和记忆功能以应对中途停机或断电等意外工况发生时识别装置，重新启动后继续未完成工序。
开盖装置
机械手将样品瓶放置到达相应位置后反馈给PLC,之后PLC反馈给主站控制器，主站控制器在将信号反馈给开盖装置，开盖装置接受信号后启动自动固定样品瓶，同时机械手移开，开盖装置开盖，开盖完成后，开盖装置发送信号给主站控制器，主站控制器再将信号发给PLC,然后PLC再发送信号给机械手，机械手再次到达相应位置抓取样品瓶，同时开盖装置自动松开样品瓶，开盖装置与识别装置之间通过主站中转完成信号、数据传递。开盖装置具有保持功能和记忆功能，以应对中途停机或断电等意外工况发生时开盖装置，重新启动后继续未完成工序。
取样装置
该装置用于取样至测量装置，由注液头、吸液头和吹气头组成。本例中样品根据水相和油相分类，因此注液头和吸液头均为两个。两个注液头通过软管与外部两个蠕动泵(作为动力源)连接，两个蠕动泵另一端分别与两种类型清洗液源的接头连接，实现清洗盛装两种不同样品的样品杯，两个吸液头通过软管与外部另外两个蠕动泵连接，实现两种不同样品在相应样品瓶与样品杯之间的转移，吹气头一端与电动截止阀连接，截止阀另一端与压缩空气气源通过软管和快速接头连接。
机械手
用于执行各个移动模块的移动动作，本例中为6轴，工作半径覆盖工作区域，机械手前端夹具为自动夹具，防护等级IP54，外部穿有防酸雾防护衣。可以通过垂直移动装置和水平移动装置进行移动以扩大工作范围。垂直移动装置或水平移动装置可以是直线模组，由电机驱动，电机外装有防护罩，模组外有防酸保护，模组内部充微正压。
近红外分析系统
该装置与取样平台PLC控制系统通过主站中转进行通讯，机械手将待测样品注入相应样品杯中时，取样平台PLC会给主站发送信号,然后主站将信号发给检测装置，开始检测，检测完毕后，检测装置发送信号给主站，主站再通知取样平台PLC,然后取样平台PLC控制吸注液装置来进行转液，中途停机或断电等意外工况发生时该检测装置应具有保持功能和记忆功能，重新启动后继续未完成工序。
上述试验例的工作流程如下：
1、装有样品的气动样品瓶自A1PTN跑兔系统(本例中的跑兔系统分为来料和去料两套，上述A1PTN跑兔系统为来料跑兔)到达分析箱室，PTN自动判别有无样品，如果有，启动开关信号，指示PTN打开，如果没有，继续等待样品到达；
2、PTN打开后，触发信号给PLC系统，PLC通知机械手，机械手将样品从PTN中去取出，放置到识别装置的识别台，给PLC信号，启动样品识别装置；
3、样品识别：从服务器下载图片库及样品信息传给下位机，与下位机图像库比对，确定是否属于本岗位样品，如果属于，则将样品放置到待测样品贮存架(暂存区)，触发信号给PTN，PTN自动关闭；如果不属于本岗位样品，则PLC通知机械手将样品取回PTN，关闭PTN，并将样品发走；识别装置与工控机采用以太网通讯。
4、开盖：总服务器向工控机发送指令，指示有样品未测量，工控机指示PLC，触发信号给机械手，机械手从待测样品贮存架抓取一个样品至识别装置的识别台，同时启动识别装置，待识别完成后，将信号传递至工控机，机械手将样品放置到开盖位置，PLC触发信号给开盖器，启动，打开瓶盖；
5、取样：根据识别信息，判定属于哪类样品(水相或有机相)，机械手将样品瓶取回至取样位置，根据样品属性，如果是水相，机械手选择水相取样头，如果是有机相选择有机相取样头，将取样头插入样品瓶中吸取样品后，注入相应测量瓶，加样完成后，抬起取样头，触发信号给PLC，启动测量装置，等待测量；
6、测量：光谱系统收到PLC信号后，触发采集开关，开始采集光谱，待光谱采集完成后，将光谱代入计算模型，得到分析结果，并将结果上报服务器，完成测量；
7、测量瓶清洗干燥：测量完成后，触发PLC信号给机械手，机械手将相应取样头插入测量瓶，吸取样品，将样品取回样品瓶。取样头将洗涤液加入至测量瓶，洗涤，之后将洗涤废液取回相应废液瓶，完成后，触发PLC信号，机械手抓取空气吹扫装置，对测量瓶进行吹扫。
8、样品瓶回收：触发信号给机械手，将样品瓶取回至开盖装置，触发该装置，盖紧瓶盖，之后触发信号给A2PTN(去料跑兔)，打开后，机械手将样品瓶放入，将样品打走，完成整个过程。样品发送前，需要发送请求信息及反馈信息(样品是否达到)。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于，包括：
(1)将气动样品瓶转移暂存；
(2)将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量。
2.如权利要求1所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于：步骤(1)包括：
(101)识别气动样品瓶中的样品是否属于本岗位样品；
(102)将属于本岗位样品的气动样品瓶转移至暂存区。
3.如权利要求2所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于，步骤(101)包括：
(1011)获取气动样品瓶的图像；
(1012)将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
(1013)若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
4.如权利要求1所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于：步骤(2)包括：
(201)识别暂存的气动样品瓶；
(202)根据识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
5.如权利要求4所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的方法，其特征在于：步骤(201)包括：
(2011)获取气动样品瓶的图像；
(2012)将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比；
(2013)读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
6.一种自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于，包括：
跑兔系统，用于运输装有样品的气动样品瓶；
第一移动模块，用于将气动样品瓶移动至暂存区；
暂存区，用于暂存气动样品瓶；
第二移动模块，用于将暂存的气动样品瓶中的样品取样至测量装置进行测量；
测量装置，用于对样品进行测量。
7.如权利要求6所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于：还包括：
第一识别模块，用于识别属于本岗位的气动样品瓶；
所述第一移动模块用于将属于本岗位的气动样品瓶移动至暂存区。
8.如权利要求7所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于，所述第一识别模块包括：
第一样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第一对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该气动样品瓶中的样品属于本岗位样品。
9.如权利要求6所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于，还包括：
第二识别模块，用于识别暂存的气动样品瓶；
所述第二移动模块根据第二识别模块的识别结果选取相应的取样器将样品取样至测量装置。
10.如权利要求9所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于，所述第二识别模块包括：
第二样品图像获取模块，用于获取气动样品瓶的图像；
第二对比模块，用于将所述气动样品瓶的图像与图像库中的图像对比，读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动样品瓶的样品信息数据。
11.如权利要求6-10任一所述的自动分析放射性样品中硝酸浓度的系统，其特征在于：所述第一移动模块和第二移动模块均通过机械手执行移动动作。
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