ITRM20080190A1 - Terminale radiometrico mobile per rete geograficamente distribuita operante in tempo reale - Google Patents

Description

Descrizione dell<1,>invenzione industriale dal titolo:

"TERMINALE RADIOMETRICO MOBILE PER RETE GEOGRAFICAMENTE DISTRIBUITA OPERANTE IN TEMPO REALE"

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda . il settore dei dispositivi di monitoraggio e di rilevazione radiometrica concernenti radiazioni ionizzanti e non ionizzanti, e.più in particolare un terminale radiometrico mobile che permette, in associazione ad una pluralità di dispositivi mobili di analoga tipologia, la costruzione di una rete di misura di grandezze radiometriche operante all'interno di una prescelta area geografica la quale viene esplorata dinalaicamente da un insieme di terminali georeferenziati collegati in tempo reale con un centro di elaborazione, la modalità di esplorazione essendo stabilita dalla natura dei vettori che ospitano i terminali stessi.

Dispositivi per il monitoraggio di radiazioni ionizzanti e non, sono usati da tempo negli impianti nucleari, nelle stazioni di misurazioni outdoor dislocate nel territorio e nei laboratori che utilizzano materiale radioattivo, secondo le normative relative alla sicurezza ed alla salvaguardia ambientale. Tuttavia tali dispositivi permettono di misurare e controllare il livello di una o più tipologie di radiazioni solo nell'area in cui sono collocati.

Attualmente, con la maggiore attenzione che le tematiche ambientali richiedono, è fortemente sentita l'esigenza di estendere le misure di campi di radiazioni a territori più vasti, per costruire mappe radiometriche a livello provinciale, regionale, nazionale, così come ad aree specifiche come quelle vulcaniche, senza ricorrere alla localizzazione di un numero troppo elevato di stazioni fisse di rilevamento.

Sarebbe inoltre necessario che un sistema di monitoraggio sul territorio consentisse ad una centrale operativa di valutare in tempo reale l'evolversi di una situazione critica locale che potrebbe estendersi nei territori circostanti, dove magari le postazioni fisse di rivelatori sono assenti, fornendo dati provenienti da rivelatori installati su veicoli già autonomamente in movimento sul territorio stesso. Si pensi ad esempio allo spostamento rapido di una nube radioattiva ed alla necessità della Protezione Civile di dare una allerta in tempo reale alla popolazione che potrebbe venire a contatto con la nube stessa.

Dalla domanda di brevetto USA 2007205891A1 è stato reso noto recentemente, un sistema di monitoraggio basato su una rete di rivelatori di radiazioni. Tale sistema, però pur prevedendo per ciascun rivelatore una pluralità di sensori di tipo diverso fra loro associati per la misura dei diversi tipi di radiazioni, non include alcun dispositivo di rilevamento della posizione del rivelatore stesso e dunque si riferisce ad una rete di sensori fissi rispetto al teatro operativo, che non hanno la possibilità di essere identificati e localizzati durante ed a seguito di un loro eventuale spostamento.

Compito del presente trovato è quello di superare i limiti dei dispositivi e dei sistemi sin qui noti proponendo un sistema di monitoraggio basato su una rete di terminali radiometrici che siano in grado di muoversi rispetto al teatro operativo e che risultino localizzabili spazialmente.

Ciò è stato ottenuto secondo il trovato prevedendo un terminale radiometrico mobile caratterizzato da: (a) capacità di effettuare misurazioni di interesse radiometrico, (b) un grado di mobilità, anche minimo, sul teatro di interesse nel corso della vita operativa del terminale stesso, (c) capacità di determinare le coordinate spazio-temporali associate al terminale stesso riferite ad un sistema di riferimento solidale col globo terrestre dotato di riferimento temporale e (d) capacità di comunicare i dati acquisiti ad un centro di elaborazione dedicato allo scopo, memorizzandoli qualora per mancanza di campo o per ragioni di opportunità diverse non sia possibile o non si desideri inviarli a detto centro.

Integrando tali caratteristiche, i terminali oggetto della presente invenzione sono in grado di fornire dati radiometrici descriventi il campo di radiazioni interagente con il rivelatore radiometrico lungo tutto il percorso compiuto dal terminale stesso durante il tempo di acquisizione.

Ovviamente il terminale sarà in grado di fornire dati radiometrici non solo quando è in movimento ma anche quando è fermo.

