一种探测器智能控制系统、控制方法及pet设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种PET (Positron Emiss1n ComputedTomography，正电子发射计算机断层扫描)设备的数据采集控制设备。
【背景技术】
[0002]核探测器在关系民生的日常应用中越来越普遍，在检验检疫、卫生环保、医疗领域更是获得了快速的发展。核探测器作为射线探测的基本单元，能对日常应用到的各类电离射线进行定性或定量的探测，例如料位计的X射线，水质检测与监测的α、β射线，医用CT的X射线，PET的γ射线，环境辐射本底监测的X、γ，中子等射线。
[0003]核探测器的数字化和模块化是当前最主流的发展趋势，通过某一射线探测模块对射线有效的能量转化，将高能的射线通过逐步转化为可量化。可数字化的电信号是目前核探测器的共同发展趋势，而受限于不同的应用领域，仪器开发商需要围绕模块化的探测器搭建数据采集系统和控制系统。
[0004]国外的堪培拉(Canberra)公司在核探测器领域有广阔的产品线，并针对不同型号的探测器研发可通用的数字化控制模块多道分析仪:0SPREY。OSPREY基于DSP技术，能适配NaI探测器、LaBrf探测器或高纯锗探测器，并能提供探测器所需的正负高压选择，该多道分析仪集成固化了能谱分析、自动增益调节等功能，是目前核探测器的控制器在能谱测量领域最成熟和广泛的应用。
[0005]日本滨松公司主导核探测器的关键部件和专用模块。在特定的探测器上，滨松通过对探测器性能的测试，将参数固化到特定模块中，研发独立的电源模块和应用模块，例如在核探测器的计数领域，目前最新研发M9001-03基于PCI的计数模块卡和C499-01的高压模块。滨松通过希望通过各个部件的组合完成对任意核探测器的配置、控制和应用。
[0006]爱尔兰SensL公司针对其硅光电倍增器(SiPM)构成的核探测器，推出HRM-TDC，用于对探测器的多通道数据处理，并且内部含有TDC能完成核探测器相关时间测量、飞行时间的应用，该TDC已经能达到27ps时间精度的测量。
[0007]国内的湖北方圆环保科技有限公司的能谱仪、α β测量仪等核仪器一直在国内占有领先市场份额。该公司推出的集成控制器FYFS-2002F具备核探测器的高压供给、校正、能量谱统计、数据预处理等功能，同时能配对多种核探测器型号，该公司正研发下一代基于FPGA的超多通道核探测器控制器，希望通过通用平台完成多个探测器的接入，目前在α β计数器上已经实现了 8通道-10探测器的接入综合控制。
[0008]但是目前无论是医学用辐射探测器还是环境监护、检测、监测用核探测器，都是通过探测器与控制模块的混合设计，将专用电子电路和嵌入式软件系统融合一体完成探测器的供给和功能，目前的探测器对下列问题无法提供成套的解决方案:
[0009](I)探测器的电源无法通过智能配置供给，无法实施监护。
[0010](2)探测器的数据输出一直都是被动传输，而没有主动控制。
[0011 ] (3)探测器无法动态升级。
[0012](4)阵列化探测器的管理和维护困难:阵列化探测器的星状网络全局时钟在实际应用中面临数据线繁杂，数据布线要求精度高等困难。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种探测器智能控制模块及控制方法，将探测器独立包装起来，使得探测器的控制网络化、数据模块化，对外提供统一接口，能对探测器的信息进行全面的掌握，保证探测器的正常工作状态，同时能根据应用适应性来配置探测器的参数并进行数据处理，通过在线改变固件就可以让基本探测器单元能适用各种不同的领域的应用。
[0014]为达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0015]一种探测器智能控制系统，包括通信连接的外部控制模块以及与所述外部控制模块分别通信连接的至少一组数据传输及控制模块；
[0016]所述外部控制模块与所述每组数据传输及控制模块分别通信连接以用于下发探测器、数据传输及控制模块的控制报文、接收并处理二者的反馈报文以及经由所述数据传输及控制模块发送的探测器原始数据或预处理数据；
[0017]所述每组数据传输及控制模块包括处理单元、数据预处理单元，以及至少一组第一类接口、至少一组第二类接口、第五类接口、第六类接口 ；
[0018]所述第五类接口和所述外部控制模块通信连接用于传输探测器和所述数据传输及控制模块的控制报文和反馈报文；
[0019]所述处理单元用于接收、解析、处理、转发所述探测器及数据传输及控制模块的控制报文；
[0020]至少一组第一类接口和多组探测器分别连接用于探测器的控制报文和反馈报文的传输；
[0021]至少一组第二类接口和多组探测器分别连接用于探测器原始数据的传输；
[0022]所述数据预处理单元用于采集、接收、转发所述探测器原始数据，或所述数据预处理单元用于采集、接收、预处理所述探测器原始数据并转发探测器预处理数据；
[0023]第六类接口和所述外部控制模块通信连接用于探测器原始数据或探测器预处理数据的传输。
