一种基于PoE技术的区域γ辐射监测仪的制作方法

一种基于poe技术的区域
γ
辐射监测仪
技术领域
1.本实用新型涉及核辐射监测设备技术领域，具体涉及一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪。


背景技术：

2.区域γ辐射监测仪用于核设施特定区域的γ辐射水平连续监测，当测量值超过设定阈值时监测仪可发出声光报警，提醒工作人员采取必要措施，从而保障工作人员的辐射安全。区域γ辐射监测是核设施的工作场所辐射监测中必不可少的重要组成部分。
3.区域γ辐射监测仪通常组成网络连续运行，并在主控制室及其他需要的地方进行集中显示。在正常运行和事故工况下，区域γ辐射监测系统向运行人员或辐射防护人员展示区域辐射信息，使相关人员了解整个厂房的辐射状态。
4.区域γ辐射监测仪一般可分为探测装置、就地处理单元、中央计算机、操作员工作站等部分。其中探测装置和处理单元安装在工作现场，由探测装置将探测到的γ辐射转化为正比于γ辐射水平的电信号并传递给处理单元，处理单元将接收到的数据信息进行处理后实现就地显示、报警等功能，然后通过数据总线将监测数据连同状态信息传送给中央计算机，并由中央计算机实现监测数据的采集、存储和传输等功能。工作人员在工作站上进行数据查阅、统计、打印等功能。
5.然而，传统的就地处理单元一般由220v交流电源供电，并提供rs485或can接口作为与上位计算机的通讯接口，少数厂家设备提供了以太网接口进行通讯。在工程设计中，需要考虑连接就地处理单元两类电缆，一类是从中央控制柜到处理单元的通讯电缆，另一类是处理单元的供电线路。另一方面，rs485总线通讯速率较低，且为单主总线，中央控制柜在采集数据时刷新周期较长。can总线虽能实现多主通讯，但若要实现远距离通讯则须降低数据传输速率。总体来看，现有监测设备的通讯接口不利于辐射监测系统总体集成，数据采集时数据刷新周期较长，且通讯接口和通讯协议不统一，给系统集成和中央控制软件的开发带来较高的额外成本。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是现有的区域γ辐射监测仪方案中电缆过多，使用串行通讯带来的数据刷新时间较长以及通讯效率和可靠性较差等缺陷。本实用新型目的在于提供一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪，本实用新型将工业以太网技术和poe技术引入区域γ辐射监测仪的设计中，将传统监测仪的供电和通讯电缆合二为一，实用单一的以太网线同时完成对监测仪的供电和与上位机的通讯功能。统一就地处理单元与γ探测器、报警器的连接接口，其目的在于简化区域辐射监测系统的设计，简化就地处理单元与γ探测器和报警器的连接方式，并提升系统可靠性。
7.本实用新型通过下述技术方案实现：
8.一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪，所述监测仪包括就地处理单元、γ探测器
和报警器，所述就地处理单元通过poe交换机外接上位机，所述就地处理单元连接γ探测器，所述报警器连接就地处理单元或γ探测器；所述监测仪通过以太网线完成对就地处理单元的供电(即poe供电)和与上位机的通讯功能。
9.其中，poe(power over ethernet)技术指的是在现有的以太网cat.5布线基础架构不作任何改变的情况下，在为一些基于ip的终端传输数据的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。poe技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。
10.工作原理如下：
11.现有的区域γ辐射监测仪方案中电缆过多，使用串行通讯带来的数据刷新时间较长以及通讯效率和可靠性较差等缺陷；本实用新型采用上述技术方案将工业以太网技术和poe技术引入区域γ辐射监测仪的设计中，将传统监测仪的供电和通讯电缆合二为一，实用单一的以太网线同时完成对监测仪的供电和与上位机的通讯功能。统一就地处理单元与γ探测器、报警器的连接接口，其目的在于简化区域辐射监测系统的设计，简化就地处理单元与γ探测器和报警器的连接方式，并提升系统可靠性。
