Система дистанционного радиационного контроля состояния объекта

 

Использование: радиационный контроль объектов, имеющих ядерные и радиоактивные материалы и изделия, их содержащие. Сущность изобретения: система включает блоки детектирования альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучений, спектрометры гамма-излучения, блоки детектирования альфа-аэрозолей, трития и радона, а также модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации, мультиканальные модемы и ПЭВМ, при этом модемы-вычислители связаны с соответствующими блоками детектирования и посредством информационного моноканала связаны с блоком первичной обработки и анализа информации, который каналами связи, образованными мультиканальными модемами, телефонной линией, коаксиальным кабелем, линией связи типа "витая пара", радиоканалом связан с персональной ЭВМ. Технический результат: повышение информативности, достоверности контроля состояния объекта, надежности и расширения функциональных возможностей. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области средств радиационного контроля состояния предметов и объектов и может быть использовано для обеспечения достоверной информацией о радиационной обстановке на объекте, содержащем ядерные и радиоактивные материалы и изделия из них, идентификации признаков возможных несанкционированных действий, а также для классификации возникших нештатных и аварийных ситуаций на объекте.

Известна система дистанционного радиационного контроля состояния объекта [1], содержащая блоки детектирования нейтронного излучения, кабельный канал, устройство обработки и регистрации информации.

Основными недостатками данной системы являются: - малая информативность, обусловленная регистрацией только нейтронной составляющей смешанного гамма-нейтронного радиационного поля объекта контроля; - низкий уровень достоверности прогноза состояния предметов внутри контролируемого объекта в виду слабой зависимости ее характеристик от изменения параметров интегрального поля нейтронов; - невозможность работы в режиме измерения величины и определения вида и характеристик источников ионизирующего излучения на уровне естественного фона.

Функциональные возможности рассматриваемой системы существенно ограничены. Кроме того, она не обеспечивает надежное функционирование блоков детектирования излучений при нештатных ситуациях на объекте вследствие структурной интеграции их радиационно-чувствительных элементов и электронных модулей.

Целью и техническим результатом заявленной системы дистанционного радиационного контроля состояния объекта являются повышение информативности и достоверности контроля состояния объекта, а также повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы, позволяющей осуществлять: - автоматизированный учет предметов контроля, в том числе при их размещении в контейнерах, транспортных средствах, складских помещениях, хранилищах; - автоматический контроль перемещения предметов контроля; - обнаружение, идентификацию признаков радиационного излучения и установление несанкционированных действий; - классификацию нештатных и аварийных ситуаций на объекте; - сбор, обработку и формализацию информации о состоянии предметов и объекта контроля, выработку рекомендаций для принятия обоснованных решений по обеспечению безопасности и осуществления взаимодействия с системами физической защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в систему дистанционного радиационного контроля состояния объекта, содержащую блоки детектирования нейтронного излучения, кабельный канал, устройство обработки и регистрации информации, введены блоки детектирования альфа- и бета-излучений, блоки детектирования гамма-излучения, спектрометры гамма-излучения, блоки детектирования альфа-аэрозолей, блоки детектирования трития, блоки детектирования радона, а также модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы, а в качестве устройства окончательной обработки и регистрации информации использована персональная ЭВМ с устройствами отображения, документирования информации и сигнализации, при этом модемы-вычислители физически связаны с соответствующими блоками детектирования излучений и посредством информационного моноканала соединены с блоком первичной обработки и анализа информации, который каналами связи, образованными мультиканальными модемами, телефонной линией, коаксиальным кабелем, линией связи типа "витая пара", радиоканалом связан с персональной ЭВМ.

Модемы-вычислители размещены от соответствующих блоков детектирования на расстояниях до 25 м и заключены в защитные экраны, блок первичной обработки и анализа информации расположен в безопасном относительно возможных возмущающих температурных и радиационных воздействий месте.

Модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы содержат в своей структуре перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства.

Модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы реализованы на однокристальных микроЭВМ (ОМЭВМ).

Реализация перечисленных выше функций системы дистанционного радиационного контроля состояния объекта обеспечивается путем обнаружения и идентификации собственных ионизирующих излучений делящихся и радиоактивных материалов, регистрации параметров радиационной обстановки, классификации вида и характеристик источников ионизирующего излучения.

Критериальными характеристиками предметов контроля на объекте являются их физические поля, параметры которых представляют собой систему радиационных показателей, адекватно отражающих тип предметов контроля на объекте, их состояние и пространственно-временное положение.

В результате теоретических, экспериментальных исследований и опытной эксплуатации системы заявителями установлено, что для достижения требуемого уровня достоверности контроля состояния и идентификации событий необходимым и достаточным условием является наличие в системе следующих измерителей ионизирующих излучений - блоков детектирования (БД): - блока детектирования альфа- и бета-излучений;
- блока детектирования гамма-излучения;
- блока детектирования нейтронного излучения;
- спектрометра гамма-излучения;
- блока детектирования альфа-аэрозолей,
- блока детектирования трития;
- блока детектирования радона.

Совокупность видов блоков детектирования определяется необходимостью обеспечения основных функций:
- обнаружения основных видов радиационных излучений (α,β,γ, нейтронного);
- определения спектральных и энергетических характеристик излучений;
- обнаружения и определения характеристик радиоактивных элементов, содержащихся в воздухе в виде аэрозолей;
- радиационного контроля трития и радона в воздухе помещений.

Количество блоков определяется для каждого конкретного объекта, исходя из размеров и планировки объекта, размещения в нем предметов контроля, их количества и номенклатуры.

Модем-вычислитель осуществляет прием сигналов с различных типов блоков детектирования, первичную обработку - определение пороговых уровней и вычисление среднего значения сигнала за n тактов опроса, преобразование (помехоустойчивое и защищенное кодирование) и передачу информации по моноканалу на удаленный блок первичной обработки и анализа информации. Модем-вычислитель осуществляет также электропитание блоков детектирования излучений и управление режимами их функционирования (установка чувствительности, диапазонов измерения, включение и выключение блоков детектирования).

Использование информационного моноканала для приема-передачи информации совместно с помехоустойчивым кодированием снижает влияние помех, возникающих от воздействия излучений искусственного и естественного происхождения и тем самым повышает надежность работы аппаратных средств системы.

Блок первичной обработки и анализа информации (БПОАИ) предназначен для сбора и анализа информации, поступающей по информационному моноканалу с модемов-вычислителей, последующей ее обработки и анализа по специальным алгоритмам, кодирования, формализации и подготовки информации для передачи ее по каналам связи на персональную ЭВМ (ПЭВМ). Данным блоком совместно с модемами-вычислителями реализуются следующие возможности:
- задание конфигурации системы, т.е. включение в систему и исключение из нее различных блоков детектирования;
- установка пороговых уровней регистрации параметров радиационных полей;
- оценка текущих и средних (за выбранный интервал времени) значений параметров радиационных полей по всем каналам;
- оптозвуковая сигнализация на БПОАИ о превышении пороговых уровней в каналах;
- определение приоритетности решаемых задач;
- постоянный контроль состояния всех модемов-вычислителей и сравнение полученных данных с заданными и формируемыми в реальном масштабе времени по выбранному алгоритму;
- перераспределение вычислительных функций между модемами-вычислителями в случае выхода одного или нескольких из них из строя, а также в зависимости от степени загруженности информационного канала и приоритетности решаемых задач.

