KR102016965B1 - 방사선 검출정보 무선 송수신 장치 - Google Patents

방사선 검출정보 무선 송수신 장치 Download PDF

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안병주
류벽우
신재호
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Abstract

본 발명은 송신측에서 포토 다이오드를 이용하여 검출된 방사선량에 대응하는 펄스 패턴을 생성하고, 이 펄스 패턴에 대응되도록 무선 신호를 송출함으로써, 수신측에서 무선 신호의 수신 패턴을 근거로 송신측에서 검출된 방사선량을 인지하여 외부 단말로 제공할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방사선 검출정보 무선 송수신 장치는, 포토다이오드를 이용하여 방사선량을 검출하는 방사선 검출센서로부터 수신된 방사선 검출신호를 근거로 수신처리수단으로부터 수신된 펄스 시간동안 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 갖는 펄스 패턴을 생성하고, 펄스 패턴에 대응되도록 일정 크기의 신호를 무선 송출하는 적어도 하나 이상의 송신처리수단과, 상기 중앙제어단말로부터 유선으로 수신되는 펄스 시간정보를 포함하는 방사선검출요청에 대응하여 송신처리수단으로 중앙제어단말로부터 수신된 펄스 시간정보를 전송함과 더불어, 해당 송신처리수단으로부터 기 설정된 펄스 시간동안 수신되는 일정 크기 이상의 무선 신호를 카운트하여 수신 펄스 개수를 획득하고, 수신 펄스 개수에 송신 처리수단과의 이격 거리에 따른 보정계수를 적용하여 검출 펄스 개수를 산출하며, 검출 펄스 개수에 대응되는 방사선 검출정보를 외부의 중앙제어단말로 유선 전송하는 수신처리수단을 포함하여 구성되고, 상기 펄스 패턴은 기 설정된 패턴 시간에 방사선량에 대응되게 펄스 개수가 변경되는 형태로 구성되며, 생활방사선량에 대해 설정된 기준 펄스 개수를 근거로 검출된 방사선량이 생활방사선량보다 높을수록 펄스 개수가 기준 펄스 개수보다 증가하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

방사선 검출정보 무선 송수신 장치{Apparatus for wireless transmitting/receiving of radiation detecting information}
본 발명은 송신측에서 포토 다이오드를 이용하여 검출된 방사선량에 대응하는 펄스 패턴을 생성하고, 이 펄스 패턴에 대응되도록 무선 신호를 송출함으로써, 수신측에서 무선 신호의 수신 패턴을 근거로 송신측에서 검출된 방사선량을 인지하여 외부 단말로 제공할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 방사선은 질병의 치료, 진단, 건설기계 등의 안정성 검사, 농산물의 품종개발및 장기보존등의 여러 분야에서 이용되고 있으며, 원자력발전소, 의료기관, 비파괴 검사 전문업체 등에서 그 사용범위가 확산되고 있다.
그러나, 기준량을 초과하는 방사선은 인체에 해를 줄 수 있기 때문에 방사선에 대한 지속적인 모니터링은 매우 중요한 이슈이다.
방사선은 다음과 같이 크게 4가지 분류로 구분된다. 첫째, K-40과 같이 자연적으로 존재하는 자연 방사선이 있으며, 둘째, Cs-137과 같이 산업 용도로 사용되는 산업용 방사선, 셋째, I-131과 같은 의료용 방사선, 마지막으로, U-235와 같은 특별 핵종 등으로 구분된다.
자연 방사선의 경우는 인체에 영향을 많이 주지 않지만 산업용이나 의료용 등의 핵종은 방사선량에 따라 인체에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 위험 지역에 대한 모니터링은 반드시 필요하다. U-235와 같은 핵종은 테러와 관련될 가능성이 매우 높은 핵종으로서 국토 안보를 위한 전방위적인 모터터링이 요구된다.
한편, 국내에 현재 방사선 검출기를 사용하는 대표적인 곳으로는 원자력발전소가 있으며, 발전소 내부의 주요 점검 포인트에 대한 방사선량을 실시간으로 검출하여 모니터링하고 있다.
현재 방사선 검출기는 방사선량을 검출하기 위한 장소에 설치되는 송신장치와, 송신장치에서 측정된 방사선정보를 수집하는 수신장치가 케이블형태로 유선 연결되어 구성된다.
그러나, 방사선 검출기의 송신장치와 수신장치가 유선 케이블을 통해 연결되는 경우, 전압과 전류에 대한 제한 요건이 없이 사용할 수 있는 장점이 있으나 케이블 단선 및 전원 차단시에는 해당 지역의 방사선 검출이 불가능하다는 문제가 있다.
