سیستم مونیتورینگ دز محیطی دزیمتر
مجتبی فرض مهدی
چکیده
سیستم مونیتورینگ دز پرتوهای یونساز، قادر به نمایش، ثبت و بایگانی اطلاعات مربـوط بـه دزیمترهـای محیطـی می‌باشد. این دزیمترها در مکان‌هایی که پرتوهای یـون سـاز وجـود دارد، ماننـد محیط‌های آزمایشـگاهی، صـنعتی و مکان‌هایی که از مواد پرتوزا استفاده می‌گردد، نصب می‌شود و با استفاده از خطوط ارتباطی مناسـب موجـود در محـل نصب، مانند بیسیم، RS-۴۸۵ و یا مودم به سیستم مونیتورینگ متصل و اطلاعات مربوط به دز هر محیط جهت نمایش و ثبت به سیستم مونیتورینگ ارسال می‌گردد.
علاوه بر ارسال اطلاعات دز محیطی، دزیمترها قادر به نمایش مقدار دز محیط در همان محل و همچنین اعلان هشدار در صورت افزایش دز از حد مجاز تنظیمی می‌باشند.
کلمات کلیدی: مونیتورینگ، دزیمتر، گایگر مولر
۱- مقدمه
همزمان با رشد تکنولوژی هسته ای و کاربردهای آن در کشاورزی، پزشکی، صنایع وغیره آشکار سازهای پرتـو نیـزتوسعه یافته و در انواع مختلف وجود دارند که یکی از آنها آشکار ساز گازی گایگر مولر می‌باشد. با وجود اینکـه کـاربردمواد پرتوزا و پرتوهای یونساز در امور مختلف بسیار مفید و بعضاً منحصر بفرد می‌باشد لیکن عدم رعایت نکـات ایمنـیمی‌تواند خطرات جدی برای مردم و محیط زیست و حتی نسل‌های آینده بـه همـراه داشـته باشـد.
بنـابرین اسـتفاده ازسیستم‌های دزیمتری ۱ امر اجتناب ناپذیر می‌باشد. استفاده از سیستم مونیتورینگ و نظارتی جهت انـدازه گیـری ونمایش دز محیط‌های مختلف و نظارت مداوم بر ماکزیمم دز مجاز در آن محـیط یکـی از ضـروریات بـرای جلـوگیری ازخطرات احتمالی پرتوهای یونساز می‌باشد.
۲-آشکار ساز گازی
پرتوهای یونساز در محیط‌های مختلف آثار الکتریکی، شیمیایی، نورانی و یا گرمایی ایجاد می‌نمایند. از مهم‌ترینآثار الکتریکی پرتوها در محیط، ایجاد یونیزاسیون است و مهم‌ترین کاربرد یونیزاسیون ناشی از برخورد پرتوها با ماده را می‌توان در آشکار سازهای گازی گایگر مولر مشاهده نمود.
در این آشکار سازها فضای بین ۲ الکترود کـه بـه اخـتلاف پتانسیل بالایی بسته شده است از گاز مناسبی پر شده، که در اثر برخورد پرتو به آن تعدادی از اتم‌های گاز یونیزه شـده و در نتیجه تعدادی جفت یون تولید می‌گردد، کـه ایـن یون‌ها تحـت تأثیر اخـتلاف پتانسـیل اعمـال شـده بـه طـرف الکترودهای ناهمنام حرکت کرده و در خروجی آشکار ساز پالسی ایجاد می‌نماید. تعداد پالس‌های ایجاد شـده در زمـان نشان دهنده تعداد برخورد ذرات β، پرتوهای X و یا γ می‌باشد.
۳- سخت افزار
در سخت افزار دزیمتر از ۱ میکروکنترلر جهت: ۱-اندازه گیری تعداد پالس‌های تولیدی توسط قسمت آشکار سـاز گازی در واحد زمان، ۲- ارتباط بـا سیسـتم مونیتورینـگ، ۳- اعـلان هشـدار در صـورت افـزایش دز از حـد تنظیمـی، ۴- تنظیم مقدار HV استفاده می‌گردد. مقدار ولتاژ HV توسط میکروکنترلر در ولتاژ مورد نیاز تنظیم می‌گردد. علت این امر این است که اولاً درآشکار سازهای مختلف گایگر مولر، ولتاژ کار متفاوت است (در صورت تعویض)؛
ثانیاً پـس از مدت زمان طولانی استفاده از آشکار ساز گایگرمولر ولتاژ کار این آشکار سازها تا حـدودکمی تغییـر می‌نماید کـه بـا استفاده از این سیستم قادر به تنظیم ولتاژ لازم توسط سیستم مونیتورینگ برای هر ۱ از دزیمترها به صورت جداگانه می‌باشیم. بلوک دیاگرام سخت افزار دزیمتر در زیر نمایش داده شده است.
نرم افزار
سیستم طراحی شده شامل ۲ نرم افزار می‌باشد:
۱- نرم افزار مربوط به میکروکنترلر هر واحد دزیمتر،
۲- نرم افزارکامپیوتری سیستم جهت مونیتورینگ داده‌های دزیمترهای محیطی و تنظیمات آنها.