Мультиканальные модемы осуществляют обмен информацией между блоком первичной обработки и анализа информации и ПЭВМ по телефонному каналу (выделенной либо коммутируемой линии связи), коаксиальному кабелю, линии связи типа "витая пара", радиоканалу либо локальной вычислительной сети (ЛВС). Передача и прием информации производится под управлением ПЭВМ в полудуплексном режиме с временным разделением посылок. Выбор того или иного канала связи или одновременно нескольких каналов осуществляют модемы с помощью внутренней микроЭВМ по специальной программе. Информация, циркулирующая в системе по линии автоматической телефонной сети (АТС) и/или организованным линиям связи, с помощью мультиканальных модемов может быть использована другими абонентами.

Многоканальная связь между блоком первичной обработки и анализа информации и ПЭВМ обеспечивает существенное повышение надежности системы, особенно при неблагоприятных внешних условиях (аварийные ситуации, стихийные бедствия и т.п.). В то же время такая структура многоканальной связи не приведет к усложнению и к удорожанию системы, поскольку ее алгоритм работы предусматривает использование существующих на объектах линий связи целевого назначения.

Применение в модемах-вычислителях, блоке первичной обработки и анализа информации, мультиканальных модемах перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств позволяет загружать управляющие программы с ПЭВМ, делая вышеназванные устройства конструктивно независимыми для любых систем и объектов, и обеспечивает адаптирование в едином информационном поле интегрированной системы физической защиты объектов.

Реализация устройств на однокристальных микроЭВМ позволяет использовать оптимальные алгоритмы приема-передачи информации, что значительно увеличивает помехоустойчивость системы.

Пространственное разнесение модемов-вычислителей, блока первичной обработки и анализа информации от блоков детектирования обеспечивает надежную работу их электронных устройств в различных нештатных и аварийных ситуациях, поскольку появляется возможность осуществления пассивной дополнительной защиты указанных средств от воздействия поражающих факторов.

Исследования процессов формирования, передачи и обработки сигнальной информации, а также результаты опытной эксплуатации системы на объектах показывают, что оптимальный прием и достоверная обработка сигналов с блоков детектирования при наличии помех и возмущающих факторов достигаются при размещении модемов-вычислителей в защитных экранах на расстояниях до 25 м от соответствующих БД.

ПЭВМ функционирует под управлением общего и специального программного обеспечения и осуществляет окончательную обработку сигнальной информации и выработку рекомендательной и управляющей информации в соответствии с заданным назначением и ранее указанными функциональными возможностями системы. ПЭВМ может функционировать также в локальной вычислительной сети объекта.

Таким образом, указанная совокупность элементов системы и схемное решение ее структуры обеспечивают достижение поставленной цели и технических результатов.

Пример реализации системы дистанционного радиационного контроля состояния объекта.

Структурная схема системы приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - блоки детектирования (БД);
2 - модемы-вычислители (MB);
3 - блок первичной обработки и анализа информации (БПОАИ);
4 - мультиканальные модемы (ММ);
5 - персональная ЭВМ (ПЭВМ);
6 - коробки распределительные (РК);
7 - автономные блоки питания (АБП);
8 - защитные устройства (ЗУ);
9 - информационный моноканал (ИМ);
10 - канал управления (КУ).

Блоки детектирования (БД₁, ..., БД_n) 1: блоки детектирования альфа- и бета- излучения, блоки детектирования гамма- излучения, блоки детектирования нейтронного излучения, спектрометры гамма-излучения, блоки детектирования альфа-аэрозолей, блоки детектирования трития, блоки детектирования радона сопряжены двухсторонней связью с соответствующими модемами-вычислителями (MB₁,...,МВ_n) 2. Модемы-вычислители 2 информационным моноканалом 9 и каналом управления 10 через распределительные коробки 6 и защитные устройства 8 связаны с блоком первичной обработки и анализа информации (БПОАИ) 3. Блок БПОАИ 3 связан с мультиканальным модемом MM₁ 4, посредством которого через защитные устройства 8 связан с мультиканальным модемом ММ₂ 4 и ПЭВМ 5. Мультиканальные модемы связаны между собой по телефонной линии АТС (выделенной и коммутируемой), по коаксиальному кабелю, линии связи типа "витая пара", радиоканалу либо ЛВС. При необходимости может быть осуществлена связь по АТС и/или организованным каналам связи через мультиканальные модемы ММ_n с другими потребителями (например, с терминалами органов управления соответствующих служб объектов и вышестоящих звеньев управления).

