人身安全联锁系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗防护技术领域，特别涉及人身安全联锁系统。


背景技术：

2.当前的常规治疗法已无法控制，必须设法采用更先进的治疗方法，质子和重离子治疗被普遍认为是较理想的放疗技术。
3.质子治疗与重离子治疗都属于放射治疗；为了保护人体免受辐射的伤害，在辐射控制区、治疗区与公共区一般通过铅门进行辐射的隔离。而现有技术中，铅门往往仅起到关闭后防止辐射泄露的作用，但是在治疗的过程中一旦铅门被误开启，会发生辐射的泄漏情况，很容易对进入辐射区域的工作人员与参观者遭受无故的过量照射，造成严重的后果。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供人身安全联锁系统，主要解决了现有技术中所提出的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.人身安全联锁系统，包括以太网交换机、服务器、客户端、plc控制系统、人员出入管理系统和区域辐射监测系统；
7.所述plc控制系统包括冗余plc及分布式i/o模块；
8.所述区域辐射监测系统由辐射监测主机和若干探测器组成；
9.所述以太网交换机用于连接所述服务器与所述plc控制系统、人员出入管理系统和区域辐射监测系统进行数据传输；
10.所述客户端通过服务器驱动plc控制系统控制主站、加速器站和治疗室站的设备运行；
11.所述人员出入管理系统包括个人剂量管理平台和人员出入管理箱，所述加速器站安装有所述人员出入管理箱。
12.优选的，所述加速器站设置有红外感应器、急停清场盒、声光报警灯、人员出入管理箱、防护门、束流闸、状态显示屏、摄像头和语音系统；
13.所述治疗室站设置有医生控制盒、防护门、剂量显示仪和急停清场盒；
14.所述分布式i/o模块分别与所述红外感应器、急停清场盒、声光报警灯、人员出入管理箱、防护门、束流闸、语音系统、医生控制盒和剂量显示仪电连接；
15.所述plc控制系统通过rj45网线分别与人员出入管理箱、状态显示屏、摄像头、语音系统、医生控制盒和剂量显示仪通讯连接。
16.优选的，所述人员出入管理箱的外表面固定安装有ic读卡器、指示灯和按钮，所述人员出入管理箱内设置有arm处理器，所述arm处理器分别与所述ic读卡器、指示灯、按钮和分布式i/o模块电连接。
17.优选的，所述主站设置有联锁区域控制箱，所述联锁区域控制箱与所述plc控制系
统电连接，所述联锁区域控制箱用于对离子源高压与所述束流闸进行控制和相应状态的显示。
18.优选的，若干所述探测器包括γ探测器和n探测器。
19.优选的，所述个人剂量管理平台包括个人剂量计和个人剂量计读数器，所述个人剂量计与所述个人剂量计读数器连接，所述个人剂量计读数器用于个人剂量计读取数据。
20.优选的，所述人员出入管理箱还包括钥匙，所述钥匙设置有全部归位和未归位两种状态，两种状态作为联锁信号接入所述plc控制系统。
21.优选的，所述服务器采用冗余服务器。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
23.1、本实用新型中，该安全联锁控制系统主要由集中管理部分、分散控制部分和网络通信部分组成，构成一个大型自动化监测与控制的集散控制系统，为生产与工艺分析提供了科学真实的数据；其中分散控制部分中的plc控制系统是实现联锁逻辑的核心部分，完成治疗室通道处门与束流闸的联锁控制，避免影像过程中发生误操作，能够保护进入辐射区域的工作人员与参观者免受无故的过量照射。
24.2、本实用新型中，辐射隔离区域的每个门都有三重联锁：一为防护门限位开关；二为身份识别ic卡，可对进入隔离区的人员确定其身份，记录每个进出人员的情况，并接入联锁系统的控制逻辑中；三为钥匙，确保钥匙上的钥匙在没有全部归还的情况下，束流闸不会被打开；并且，通过采用冗余设计的多套联锁设备相互独立，不会因为一套设备的失效而影响到其他系统的安全性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型的安全联动系统的组成框架示意图；
27.图2为本实用新型的加速器的控制逻辑示意图；
28.图3为本实用新型的加速器控制流程图；
29.图4为本实用新型的治疗室控制逻辑示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1所示，本实用新型提供人身安全联锁系统，包括以太网交换机、服务器(采用冗余服务器)、客户端、plc控制系统、人员出入管理系统和区域辐射监测系统；以太网交换机用于连接服务器与plc控制系统、人员出入管理系统和区域辐射监测系统进行数据传输；客户端通过服务器驱动plc控制系统控制主站、加速器站和治疗室站的设备运行；plc控制
系统采用siemens s7-400冗余系列plc及分布式io模块，完成现场设备的控制与状态信息的采集，通过构建环形网络结构，使得系统通讯故障率降至最低；人员出入管理系统包括个人剂量管理平台和人员出入管理箱(型号选用wf-slc-02c)；区域辐射监测系统由辐射监测主机、γ探测器和n探测器组成，探测器实时测量辐射区域内的辐射值，通过辐射监测主机可视化显示并传送给plc控制系统作为安全联锁信号。