Secondo l'invenzione la mobilità del terminale può derivare: (A) dall'installazione a bordo di un generico e qualsivoglia vettore, a guida umana oppure autoi^atica, motorizzato oppure no, (B) dal movimento della persona o dell'animale che lo indossano.

Caratteristica péculiare dell'invenzione è quella che i rilevatori sono georeferenziati tramite un sistema di localizzazione.

In linea generale il campo di radiazioni è costituito da una componente di fondo ambientale, funzione della traiettoria percorsa e della distribuzione spaziale delle sorgenti di radiazione presenti nello spazio circostante, e da una componente veicolare dipendente dal contributo intrinseco del mezzo vettore, da quanto deriva da eventuali sorgenti radioemittenti ospitate sul vettore stesso durante il tempo di acquisizione ed eventualmente da quanto attribuibile a contaminazione del vettore derivante dalla interazione con uno scenario a sua volta contaminato. La prima componente può anche essere stimata fluttuante, mentre la seconda può essere considerata costante poiché, nel corso del tempo di acquisizione, la posizione relativa del terminale rispetto alla sorgente trasportata non varia e, realisticamente, il contributo da eventuale contaminazione raccolta si può assumere linearmente crescente nel tempo ma con coefficiente angolare molto piccolo {almeno finché tale contaminazione non venga rimossa -ad esempio- a seguito di eventi atmosferici o per intervento umano).

Considerata la caratteristica radiometrica dei terminali mobili che si descrivono e la mobilità dei vettori da cui gli stessi sono veicolati all'interno di aree d'interesse, si possono individuare a mero titolo esemplificativo e non esaustivo alcuni vantaggiosi campi applicativi concernenti la sicurezza del trasporto di merci e di persone ed il monitoraggio ambientale, basati appunto sulla conoscenza dei dati radiometrici:

1.sorveglianza di merci trasportate da vettori terrestri, aerei oppure navali;

2.sorveglianza di bagagli al seguito di persone trasportate dai vettori di cui sopra;

3.monitoraggio di aree geografiche dal punto di vista del fondo ambientale;

4.monitoraggio di particolato in aria che viene raccolto dai mezzi in movimento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione particolareggiata che segue facendo riferimento alle allegate tavole di disegno che ne rappresentano a solo titolo di esempio non limitativo una preferita forma di realizzazione. Nelle tavole:

la fig.l mostra schematicamente un terminale mobile radiometrico secondo l'invenzione:

la fig.2 mostra sempre schematicamente la sua applicazione su una autovettura.

Con riferimento alle figure, il dispositivo radiometrico mobile indicato genericamente con TRM comprende sostanzialmente quattro blocchi funzionali: un blocco 1 dedicato alla rivelazione di radiazioni ionizzanti e non ionizzanti, un blocco 2 riservato alla localizzazione -satellitare, terrestre oppure ibridadel terminale stesso, un blocco 3 in grado di elaborare i dati radiometrici e posizionali e di comunicare in modalità bi-direzionale con una centrale di elaborazione dati ed un blocco 4 che fornisce le adeguate alimentazioni elettriche dei circuiti.

I singoli blocchi costituenti il dispositivo TRM sono ovviamente suscettibili di diverse tipologie e caratteristiche secondo le specifiche esigenze radiometriche previste per il terminale, secondo le tecnologie di localizzazione disponibili e secondo le modalità di comunicazione remota disponibili e praticabili nel territorio d'interesse. Infine, alle modalità operative temporali ·previste corrisponde la scelta dell'appropriata alimentazione elettrica.

In particolare, dei sopra citati blocchi del dispositivo TRM:

Il blocco 1 di rivelazione di radiazioni ionizzanti e/o non ionizzanti ("blocco radiometrico") è costituito, secondo le esigenze, da almeno un dispositivo per il monitoraggio di radiazioni alfa e/o beta e/o X e/o gamma e/o neutroni. In linea di principio si tratta di dispositivi aventi dimensioni e ingombri compatibili con le caratteristiche dei vettori che li ospitano a bordò e li veicolano all'interno dell'area di interesse. Tali dispositivi sono in grado di eseguire misurazioni all'interno del vettore e nell'ambiente esterno, ed anche in matrici particolari (esemplificativamente e non esaustivamente : aria, acqua, polveri sospese, etc.) utilizzando tecnologie mature e sistemi di interfacciamento di tipo standard (esemplificativamente e non esaustivamente: tensione, corrente, impulsi, RS232, RS485, etc.).