Примеры реализации элементов системы.

Блок детектирования альфа- и бета-излучений выполнен по альфа-каналу на гелиевом пропорциональном счетчике типа СИ-13Б, по бета-каналу - на фотоэлектронном умножителе типа ФЭУ-148. БД осуществляет измерение загрязнения различных поверхностей на объекте.

Блок детектирования гамма-излучения выполнен на сцинтилляционном монокристалле NaI(Tl), имеет возможность обнаружения источников гамма-излучения, создающих в точке наблюдения плотность потока ниже уровня естественного фона.

Блок детектирования нейтронного излучения выполнен на гелиевых пропорциональных счетчиках типа СИ-19H, имеет возможность обнаружения источников нейтронного излучения, создающих в точке наблюдения плотность потока, по абсолютной величине соответствующей 10 - 15 % от уровня естественного фона.

Спектрометр гамма-излучения выполнен на сцинтилляционном монокристалле NaI(Tl) и фотоэлектронном умножителе. Осуществляет регистрацию плотности потока, мощности эквивалентной дозы и спектрального состава гамма-излучения.

Блок детектирования альфа-аэрозолей выполнен на полупроводниковом кремниевом детекторе и осуществляет измерение объемной активности аэрозолей альфа-излучающих нуклидов.

Блок детектирования трития выполнен на основе проточной ионизационной камеры, осуществляет определение объемной активности трития в воздухе помещений объекта.

Блок детектирования радона выполнен на поверхностно-барьерных полупроводниковых детекторах и осуществляет измерение объемной активности радона в воздухе помещений объекта.

Все вышеперечисленные блоки детектирования имеют возможность сопряжения с модемами-вычислителями с обеспечением двухсторонней связи (передача сигнальной информации и прием управляющей информации).

Структурная схема модема-вычислителя приведена на фиг.2.

Модем-вычислитель содержит;
11 - однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ₁);
12 - программируемый таймер;
13 - усилитель мощности;
14 - устройство бинарного квантования;
15 - частотный фильтр;
16 - устройство гальванической развязки;
17 - однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ₂);
18 - перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);
19 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
20 - программируемый параллельный интерфейс (ППИ).

Обмен информацией между MB 2 и БПОАИ 3 осуществляется под управлением ОМЭВМ₁ 11, имеющую встроенную память программ. Для модуляции и демодуляции сообщений, передаваемых по информационному моноканалу, используются синтезатор и дискриминатор частоты. Синтезатор частоты реализован на программно-аппаратном уровне.

Программная часть синтезатора содержится в OMЭBM₁ 11, а аппаратная поддерживается программируемым таймером 12. Для усиления сигналов синтезатора частоты используется усилитель мощности 13.

Аналогичным образом реализован дискриминатор частоты. Для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму используется устройство бинарного квантования 14, а для ослабления помех, лежащих вне полосы частот используемого сигнала, - частотный фильтр 15.

В случае выхода одного из устройств, подключенных к информационному моноканалу, из строя в модеме-вычислителе предусмотрено устройство гальванической развязки 16.

ОМЭВМ₁ и ОМЭВМ₂ связаны между собой линиями последовательного порта ВХПР и ВЫХПЕР. Программа функционирования ОМЭВМ₂ 17 записана в перепрограммируемом постоянном запоминающем устройстве 18 и может быть изменена сигналом ПЭВМ через БПОАИ. Оперативное запоминающее устройство 19 предназначено для временного хранения промежуточных данных, поступающих в ОМЭВМ с блока детектирования.

Для осуществления связи с блоком детектирования и исполнительными элементами (механизмами) системы используется программируемый параллельный интерфейс 20. Одновременно ОМЭВМ₂ 17 по линии внешних прерываний (ЗПР0, ЗПР1) осуществляет операцию считывания импульсных сигналов с частотных блоков детектирования аппаратными средствами.

