CN109073425A - 独立检测器以及包括该检测器的映射设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量物理量的独立检测器(100)，其包括：至少一个传感器(105)，用于感测表示物理量的值；地理定位装置(110)，被配置为提供检测器的地理定位坐标；无线信号的发射器(145)，无线信号表示每个检测值和所确定的坐标；以及独立电源(120)，配置为向检测器、每个传感器、地理定位装置、发射器供电，电源被嵌入到柔性防震壳体(125)和密封壳体(130)中。
Description
技术领域
本发明设计了一种用于测量物理量的独立检测器、一种测量映射设备以及一种测量方法。它尤其适用于受污染场地的作业领域，或者例如地震事件或火灾后的作业领域。
背景技术
在利用可能对人类健康有害的化学化合物或放射性元素的工业场地，在任何人为干预之前必须进行风险存在的映射。
此映射基于在场地进行的测量。
这种类型的测量传统上由用于测量放射性或物理量的仪器进行，这些仪器由位于距被研究的材料一小段距离的操作员直接操作(最好具有在一端配有检测器的杆以确保相对远离)，或者是由载波机器人直接操作(由于要映射的场地的布局，载波机器人使用受限、复杂、冗长且昂贵、或者根本不可能)。
因此，现有系统限制了在场的人与待研究的物质之间的距离，取决于放射性和/或化学毒性水平，这可能产生不可接受的操作者暴露条件，从而使得测量不可能进行。
如果测量失败，干预可能会受到限制和局限；因此，传统上使用的放射性测量系统可能会导致错过的区域或具有难以量化的测量误差的区域，从而使得映射无法使用。
与使用常规放射性测量系统相关的距离限制使得在安全条件不适合人为干预的地方或在干预期间安全条件可能发生变化的地方(例如在建筑物结构受损后或地震后不稳定的地方)无法进行研究。
传统上使用的放射性测量系统要求几乎逐点读取数据，这会影响测量次数的总采集时间，并且在面对意外的、可能是普遍的事件时，传统上使用的放射性测量系统不允许必要的响应性。
使用测量来产生映射的技术通常是在预先进行原位测量之后使用，从而防碍了对值的实时分析。为了获得完整的映射，有必要通过测量次数和/或位置微调输入数据，识别不一致的值并进行进一步的测量，从而增加了干预次数和相关风险。
例如，已知例如在2008年12月24日提交的专利申请WO2008/157298中的系统。然而，这样的系统不能防止粒子侵入设备内部。
发明内容
本发明旨在弥补这些缺点的全部或部分。
为此，根据第一方面，本发明设想了一种用于测量物理量的独立检测器，其包括：
-至少一个传感器，用于检测表示物理量的值；
-地理定位装置，被配置为提供检测器的地理定位坐标；
-无线信号的发射器，无线信号表示每个检测值和所确定的坐标；以及
-独立电源，被配置为向检测器、每个传感器、地理定位装置、发射器供电，电源被嵌入到柔性防震壳体和密封壳体。
由于这些设置，物理量的测量量能够生成映射，例如，其可以通过来自类似检测器的一组测量量自动执行。壳体使检测器能够从无人机抛出或释放到陆上和/或海上的场地上，例如，该检测器传输地理定位数据项和测量数据项。此外，壳体的密封性使得可以防止粒子侵入检测器内部。
因此，这些设置使得有可能在可能对人类健康构成威胁的大规模的或难以进入的地点进行快速研究，以便根据要控制的安全条件建立对放射活动性和/或其他类型的分析的估计。
另外，作为本发明主题的检测器使得可以连续发送无线信号以更新测量。
在一些实施例中，在壳体内部每个传感器、地理定位装置、发射器和电源之间的空间被泡沫或空气填充。
这些实施例使得可以确保检测器对冲击的恢复力。
在一些实施例中，发射器还用作接收器，该检测器包括用于确定发射频率的装置，其被配置为使得要由发射器发射的信号为通过接收器接收到的信号中包含的频率信息的函数。
例如，这些实施例使得可以在长期操作中优化检测器的能量寿命。
在一些实施例中，作为本发明主题的检测器包括用于在小于本地无线网络的通信距离的距离进行通信的装置。
这些实施例允许在部署之前配置检测器或允许其在内部或在设备的标准使用中作为发射器，这取决于待分析的场地的性质。