Il blocco radiometrico 1 del dispositivo TRM può essere costituito in particolare da uno o più dispositivi di dimensioni miniaturizzate o sub-miniaturizzate quali quelli che formano oggetto della domanda di brevetto IT RM2005A000204 del 29/04/2005 dal titolo: Rivelatore a scintillazione sub-miniaturizzato, e/o da almeno un dispositivo di rilevazione omnidirezionale come quello descritto nella domanda di brevetto IT RM2006A00G585 del 27/10/2006 dal titolo: Rivelatore a scintillazione omnidirezionale e metodo per la localizzazione spaziale di sorgenti radioattive.

Il blocco 2 di localizzazione del dispositivo TRM è costituito- a titolo esemplificativo e non esaustivo della metodologia satellitare (un sistema di satelliti è indicato genericamente in fig.l con il numero di riferimento 5) - da ricevitori Global Navigation Satellite Systems (GNSS) che rendono disponibili i segnali indispensabili per associare alle misurazioni radiometriche i necessari riferimenti assoluti di tipo temporale e spaziale.

Il blocco 3 di elaborazione e comunicazione con la centrale di elaborazione remota opera in modalità bidirezionale con un sistema di comunicazione radio basato, in via esemplificativa e non esaustiva delle possibilità, su tecnologia GSM, GPRS, UMTS. I risultati delle misurazioni vengono opportunamente resi in forma digitale, associati biunivocamente ai sensori installati e georeferenziati prima di essere trasmessi in modalità selettiva o cumulativa ad almeno una stazione ricevente remota, non indicata in figura, tramite la rete di comunicazione 6. Sono previsti anche mezzi di memorizzazione non volatile dei suddetti dati per permettere di posticiparne l'invio alla stazione ricevente per scelta o necessità.

Infine il blocco 4 di alimentazione elettrica dei circuiti deve rispondere, oltre che ai normali criteri di dimensionamento, anche ai particolari usi che sono richiesti ai terminali TRM. Con ciò si vuole specificare e comprendere, a titolo esemplificativo non esaustivo dei casi,:

(a) i dispositivi alimentati da fonti in dotazione ai vettori che li ospitano,

(b) i dispositivi alimentati da fonti ricaricate tramite quelle in dotazione ai vettori che li ospitano,

(c) i dispositivi alimentati da fonti ad esaurimento che consentono il funzionamento per un tempo limitato (dispositivi monouso), e

(d) i dispositivi alimentati da fonti ricaricabili attraverso fonti esterne e disponibili nell'ambiente operativo.

In fig. 2 è illustrato a titolo esemplificativo l'utilizzo di un dispositivo TRM su una autovettura. In questo caso il dispositivo TRM tramite il suo blocco 2, associa alle misurazioni radiometriche i riferimenti assoluti di tipo temporale e spaziale, in modo che i risultati delle misurazioni siano associati biunivocamente ai sensori installati e georeferenziati prima di essere passati al blocco 3 che li elabora in forma digitale e li trasmette ad almeno una stazione ricevente remota, non illustrata in figura, tramite una rete di comunicazipne 6.

Tra i vantaggi del dispositivo di cui alla presente invenzione vanno elencati i seguenti:

i terminali TRM non richiedono intervento locale di operatori in quanto essi sono autonomi e controllati in modo remoto da una apposita centrale di elaborazione dati;

un numero praticamente illimitato di terminali TRM può essere aggiunto alla rete la quale può quindi crescere o decrescere in modo dinamico nel tempo;

la tipologia radiometrica dei terminali TRM non è fissata a priori e ciò consente di connettere terminali per radiazioni ionizzanti e non ionizzati di qualsiasi tipo; a differenza dei sistemi radiometrici portali -che operano durante l'attraversamento di un varco forzato, come per esempio un autotreno ad un valico di frontiera- i terminali TRM sono in grado di effettuare rilevazioni radiometriche lunghe quanto l'intera durata di un trasporto riducendo notevolmente le quantità minime rivelabili;

i mezzi dotati di terminali TRM non sono costretti a percorsi obbligati oppure a soste apposite che, nella pratica, possono portare a ridurre l'intensità dei controlli radiometrici per facilitare la mobilità delle merci e/o delle persone. Le rilevazioni vengono infatti effettuate durante il tragitto;

eventuali situazioni di allerta possono essere efficacemente gestite essendo disponibili in tempo reale, oltre ai dati radiometrici, anche i dati di tracciamento spaziale e temporale del terminale TRM;

è possibile realizzare e gestire una mappatura in tempo reale del territorio, anche per motivi puramente statistici (e non solo in caso di emergenza), accumulando le misurazioni fatte dalla pluralità dei dispositivi in modo da costruire un archivio storico.