Структурная схема БПОАИ приведена на фиг.3.

БПОАИ содержит:
21 - однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ₁);
22 - программируемый таймер;
23 - усилитель мощности;
24 - устройство бинарного квантования;
25 - частотный фильтр;
26 - устройство гальванической развязки;
27 - однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ₂);
28 - перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);
29 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
30 - программируемый параллельный интерфейс (ППИ);
31 - регистр управления;
32 - встроенный мультиканальный модем (ММ).

Назначение и работа устройств 21-30 аналогичны назначению и работе модема-вычислителя (фиг.2).

Управление автономными блоками питания (включение/выключение) осуществляется с ПЭВМ с помощью БПОАИ посредством регистра управления 31.

Встроенный мультиканальный модем 32 обеспечивает устойчивую связь с ПЭВМ по основным и резервным каналам связи.

Состав и структура мультиканального модема приведены на фиг.4.

Мультиканальный модем содержит:
33 - однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ);
34 - аналоговое вход/выходное устройство (АВВУ);
35 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
36 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
37 - перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);
38 - коммутатор каналов (КК);
39 - регистр управления (РУ);
40 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
41 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);
42 и 43 - фильтры по входной и выходной цепям (Ф);
44 и 45 - усилители по входной и выходной цепям (У);
46 - дифференциальный блок (ДБ);
47 - преобразователь уровня (ПУ).

ОМЭВМ 33 по шине данных связана с аналоговым вход/выходным устройством 34, постоянным запоминающим устройством 35, оперативным запоминающим устройством 36, перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством 37, регистром управления 39 и с преобразователем уровня 47.

Выход аналогового вход/выходного устройства 34 соединен с коммутатором каналов 38, имеющим окончания для телефонной линии связи, линии связи типа "витая пара", линии связи по коаксиальному кабелю, радиоканалу либо ЛВС.

Аналоговое вход/выходное устройство 34 содержит последовательно соединенные ЦАП 41, фильтр 43, усилитель 45, дифференциальный блок 46, усилитель 44, фильтр 42 и АЦП 40. Выход дифференциального блока 46 является выходом аналогового вход/выходного устройства 34.

Фильтры 42, 43 используются для фильтрации высших гармоник сигнала, а усилители 44, 45 - для усиления сигналов до необходимого уровня.

В качестве ПЭВМ 5 может быть использован компьютер серии IBM PC с процессором Intel 80486 или Pentium.

Структурная схема распределительной коробки (РК) 6 приведена на фиг.5.

Она содержит:
48 - специальную распределительную заглушку (РЗ);
49 - тройник для коммутации высокочастотного сигнального кабеля;
50 - высокочастотный разъем;
51 - разъем для подключения модема-вычислителя по управляющей цепи.

В распределительной коробке осуществляется коммутация сигнальных, питающих и управляющих цепей связи с помощью распределительной заглушки 48.

Структурная схема автономного блока питания (АБП) 7 приведена на фиг.6. АБП состоит из:
52, 53 - модулей питания (МПС 60Н);
54 - коммутатора сигналов (КС);
55 - поляризованного реле (ПР).

Питание АБП осуществляется от сети переменного тока (f=50 Гц) с напряжением 220 В. С помощью коммутатора сигналов 54 осуществляется автоматическое подключение модулей питания 52, 53 к сети переменного тока либо (при ее отключении) к автономному (резервному) вторичному источнику напряжения (24 В). Выходное стабилизированное напряжение 27 В подается в канал питания и управления через поляризованное реле 55, управляемое с БПОАИ.

Структурная схема защитного устройства (ЗУ) 8 приведена на фиг.7.

Защитное устройство содержит:
56А и 56Б - ограничительные импульсные диоды (ИД);
57 - согласующие активно-индуктивные резисторы (СР);
58 - разрядник (Р);
59 - согласующий трансформатор (СТ).