根据第二方面，本发明设想了一种用于映射物理量的测量量的装置，其包括：
-至少一个作为本发明主题的独立检测器；以及
-由至少一个检测器发射的至少一个无线信号的接收器；以及
-显示系统，被配置为显示在信号中接收的至少一个代表值和代表与所接
收的值相关联的坐标的信息项。
由于这些设置，可以生成测量量的映射，生成的映射可以实时演变。
在一些实施例中，作为本发明主题的设备包括用于对要被设备映射的场地分配每个检测器的装置。
这些实施例使得每个检测器可能自动地定位在人们无法触及的位置。
在一些实施例中，作为本发明主题的设备包括用于生成等值线曲线图和作为与每个值和所接收的每个所述值相关联的坐标的函数的方差图的装置。
由于方差图可以说明与等值线曲线图相关的不确定性，因此该图使得可以知道数据的可靠性并在必要时对其进行补充。
这些实施例使得可以显示来自可靠的特定测量量的整体图和提供附加估计值的算法。
在一些实施例中，作为本发明主题的设备包括：
-使用可充电电池或一次性电池的独立电源；
-用于将电力传递到连接到电源的至少一个检测器的装置。
这些实施例使得可以对连接到电源的检测器进行充电或再充电，这使得设备可移动并且在功率方面更可持续。
在一些实施例中，作为本发明主题的设备包括用于确定要被定位的检测器的坐标的装置以及用于显示所确定的坐标的装置，要被定位的检测器的坐标为从至少两个检测器接收的坐标的函数。
这些实施例使得可以向设备的用户建议尚未分配检测器的优选位置，以便提高所产生的映射的可靠性。
在一些实施例中，作为本发明主题的设备包括用于向外部通信终端传送代表由设备接收的至少一个值的至少一个信息项以及代表与接收到的值相关联的坐标的至少一个信息项的装置。
这些实施例使得例如可以在平视显示器、智能手机或任何其他外部终端上显示信息。
根据第三方面，本发明设想了一种用于映射场地上的物理量的测量量的方法，其包括：
-对场地分配至少一个作为本发明主题的检测器的步骤；
-每个检测器捕获代表物理量的值的步骤；
-每个检测器对所述检测器进行地理定位的步骤；
-每个检测器发射代表在地理定位步骤期间确定的地理定位值和坐标的无
线信号的步骤；
-接收器接收由每个检测器发射的每个无线信号的步骤；以及
-在屏幕上，在与接收到的值相关联的坐标相对应的屏幕位置处，显示在信
号中接收的至少一个代表值的步骤。
由于作为本发明主题的方法的特定目的、优点和特征类似于作为本发明主题的设备的特定目的、优点和特征，因此这里不再重复。
附图说明
本发明的其他优点、目的和特定特征将从以下对作为本发明主题的检测器、设备和方法的至少一个特定实施例的非限制性描述中变得显而易见，参考包括在附录中的附图，其中：
图1示意性地表示作为本发明主题的检测器的特定实施例；
图2示意性地表示作为本发明主题的设备的特定实施例；
图3以示意图和逻辑图的形式表示作为本发明主题的方法的特定系列步骤；以及
图4示意性地表示可以由设备生成的等值线曲线的示例。
具体实施方式
本说明书以非限制性方式给出，实施例的每个特征能够以有利的方式与任何其他实施例的任何其他特征组合。
现在注意到这些附图不是按比例的。
未按比例绘制的图1示出了作为本发明主题的检测器100的实施例的示意图。用于测量物理量的独立检测器100包括：
-至少一个传感器105，用于感测表示物理量的值；
-地理定位装置110，被配置为提供检测器的地理定位坐标；
-无线信号的发射器145和/或接收器，无线信号表示每个检测值和所确定的坐标；以及
-独立电源120，配置为向检测器、每个传感器、地理定位装置、发射器供电，该电源被嵌入到柔性防震壳体125和密封壳体(130)中。
传感器105测量例如粒子的流动和/或粒子的能量。
例如，该传感器105是：
-利用气体电离的传感器，由检测器100附近的放射性元素发出的辐射对气体电离；
-闪烁传感器；
-使用摄影胶片的暗色化的传感器；
-热释光传感器；
-半导体传感器；
-使用电子顺磁共振的剂量测定传感器；或
-化学剂量测定传感器。
由于这些各种传感器的操作已在放射学测量领域的参考文献中描述，因此这里不再重复。
传感器105优选地设计为用于捕获和量化伽马辐射。
传感器105嵌入在电子板(也称为印刷电路)中。
在一些变型中，该传感器105捕获温度、检测器100的移动速度、运动或振动、动能、污染物或压力。
地理定位装置110例如是GPS(全球定位系统)跟踪系统，在此不再重复其被广泛记载的操作。
该地理定位装置110嵌入在电子板(也称为印刷电路)中，该电子板与和传感器105相关联的板是同一板，或该板与和传感器105相关联的板是分开的。
发射器和/或接收器145例如是电子芯片，其用于执行：
-GPRS(通用分组无线电服务)标准；
-SigFox(注册商标)技术；
-LoRA(注册商标)技术；或
-扩频传输技术。
根据检测器100和发射器和/或接收器145发射的信号的接收器(未示出)之间的所需的优化来确定所使用的技术的选择。
该发射器和/或接收器145嵌入在电子板(也称为印刷电路)中，该电子板与和传感器105和/或与地理定位装置110相关联的板是同一板，或该电子板与和传感器105和/或与地理定位装置110相关联的板是分开的。
发射器和/或接收器145附有专用于所使用的通信技术的天线115。
定位装置110附有专用于所使用的定位技术的天线165。
独立电源120例如是蓄电池或电池。该电池可以是本领域技术人员已知的任何类型。在一些变型中，电源120包括多个电池。
每个传感器105、地理定位装置110、发射器和/或接收器145以及电源120嵌入在壳体125和130中。
内壳130例如由密度接近1g/cm3的刚性塑料材料(例如聚乙烯)制成，以模拟人体对γ射线的吸收。
外壳125例如由填充有空气并且密度接近0.1g/cm3的材料(例如聚氨酯)制成。
这些壳体125和130可以被制造为在部件周围模制的单个部件。在一些变型中，这些壳体可以由夹在一起或胶合在一起的两个部分形成。
在一些变型中，壳体125和130可包括由单一材料或不同材料制成的若干层。
在一些变型中，壳体125和130具有球形形状。
在一些实施例中，例如，用于测量物理量的独立检测器10以不同的形状嵌入到不同的研究设备中。在一些实施例中，例如，设备10嵌入在远程控制的研究机器人或用于分析场地的设备(例如用于提取土壤样本尤其是核心采样的设备)中。
在例如图1所示的一些优选实施例中，每个传感器105、地理定位装置110、发射器和/或接收器145以及电源120之间的壳体125和130的内部空间155被泡沫填充。
该泡沫例如是聚氨酯泡沫。
在一些变型中，内部空间155被空气填充。
在例如图1所示的一些优选实施例中，每个传感器105、地理定位装置110和/或发射器和/或接收器145中的至少两个元件分别安装在至少一个不同的板上。
在使用多个板的情况下，多个板通过套管135或silentbloc(注册商标)彼此固定，从而确保机械性能和冲击的吸收。
套管固定到由壳体130保持的板160上。该板优选由硬橡胶制成，能够使冲击被吸收。
在例如图1中所示的一些优选实施例中，检测器100包括用于确定发射频率的装置140，装置140被配置为使得要由发射器发射的信号作为通过接收器接收到的信号中包含的频率信息的函数。
确定装置140例如是嵌入在电子板中的计算机系统。
在例如图1所示的一些优选实施例中，检测器100包括用于在比本地无线网络的通信距离小的距离进行通信的装置140。
该通信装置140例如是被配置为使用标准IEEE 802.11(作为“Wi-Fi”已知)或蓝牙技术(注册商标)发射无线信号的电子芯片。
该通信装置140嵌入在电子板(也称为印刷电路)中，该电子板与和传感器105、地理定位装置110和/或发射器和/或接收器145相关联的板是同一板，或该电子板与和传感器105、地理定位装置110和/或发射器和/或接收器145相关联的板是分开。
在一些实施例(未示出)中，传感器105被配置为感测在检测器100附近的待检测的和/或量化的材料的存在。在这些实施例中，壳体125和130包括允许空气从外部环境通到传感器105的孔。
在这些实施例中，检测器100包括用于通过抽吸供应空气的回路，从而使得可以将外部空气带到检测器100内部和传感器105附近的回路。传感器105位于空气回路内部，并通过密封的电缆密封套连接到检测器100。
在一些实施例(未示出)中，该壳体125和135是透明的，且检测器100包括至少一个位于壳体内部、朝向检测器100的外部定向的相机。在一些优选实施例中，检测器100包括多个这样的相机。
在一些实施例(未示出)中，检测器100包括马达以使得壳体125和130旋转，从而允许检测器100的移动。
为了移动该设备，壳体和内部元件是分开的，并且该设备包括连接到壳体内部的轮子的马达，从而使得可以启动检测器绕其自身的旋转。
图2示意性地示出了作为本发明主题的设备200的特定实施例。该用于映射测量的设备200包括：
-至少一个如图1所述的独立检测器100；以及
-由至少一个检测器发射的至少一个无线信号的接收器205；以及
-显示系统210，被配置为显示在信号中接收的至少一个代表值和代表与所接收的值相关联的坐标的信息项。
接收器205例如被配置为使用与发射器115的发射技术匹配的技术来接收无线信号。
在一些实施例中，设备200包括存储器，该存储器被配置为记录所接收的每个值和每个相关位置。
在例如图2中所示得一些优选实施例中，设备200包括用于对要由所述设备映射的场地分配每个检测器(100)的装置235。
该分配装置235例如是包括抓住至少一个检测器100的装置(未示出)的空中无人机或陆地无人机。该分配装置235由装置200的控制装置(未示出)或专用控制装置控制。
在例如图2中所示的一些优选实施例中，设备200包括用于生成等值线曲线图和作为每个值以及与所接收的每个所述值相关联的坐标的函数的方差图的装置215。
在放射性检测的背景下，所讨论的等值线是例如等剂量。
该生成装置215例如是嵌入在显示系统210的电子控制电路中的计算机系统，例如屏幕。以这种方式生成的映射的示例在图4中示出。
该映射包括：
-部署在场地的检测器100的位置405；
-场地的新检测器100的建议位置415；以及
-由设备200估计的等值线410。
在如图2所示的一些优选实施例中，设备200包括：
-独立电源220；以及
-用于将电力传递到连接到电源的至少一个检测器100的装置225。
电源220是例如通过连接到外部电源(未示出)或通过如太阳能电池板收集可再生能源而被充电的电池。
传递装置225是，例如基于电缆的电池充电器或感应电池充电器。
在例如图2中所示的一些优选实施例中，设备200包括用于确定要被定位的检测器(100)的坐标(其为从至少两个检测器接收的坐标的函数)的装置(230)以及用于显示所确定的坐标的装置(210)。
该确定装置230例如是嵌入在电子电路中的计算机系统。该计算机系统确定与每个估计值相关联的不确定值，并且生成将检测器100定位在与不确定值相关联的坐标处的建议。
在例如图2所示的一些实施例中，设备200包括用于对每个检测器100进行编程的接口。该编程接口使得可以在该检测器100被分配在场地上之前测试检测器100。
该编程接口还允许用户输入信号发射频率，输入的频率由每个检测器100记录，每个检测器100的发射器115根据记录的频率发射信号。
在一些实施例中，接收器205还用作发射器来将用户输入的信号发射频率发送到至少一个检测器100，每个检测器100的发射器115根据发射的频率发射信号。
在一些实施例中，设备200包括用于将显示(优选地以地图的形式)在屏幕115上的每个值和位置发送到远程终端的装置(未示出)。
在一些实施例中，设备200包括装置235，装置235用于向外部通信终端传送代表由设备接收的至少一个值的至少一个信息项以及代表与接收到的值相关联的坐标的至少一个信息项。
外部通信终端例如是：
-电脑，可以是便携式的；
-连接的手表；
-平视显示器；或
-GPS导航仪显示设备。
图3示出了作为本发明主题的方法300的特定步骤的逻辑图。该用于映射场地上的物理量的测量量的方法300包括：
-步骤305，在场地上分配至少一个如图1所述的检测器(100)；
-步骤309，开启每个分配的检测器；
-步骤310，其中每个检测器捕获表示物理量的值；
-步骤315，其中每个检测器对所述检测器进行地理定位；
-步骤320，其中每个检测器发射在地理定位步骤期间确定的代表地理定位值和坐标的无线信号；