Si è descritta fin qui una preferita forma realizzativa dell'invenzione. E' peraltro evidente che numerose varianti e modifiche possono essere apportate dall'esperto del ramo al dispositivo descritto per adattarlo alle diverse esigenze operative, senza peraltro uscire dall'ambito di tutela della presente privativa industriale, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo radiometrico caratterizzato dal fatto che è atto ad essere trasportato da un vettore mobile e che comprende: a) mezzi atti ad effettuare misurazioni di interesse radiometrico; b) mezzi per determinare le coordinate spaziotemporali associate al dispositivo stesso riferite ad un sistema di riferimento solidale col globo terrestre dotato di riferimento temporale; e c) mezzi per comunicare i dati radiometrici acquisiti ed i relativi riferimenti spaziali e temporali ad un centro di elaborazione dedicato allo scopo; ottenendosi con ciò che detto dispositivo abbia un grado di mobilità, anche minimo, sul teatro di interesse nel corso della vita operativa del dispositivo stesso e che sia in grado di fornire a detto centro di elaborazione dati radiometrici descriventi il campo di radiazioni interagente con lo stesso dispositivo radiometrico in tutte le posizioni geografiche da esso occupate durante il tempo di acquisizione.
2. 2) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende sostanzialmente quattro blocchi funzionali: un primo blocco radiometrico (1) dedicato alla rivelazione di radiazioni ionizzanti e non ionizzanti; un secondo blocco (2) riservato alla localizzazione -satellitare, terrestre oppure ibrida- del terminale stesso; un terzo blocco (3) in grado di elaborare i dati radiometrici e spazio-temporali e di comunicare in modalità bi-direzionale con una centrale di elaborazione dati; ed un quarto blocco (4) che fornisce le adeguate alimentazioni elettriche dei circuiti.
3. 3) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il primo blocco radiometrico (1) è costituito, secondo le esigenze, da almeno un dispositivo per il monitoraggio di radiazioni alfa e/o beta e/o X e/o gamma e/o neutroni.
4. 4) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che le dimensioni e gli ingombri di detti dispositivi per il monitoraggio sono compatibili con le caratteristiche dei vettori che li ospitano a bordo e li veicolano all'interno dell'area di interesse; detti dispositivi essendo atti ad eseguire misurazioni all'interno del vettore e nell'ambiente esterno, ed anche in matrici particolari come acqua, polveri sospese, e simili. , 5) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il secondo blocco (2) di localizzazione del dispositivo TRM è costituito da ricevitori Global Navigation Satellite Systems (GNSS) o altri sistemi di localizzazione di tipo noto che rendono disponibili i segnali indispensabili per associare alle misurazioni radiometriche i necessari riferimenti assoluti di tipo temporale e spaziale. 6) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il terzo blocco (3) di elaborazione, memorizzazione e comunicazione con la centrale di elaborazione remota opera in modalità bidirezionale con un sistema di comunicazione radio basato su tecnologia note quali GSM, GPRS, UMTS; i risultati delle misurazioni venendo opportunamente resi in forma digitale, associati biunivocamente ai sensori installati e associati alle informazioni spazio-temporali prima di essere trasmessi in modalità selettiva o cumulativa ad almeno una stazione ricevente remota. 7) Dispositivo radiometrico come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente mezzi di tipo noto per memorizzare i dati radiometrici acquisiti ed i relativi riferimenti spaziali e temporali in modo da poterli trasmettere al centro di elaborazione in modo differito. 8) Dispositivo radiometrico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, in associazione ad una pluralità di dispositivi mobili di analoga tipologia, è atto a consentire la realizzazione di una rete di misura di grandezze radiometriche geograficamente distribuita e operante in tempo reale all'interno di una prescelta area geografica la quale viene esplorata dinamicamente da almeno uno di detti dispositivi georeferenziati. 9) Una rete di misura di grandezze radiometriche geograficamente distribuita comprendente : una pluralità di dispositivi radiometrici secondo la rivendicazione 1 o 7, che esplorano dinamicamente una prescelta area geografica, e una centrale di elaborazione remota, configurata per comunicare con detti dispositivi radiometrici mobili e ricevere, anche in tempo reale, i dati radiometrici descriventi il campo di radiazioni interagente con ciascuno dei detti dispositivi radiometrici in tutte le posizioni geografiche occupate dagli stessi dispositivi durante il tempo di acquisizione.