Remote wireless radiation monitoring system

ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2017, № 14 УДК 621.039 Є. М. СНІЖКО – к.т.н, доцент, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, Н. П. БОЦЬВА – к.б.н, доцент, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, Ю. А. ПАЛАМАРЧУК – аспірант, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, Б. В. ЧЕРНЯВСЬКИЙ – магістр, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, СИСТЕМА ДИСТАНЦІЙНОГО БЕЗДРОТОВОГО РАДІАЦІЙНОГО МОНІТОРИНГУ ти область застосування завдяки віддаленому моніторингу через мережу. Головні переваги комунікаційних мереж у системах моніторингу такі:  доступ до інформації (HTTP, FTP, BD);  сигналізація (електронна пошта, месенджери, сервіси повідомлень);  сумісне використання технічних ресурсів (сховища даних, хмарні додатки);  розподілене навантаження (кластеризація, розподілення, масштабування);  віддалене керування (моніторинг, віддалене виконання процесів);  забезпечення надійності (резервація пристроїв та каналів). Класифікують мережі за географічним положенням або за розміром і виділяють такі основні типи: персональна, локальна, кампусна та глобальна мережа [7]. Локальні мережі зазвичай використовують в межах одного або декількох поряд розміщених споруд з кількістю мережевих пристроїв не більше декількох тисяч. Вступ Іонізуючі випромінювання становлять значну небезпеку для здоров’я людини, тому радіаційний контроль стає обов’язковою складовою не тільки загального екологічного моніторингу стану навколишнього середовища, але й моніторингу безпечних умов роботи персоналу промислових та транспортних підприємств. Регламентом радіаційної безпеки в Україні є Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97), які виділяють три категорії осіб щодо ризику іонізуючого опромінення [1]:  А – персонал, який безпосередньо працює з радіоактивними речовинами;  Б – персонал, що не працює з радіоактивними речовинами, але за умови розміщення на робочих місцях або за місцем проживання потрапляє під опромінення;  В – все населення України. Для осіб категорій А і Б встановлено ліміти ефективної та еквівалентної доз опромінення за календарний рік (табл. 1). Сучасні технології створення систем екологічної безпеки Таблиця 1 Ліміти доз для категорій осіб ризику Останнім часом системи моніторингу стану навколишнього середовища створюються із застосуванням сучасних датчиків, мікропроцесорних систем та технологій комп’ютерних мереж [2–6]. Це дозволяє зменшити вартість таких систем, зробити їх універсальними та адаптивними, розшири- Ліміти доз, мЗв / рік А Б Ліміт ефективної дози 20 2 Ліміти еквівалентної дози кришталик ока 150 15 шкіра 500 50 кисть і стопа 500 50 В 1 15 50 – © Є. М. Сніжко, Н. П. Боцьва, Ю. А. Паламарчук, Б. В. Чернявський, 2017 52 ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2017, № 14 Кампусні мережі об’єднують кілька локальних мереж і територіально можуть охоплювати кілька кварталів або невелике місто. Кампусна мережа може нараховувати десятки тисяч пристроїв і найчастіше використовуються підприємствами або операторами мобільного зв’язку. Основними рисами кампусної мережі є єдина служба підтримки та адміністрування, загальна технічна політика. Комунікаційні мережі можуть класифікуватись за типом з’єднання пристроїв. Нараховують чотири основні типи топології: шина, кільце, зірка, комбінована, – та похідні від основних: подвійне кільце, стільникова топологія, решітка, дерево, розгалужене дерево, сніжинка, повнозв'язна мережа (рис. 1) [7]. графічно та розширювати кількість датчиків. Дане рішення дозволяє будувати систему на основі вузлів та організовувати стійку до відмови систему. Кожен з вузлів може складатися з різноманітних датчиків для моніторингу потрібних характеристик, мікроконтролера та передавача, що забезпечують перший шар обчислень, аналізу та зберігання даних перед відправкою до основного вузла системи. Ідея бездротового середовища вельми приваблива, оскільки її компоненти:  забезпечують тимчасове підключення до кабельної мережі;  допомагають організувати резервне копіювання у кабельну мережу;  гарантують певний рівень мобільності;  дозволяють зняти обмеження на максимальну протяжність мережі, що накладаються мідними або навіть оптоволоконними кабелями. За способом об'єднання точок доступу в єдину систему можна виділити:  автономні точки доступу (самостійні, децентралізовані, розумні);  точки доступу, що працюють під управлінням контролера (централізовані);  безконтролерні, але не автономні (керовані без контролера). За способом організації і управління радіоканалами можна виділити бездротові локальні мережі:  зі статичними налаштуваннями радіоканалів;  з динамічними (адаптивними) налаштуваннями радіоканалів;  з «шаруватою» або багатошаровою структурою радіоканалів. Невід’ємною частиною багатьох сучасних моніторингових систем є хмарні сервіси для зберігання та оперативного аналізу показників [8]. За оцінками експертів, використання хмарних технологій в багатьох випадках дозволяє скоротити витрати в два-три рази в порівнянні з утриманням власної розвиненої IT-структури. Рис.1. Топології комп’ютерних мереж Характерною рисою розглянутих топологій є можливість їх типового застосування на обмеженій території, оскільки зростання довжини комунікаційних каналів призводить до зниження їхньої ефективності та зростання ціни. У системах моніторингу можливо використання різних типів з’єднання – як дротового, так і бездротового. Найвигіднішою конструкцією системи є використання бездротової мережі для об’єднання датчиків, оскільки це забезпечує автономність та портативність. Гнучка архітектура, відносно низькі витрати на монтаж, висока енергоефективність дозволяють виділити бездротові мережі як ефективні системи моніторингу. Постійне зниження цінових характеристик бездротових технологій дозволяє швидко та ефективно масштабувати таку систему гео- © Є. М. Сніжко, Н. П. Боцьва, Ю. А. Паламарчук, Б. В. Чернявський, 2017 53 ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2017, № 14 рювання в зівертах або берах чи рентгенах треба здійснити перерахунок [9] Постановка задачі Для України актуальною є задача створення сучасної, нескладної та дешевої системи радіаційного моніторингу, придатної як для виробництва і транспортних систем, так і для індивідуального застосування. Метою роботи є розробка сенсора радіоактивного випромінювання та програмного забезпечення хмарних сервісів передачі та аналізу даних для системи дистанційного бездротового радіаційного моніторингу. Досягнення вказаної мети передбачає:  розробку сенсора радіоактивного випромінювання на базі лічильника Гейгера-Мюллера як основного елемента бездротової системи моніторингу;  розробку програмного забезпечення відправки результатів вимірювання радіаційного фону до хмари;  розробку програмного забезпечення хмарного сервісу аналізу даних;  роз (...truncated)