Система контроля радиационной обстановки

 

Полезная модель относится к средствам контроля радиационных параметров окружающей среды, радиоэкологического мониторинга локальных и глобальных регионов, и может быть применена для своевременного оповещения населения и специализированных подразделений, в частности при аварийных ситуациях на радиационно опасных объектах, оценке доз облучения населения. Система содержит, по меньшей мере, один узел 1 детектирования, по меньшей мере, один промежуточный узел приема, обработки и передачи измеренных параметров, базовую станцию 4 и средства связи. Узел 1 снабжен техническим средством контроля радиационных параметров окружающей среды, имеет индивидуальный идентификационный код, выполнен с возможностью соединения посредством цифрового или аналогового интерфейса с промежуточным узлом, выполненным в виде ПЭВМ 2. Узел 1 выполнен с возможностью получения параметров для геолокационной привязки при подключении к ПЭВМ 2, установки на нее программного обеспечения для приема детектированной частоты ионизирующего излучения, преобразования этой величины в числовое значение радиационного параметра ионизирующего излучения, представления его пользователю и отправки пакетов данных, включающих упомянутое числовое значение, индивидуальный код устройства и параметр для геолокационной привязки, на базовую станцию, выполненную в виде сервера с возможностью отображения результатов измерения на географической карте с привязкой к географическим координатам и астрономическому времени измерения. Узел 1 и ПЭВМ 2 снабжены средствами визуального и звукового отображения информации. Техническим результатом является обеспечение радиационного мониторинга локальных и глобальных регионов, мобильность и компактность узлов детектирования, создание наглядной информации о радиационной обстановке регионов, повышение функциональности системы путем предоставления сведений всем заинтересованным сторонам, увеличение охвата контролируемой территории, возможность прогнозирования состояния радиационного фона в мировом масштабе а также полного информирования населения и специализированных подразделений при возникновении нештатных ситуаций, расширение арсенала технических средств контроля радиационной обстановки. 8 з.п. ф-лы., 1 илл.

Полезная модель относится к техническим средствам контроля радиационных параметров окружающей среды, в частности к средствам радиоэкологического мониторинга локальных и глобальных регионов, оценки радиационной обстановки, и может быть применена при прогнозировании и предотвращении радиационного загрязнения, для своевременного оповещения населения и специализированных подразделений, в частности при аварийных ситуациях на радиационно опасных объектах, оценке доз облучения населения, для научной деятельности.

Известна система контроля радиационной обстановки и персональной дозиметрии по патенту РФ 2158010, содержащая, по меньшей мере, одну зональную станцию сбора и обработки телеметрических данных, узлы детектирования действующие на месте пребывания их носителя, средства сигнализации и канал телеметрической связи с зональной станцией.

Недостатком известной системы радиационного мониторинга являются невысокая точность оценки распределения уровней радиационных полей в контролируемой зоне, обусловленная тем. что работа известного устройства носит периодический характер, т.к. активизация телеметрической связи происходит только в случае превышения заранее установленного порогового значения уровня радиоактивного излучения. Область применения известного устройства ограничена возможностью осуществления контроля радиационной обстановки только в зонах доступных для спутниковой связи.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является автоматическая система мониторинга состояния окружающей среды в режиме реального времени по патенту Мексики 9604623, содержащая узлы детектирования, по меньшей мере, один промежуточный узел приема, обработки и передачи измеренных параметров, базовую станцию и средства связи на базе протокола TCP/IP, принятая в качестве прототипа. Известная система позволяет проводить мониторинг ультрафиолетового солнечного излучения и некоторых экологических параметров, обеспечивает обработку данных и доступ пользователей к ним.

Недостатком известной системы является отсутствие мобильности узлов детектирования, необходимость создания стационарных устройств детектирования, привязанных к конкретным промежуточным узлам приема и обработки результатов измерений, большие габариты узлов детектирования, узкая направленность мониторинга, отсутствие возможности контроля такого актуального параметра как радиационные характеристики окружающей среды.

Задача заключается в разработке системы для глобального контроля радиационной обстановки, в увеличении охвата территорий и обеспечении наглядности предоставления информации.

Техническим результатом, получаемым от использования полезной модели является обеспечение радиационного мониторинга локальных и глобальных регионов посредством применения мобильных узлов детектирования, компактность узлов детектирования, создание наглядной информации о радиационной обстановке регионов, повышение функциональности системы путем предоставления сведений всем заинтересованным сторонам, увеличение охвата контролируемой территории, возможность прогнозирования состояния радиационного фона в мировом масштабе а также полного информирования населения и специализированных подразделений при возникновении нештатных ситуаций, расширение арсенала технических средств контроля радиационной обстановки.