32.其中，区域剂量监测系统用于完成对加速器各个区域的实时剂量监测，当某一区域剂量超限时，不允许进入该区域；plc控制系统接收区域辐射监测系统的数据，完成辐射区门与辐射剂量的双重联锁；即某一区域有束流时，工作人员不能进入该区域；在某一区域有人时，束流不能被送到相应的区域；此外，辐射监测信号也将作为安全联锁信号，当某一区域剂量超过所设阈值时，即便在无束流的状态也不允许人员进入，保障工作人员的安全。如果有人区域突然发生误照，有较大剂量时，plc能够迅速降下束流闸切断束流。
33.本实施例中，该安全联锁控制系统主要由集中管理部分、分散控制部分和网络通信部分组成，构成一个大型自动化监测与控制的集散控制系统，为生产与工艺分析提供了科学真实的数据；其中分散控制部分中的plc控制系统是实现联锁逻辑的核心部分，完成治疗室通道处门与束流闸的联锁控制，避免影像过程中发生误操作，能够保护进入辐射区域的工作人员与参观者免受无故的过量照射。
34.具体的，加速器站设置有红外感应器、急停清场盒、声光报警灯、人员出入管理箱、防护门、束流闸、状态显示屏(型号选用wf-slc-20a)、摄像头和语音系统；治疗室站设置有医生控制盒(型号选用wf-slc-03d)、防护门、剂量显示仪和急停清场盒(型号选用 wf-slc-10b)；分布式i/o模块分别与红外感应器、急停清场盒、声光报警灯、人员出入管理箱、防护门、束流闸、语音系统、医生控制盒和剂量显示仪电连接；plc控制系统通过rj45 网线分别与人员出入管理箱、状态显示屏、摄像头、语音系统、医生控制盒和剂量显示仪通讯连接；可以将人身人身安全联锁系统所需控制、联锁的设备状态全部输入至plc内，再通过plc系统进行联锁判断设备是否满足工作允许的条件，来实现加速器站和治疗室站的现场防护门、束流闸、声光报警灯等设备的联锁控制。
35.其中，医生控制盒用于医生对治疗室束流闸的控制，这也是阻挡束流与患者之间的最后一道闸；同时，医生控制盒上设置的液晶屏可以实时显示当前区域束流闸状态、系统时间、网络连接状态、区域剂量等信息。
36.具体的，人员出入管理箱的外表面固定安装有ic读卡器、指示灯和按钮，人员出入管理箱内设置有arm处理器，arm处理器分别与ic读卡器、指示灯、按钮和分布式i/o模块电连接；且由于人员出入管理箱是确保人员安全的重要部件，用于对人员进入辐射区域进行监控与管理；因此，在加速器站和治疗室站的各个辐射分区入口均设置有人员出入管理箱，与服务器和plc相互通信，只有人员出入管理箱经过授权和累积剂量未超限的人员刷卡(或个人剂量计)后才能够分配开门权限，按下按钮后开门指令会发送至plc控制系统内，控制防护门打开。
37.具体的，主站设置有联锁区域控制箱(型号选用wf-slc-01c)，联锁区域控制箱与plc 控制系统电连接，联锁区域控制箱用于对离子源高压与束流闸进行控制和相应状态的显示；且该联锁区域控制箱采用arm cortexm4内核微控制器为核心，主频168mhz，内置flash存储器、实时时钟、液晶显示驱动等；同时，具有八路继电器输出接口，可以连接plc控
制信号；具有八路隔离输入，可直接由plc将状态信息输入到控制器上显示。
38.具体的，个人剂量管理平台包括个人剂量计和个人剂量计读数器，个人剂量计与个人剂量计读数器连接，个人剂量计读数器用于个人剂量计读取数据；且个人剂量计绑定有ic卡， ic卡用于ic读卡器读取数据。
39.具体的，人员出入管理箱还包括钥匙，钥匙设置有全部归位和未归位两种状态，两种状态作为联锁信号接入plc控制系统；plc监测钥匙上钥匙的状态，在钥匙没有全部归还的情况下束流闸不会被打开，确保在辐射区内有人的情况下束流不会进入该区域。
40.本实施例中，该人身安全联锁系统采用wf-slc-hmm人身安全联锁系统软件运行，通过采用了双机数据热备份，双机通信冗余技术，有效确保了数据安全性，以及数据完整性；该人身安全联锁系统软件分为服务器软件与客户软件。
41.其中，服务器软件为后台运行，开机自启动；而客户端软件完成辐射区域设备状态与区域剂量的可视化监测，为区域调度提供可靠的依据；同时，该人身安全联锁系统该软件是位于整个系统的数据层，用于与钥匙、剂量监测系统和plc建立链接；该软件可以帮助企业有效地全天候在线监控加速器运行状态、人员出入情况及各联锁部件之间的逻辑控制，确保加速器运行期间的人身生安全。
42.本实施例中，辐射隔离区域的每个门都有三重联锁：一为防护门限位开关；二为身份识别ic卡，可对进入隔离区的人员确定其身份，记录每个进出人员的情况，并接入联锁系统的控制逻辑中；三为钥匙，确保钥匙上的钥匙在没有全部归还的情况下，束流闸不会被打开；并且，通过采用冗余设计的多套联锁设备相互独立，不会因为一套设备的失效而影响到其他系统的安全性。
43.本实施例中，参考图2-4所示，该人身安全联锁系统的工作联锁逻辑具体为：系统在正常工作前必须经过复位和自检两个过程。复位是初始化系统各个设备的工作状态，使其进入初始状态；自检是对各个设备的工作性能进行检查，确保系统的正常运行。
44.在复位和自检工作完成后，系统在开始运行前首先保证辐射区域内无人员滞留。巡检人员进入辐射区域，按下清场按钮，声光报警灯发出声光信号来表示系统即将进入工作状态，提醒所有工作人员撤离辐射区域，巡检人员在辐射区域内巡查确认无人员停留后，离开辐射区域关闭防护门。此时满足了供束的联锁条件，通过控制按钮可以让束流闸打开，使束流进入到该辐射区域。
45.此时若工作人员需要进入加速大厅，需要对有效持卡人进行个人剂量监测，如果个人剂量超限则不允许拔取钥匙，即不允许进入相应区域，如果个人剂量值正常，则拔取相应的钥匙，进入指定的区域，系统打开防护门，进入正常运行状态。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。