이와 관련하여 선행문헌1 (한국공개특허 제10-2016-0147577호)에는 GPS 수신기와, 방사선 검출기 및 영상장치 등이 장착된 무인 비행체를 이용하여 방사선 공간에 대한 방사선 및 영상정보를 획득하는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 선행문헌 1은 방사선 측정공간이 협소한 경우 적용이 불가능함은 물론, 발전소와 같은 방사선 환경에서 무인 비행체를 투입하기 위해 방사선 차단문을 개방함으로 인해 방사선이 외부로 유출되는 문제가 있다.
1. 한국공개특허 제10-2016-0147577호 (명칭 : 방사선 모니터링 장치)
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 생활방사선량을 기준으로 펄스 시간별 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 정의하고, 기 설정된 펄스 시간동안 검출된 방사선량에 대응하는 펄스 개수만큼 무선신호를 송수신함으로써, 안정적으로 방사선 검출정보의 무선 송수신처리를 수행할 수 있도록 해 주는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 포토다이오드를 이용하여 방사선량을 검출하는 방사선 검출센서로부터 수신된 방사선 검출신호를 근거로 수신처리수단으로부터 수신된 펄스 시간동안 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 갖는 펄스 패턴을 생성하고, 펄스 패턴에 대응되도록 일정 크기의 신호를 무선 송출하는 적어도 하나 이상의 송신처리수단과, 외부의 중앙제어단말로부터 유선으로 수신되는 펄스 시간정보를 포함하는 방사선검출요청에 대응하여 송신처리수단으로 상기 중앙제어단말로부터 수신된 펄스 시간정보를 전송함과 더불어, 해당 송신처리수단으로부터 기 설정된 펄스 시간동안 수신되는 일정 크기 이상의 무선 신호를 카운트하여 수신 펄스 개수를 획득하고, 수신 펄스 개수에 송신처리수단과의 이격 거리에 따른 보정계수를 곱 연산하여 검출 펄스 개수를 산출하며, 검출 펄스 개수에 대응되는 방사선 검출정보를 상기 중앙제어단말로 유선 전송하는 수신처리수단을 포함하여 구성되고, 상기 펄스 패턴은 기 설정된 패턴 시간에 방사선량에 대응되게 펄스 개수가 변경되는 형태로 구성되면서, 생활방사선량에 대해 설정된 기준 펄스 개수를 근거로 검출된 방사선량이 생활방사선량보다 높을수록 펄스 개수가 기준 펄스 개수보다 증가하도록 설정되며, 상기 보정계수는 송신 처리수단과 수신 처리수단간의 이격 거리에 대응하여 다단계로 이루어지되, 이격 거리가 클수록 보정계수값도 보다 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
또한, 상기 송신처리수단은 서로 다른 위치에 다수개 구비되고, 상기 수신처리수단은 각 송신처리수단별 해당 송신처리수단과 통신하기 위한 무선 통신채널과 중앙제어단말과 통신하기 위한 유선 통신채널이 미리 할당되어 구성된다. 그리고, 중앙제어단말로부터 방사선검출요청정보가 수신된 유선통신채널을 근거로 해당 송신처리수단에 대응되는 무선통신채널을 활성화하여 해당 송신처리수단로부터 방사선 검출정보를 수신함과 더불어, 수신된 방사선 검출정보를 해당 송신처리수단에 대응되는 유선 통신채널을 통해 상기 중앙제어단말로 전송하도록 구성된다. 이때, 상기 중앙제어단말은 방사선 검출정보를 수신한 유선 통신채널을 근거로 송신처리수단을 인지하여 방사선 검출정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
또한, 상기 펄스 시간은 1초 이상 10초 이하 범위에서 설정되며, 상기 송신처리수단과 수신처리수단에는 각 펄스 시간에 대해 생활방사선량에 대응되는 기준 펄스 개수와 최대 펄스 개수가 미리 설정되고, 상기 송신처리수단은 수신처리수단으로부터 수신된 펄스 시간에 대응되는 기준 펄스 개수를 근거로 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 설정한다. 그리고, 상기 수신처리수단은 펄스 시간에 대응되는 검출 펄스 개수를 근거로 방사선 검출정보를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
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또한, 상기 수신처리수단은 검출 펄스 개수에 대응되는 검출 데이터와, 해당 송신처리수단과의 무선 구간의 통신 상태에 대응되는 상태 데이터를 해당 송신처리수단에 대응되는 디지털 통신채널을 통해 상기 중앙제어단말로 전송하도록 구성되고, 상기 중앙제어단말은 통신상태가 불량인 송신처리수단에 대해서는 현재 펄스 시간보다 큰 펄스 시간으로 재설정하고, 상기 수신처리수단으로 해당 송신처리수단에 대한 방사선 검출요청을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
또한, 상기 중앙제어단말은 하나의 송신처리수단에 대해 서로 다른 다수의 펄스 시간에 대한 방사선 검출정보를 수집하여 송신처리수단이 위치한 공간에 대한 방사선 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
또한, 상기 송신처리수단은 방사선을 방출하는 방사능 물질에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 베타전지를 구비하고, 이 베타전지를 통해 구동전원을 공급받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 생활방사선량을 기준으로 펄스 시간별 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 정의하고, 검출된 방사선량에 대응하여 기 설정된 펄스 시간동안 무선신호의 송수신 회수를 다르게 설정함으로써, 보다 안정적으로 방사선 검출정보를 무선 송수신할 수 있다.