Технический результат достигается тем, что система контроля радиационной обстановки содержит, по меньшей мере, один узел детектирования, по меньшей мере, один промежуточный узел приема, обработки и передачи измеренных параметров, базовую станцию и средства связи. Узел детектирования снабжен техническим средством контроля радиационных параметров окружающей среды, включающим, по меньшей мере, один первичный измерительный преобразователь, и содержит индивидуальный идентификационный код. Узел детектирования выполнен с возможностью соединения посредством цифрового или аналогового интерфейса с промежуточным узлом, выполненным в виде ПЭВМ. Узел детектирования выполнен с возможностью получения параметров для геолокационной привязки при подключении к упомянутой ПЭВМ, а также установки на ПЭВМ программного обеспечения для приема от узла детектирования детектированной частоты взаимодействия ионизирующего излучения с первичным измерительным преобразователем, преобразования этой величины в числовое значение радиационного параметра ионизирующего излучения, представления числового значения пользователю и периодической отправки пакетов данных на базовую станцию, выполненную в виде сервера обработки и хранения упомянутых пакетов данных, принятых от всех узлов, входящих в систему.

Первичные измерительные преобразователи радиационных характеристик выполнены в виде дозиметров или радиометров, или спектрометров.

Первичные преобразователи радиационных характеристик выполнены в виде сцинтилляционных или полупроводниковых детекторов, или газоразрядных счетчиков.

В качестве первичного преобразователя применен преобразователь, работающий по принципу прямого преобразования физических величин в электрический сигнал.

Пакет данных, поступающий на сервер обработки, включает числовое значение радиационного параметра в совокупности с индивидуальным кодом устройства и параметром для геолокационной привязки

Сервер базовой станции выполнен с возможностью отображения результатов измерения на географической карте с привязкой к географическим координатам и астрономическому времени измерения.

Узел детектирования снабжен средством визуального и звукового отображения информации.

ПЭВМ снабжена средством визуального и звукового отображения информации.

В качестве средства связи для передачи данных от ПЭВМ на сервер базовой станции использована сеть Интернет.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображена предложенная система контроля радиационной обстановки.

Система содержит узлы 1 детектирования, связанные посредством цифрового интерфейса с промежуточными узлами приема, выполненными в виде ПЭВМ 2. В качестве ПВЭМ 2 применяют персональный компьютер, ноутбук, наладонный или планшетный компьютер, смартфон и другие подобные устройства. Временно частью системы становится любая доступная ПВЭМ связанная с сетью Интернет. В свою очередь, ПВЭМ 2 посредством проводного или беспроводного канала связи через глобальную сеть 3 Интернет связана с сервером 4. В качестве цифрового канала подключения используют проводной или один из беспроводных каналов, а именно wifi, Bluetooth, радиоканал, инфракрасный порт или zig bee. В качестве разъема подключения использованы PS/2, USB, Mini-USB, Micro-USB, док-разъем, jack, mini-jack, micro-jack, Mini-DIN, любые другие виды цифровых и аудиовходов.

Узел 1 детектирования содержит в качестве технического средства контроля, по меньшей мере, один датчик контроля радиационных параметров окружающей среды, управляющий микроконтроллер, встроенные таймеры-счетчики сигналов датчика, встроенную энергонезависимую память и внешнюю память в виде flash-карты.

Датчик контроля радиационных параметров напрямую или через промежуточные электронные каскады соединен с управляющим микроконтроллером, который содержит встроенную энергонезависимую память, служащую, в том числе для хранения индивидуального идентификационного кода узла детектирования. Сигнал, вырабатываемый датчиком, регистрируется с помощью встроенных в микроконтроллер таймеров-счетчиков. Для сохранения служебных параметров использована внешняя память. Управляющий микроконтроллер периодически опрашивает встроенные таймеры-счетчики, выполняет арифметические и логические операции, после чего формирует буфер результата измерений радиационных параметров. Буфер с использованием цифрового интерфейса передается ПЭВМ 2.

Датчик выполнен в виде дозиметра, радиометра или спектрометра. Все три возможных типа могут быть выполнены на базе сцинтилляционных или полупроводниковых детекторов или газоразрядных счетчиков в любом сочетании. Применяют первичные измерительные преобразователи, чувствительные к альфа-, бета-, гамма- (рентгеновскому), нейтронному или смешанному ионизирующему излучению.

Система работает следующим образом. Узел 1 детектирования соединяют с ПЭВМ 2, которая в момент подключения автоматически обнаруживает драйвер устройства. Данный этап не требует дополнительных действий пользователя. С момента подключения узел 1 детектирования осуществляет измерение радиационных параметров окружающей среды.

При первом подключении узла 1 детектирования к данной ПЭВМ 2 происходит автоматическая установка прикладного ПО. Дистрибутив программного обеспечения хранится в энергонезависимой памяти, встроенной в устройство и выполненной в виде flash-карты. При первом подключении запускается программа-установщик. Данный вариант доступен только для пользователей операционной системы семейства Windows, или совместимых.

В случае невозможности, по какой либо причине, автоматической установки с устройства, а также при наличии в качестве системного ПО операционной системы, отличной от Windows, производят установку прикладного ПО вручную. Адрес сервера и процедура установки для каждой конкретной ОС описана в файле readme, txt, расположенном на карте памяти устройства, а также на сайте по адресу, указанному в readme.txt.

Операционная система ПВЭМ принадлежит семействам Windows, Linux, UNIX, Mac OS, Symbian OS, Windows Mobile, Windows CE, iPhone OS, Android, Palm OS, Palm webOS или BlackBerry OS (RIM).

Запуск установленного прикладного ПО происходит автоматически при включении ПЭВМ, совместно с запуском системного ПО.

Пример алгоритма работы системы выглядит следующим образом.

С заданной в настройках прикладного ПО периодичностью (по умолчанию - 1 раз в секунду) производится опрос узла детектирования и получение значения детектированной частоты взаимодействия ионизирующих частиц с первичным преобразователем.

В течение одной минуты (по умолчанию) происходит накопление экспозиционной дозы в виде массива посекундных данных.

По истечении заданного времени производится пересчет значения мощности дозы ионизирующего излучения - усреднение полученных данных на единицу времени и умножение на коэффициент преобразования. При этом, если значение детектированной частоты взаимодействия ионизирующих частиц с первичным преобразователем за секунду превышает критическое значение, заложенное в память устройства (по умолчанию Nкрит=512), пересчет мощности дозы производится немедленно.

Полученное значение отображается в окне интерфейса прикладного ПО, отображается на встроенной в ПО географической карте мира, а также заносится в локальный архив показаний, с возможностью построения графика за прошедший период.

Настройками ПО предусмотрено два уровня сигнализации при превышении допустимого уровня мощности дозы - «предупреждение» и «опасность». При превышении уровня «предупреждение» ПЭВМ производит однократный звуковой сигнал, при превышении уровня «опасность» многократный с периодом 0,5-1 с, изменяется цвет сигнализирующих элементов в окне пользовательского интерфейса, появляется дополнительное всплывающее окно. С заданной периодичностью происходит отправка полученных значений на сервер (базовую станцию) хранения и обработки. Отправка реализована в виде стандартного HTTP POST запроса с параметрами.

Отправляемый пакет включает числовое значение радиационного параметра, представляющее собой усредненное значение мощности дозы ионизирующего излучения за прошедший с предыдущей отправки промежуток времени, индивидуальный идентификационный код устройства и параметр для геолокационной привязки. Параметром для геолокационной привязки служит IP-адрес ПЭВМ.

Прикладное ПО функционирует в двух режимах - «дозиметр» и «радиометр». Переключение между режимами производится соответствующими кнопками на главном окне пользовательского интерфейса. В режиме «радиометр» отображается текущий измеренный показатель мощности дозы ионизирующего излучения, режим «дозиметр» предназначен для отображения общей накопленной дозы за время функционирования ПО, с разбивкой по нескольким временным интервалам - «час», «день», «месяц», «год».

ПО включает раздел «справка», где находятся справочные материалы, содержащие информацию с описанием предельно допустимых доз радиационного облучения, влияния полученных доз на отдельные органы и системы человеческого организма, рекомендации по поведению и профилактике в случае радиационной опасности и после облучения.

Сервер служит для приема, обработки и хранения всех данных, поступающих от всех существующих измерительных устройств, а также выдачи по запросу пользователю в виде веб-сервиса карты радиационной обстановки, с нанесенными на нее данными от всех узлов, входящих в систему. Географическая карта выполнена с использованием сервисов, предоставляемых в открытом доступе системами яндекс-карты или google-maps. Результат измерения от отдельного устройства отображается в виде метки (маркера) на карте. При наведении на маркер указателя компьютерной мыши возникает всплывающая подсказка с названием населенного пункта, либо географическими координатами при нахождении вне жилой территории, текущим уровнем радиационного фона, даты и времени последнего измерения, а также ссылки для отображения графика из архива показаний.

Узлы детектирования обладают мобильностью и могут применены со множеством ПЭВМ снабженных связью с сетью Интернет в любой точке мира, количество их не ограничено. Таким образом, образуется глобальная связанная система мониторинга радиационной обстановки.

Система обладает возможностью адаптации к приему пакетов данных, выполненных в соответствующем формате от измерительных устройств сторонних наблюдателей.

Основные преимущества предложенной системы заключаются в следующем.

Обеспечен радиационный мониторинг локальных и глобальных регионов посредством применения мобильных узлов детектирования.

Применяемые узлы детектирования мобильны и компактны.

Информации о радиационной обстановке регионов представлена в наглядном виде.

Функциональность системы повышена путем предоставления сведений всем заинтересованным сторонам.

Охват контролируемой территории неограничен. Появилась возможность прогнозирования состояния радиационного фона в мировом масштабе.

Обеспечено информирование населения и специализированных подразделений при возникновении нештатных ситуаций.

Расширен арсенал технических средств контроля радиационной обстановки.

Следует отметить, что электронная база узла детектирования, а также общая архитектура построения системы позволяет расширить перечень контролируемых параметров путем использования в устройствах других типов датчиков. В частности, актуальной задачей на сегодняшний день является мониторинг различных экологических характеристик окружающей среды.

Подобный подход, по мнению разработчиков, позволит обеспечить более полный и комплексный контроль за состоянием окружающей среды, своевременное информирование специализированных подразделений и предупреждение аварийных ситуаций, а также создание единой глобальной системы радиационно-экологического мониторинга.

1. Система контроля радиационной обстановки, содержащая, по меньшей мере, один узел детектирования, по меньшей мере, один промежуточный узел приема, обработки и передачи измеренных параметров, базовую станцию и средства связи, отличающаяся тем, что узел детектирования снабжен техническим средством контроля радиационных параметров окружающей среды, включающим, по меньшей мере, один первичный измерительный преобразователь, и содержит индивидуальный идентификационный код, узел детектирования выполнен с возможностью соединения посредством цифрового или аналогового интерфейса с промежуточным узлом, выполненным в виде ПЭВМ, получения параметров для геолокационной привязки при подключении к упомянутой ПЭВМ, а также установки на ПЭВМ программного обеспечения для приема от узла детектирования детектированной частоты взаимодействия ионизирующего излучения с первичным измерительным преобразователем, преобразования этой величины в числовое значение радиационного параметра ионизирующего излучения, представления числового значения пользователю и периодической отправки пакетов данных на базовую станцию, выполненную в виде сервера обработки и хранения упомянутых пакетов данных, принятых от всех узлов, входящих в систему.

2. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что первичные измерительные преобразователи радиационных характеристик выполнены в виде дозиметров, или радиометров, или спектрометров.

3. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что первичные преобразователи радиационных характеристик выполнены в виде сцинтилляционных или полупроводниковых детекторов, или газоразрядных счетчиков.

4. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что в качестве первичного преобразователя применен преобразователь, работающий по принципу прямого преобразования физических величин в электрический сигнал.

5. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что пакет данных, поступающий на сервер обработки, включает числовое значение радиационного параметра в совокупности с индивидуальным кодом устройства и параметром для геолокационной привязки.

6. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что сервер базовой станции выполнен с возможностью отображения результатов измерения на географической карте с привязкой к географическим координатам и астрономическому времени измерения.

7. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что узел детектирования снабжен средством визуального и звукового отображения информации.

8. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что ПЭВМ снабжена средством визуального и звукового отображения информации.

9. Система контроля радиационной обстановки по п.1, отличающаяся тем, что в качестве средства связи для передачи данных от ПЭВМ на сервер базовой станции использована сеть Интернет.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для поиска подземных коммуникаций и может быть использовано при строительстве и эксплуатации сервисных линий: общего применения, кабельного телевидения, газопровода, связи, сточных вод и канализации, водопровода, силовых и пр

Прибор относится к области ядерной физики и предназначен для использования при разработке и изготовлении различных систем измерения уровней радиации и сравнения их с нормами допустимого уровня радиации.

Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции и технологии ее изготовления

Техническим результатом полезной модели является повышение точности и достоверности измерений

Изобретение относится к электросвязи, а именно к телефонной связи, в частности, к устройствам для контроля связи на автоматических телефонных станциях координатного типа (АТС К)

Техническим результатом при использовании полезной модели является существенное сужение разброса величины выходного напряжения ДТ при температуре 77 К (U77) и обеспечение стабильности всех ДТ в партии
Наверх