CN113364139A - 一种可监测epd状态的自动配发柜、epd状态监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涉核场所辐射安全技术领域，具体公开了一种可监测EPD状态的自动配发柜、EPD状态监测方法，自动配发柜设有若干用于存放EPD的存贮单元；存贮单元设有数据采集卡，当具有NFC近场通信功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元内时，存贮单元的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信，此时通信双方工作在点对点模式，存贮单元的数据采集卡读取和采集EPD状态信息，并将采集的数据通过RS485通信上传到配发管理计算机，配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备。
Description
技术领域
本发明属于涉核场所辐射安全技术领域，具体涉及一种可监测EPD状态的自动配发柜，以及基于该自动配发柜的EPD状态监测方法。
背景技术
人员在进入涉核场所的辐射控制区时，需领取和佩戴个人剂量计EPD，对人员所处工作场所的辐射水平进行监测，确保人员所承受辐射剂量在允许范围内。离开辐射控制区时，需归还EPD。目前有条件的单位采用自动配发柜对EPD进行发放和回收，以提高效率和避免出错。
中国专利CN109191723B公开了一种核电站个人剂量计自助配发系统，可实现核电站个人剂量计的自助配发。但通过现有自动配发柜发放个人剂量计EPD，存在无法知道EPD状态是否完好、电量是否充足的问题。人员自助取用EPD后，如果发现有问题，则需归还该EPD，再重新取用另一个EPD，造成时间浪费，也不利于故障EPD的及时维护。
发明内容
本发明提供一可监测EPD状态的自动配发柜，以及基于该自动配发柜的EPD状态监测方法，目的是在自动配发柜中采集EPD的状态信息，并将EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持，保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的性能完好。
本发明通过下述技术方案实现：
提供一种可监测EPD状态的自动配发柜，设有若干用于存放EPD的存贮单元；存贮单元设有数据采集卡，数据采集卡与EPD通过近场通信NFC进行无线通信，并读取和采集EPD状态信息；数据采集卡通过串行通信与配发管理计算机连接，并将采集到的EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持。所用的EPD内置NFC通信功能，当EPD放置到自动配发柜的存贮单元时，存贮单元内的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信。本方案在自动配发柜中采集EPD的状态信息，并将EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持，保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的性能完好。本方案还可用于个人剂量计EPD测量数据通信接口，以及EPD测量数据读取器的设计，由于NFC通信速度快、可靠性高、感应范围大，用NFC通信方式替代以前的红外方式，可大幅提高数据传输的速度和可靠性，以及操作的方便性。
进一步地，数据采集卡包括MCU、NFC通信芯片、NFC天线、串行通信芯片、串行通信总线接口，NFC天线与NFC通信芯片连接，NFC通信芯片与MCU连接，MCU与串行通信芯片连接，串行通信芯片与串行通信总线接口连接，串行通信总线接口与配发管理计算机通过串行通信总线连接。
作为优选方案，MCU采用STM32F103C8T6芯片，NFC通信芯片采用PN7150B0HN芯片，PN7150B0HN芯片与STM32F103C8T6芯片通过I2C总线连接，实现数据通信。
作为优选方案，串行通信总线采用RS485总线，串行通信芯片采用SP485R芯片，STM32F103C8T6芯片的USART端口与SP485R芯片连接，构成与上位机通信的RS485接口。RS485通信设置为一主多从模式，其中，配发管理计算机为主设备，自动配发柜内的所有存贮单元的数据采集卡为从设备，满足配发管理计算机快速读取EPD状态信息的要求。
作为优选方案，存贮单元还设有用于为EPD充电的无线充电模块。自动配发柜对个人剂量计EPD进行无线充电的过程为：所用的EPD具有无线充电功能，当具有无线充电功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元后，存贮单元内的无线充电模块的线圈与EPD内的线圈之间产生电磁感应，EPD开始自动充电，直到充满为止。保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的电量充足。
进一步地，无线充电模块包括无线充电线圈、无线充电发射端控制模块，无线充电发射端控制模块与无线充电线圈连接，无线充电发射端控制模块与MCU通过IO总线连接。存贮单元内的无线充电模块内置无线充电线圈，通过电磁感应方式对EPD进行无线充电。
进一步地，存贮单元接入DC5V电源，DC5V电源通过低压差稳压器转换为DC3.3V电源，DC3.3V电源与STM32F103C8T6芯片、PN7150B0HN芯片、SP485R芯片、无线充电发射端控制模块电连接，DC5V电源与无线充电发射端控制模块电连接，电源芯片提供所需的直流电源。