12.具体地，监测仪包括就地处理单元、γ探测器和报警器，其中就地处理单元采用poe供电技术，通过以poe交换机同时实现数据传输和直流供电功能，γ探测器完成对γ辐射的探测和信号处理，报警器与γ探测器使用统一的接口与就地处理单元连接。采用此新型区域γ监测仪可简化系统设计中的供电系统设计，缩减电缆使用数量，提高数据通讯效率和数据传输的可靠性，报警器与γ探测器的统一接口设计为用户带来极大的应用灵活性。
13.本实用新型结构简单、合理，与现有区域γ辐射监测仪相比，具有以下突出优势：(1)使用单一的以太网线同时实现监测仪的供电和通讯，降低了电缆数量，简化供电系统设计，降低设计成本和工程成本；(2)可选择本地交流供电或poe供电，组网方式灵活；(3)使用标准的以太网通讯，简化系统设计；(4)报警器与γ探测器接口统一带来极大的应用灵活性；报警器既可从γ探测器引出，也可以从就地处理单元引出，使得就地处理单元与γ探测器、报警器的连接极为方便灵活。
14.作为进一步地优选，所述就地处理单元与γ探测器、报警器之间的连接均采用统一的接口。
15.作为进一步地优选，所述接口为rj45接口，所述接口的连接线为双绞线，使用eia/tia568b标准线序。
16.作为进一步地优选，所述就地处理单元包括poe受电模块、ac
‑
dc模块、用户交互模块、第一信息处理模块和第一外部接口；所述ac
‑
dc模块连接poe受电模块，poe受电模块连接第一信息处理模块，第一信息处理模块连接用户交互模块；所述第一外部接口包括四个接口，包括poe接口、探头接口、报警输出接口和开关量输出接口；
17.所述ac
‑
dc模块，采用标准ac
‑
dc 12v模块，实现由ac 220v到dc 12v的变换功能；并通过电压信号引入poe受电模块中，以在已有ac 220v接入的时候关闭poe受电功能，以同时兼容poe供电和ac 220v供电两种供电模式，提高使用灵活性；
18.所述poe受电模块，用于从poe网线获取直流电源并转换为监测仪所需要的dc 12v电源，其遵循ieee 802.3at或更高标准的规范，在监测仪的设计中可以自行设计完整的poe
受电模块，也可以直接采用成熟的poe受电模块；
19.所述用户交互模块，包括显示系统组件、按键系统组件，实现信息显示、按键响应示功能；显示系统组件可以根据需要选用led、lcd、oled等类型屏幕，只需要注意其功耗最好在10w左右。
20.所述第一信息处理模块，为就地处理单元的控制核心，用于完成对γ探测器测量数据的采集和显示，以及声光报警信号的输出；
21.poe接口连接上位机(通讯、供电)，探头接口连接γ探测器，报警输出接口连接报警器，开关量输出接口用于开关量输出。
22.作为进一步地优选，所述第一外部接口的四个接口均为rj45网络接口。
23.作为进一步地优选，所述就地处理单元还包括ac 220v电源接口。
24.作为进一步地优选，所述γ探测器包括γ辐射探测模块、电源模块、第二信息处理模块和第二外部接口，所述γ辐射探测模块连接电源模块，γ辐射探测模块连接第二信息处理模块；所述第二外部接口包括两个接口，包括监测仪主机接口和报警器接口；
25.所述γ辐射探测模块，采用gm管探测器、闪烁体探测器或半导体探测器等探测模块，探测模块包含了信号调理电路；
26.所述电源模块，用于为信号处理模块和其他电路提供低压直流电源，同时为所使用的γ探测器提供适宜的高压电源；
27.所述第二信息处理模块，用于完成对高压模块的控制，实现对探测信号的采集和变换，并通过rs485接口与就地处理单元连接，实现通讯以及探头的取电功能；
28.监测仪主机接口通过连接线与就地处理单元连接，报警器接口通过连接线与报警器连接。
29.作为进一步地优选，所述报警器为外置式的声光报警器。
30.作为进一步地优选，所述声光报警器中包含蜂鸣器以及红黄绿三色警示灯，红色或黄色灯亮起时蜂鸣器也将同时响起。
31.作为进一步地优选，所述监测仪亦可采用本地交流供电。
32.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
33.1、本实用新型使用单一的以太网线同时实现监测仪的供电和通讯，降低了电缆数量，简化供电系统设计，降低设计成本和工程成本；
34.2、本实用新型可选择本地交流供电或poe供电，组网方式灵活；
35.3、本实用新型使用标准的以太网通讯，简化系统设计；
36.4、本实用新型的报警器与γ探测器接口统一带来极大的应用灵活性；报警器既可从γ探测器引出，也可以从就地处理单元引出，使得就地处理单元与γ探测器、报警器的连接极为方便灵活。
附图说明
37.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
38.图1为本实用新型一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪总体结构示意图一。
39.图2为本实用新型一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪总体结构示意图二。
40.图3为本实用新型的就地处理单元功能框图。
41.图4为本实用新型的γ探测器功能框图。
42.图5为本实用新型使用的接口定义(就地处理单元上的探测器和报警器接口定义，探测器和报警器上也使用同样的接口)。
具体实施方式
43.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
44.在以下描述中，为了提供对本实用新型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实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
45.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实用新型至少一个实施例中。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。
46.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。
47.实施例1
48.如图1至图5所示，本实用新型一种基于poe技术的区域γ辐射监测仪，如图1、图2所示，所述监测仪包括就地处理单元、γ探测器和报警器，所述就地处理单元通过poe交换机外接上位机，所述就地处理单元连接γ探测器，所述报警器连接就地处理单元或γ探测器；所述监测仪通过以太网线完成对就地处理单元的供电(即poe供电)和与上位机的通讯功能；所述就地处理单元与γ探测器、报警器之间的连接均采用统一的接口。
49.本实施例中，所述就地处理单元与γ探测器、报警器之间的连接均采用统一的接口，其中接口为rj45接口，所述接口的连接线为双绞线，使用eia/tia568b标准线序，其接口定义见图5，图5中，1—dc ；2—gnd；3—beeper ；4—rs485a；5—rs485b；6—red ；7—orange ；8—green 。
50.实施时：本实用新型采用上述技术方案将工业以太网技术和poe技术引入区域γ辐射监测仪的设计中，将传统监测仪的供电和通讯电缆合二为一，实用单一的以太网线同时完成对监测仪的供电和与上位机的通讯功能。统一就地处理单元与γ探测器、报警器的连接接口，其目的在于简化区域辐射监测系统的设计，简化就地处理单元与γ探测器和报警器的连接方式，并提升系统可靠性。
51.具体地，监测仪包括就地处理单元、γ探测器和报警器，其中就地处理单元采用poe供电技术，通过以poe交换机同时实现数据传输和直流供电功能，γ探测器完成对γ辐射的探测和信号处理，报警器与γ探测器使用统一的接口与就地处理单元连接。采用此新型区域γ监测仪可简化系统设计中的供电系统设计，缩减电缆使用数量，提高数据通讯效率和数据传输的可靠性，报警器与γ探测器的统一接口设计为用户带来极大的应用灵活性。
52.实施例2
53.如图1至图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，如图3所示，所述就地处理单元包括poe受电模块、ac
‑
dc模块、用户交互模块、第一信息处理模块和第一外部接口；所述ac
‑
dc模块连接poe受电模块，poe受电模块连接第一信息处理模块，第一信息处理模块连接用户交互模块；所述第一外部接口包括四个接口，包括poe接口、探头接口、报警输出接口和开关量输出接口；
54.所述ac
‑
dc模块，采用标准ac
‑