۱- نرم افزار مربوط به میکروکنترلر دزیمترها: وظیفه اندازه گیری و نمایش دز محیطـی و ارسـال ایـن اطلاعـات را بـه سیستم مونیتورینگ دارد و همچنین اعلان هشدار در صورت افزایش دز محیط از مقدار مجاز دز تنظیمی برای هر دزیمتر.
۲- نرم افزار کامپیوتری سیستم مونیتورینگ: تحت وینـدوز بـوده و اطلاعـات دزیمترهـا را بصـورت عـددی، جـدولی ونموداری در زمانهای مربوط ذخیره و نمایش می‌دهد و با استفاده از بانک اطلاعاتی قادر به ذخیره سازی این اطلاعـات برای زمانهای قابل تنظیم می‌باشد و همچنین تنظیمات مربوط به سرعت نمونه برداری از دز محیط، ماکزیمم دز مجاز جهت آلارم (هشدار) در محل دزیمتر، مقدار ولتاژ HV و نحوه نمایش دز بصورت µsv/h یـا cps دزیمترهـا بـرای هـر واحد توسط این نرم افزار صورت می‌گیرد.
۵-کنترل و مدیریت دزیمترها
دریافت اطلاعات از دزیمترها متناسب با محل نصب دزیمترها بـه ۳ صـورت: ۲ RS-۴۸۵ -1- بیسـیم ۳- مـودم می‌باشد. در مکان‌هایی که فاصله سیستم مونیتورینگ و دزیمتر کم بوده و قابـل اتصـال بـا کابـل می‌باشد، از فرمـت RS-۴۸۵ برای تبادل اطلاعات بین دزیمترها و سیستم مونیتورینگ استفاده می‌گردد؛ برای مکان‌هایی که قادر به ارتباط با سیم نمی‌باشیم و فاصله با دید مستقیم بین سیستم مونیتورینگ و دزیمتر هـا بیشـتر از ۵ کیلـومتر نمی‌باشد، از ارتباط دهی بیسیم استفاده می‌گردد؛ برای مکان‌هایی که قابل دسترسی به ۲ صـورت بـالا نمی‌باشد،
بعنـوان مثـالدزیمتر و سیسـتم مونیتورینـگ در ۲ شـهر مختلـف باشـند از مـودم و خـط تلفـن جهـت تبـادل اطلاعـات اسـتفادهمی‌گردد. بنابراین برای تبادل اطلاعات، ۳ شاخه ارتباط دهی کابل، بیسیم و مودم موجود می‌باشد؛ که دزیمترهـا بـراساس نوع ارتباطشان در یکی از این شاخه‌ها قرار می‌گیرند. مـاکزیمم تعـداد دزیمترهـای قابـل اتصـال بـه سیسـتممونیتورینگ ۲۵۶ دستگاه می‌باشد. هر دسـتگاه دزیمتـر هوشـمند دارای ۱ کـد شناسـایی می‌باشد کـه هنگـامدرخواست اطلاعات دزیمتر توسط سیستم مونیتورینگ، ابتدا کد دزیمتر مورد نظر توسط سیستم مونیتورینگ در شاخهمربوط خود ارسال می‌گردد،
با ارسال این کد، دزیمترهایی کـه در آن شـاخه کـد را دریافـت نموده‌اند آن را بـا کـدشناسایی خود تطبیق می‌دهند که در صورت یکسان بودن کد، اطلاعات بین سیسـتم مونیتورینـگ و دزیمتـر مربـوطمبادله می‌گردد. و در صورت عدم پاسخ توسط دزیمتر مربوط، سیستم مونیتورینگ، این مورد را بصورت قطع تماس بـاآن دزیمتر نمایش می‌دهد. هر دزیمتر هوشمند، ذخیره سازی اطلاعات را برای مدت زمان ۱ ماه بصورت مسـتقل، درصورت قطع ارتباط با سیستم مونیتورینگ را قادر می‌باشد که در هنگام اتصال مجدد، اطلاعات ذخیـره شـده را بـرایسیستم مونیتورینگ ارسال می‌نماید. علاوه بر نمایش دز محـیط بصـورتهای عـددی، جـدولی و نمـوداری، نمـایش دزمحیط برروی نقشه (ساختمان، تاسیسات، شهر، ….) نیز امکان پذیر است
که نقشه بصورت عکس با فرمـت JPEG مـیباشد و این بدین صورت می‌باشد که پس از قراردادن و بارگذاری نقشه مربوط در نرم افزار، مکـان دزیمترهـا در نقشـهتوسط کاربر مشخص گردیده وکد مربوط به هر دزیمتر داده می‌شود. با این کار دز مربوط به همان محل، در جای خوددر نقشه قابل رویت می‌باشد.
۶-بلوک دیاگرام کل سیستم ۷- نتیجه گیری
با استفاده از سیستم‌های مونیتورینگ یکپارچه دزیمتری، می‌توان کنترل مؤثر و مناسب‌تری بر روی میزان پرتوهای یونساز و مواد پرتوزا انجام داد و خطرات ناشی از این پرت وهای حاصل را به حداقل رساند. علاوه بر میزان دز، در مکان‌هاو محلهای خاص می‌توان پارامترهای دیگری همچون فشار، رطوبت، دما و….. را بعنوان موارد نظارتی بـه سیسـتم فـوقاضافه نمود.