提供一种EPD状态监测方法，基于权利要求上述的可监测EPD状态的自动配发柜，当具有NFC近场通信功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元内时，存贮单元的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信，此时通信双方工作在点对点模式，存贮单元的数据采集卡读取和采集EPD状态信息，并将采集的数据通过RS485通信上传到配发管理计算机，配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备。
进一步地，EPD状态信息包括型号、编号、电量、辐射剂量、时钟、自诊断信息。配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，用于判断EPD的性能是否完好或缺失电量，以及对测量的辐射剂量数据进行管理。实现了个人剂量计EPD测量的辐射剂量的批量化自动读取，省去了常规的通过人员操作读出装置读取EPD测量剂量的过程，减少了人工，提高了效率。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明提供一种具有EPD状态监测和无线充电功能的自动配发柜，可实现涉核场所辐射控制区的自动配发柜对个人剂量计EPD的状态信息进行实时数据读取，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备；同时本发明可实现对EPD的无线充电，保障EPD电量充足。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是实施例具有EPD状态监测功能的自动配发柜总体组成示意图。
图2是实施例自动配发柜存贮单元组成示意图。
图3是实施例存贮单元的数据采集卡及无线充电模块电路原理框图。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本实施例提供一可监测EPD状态的自动配发柜，以及基于该自动配发柜的EPD状态监测方法，目的是在自动配发柜中采集EPD的状态信息，并将EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持，保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的性能完好。
本实施例通过下述技术方案实现：如图1-图2所示，一种可监测EPD状态的自动配发柜，设有若干用于存放EPD的存贮单元；存贮单元设有数据采集卡，数据采集卡与EPD通过近场通信NFC进行无线通信，并读取和采集EPD状态信息；数据采集卡通过串行通信与配发管理计算机连接，并将采集到的EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持。所用的EPD内置NFC通信功能，当EPD放置到自动配发柜的存贮单元时，存贮单元内的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信。本实施例在自动配发柜中采集EPD的状态信息，并将EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持，保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的性能完好。本方案还可用于个人剂量计EPD测量数据通信接口，以及EPD测量数据读取器的设计，由于NFC通信速度快、可靠性高、感应范围大，用NFC通信方式替代以前的红外方式，可大幅提高数据传输的速度和可靠性，以及操作的方便性。
如图3所示，数据采集卡包括MCU、NFC通信芯片、NFC天线、串行通信芯片、串行通信总线接口，NFC天线与NFC通信芯片连接，NFC通信芯片与MCU连接，MCU与串行通信芯片连接，串行通信芯片与串行通信总线接口连接，串行通信总线接口与配发管理计算机通过串行通信总线连接。数据采集卡安装在每个存贮单元底部的夹层内。MCU采用意法半导体的STM32F103C8T6芯片，NFC通信芯片采用恩智浦的PN7150B0HN芯片，PN7150B0HN芯片与STM32F103C8T6芯片通过I2C总线连接，实现数据通信。STM32F103C8T6芯片内置32位ARM内核，工作频率72MHz，片内集成了Flash memory和SRAM，拥有丰富的通信接口，如I2C、SPI、SDIO、USART、USB、CAN等。PN7150B0HN芯片支持小尺寸天线设计，满足设备小型化需求，该芯片内置NFC固件，提供所有NFC协议，能在实际应用中快速集成NFC技术。串行通信总线采用RS485总线，串行通信芯片采用SP485R芯片，STM32F103C8T6芯片的USART端口与SP485R芯片连接，构成与上位机通信的RS485接口。RS485通信设置为一主多从模式，其中，配发管理计算机为主设备，自动配发柜内的所有存贮单元的数据采集卡为从设备，所选的SP485R芯片最多可支持400个总线节点，通信用的串行通信总线电缆双绞线在100米长度内传输速率可达1Mbps，完全满足自动配发柜内设置存贮单元所需数量、布线长度的要求，满足配发管理计算机快速读取EPD状态信息的要求。
如图3所示存贮单元还设有用于为EPD充电的无线充电模块，无线充电模块安装在每个存贮单元底部的夹层内。自动配发柜对个人剂量计EPD进行无线充电的过程为：所用的EPD具有无线充电功能，当具有无线充电功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元后，存贮单元内的无线充电模块的线圈与EPD内的线圈之间产生电磁感应，EPD开始自动充电，直到充满为止。保障人员通过自动配发柜取用EPD时，EPD的电量充足。无线充电模块包括无线充电线圈、无线充电发射端控制模块，无线充电发射端控制模块与无线充电线圈连接，无线充电发射端控制模块与MCU通过IO总线连接。存贮单元内的无线充电模块内置无线充电线圈，通过电磁感应方式对EPD进行无线充电。