С помощью активно-индуктивных резисторов 57, разрядника 58, согласующего трансформатора 59 обеспечивается защита элементов системы от наведенных импульсных помех.

Диоды 56 выполняют роль ступени защиты и используются для выравнивания потенциала экрана и жилы информационного моноканала.

Защитное устройство обеспечивает также защиту элементов системы по сети питания 220 В путем подсоединения к ней через разделительные трансформаторы и фильтры.

Информационный моноканал 9 является средой обмена информацией между БПОАИ и модемами-вычислителями. Структура информационного моноканала выполнена по топологии дейзи-цепи (топология линейной шины). В качестве линейной шины используется коаксиальный кабель, обладающий высокой скоростью обмена информацией при относительно широкой полосе пропускания. При обычной работе системы, когда нет необходимости в передаче экстренной информации одновременно с нескольких модемов-вычислителей в БПОАИ, модемы-вычислители работают в режиме ожидания запросов от БПОАИ, реализующем принцип последовательного опроса и приема кадров состояния модемов-вычислителей с периодичностью примерно 100 с. В случае повышения информационной нагрузки моноканала (обнаружение аварийных ситуаций, масштабных несанкционированных действий и т.п.) реализуется механизм, называемый CSMA/CD - множественный доступ с обнаружением несущей и устранением конфликта. Он достаточно эффективен при большом трафике и позволяет существенно снизить время на разрешение конфликта. Приоритетными в данном случае являются команды, поступающие с ПЭВМ. При этом информационный моноканал выполняет функции транслятора с повышенной пропускной способностью в обоих направлениях.

Канал управления 10 предназначен для передачи сигналов управления с БПОАИ модемам-вычислителям и осуществления питания модемов-вычислителей и блоков детектирования от соответствующих автономных блоков питания. В состав канала управления входят распределительные коробки 6, модули связи и логические элементы.

Работа системы заключается в следующем.

Контроль характеристик радиационных полей осуществляется путем установления факта превышения амплитуды сигналов, поступающих с блоков детектирования, выбранных величин пороговых уровней и в измерении значений параметров радиационных полей.

Установление факта превышения величин пороговых уровней, соответствующих фоновым значениям параметров радиационных полей, осуществляется соответствующими каналами MB. Диапазон времени измерения фонового значения ΔТ=300 с.

Величины сигналов фона заносятся в память MB (N_ф).

По окончании цикла набора фона выставляются пороги при условии, что N_ф ≤ N_з (N_з - заданный уровень фона). С этой целью фиксируется количество импульсов фона за время рабочей экспозиции t_i со скважностью 0,5 с. После этого определяются величины пороговых уровней сигналов N_ni, данные о которых заносятся в память MB.

Цикл обнаружения источников ионизирующего излучения начинается с подсчета количества импульсов БД за время рабочей экспозиции t_i = 0,5...5 с N_i co скважностью 0,5 с и сравнения их с пороговыми значениями.

При условии N <N циклы измерения и сравнения продолжаются.

При условии N ≥ N_ni по одному из 10-и порогов обнаружения осуществляется повторное измерение количества импульсов БД за этот же промежуток времени и сравнение с пороговым уровнем. При повторном получении аналогичного результата в MB формируется кадр информации, свидетельствующий о наличии источника ионизирующего излучения и превышении порога. Полученные данные о факте превышения пороговых уровней за время рабочей экспозиции, времени данного события и номере БД заносятся в память БПОАИ и ПЭВМ.

Измерение величины параметров радиационных полей (плотности потока излучений, мощности дозы объемной активности и т.п.) в местах установки БД осуществляется посредством подсчета количества импульсов (кода числа) в единицу времени за весь период превышения пороговых уровней сигналов БД. Данные о величинах параметров полей со всех БД (MB) передаются по моноканалу в БПОАИ со скоростью 9600 бит/с. В системе предусмотрена возможность увеличения в 5. . . 10 раз скорости передачи информации за счет увеличения тактовой частоты микроЭВМ и применения широкополосных методов доведения информации.

Работа MB с информационным моноканалом 9 заключается в следующем.

В исходном состоянии происходит прием данных сообщения с MB по моноканалу в БПОАИ и анализ кода режима функционирования БД. Прием данных сообщения осуществляется по истечении времени адаптирования информационного моноканала в условиях снижения интерференционных явлений. При подтверждении запроса от БПОАИ на прием информации MB передает сообщение и принимает ответ согласно протоколу обмена. Информация, пришедшая в БПОАИ со всех MB, постоянно обновляется.

Сопряжение с каналами связи организовано посредством мультиканальных модемов. Для согласования скоростей при приеме и передаче данных в мультиканальных модемах реализован принцип буферизации информации. В качестве буфера обмена информации используется статическое оперативное запоминающее устройство.

Управление режимами работы системы осуществляется по командам оператора системы с ПЭВМ (при использована телефонных каналов связи к БПОАИ могут подключаться одновременно несколько ПЭВМ). По этим командам система может быть переведена в один из указанных режимов работы. При введении кодов признаков программные средства позволяют переходить в любую область программной среды. Данные об этом документируются и при необходимости могут быть просмотрены по запросу оператора системы.

Дистанционное управление отдельными элементами системы осуществляется также по командам оператора с ПЭВМ.

Режим управления заключается в отключении (включении) АБП, отключении (включении) исполнительных элементов системы (блокировки входа/выхода, автоматического пожаротушения, энергопитания и т.п.). При подключении к одному БПОАИ до 32 MB может задействоваться до 64 исполнительных элементов. При сопряжении БПОАИ с системами физической защиты объекта могут выдаваться также управляющие команды на вычислительные модули указанных систем.

Подготовка предложений оператору для принятия решений заключается в анализе поступающей на ПЭВМ информации от БПОАИ, идентификации (по соответствующим алгоритмам) ситуации, формировании процедуры представления данных, отображении и документировании информации.

При этом отображение и документирование информации о сложившейся ситуации и предлагаемом варианте действий оператору системы осуществляются только после подтверждения оператором приема сообщения. Формализация предложений для принятия решений определяется в каждом конкретном случае исходя из специфики функционирования объекта.

Работа системы при реализации задачи автоматизированного учета предметов контроля, находящихся в контейнерах, транспортных средствах, складских помещениях, хранилищах, заключается в:
- регистрации собственных и вторичных гамма-нейтронных полей предметов контроля блоками детектирования (спектрометром гамма-излучения и блоком детектирования интенсивности нейтронного излучения), установленными в выбранных точках пространства;
- формировании исходных данных о форме аппаратурного гамма-спектра и относительной интенсивности нейтронного излучения в модемах-вычислителях;
- доведении формализованной информации до блока первичной обработки и анализа информации;
- кодировании информации в БПОАИ, поступающей от MB, и передаче ее на ПЭВМ;
- формировании радиационного паспорта предмета контроля на ПЭВМ и сравнении его с паспортом, хранящимся в базе данных ПЭВМ;
- визуальном и автоматическом контроле соответствия сравниваемых данных;
- документировании полученной и обработанной информации в базе данных ПЭВМ и на сервере ЛВС.

Работа системы при реализации задачи автоматического контроля перемещения предметов включает:
- регистрацию параметров гамма-нейтронных полей излучений блоками детектирования в установленных зонах баланса;
- сравнение полученных данных регистрации с пороговыми уровнями сигналов, хранящимися и постоянно обновляющимися в оперативной памяти модемов-вычислителей;
- передачу информации по моноканалу в БПОАИ о санкционированном (запланированном) и несанкционированном перемещении предметов контроля в случае превышения пороговых уровней сигналов;
- формирование информационного пакета в БПОАИ по всем зонам баланса и доведение его до ПЭВМ;
- представление обобщенной информации оператору для принятия решения, документирование информации и доведение ее по ЛВС до ПЭВМ дежурных служб объекта и должностных лиц.