또한, 방사선 공간에 설치되어 방사선측정과 무선통신을 수행하는 송신처리수단은 방사능 물질에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 베타전지를 통해 구동전원을 공급받음으로써, 방사선 공간에 위치하는 송신처리수단에 대한 전원공급에 대한 안정성을 확보할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 검출정보 무선 송수신 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도2는 도1에 도시된 송신 처리부(100)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도3은 도2에 도시된 송신 처리부(100)에서 생성되는 방사선량에 대응되는 펄스 패턴을 예시한 도면.
도4는 도1에 도시된 수신 처리부(200)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도5는 도1에 도시된 방사선 검출정보 무선 송수신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 검출정보 무선 송수신 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 방사선 검출정보 무선 송수신 장치는 방사선 공간에서 검출된 방사선 정보를 기 정의된 패턴의 무선 신호로 변환하여 송출하는 다수의 송신 처리부(100)와, 다수의 송신 처리부(100)로부터 송출된 무선 신호를 근거로 방사선 검출정보를 생성하여 외부의 중앙제어단말(1)로 전송하는 수신 처리부(200)를 포함한다.
이때, 방사선 공간은 원자력 발전소 등과 같이 방사선을 취급하는 장소 또는 방사선량의 상태를 확인하고자 하는 장소를 포함한다. 그리고, 중앙제어단말(1)은 방화벽이 설치되어 무선 통신이 불가능한 중앙 제어실의 단말이 될 수 있다.
상기 송신 처리부(100)는 방사선 검출센서로부터 수신된 방사선 검출신호를 근거로 기 설정된 펄스 시간동안 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 갖는 펄스 패턴을 생성하고, 펄스 패턴에 대응되도록 일정 크기의 신호를 무선 송출한다.
그리고, 상기 수신 처리부(200)는 송신 처리부(100)로부터 기 설정된 펄스 시간동안 수신되는 일정 크기 이상의 무선 신호를 카운트하여 수신 펄스 개수를 획득하여 펄스 개수에 대응되는 방사선 검출정보를 생성하고, 이를 중앙제어단말(1)로 유선 전송한다.
또한, 상기 송신 처리부(100)는 방사선 검출정보에 대응되는 무선 신호 송출시, 해당 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200) 사이의 무선 구간 통신 상태를 확인하기 위한 별도의 무선상태확인정보를 추가적으로 수신 처리부(200)로 전송한다. 이러한 무선상태확정보를 방사선 검출정보와 상관없이 일정 주기 간격으로 송신 처리부(100)에서 수신 처리부(200)로 전송하는 것도 가능하다.
그리고, 수신 처리부(200)는 송신 처리부(100)로부터 무선상태확인정보를 분석하여 정보의 손실 정도를 근거로 해당 무선 구간에서의 통신 상태를 판단하고, 이를 중앙제어단말(1)로 유선 전송할 수 있다.
또한, 상기한 수신 처리부(200)는 외부의 무선단말과 통신하기 위한 무선 통신부를 추가로 구비하여 구성될 수 있다.
도2는 도1에 도시된 송신 처리부(100)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도이다.
도2를 참조하면, 송신 처리부(100)는 방사선 검출센서(110)와, 제1 무선통신부(120), 제1 데이터메모리(130), 제1 제어부(140) 및, 제1 전원부(150)를 포함한다.
방사선 검출센서(110)는 방사선 공간의 점검 위치에 설치되어 방사선량에 대응되는 전기적 신호를 발생하는 것으로, 하나의 송신 처리부(100)에 대해 적어도 하나 이상이 설치될 수 있으며, 서로 다른 송신 처리부(100)는 서로 다른 개수의 방사선 검출센서(110)를 구비할 수 있다. 또한, 송신 처리부(100)에 구비되는 다수개의 방사선 검출센서(110)는 서로 다른 위치에 설치되거나 특정 위치에 일정 개수로 그룹화하여 설치될 수 있다.
또한, 방사선 검출센서(110)는 포토다이오드를 이용한 센서로 구성될 수 있으며, 전리, 여기 또는 화학 작용 등 각종 검출원리 및, 검출 대상의 종류 또는 특성에 맞추어 각종 형태의 방사선 센서가 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 방사선 검출센서로 분류되는 P-N 접합형 반도체 센서는 주로 알파(α)선 측정에 사용되고, 가이거-뮬러 튜브는 베타(β)선 또는 감마(γ)선 측정에 사용되는 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 무선통신부(120)는 수신 처리부(200)와 양방향 무선통신을 수행하는 것으로, 특히 제1 제어부(140)의 제어신호를 근거로 무선 신호를 일정 시간내에 일정 개수 전송한다. 예컨대, 제1 무선통신부(120)는 기 설정된 무선 신호를 1초에 8 회 전송할 수 있다.
제1 데이터메모리(130)는 방사선 검출신호 범위별 방사선 레벨과, 펄스 시간별 펄스 개수를 포함하는 펄스 패턴정보가 저장된다. 펄스 패턴정보는 펄스 시간별 생활방사선량에 대한 기준 펄스 개수 및 최대 펄스 개수가 저장될 수 있다. 또한, 펄스 시간별 방사선레벨에 대응되는 펄스 개수정보가 룩업테이블로 구비될 수도 있다. 이때, 펄스 시간은 1초 이상 10초 이하 범위로 설정될 수 있다.
제1 제어부(140)는 방사선 검출센서(110)로부터 수신된 방사선 검출신호를 근거로 수신 처리부(200)로부터 수신된 펄스 시간동안 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 갖는 펄스 패턴을 생성하고, 펄스 패턴에 대응되도록 일정 크기의 신호를 무선 송출하도록 제어한다.
이때, 펄스 패턴은 기 설정된 패턴 시간에 방사선량에 대응되게 펄스 개수가 변경되는 형태로 구성되며, 생활방사선량에 대해 설정된 기준 펄스 개수를 근거로 검출된 방사선량이 생활방사선량보다 높을수록 펄스 개수가 기준 펄스 개수보다 증가하도록 설정된다. 예컨대, 1초에 대한 생활방사선량의 펄스 개수가 "10"으로 설정된 경우, 이보다 높은 방사선량에 대해서는 생활방사선량과의 차이에 비례하여 1초에 펄스 개수가 10개 초과 100개 이하, 예컨대 30개로 설정되는 펄스 패턴이 생성될 수 있다.
도3에서 (A)는 생활방사선량에 대응되는 펄스 패턴이고, (B)는 생활방사선량보다 많은 방사선량에 대응되는 펄스 패턴을 예시한 것으로, 24V 크기의 펄스(P)를 생활방사선량에 대해서는 1초에 10개의 펄스가 설정되고, 검출 방사선량에 대해서는 1초에 20개의 펄스가 설정된 펄스 패턴이 도시되어 있다.
또한, 제1 제어부(140)는 기 설정된 무선상태확인정보를 제1 무선통신부(120)를 통해 무선 신호로 변환하여 수신처리수단(200)으로 전송한다. 이때, 무선상태확인정보는 기설정된 주기로 수신처리수단(200)으로 전송되거나 또는 방사선 검출 정보의 전송시 전송될 수 있다.
제1 전원부(150)는 방사선을 방출하는 방사능 물질의 방사성 붕괴시 발생하는 에너지를 전력으로 변환하는 베타전지로 이루어져, 방사선 공간상에서 외부 전력의 보충 없이 50년 이상 사용이 가능하다.
도4는 도1에 도시된 수신 처리부(200)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도이다.
도4를 참조하면, 수신 처리부(200)는 제2 무선통신부(210)와 인터페이스부(220), 제2 데이터메모리(230), 제2 제어부(240) 및, 제2 전원부(250)를 포함한다.
제2 무선통신부(210)는 송신 처리부(100)와 양방향 무선통신을 수행하기 위한 것으로, 특히 송신 처리부(100)로부터 송출되는 무선신호를 수신한다.
인터페이스부(220)는 중앙제어단말(1)과 통신하기 위한 것으로, 아날로그 출력모듈(221)과, 디지털 입력모듈(222) 및, 디지털 출력모듈(223)을 포함한다.
이때, 송신 처리부(100)별로 아날로그 출력모듈(221)과 디지털 입력모듈(222) 및 디지털 출력모듈(223)의 통신채널이 페어로 미리 할당된다. 즉, 5개의 송신 처리부(100)에 대해 서로 다른 통신채널을 통해 상호간 통신을 수행한다.
아날로그 출력모듈(221)은 방사선량에 대응되는 레벨의 아날로그신호를 출력한다. 이때, 아날로그신호는 4mA ~20mA 범위의 신호로 출력되며, 생활방사선량에 대한 아날로그신호레벨을 기준레벨인 8mA로 설정하고, 생활방사선량보다 높은 방사선량에 대해서는 생활방사선량과의 차이에 대응하여 8mA 초과 ~ 20mA 미만의 아날로그신호, 예컨대 15mA를 출력한다. 여기서, 아날로그 출력모듈(221)은 송신 처리부(200)의 개수와 동일한 수의 아날로그 출력채널을 형성한다.
디지털 입력모듈(222)은 중앙제어단말(1)로부터 전송되는 신호를 수신하는 것으로, 송신 처리부(200)의 개수와 동일한 수의 디지털 입력채널을 형성한다.
디지털 출력모듈(223)은 검출된 방사선정보를 중앙제어단말(1)로 전송한다. 이때, 디지털 출력모듈(223)은 각 송신 처리부(200)에 대해 방사선 정보를 전송하기 위한 제1 채널과 무선 상태정보를 전송하기 위한 제2 채널이 페어를 형성하도록 구성된다.
제2 데이터메모리(230)는 송신 처리부(100)에 할당된 채널정보와, 패턴 시간별 검출 펄스 개수에 해당하는 방사선 검출정보를 포함하는 정보가 저장된다. 방사선 검출정보는 방사선량별 아날로그 출력신호레벨과 방사선 검출데이터를 포함한다. 또한, 무선구간 통신상태를 판단하기 위한 펄스 레벨정보가 추가로 저장된다. 이때, 패턴시간별 검출 펄스 개수에 해당하는 방사선 검출정보는 생활방사선량에 대응되는 기준 펄스 개수가 될 수 있다. 또한, 패턴시간별 검출 펄스 개수에 해당하는 방사선 검출정보는 검출 펄스 개수별 방사선 검출정보가 룩업테이블로 구비될 수 있다.
제2 제어부(240)는 중앙제어단말(1)로부터 유선으로 수신되는 펄스 시간정보를 포함하는 방사선검출요청에 대응하여 송신 처리부(100)로 중앙제어단말(1)로부터 수신된 펄스 시간정보를 전송함과 더불어, 해당 송신 처리부(1)로부터 기 설정된 펄스 시간동안 수신되는 일정 크기 이상의 무선 신호를 카운트하여 펄스 개수를 획득하고, 펄스 개수에 대응되는 방사선 검출정보를 중앙제어단말(1)로 유선 전송하도록 제어한다. 즉, 제2 제어부(240)는 기준 펄스 시간에 대응되는 생활방사선량의 펄스 개수와 비교하여 수신된 펄스 개수가 생활방사선량의 펄스 개수보다 많을수록 를 해당 송신 처리부(100)가 위치한 공간의 방사선 오염상태가 심각한 것으로 인식할 수 있다.
이때, 제2 제어부(200)는 중앙제어단말(1)로부터 방사선검출요청정보가 수신된 유선통신채널을 근거로 해당 송신 처리부에 대응되는 무선통신채널을 활성화하여 해당 송신 처리부(100)로부터 방사선 검출정보를 수신함과 더불어, 수신된 방사선 검출정보를 해당 송신 처리부(100)에 대응되는 유선 통신채널을 통해 상기 중앙제어단말(1)로 전송하도록 제어한다.
또한, 제2 제어부(240)는 펄스 패턴에 포함된 펄스 개수에 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200)간의 이격 거리에 따른 외란 및 손실에 대한 보상을 수행하여 펄스 패턴에 대응되는 방사선 검출량을 산출한다.
하기 수학식1은 방사선 검출량(OUT) 산출식이다.
Figure 112019039620408-pat00001
여기서, pncount 는 펄스 개수이고, mlevelX 는 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200)간의 이격 거리에 대응되는 보정계수로서, X는 이격 거리에 대응되는 거리레벨이다.
상기한 보정계수(mlevelX)는 최소거리 100m 에서 최대거리 1km의 이격거리에 대하여 5단계(수학식 1에서 1≤X≤5)의 보정계수가 "1" 이상 "1.1" 미만의 값으로 설정될 수 있으며, 최소거리 100m인 경우를 보정계수1(mlevel1)로 설정하고, 그 값을 "1"로 설정하며, 100m를 초과하는 거리 구간에 대해 보정계수2(mlevel2)는 1.015, 보정계수3(mlevel3)는 1.018로 설정하며, 최대 거리인 lKm를 포함하는 최대 이격 거리 구간에 대해서는 보정계수5(mlevel4)로 설정하고, 그 값을 1.024로 설정할 수 있다.
즉, 제2 제어부(240)는 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200) 간의 이격 거리가 클수록 외관 및 손실로 인한 신호를 보다 크게 보상한다.
또한, 제2 제어부(240)는 데이터메모리(230)에서 상기 수학식1에 의해 산출된 방사선 검출펄스에 대응되는 아날로그 출력레벨을 아날로그 출력모듈(221)을 통해 중앙제어단말(1)로 전송한다.
또한, 제2 제어부(240)는 제2 무선통신부(210)에서 수신되는 무선상태확인정보의 손실 정도를 근거로 해당 무선구간에 대한 상태정보를 생성하고, 데이터메모리(230)에서 상기 수학식1에 의해 산출된 방사선 검출펄스에 대응되는 디지털 데이터 즉, 방사선량 데이터를 호출하여 디지털 출력모듈(223)을 통해 중앙제어단말(1)로 전송한다.
제2 전원부(250)는 외부로부터 인가되는 220V의 AC 전압을 본 수신 처리부(200)를 구동하기 위한 5V 레벨의 DC전압으로 변환하여 수신 처리부(200)의 동작전원으로 공급한다.
이때, 상기 제2 제어부(240)는 제2 전원부(250)를 감시하여 전원 이상상태이거나 또는 송신 처리부(200)와의 무선 채널 구간의 상태가 기 설정된 최소값 또는 최대값 범위를 초과하는 경우, 전원이상에 대한 경고 알람을 중앙제어단말(1)로 전송할 수 있다.
이어 본 발명에 따른 방사선 검출정보 무선 송수신 장치의 동작을 도5에 도시된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 중앙제어단말(1)에는 송신 처리부(100)에서 수집되는 방사선 공간의 위치정보와, 해당 송신 처리부(100)에 대한 채널정보 및, 방사선량에 대응되는 아날로그 신호 레벨과 방사선량 데이터가 미리 저장된다. 이때, 상기 채널정보는 송신 처리부(100)에 대응되는 것으로, 송신 처리부(100)별 무선통신을 위한 무선 통신채널과, 방사선량에 대응되는 아날로그 신호를 출력하기 위한 아날로그 채널 및, 방사선량에 대응되는 디지털 신호를 입출력하기 위한 디지털 채널이 페어를 형성하도록 구성된다.
그리고, 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200)는 펄스 시간별 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 포함하는 펄스 패턴정보가 미리 정의되어 등록된다.
상기한 상태에서 중앙제어단말(1)에서 수신 처리부(200)로 방사선량을 측정하고자 하는 송신 처리부(100)에 대응되는 채널정보와 펄스 시간정보를 포함하는 방사선 검출요청정보를 수신 처리부(200)로 제공한다(ST100). 이때, 중앙제어단말(1)은 수신 처리부(200)에 구비된 다수의 디지털 입력채널 중 해당 송신 처리부(100)와 페어 설정된 디지털 입력채널을 통해 펄스 시간정보를 수신 처리부(200)로 전송함으로써, 수신 처리부(200)에서는 방사선 검출대상 송신 처리부(100)를 인지할 수 있다. 이때, 중앙제어단말(1)은 방사선량을 검출하고자 하는 방사선 공간 위치에 따라 펄스 시간을 다르게 설정할 수 있다.
수신 처리부(200)는 중앙제어단말(1)로부터 수신된 디지털 입력채널에 대응하여 해당 송신 처리부(100)에 대응되는 되는 무선 통신 채널과 아날로그 출력 채널 및 디지털 채널을 활성화한다(ST200). 예컨대, 중앙제어단말(1)로부터 요구되는 5개의 송신 처리부(100)에 대응하여 5개의 무선통신채널과, 5개의 아날로그 출력채널, 5개의 디지털 입력채널 및, 10개의 디지털 출력채널이 활성화된다.
그리고, 수신 처리부(200)는 중앙제어단말(1)로부터 수신된 채널정보에 대응되는 무선 통신 채널을 통해 해당 송신 처리부(100)로 펄스 시간정보를 무선 전송한다(ST300).
송신 처리부(100)는 수신 처리부(200)로부터 펄스 시간정보를 수신하는 때에 슬립모드에서 활성화 상태로 전환하여 특정 공간에 설치된 설치된 방사선 검출센서(110)로부터 방사선 검출신호를 수집한다. 그리고, 송신 처리부(100)는 수집한 방사선 검출신호에 대응되는 방사선량을 산출하며, 방사선량에 대응되는 펄스 패턴을 생성한다(ST400).
이때, 송신 처리부(100)는 상기 ST300 단계에서 수신된 펄스 시간을 근거로 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 산출함으로써, 펄스 패턴을 생성할 수 있다.
송신 처리부(100)는 펄스 패턴에 대응되도록 무선 신호를 수신 처리부(200)로 송출한다(ST500). 예컨대, 생활방사선량에 해당하는 경우, 기 설정된 무선 신호를 1초 동안 일정 시간 단위로 10회 송출한다. 이때, 송신 처리부(100)는 기 설정된 무선상태확인정보도 수신 처리부(200)로 무선 송출한다.
수신 처리부(200)는 상기 ST100 단계에서 수신한 펄스 시간 동안 수집되는 일정 레벨 이상의 무선 신호를 카운트하여 수신펄스 개수를 획득하고, 수신펄스 개수에 해당 송신 처리부(200)와의 이격 거리에 대응되는 보정계수를 적용하여 검출펄스 개수를 산출한다(ST600,ST700).
수신 처리부(200)는 상기 ST100 단계에서 수신된 펄스 시간에 대응되는 룩업테이블에서 펄스 개수에 대응되는 아날로그 신호레벨정보를 호출하여 해당 송신 처리부(200)에 대응되는 아날로그 출력채널을 통해 검출된 방사선량에 대응되는 레벨의 아날로그 신호를 중앙제어단말(1)로 출력한다(ST800).
또한, 수신 처리부(200)는 상기 ST600 단계에서 수신된 무선상태확인정보의 손실 정도를 근거로 해당 송신 처리부(100)와 수신 처리부(200) 간의 무선 구간에 대한 통신 상태정보를 생성한다(ST900). 이때, 수신 처리부(200)는 예컨대, 일정 크기의 일련번호로 이루어지는 무선상태확인정보의 수신률이 80% 이상인 경우 통신 상태가 양호한 것으로 판단하고, 50% 미만인 경우 통신 상태가 불량한 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 수신 처리부(200)는 상기 ST100 단계에서 수신된 펄스 시간에 대응되는 룩업테이블에서 검출 펄스 개수에 대응되는 디지털 검출정보와 상기 ST900 단계에서 생성된 무선 구간 상태정보를 해당 송신 처리부(200)에 대응되는 디지털 출력채널을 통해 중앙제어단말(1)로 출력한다(ST1000).
이때, 중앙제어단말(1)은 무선구간 상태정보를 근거로 펄스 시간을 변경설정하여 해당 송신 처리부(100)에 해당하는 채널에 대한 방사선 검출정보를 추가적으로 요청할 수 있다. 예컨대, 중앙제어단말(1)은 무선구간 상태정보가 일정 레벨 미만인 경우, 현재 요청한 펄스 시간을 보다 증가시켜 펄스 시간을 재설정하고, 이를 해당 송신 처리부(100)에 대응되는 디지털 입력채널을 통해 수신 처리부(200)로 전송할 수 있다. 그리고, 이에 대해 중앙제어단말(1)은 상술한 일련의 방사선량 검출과정을 통해 수신 처리부(20)로부터 제공되는 방사선량에 대응되는 아날로그신호레벨 및 디지털신호레벨과 무선구간 통신상태정보를 획득하여 해당 송신 처리부(100)에 대한 방사선 상태를 분석할 수 있다.
또한, 중앙제어단말(1)은 각 송신 처리부(200)에 대해 서로 다른 다수의 펄스 시간에 대한 방사선 검출정보를 요구하고, 수신 처리부(200)로부터 다수의 수집한 방사선 검출정보를 이용하여 해당 송신 처리부(100)가 위치한 공간에 대한 방사선 상태를 분석할 수 있다. 즉, 중앙제어단말(1)은 서로 다른 펄스 시간에 대한 방사선 검출정보를 이용하여 해당 공간에 대한 보다 정확한 방사선량 정보의 획득이 가능하다. 예컨대, 1초에 10개 펄스를 수신하는 펄스 패턴에 비해, 10초에 100개 펄스를 수신하는 펄스 패턴에 대한 무선신호 수신 정확도가 보다 향상될 수 있다.