dc 12v模块，实现由ac 220v到dc 12v的变换功能；并通过电压信号引入poe受电模块中，以在已有ac 220v接入的时候关闭poe受电功能，以同时兼容poe供电和ac 220v供电两种供电模式，提高使用灵活性；根据需要选用符合整体要求的ac
‑
dc模块；
55.所述poe受电模块，用于从poe网线获取直流电源并转换为监测仪所需要的dc 12v电源，其遵循ieee 802.3at或更高标准的规范，在监测仪的设计中可以自行设计完整的poe受电模块，也可以直接采用成熟的poe受电模块；
56.所述用户交互模块，包括显示系统组件、按键系统组件，实现信息显示、按键响应示功能；显示系统组件可以根据需要选用led、lcd、oled等类型屏幕，只需要注意其功耗最好在10w左右。
57.所述第一信息处理模块，为就地处理单元的控制核心，用于完成对γ探测器测量数据的采集和显示，以及声光报警信号的输出；其中，第一信息处理模块可选用单片机系统或arm系统。
58.poe接口连接上位机(通讯、供电)，探头接口连接γ探测器，报警输出接口连接报警器，开关量输出接口用于开关量输出。
59.另外，所述就地处理单元还包括ac 220v电源接口。
60.以上所有接口均为rj45网络接口。
61.实施时，根据各部分模块的几何尺寸，以及机箱内的散热需求，并考虑维护需要，设计或选用合适大小的机箱外壳。在机箱上设置外部接口器件，包括ac220v插座、4个rj45插座(一个用于连接上位机，一个用于连接γ探测器，一个用于连接报警器，一个用于开关量输出)。
62.如图4所示，所述γ探测器包括γ辐射探测模块、电源模块、第二信息处理模块和第二外部接口，所述γ辐射探测模块连接电源模块，γ辐射探测模块连接第二信息处理模块；所述第二外部接口包括两个接口，包括监测仪主机接口和报警器接口；
63.所述γ辐射探测模块，采用gm管探测器、闪烁体探测器或半导体探测器等探测模块，探测模块包含了信号调理电路；
64.所述电源模块，用于为信号处理模块和其他电路提供低压直流电源，同时为所使
用的γ探测器提供适宜的高压电源；
65.所述第二信息处理模块，用于完成对高压模块的控制，实现对探测信号的采集和变换，并通过rs485接口与就地处理单元连接，实现通讯以及探头的取电功能；其中，第二信息处理模块可选用单片机系统或arm系统；
66.监测仪主机接口通过连接线与就地处理单元连接，报警器接口通过连接线与报警器连接；其中，连接线为双绞线，均使用eia/tia568b标准线序，其接口定义见图5。
67.实施时，根据各部分模块的几何尺寸，设计或选用合适大小的探头外壳；在探头外壳上留出两个rj45接口，一个用于连接就地处理单元，另一个用于连接报警器。
68.本实用新型所采用的技术方案是：将成熟的poe技术引入区域γ辐射监测仪的设计中，监测仪通过poe交换机与上位计算机进行连接，通过以太网线完成对就地处理单元的供电和与上位机的通讯功能，使用统一的接口实现就地处理单元与γ探测器和报警器的连接。
69.本实用新型结构简单、合理，与现有区域γ辐射监测仪相比，具有以下突出优势：(1)使用单一的以太网线同时实现监测仪的供电和通讯，降低了电缆数量，简化供电系统设计，降低设计成本和工程成本；(2)可选择本地交流供电或poe供电，组网方式灵活；(3)使用标准的以太网通讯，简化系统设计；(4)报警器与γ探测器接口统一带来极大的应用灵活性；报警器既可从γ探测器引出，也可以从就地处理单元引出，使得就地处理单元与γ探测器、报警器的连接极为方便灵活。
70.实施例3
71.如图1至图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述报警器为声光报警器，所述声光报警器中包含蜂鸣器以及红黄绿三色警示灯，红色或黄色灯亮起时蜂鸣器也将同时响起。
72.报警器为外置式，报警器可连接至就地处理单元，也可以直接连接至γ探测器。连接接口为rj45接口，连接线为双绞线，使用eia/tia 568b标准线序，其接口定义见图5。
73.实施例4
74.如图1至图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，在实施例1中就地处理单元可以通过poe交换机进行供电，作为本实用新型的另一种实施方式，本实施例使用本地交流电源供电。
75.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。