如图3所示存贮单元接入DC5V电源，DC5V电源通过低压差稳压器转换为DC3.3V电源，DC3.3V电源与STM32F103C8T6芯片、PN7150B0HN芯片、SP485R芯片、无线充电发射端控制模块电连接，DC5V电源与无线充电发射端控制模块电连接，电源芯片提供所需的直流电源。
本实施例提供一种EPD状态监测方法，基于权利要求上述的可监测EPD状态的自动配发柜，当具有NFC近场通信功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元内时，存贮单元的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信，此时通信双方工作在点对点模式，存贮单元的数据采集卡读取和采集EPD状态信息，并将采集的数据通过RS485通信上传到配发管理计算机，配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备。进一步地，EPD状态信息包括型号、编号、电量、辐射剂量、时钟、自诊断信息。配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，用于判断EPD的性能是否完好或缺失电量，以及对测量的辐射剂量数据进行管理。实现了个人剂量计EPD测量的辐射剂量的批量化自动读取，省去了常规的通过人员操作读出装置读取EPD测量剂量的过程，减少了人工，提高了效率。
综上所述，本实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本实施例提供一种具有EPD状态监测和无线充电功能的自动配发柜，可实现涉核场所辐射控制区的自动配发柜对个人剂量计EPD的状态信息进行实时数据读取，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备；同时本实施例可实现对EPD的无线充电，保障EPD电量充足。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可监测EPD状态的自动配发柜，设有若干用于存放EPD的存贮单元；其特征在于，存贮单元设有数据采集卡，数据采集卡与EPD通过近场通信NFC进行无线通信，并读取和采集EPD状态信息；数据采集卡通过串行通信与配发管理计算机连接，并将采集到的EPD状态信息上传至配发管理计算机，为EPD的状态诊断提供数据支持。
2.根据权利要求1所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，数据采集卡包括MCU、NFC通信芯片、NFC天线、串行通信芯片、串行通信总线接口，NFC天线与NFC通信芯片连接，NFC通信芯片与MCU连接，MCU与串行通信芯片连接，串行通信芯片与串行通信总线接口连接，串行通信总线接口与配发管理计算机通过串行通信总线连接。
3.根据权利要求2所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，MCU采用STM32F103C8T6芯片，NFC通信芯片采用PN7150B0HN芯片，PN7150B0HN芯片与STM32F103C8T6芯片通过I2C总线连接。
4.根据权利要求3所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，串行通信总线采用RS485总线，串行通信芯片采用SP485R芯片，STM32F103C8T6芯片的USART端口与SP485R芯片连接。
5.根据权利要求4所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，存贮单元还设有用于为EPD充电的无线充电模块。
6.根据权利要求5所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，无线充电模块包括无线充电线圈、无线充电发射端控制模块，无线充电发射端控制模块与无线充电线圈连接，无线充电发射端控制模块与MCU通过IO总线连接。
7.根据权利要求6所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，存贮单元接入DC5V电源，DC5V电源通过低压差稳压器转换为DC3.3V电源，DC3.3V电源与STM32F103C8T6芯片、PN7150B0HN芯片、SP485R芯片、无线充电发射端控制模块电连接，DC5V电源与无线充电发射端控制模块电连接。
8.一种EPD状态监测方法，基于权利要求7所述的可监测EPD状态的自动配发柜，其特征在于，当具有NFC近场通信功能的EPD放置到自动配发柜的存贮单元内时，存贮单元的数据采集卡与EPD通过NFC进行无线通信，此时通信双方工作在点对点模式，存贮单元的数据采集卡读取和采集EPD状态信息，并将采集的数据通过RS485通信上传到配发管理计算机，配发管理计算机存储EPD的状态信息数据，为判断EPD是否完好或是否缺失电量提供数据支持，为后续EPD的维护、自动发放、剂量数据的管理做准备。
9.根据权利要求8所述的EPD状态监测方法，其特征在于，EPD状态信息包括型号、编号、电量、辐射剂量、时钟、自诊断信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210907 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |