Автоматизированный аппаратно-программный комплекс "Барьер" для сбора данных и контроля радиационной обстановки

Назначение:

• Контроль радиационной обстановки на радиационно-опасных объектах и в санитарно-защитной зоне;
• Физическая защита/мониторинг ядерных материалов;
• Сбор и передача данных, контроль технологических параметров, управление исполнительными механизмами.

Принцип работы:
При создании интегрированной системы радиационного мониторинга объекта был заложен сетевой CAN (Control Area Network) интерфейс — последовательная магистраль, обеспечивающая увязку в сеть «интеллектуальных» устройств ввода/вывода, датчиков и исполнительных устройств некоторого механизма или даже предприятия. CAN характеризуется протоколом, обеспечивающим возможность нахождения на магистрали нескольких ведущих устройств, обеспечивающим передачу данных в реальном масштабе времени и коррекцию ошибок, высокой помехоустойчивостью. Интерфейс зарегистрирован в международной организации по стандартизации как ISO 11898 для высокоскоростных приложений и ISO 11519-2 для низкоскоростных приложений. Широко применяется в промышленности, энергетике и на транспорте. Позволяет строить как дешевые мультиплексные каналы, так и высокоскоростные сети. Скорость передачи задается программно и может достигать 1 Мбит/с.

Для обеспечения безотказной работы в тяжёлых условиях по стандарту ISO11898 CAN контроллер обеспечивает работу в сети в следующих случаях:

• Любой из 3-х проводов в шине оборван;
• Любой провод: закорочен на питание.
• Любой провод: закорочен на общий провод.
• При обрыве 2-х проводов, часть функций основной системы может быть реализована в каждой из подсистем, созданных обрывом.

Такая организация при проектировании систем обладает следующими преимуществами:

Легкая расширяемость. Cтандартные протоколы верхнего и нижнего уровней позволяют строить системы с автоконфигурацией, а так же обеспечивают совместимость с оборудованием, производимым другими фирмами. Например, для CAN интерфейса можно использовать спецификацию CiA/DS 201-207, CAN Physical Layer for Industrial Applications и т.д.

Высокая надежность. Для подключения к сетевому интерфейсу требуется небольшое количество проводов и используются разъемы с небольшим количеством контактов. Например, для подключения к CAN необходимо 3 провода — два сигнальных и один общий, если использовать дополнительный канал для резервирования, то требуется 6 проводов и соответствующее количество контактов разъема. При таком количестве сигналов легко обеспечивается гальваническая развязка элементов системы.

Возможность осуществлять коррекцию ошибок на аппаратном уровне. Для передачи и приема используются дифференциальные приемопередатчики, которые подавляют синфазные помехи. Поскольку в такой системе все элементы активны, то легко обеспечивается дублирование функций другими элементами системы.

Малые сроки разработки сложных систем. Наибольший выигрыш достигается при разработке крупных систем, поскольку большая часть аппаратных средств и программного обеспечения не требует модификации.

Легкость тестирования и отладки. Поскольку все элементы системы активны, легко обеспечить самодиагностику и поиск неисправности.

Возможность распределения системы по объекту. Система может находиться в одном конструктиве, а так же может быть распределена по объекту, что позволяет уменьшить затраты на монтаж и на использование медного провода.

Использование компьютеров и контроллеров меньшей мощности. Задача распределяется по активным элементам системы — метод декомпозиции, активно используется программистами для разработки эффективных программ. Поскольку при решении задачи используется несколько процессоров, каждый из них может иметь небольшую производительность.

Принципы построения системы «Барьер»:

• наборная иерархическая структура;
• наращиваемость объемов контроля и функциональных возможностей аппаратных и программных средств системы;
• гибкость и «открытость» подсистем, позволяющая модифицировать систему, учитывая особенности объекта;
• возможность поэтапного ввода в эксплуатацию подсистем контроля на объекте;
• централизация сбора информации;
• связь с системой управления доступом и охранной сигнализации;
• высокая надежность, удобство и простота эксплуатации, высокая ремонтопригодность;
• интегрирование аппаратуры системы в автоматизированную систему управления доступом на объект.

Основной отличительной особенностью автоматизированной системы радиационного контроля «Барьер» является возможность работы с любым первичным регистрирующим устройством (датчиком) и состоять, практически, из любого набора из промежуточных пультов индикации и управления, автономных интеллектуальных блоков сбора информации включая детекторы γ, β, α и нейтронного излучения, блоки звуковой и световой сигнализации, источники бесперебойного и аварийного питания, устройства передачи данных. При этом система работает, как в автономном режиме, так и под управлением оператора. Все блоки сбора информации системы и промежуточные пульты индикации являются интеллектуальными устройствами и способны работать в автономном режиме при выходе из строя остальных элементов системы. Все составляющие системы имеют встроенные средства самодиагностики, и возможности задавать основные рабочие параметры блоков с центрального пульта, если такова возможность имеется в первичных устройствах.

Состав системы:

• центральный пульт управления системой;
• программное обеспечение, управляющее работой системы в целом;
• промежуточные пульты индикации, управляющие работой подсистем;
• периферийные устройства: устройства сбора данных, исполнительные механизмы, устройства оповещения, устройства передачи информации и т.д.

Данные от периферийных устройств передаются по кабельным сетям или по радиоканалу с использованием диапазона частот 27, 170, 433 МГц.

Типы устройств сбора данных:

• датчики мощности дозы гамма-излучения;
• датчики мощности дозы нейтронного излучения;
• датчики измерения суммарной альфа- и бета- активности аэрозолей;
• мониторы ядерных и радиоактивных материалов;
• датчики температуры, влажности, давления и т.д.

Типы исполнительных устройств:

• устройства блокирования/разблокирования дверей;
• устройства включения/выключения механизмов и т.д.

Типы устройств оповещения:

• тревожная световая и звуковая сигнализация;
• речевое оповещение;
• сигнальные ракеты и т.д.

Типы устройств передачи данных:

• контроллеры с встроенным CAN-интерфейсом;
• модемы;
• радиопередающие устройства