100 : 송신 처리부, 200 : 수신 처리부,
110 : 방사선 검출센서, 120, 210 : 무선통신부,
130, 230 : 데이터메모리, 140, 240 : 제어부,
150, 250 : 전원부, 220 : 인터페이스부,
221 : 아날로그 출력모듈, 222 : 디지털 입력모듈,
223 : 디지털 출력모듈,
1 : 중앙제어단말.

Claims (7)

  1. 포토다이오드를 이용하여 방사선량을 검출하는 방사선 검출센서로부터 수신된 방사선 검출신호를 근거로 수신처리수단으로부터 수신된 펄스 시간동안 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 갖는 펄스 패턴을 생성하고, 펄스 패턴에 대응되도록 일정 크기의 신호를 무선 송출하는 적어도 하나 이상의 송신처리수단과,
    외부의 중앙제어단말로부터 유선으로 수신되는 펄스 시간정보를 포함하는 방사선검출요청에 대응하여 송신처리수단으로 상기 중앙제어단말로부터 수신된 펄스 시간정보를 전송함과 더불어, 해당 송신처리수단으로부터 기 설정된 펄스 시간동안 수신되는 일정 크기 이상의 무선 신호를 카운트하여 수신 펄스 개수를 획득하고, 수신 펄스 개수에 송신처리수단과의 이격 거리에 따른 보정계수를 곱 연산하여 검출 펄스 개수를 산출하며, 검출 펄스 개수에 대응되는 방사선 검출정보를 상기 중앙제어단말로 유선 전송하는 수신처리수단을 포함하여 구성되고,
    상기 펄스 패턴은 기 설정된 패턴 시간에 방사선량에 대응되게 펄스 개수가 변경되는 형태로 구성되면서, 생활방사선량에 대해 설정된 기준 펄스 개수를 근거로 검출된 방사선량이 생활방사선량보다 높을수록 펄스 개수가 기준 펄스 개수보다 증가하도록 설정되며,
    상기 보정계수는 송신 처리수단과 수신 처리수단간의 이격 거리에 대응하여 다단계로 이루어지되, 이격 거리가 클수록 보정계수값도 보다 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신처리수단은 서로 다른 위치에 다수개 구비되고,
    상기 수신처리수단은 각 송신처리수단별 해당 송신처리수단과 통신하기 위한 무선 통신채널과 중앙제어단말과 통신하기 위한 유선 통신채널이 미리 할당되어 구성되고, 중앙제어단말로부터 방사선검출요청정보가 수신된 유선통신채널을 근거로 해당 송신처리수단에 대응되는 무선통신채널을 활성화하여 해당 송신처리수단로부터 방사선 검출정보를 수신함과 더불어, 수신된 방사선 검출정보를 해당 송신처리수단에 대응되는 유선 통신채널을 통해 상기 중앙제어단말로 전송하도록 구성되며,
    상기 중앙제어단말은 방사선 검출정보를 수신한 유선 통신채널을 근거로 송신처리수단을 인지하여 방사선 검출정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 시간은 1초 이상 10초 이하 범위에서 설정되며, 상기 송신처리수단과 수신처리수단에는 각 펄스 시간에 대해 생활방사선량에 대응되는 기준 펄스 개수와 최대 펄스 개수가 미리 설정되고,
    상기 송신처리수단은 수신처리수단으로부터 수신된 펄스 시간에 대응되는 기준 펄스 개수를 근거로 방사선량에 대응되는 펄스 개수를 설정하며,
    상기 수신처리수단은 펄스 시간에 대응되는 검출 펄스 개수를 근거로 방사선 검출정보를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 송신처리수단은 펄스 패턴에 대응되는 무선 신호 전송시 기 설정된 무선통신확인정보를 추가로 수신처리수단으로 송출하고,
    상기 수신처리수단은 무선통신확인정보의 손실 정도를 근거로 해당 송신처리수단과의 무선 구간의 통신 상태에 대응되는 상태 데이터를 생성하여 해당 송신처리수단에 대응되는 디지털 통신채널을 통해 상기 중앙제어단말로 전송하도록 구성되고,
    상기 중앙제어단말은 통신상태가 불량인 송신처리수단에 대해서는 현재 펄스 시간보다 큰 펄스 시간으로 재설정하고, 상기 수신처리수단으로 해당 송신처리수단에 대한 방사선 검출요청을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중앙제어단말은 하나의 송신처리수단에 대해 서로 다른 다수의 펄스 시간에 대한 방사선 검출정보를 수집하여 송신처리수단이 위치한 공간에 대한 방사선 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송신처리수단은 방사선을 방출하는 방사능 물질에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 베타전지를 구비하고, 이 베타전지를 통해 구동전원을 공급받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출정보 무선 송수신 장치.
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