Работа системы при обнаружении, идентификации признаков и установлении фактов несанкционированных действий предусматривает:
- обнаружение факта регистрации параметров радиационных полей в местах размещения блоков детектирования и зонах баланса;
- идентификацию признаков несанкционированных действий с предметами контроля;
- установление факта несанкционированных действий с предметами контроля.

Обнаружение факта изменения характеристик радиационных полей в местах размещения блоков детектирования и зонах баланса осуществляют путем регистрации сигналов блоками детектирования гамма-излучения, нейтронного излучения, альфа-аэрозолей, трития и радона, формирования пороговых уровней сигналов, сравнения с ними величин зарегистрированных параметров радиационных полей, создания матрицы состояния предметов контроля по зонам баланса.

Идентификация признаков несанкционированных действий с предметами контроля осуществляется в ПЭВМ на основе полученных данных от БПОАИ об амплитудных и энергетических распределениях параметров радиационных полей в местах установки блоков детектирования и зонах баланса. Эти данные служат основой для окончательного формирования матрицы состояний, которая, в свою очередь, корректируется во временной шкале разрешительной (санкционированной, несанкционированной) системы с помощью программного модуля, хранящегося в ПЭВМ.

Установление факта несанкционированных действий осуществляют с помощью ПЭВМ по алгоритму, реализующему функцию оценок наличия (с заданной доверительной вероятностью) определенного числа сочетаний событий в матрице состояний в зависимости от временных параметров, генерируемых разрешительной системой.

Проведение классификации нештатные и аварийных ситуаций на объекте предусматривает функционирование системы при максимальной информационной нагрузке. При этом анализируется информация всех блоков детектирования, включая блоки детектирования альфа- и бета-излучений. Идентификация нештатных и аварийных ситуаций осуществляется с использованием всех радиационных полей излучений с максимальным количеством параметров контроля. Работа системы по сбору, обработке, формализации информации, выработке рекомендаций для принятия решений подробно изложена в тексте описания изобретения. Взаимодействие с системами физической защиты может осуществляться с помощью локальной вычислительной сети и модемов-вычислителей по каналу управления.

Описанное структурное и элементное построение системы дистанционного радиационного контроля состояния объекта обеспечивает достижение поставленной цели, а также дает возможность адаптации системы и автоматизированной коррекции выполняемых ею функций.

Источник информации
1. Патент РФ 2022299, МПК G 01 Т 1/167, 1992 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Система дистанционного радиационного контроля состояния объекта, содержащая блоки детектирования нейтронного излучения, кабельный канал, устройство обработки и регистрации информации, отличающаяся тем, что в систему введены блоки детектирования альфа- и бета-излучений, блоки детектирования гамма-излучения, спектрометры гамма-излучения, блоки детектирования альфа-аэрозолей, блоки детектирования трития, блоки детектирования радона, а также модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы, а в качестве устройства обработки и регистрации информации использована персональная ЭВМ с устройствами отображения, регистрации информации и сигнализации, при этом модемы-вычислители физически связаны с соответствующими блоками детектирования излучений и посредством информационного моноканала соединены с блоком первичной обработки и анализа информации, который каналами связи, образованными мультиканальными модемами, телефонной линией, коаксиальным кабелем, линией связи типа "витая пара", радиоканалом связан с персональной ЭВМ.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что модемы-вычислители размещены от соответствующих блоков детектирования на расстояниях до 25м и заключены в защитные экраны, блок первичной обработки и анализа информации расположен в безопасном относительно возможных возмущающих температурных и радиационных воздействий месте.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы содержат в своей структуре перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства.

4. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что модемы-вычислители, блок первичной обработки и анализа информации и мультиканальные модемы реализованы на однокристальных микроЭВМ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7