-步骤321，将每个分配的检测器设置为待机模式；
-步骤325，其中接收器接收由每个检测器发射的每个无线信号；以及
-步骤330，在屏幕上，在与接收到的值相关联的坐标对应的屏幕位置，显示在信号中接收的至少一个代表值。
在一些实施例中，作为本发明主题的方法300包括生成等剂量曲线和相关方差图的步骤，这些曲线和图在显示步骤330期间显示。
例如，通过利用作为本发明主题的设备200来执行方法300。
Claims (11)
1.一种用于测量物理量的独立检测器(100)，其特征在于，包括：
-至少一个传感器(105)，用于感测表示物理量的值；
-地理定位装置(110)，被配置为提供所述检测器的地理定位坐标；
-无线信号的发射器(145)，无线信号表示每个检测值和所确定的坐标；以及
-独立电源(120)，配置为向所述检测器、每个传感器、所述地理定位装置、所述发射器供电，所述电源被嵌入到柔性防震壳体(125)和密封壳体(130)中。
2.根据权利要求1所述的独立检测器(100)，其中在壳体(130)内部每个传感器(105)、地理定位装置(110)、发射器(145)和电源(120)之间的空间被泡沫或空气填充。
3.根据权利要求1或2所述的独立检测器(100)，其中所述发射器(145)还用作接收器，所述检测器包括用于确定发射频率的装置(140)，装置(140)被配置为使得要由所述发射器发射的信号为通过接收器接收到的信号中包含的频率信息的函数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的独立检测器(100)，其包括用于在比本地无线网络的通信距离小的距离进行通信的装置(140)。
5.一种用于映射物理量的测量量的设备(200)，其特征在于，包括：
-至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的独立检测器(100)；
-由至少一个检测器发射的至少一个无线信号的接收器(205)；以及
-显示系统，被配置为显示在信号中接收的至少一个代表值和代表与所接收的值相关联的坐标的信息项。
6.根据权利要求5所述的设备(200)，其包括用于对要被所述设备映射的场地分配每个检测器(100)的装置。
7.根据权利要求5或6所述的设备(200)，其包括用于生成等值线曲线图以及为每个值和与所接收的每个所述值相关联的坐标的函数的方差图的装置(215)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备(200)，其包括：
-使用可充电电池或一次性电池的独立电源(220)；
-用于将电力传递到连接到所述电源的至少一个检测器(100)的装置(225)。
9.根据权利要求8所述的设备，其包括用于确定要被定位的检测器(100)的坐标的装置(230)以及用于显示所确定的坐标的装置(210)，所述要被定位的检测器(100)的坐标为从至少两个检测器接收的坐标的函数。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的设备，包括：用于向外部通信终端传送代表由所述设备接收的至少一个值的至少一个信息项以及代表与接收到的所述值相关联的坐标的至少一个信息项的装置(235)。
11.一种用于映射场地上的物理量的测量量的方法(300)，其特征在于，包括：
-步骤(305)，对场地分配至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的检测器(100)；
-步骤(310)，其中每个检测器捕获代表物理量的值；
-步骤(315)，其中每个检测器对所述检测器进行地理定位；
-步骤(320)，其中每个检测器发射代表在地理定位步骤期间确定的地理定位值和坐标的无线信号；
-步骤(325)，其中接收器接收由每个检测器发射的每个无线信号；以及-步骤(330)，在屏幕上，在与接收到的值相关联的坐标相对应的屏幕位置处，显示在信号中接收的至少一个代表值。
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