[0024]探测器智能控制系统还包括至少一组探测器和/或数据传输及控制模块的工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块，所述数据传输及控制模块设置至少一组第三类接口，所述第三类接口为预留控制接口，每组数据传输及控制模块经由所述第三类接口与一组所述工作状态监测与控制模块和/或外部工作环境监测模块通信连接。
[0025]所述工作状态监测与控制模块为风扇监测与控制模块、电源监测与控制模块中的一种或多种组合:所述电源监测与控制模块一端与探测器和/或数据传输及控制模块的电源通信连接、所述电源监测与控制模块的另一端经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以用于接受所述智能控制系统的驱动动态配置所述电源的输出，其中电源输出包括电压、电流以及功率的输出。；所述风扇监测与控制模块一端与多个风扇通信连接，所述风扇监测与控制模块的另一端经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以用于接受所述智能控制系统的驱动动态调整所述风扇的转速；
[0026]所述外部工作环境监测模块为工作温度监测模块、环境湿度监测模块中的一种或多种组合:所述工作温度监测模块一端与一温度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作温度信息；所述环境湿度监测模块一端与一湿度传感单元通信连接、另一端与经由其中一第三类接口与所述数据传输及控制模块相连以实时监测所述探测器和/或所述数据传输及控制模块的工作环境的湿度信息。
[0027]所述第一类接口以及第二类接口的数量对应所述多个探测器的数量设置，所述每一个探测器分别经由一组第一类接口、一组第二类接口与所述数据传输及控制模块通信连接;
[0028]优选的，所述数据传输及控制模块还包括ID确认单元，所述ID确认单元经由所述第五类接口与所述外部控制模块通信连接以用于告知并确认所述数据传输及控制模块的ID身份；
[0029]优选的，所述数据处理单元的预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。
[0030]所述处理单元为用于参数配置和固件升级的第一控制器，所述数据预处理单元为用于多路探测器数据交互的第二控制器，所述一组第五类接口、至少一组第一类接口设置于所述第一控制器上，所述一组第六类接口以及至少一组第二类接口设置于所述第二控制器上，所述第三类接口设置于所述第一控制器或所述第二控制器上。
[0031]所述第一控制器和/或所述第二控制器设有一第七类接口，所述第七类接口为外设扩展接口以连接外设控制单元用于第一控制器和/或所述第二控制器RAM以及FLASH的扩展；
[0032]优选的，所述第一控制器与所述第二控制器之间设有用于二者之间数据交互第四类接口 ；
[0033]优选的，所述第一控制器和所述第二控制器为MCU (Micro Control Unit，微控制单元)、DSP (digital signal processing，数字信号处理器)、CPLD (Complex ProgrammableLogic Device，复杂可编程逻辑器件)、FPGA (Field — Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)中的任意一种。
[0034]所述第二控制器为FPGA，所述第一控制器与所述FPGA之间经由第四类接口通信连接，所述第四类接口包括J401接口与J402接口，所述J401接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间固件配置数据的传输，所述J402接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间业务数据的传输；
[0035]优选的，所述J401接口为PS模式配置接口，所述J402接口为短距数据传输接口，所述短距数据传输接口为RS232接口、SPI (Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I2C (Inter — Integrated Circuit)、GP1 (General Purpose Input Output、通用输入/输出)、FSMC(Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器)、EPI (Embedded Panel Interface、嵌入式面板接口)、LOCAL BUS (局部总线)中的任意一种；
[0036]优选的，所述第一控制器为MCU。
[0037]所述第一类接口、第二类接口、第三类接口、第五类接口以及第六类接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SP1、I2C、GP1、FSMC中的任意一种；
[0038]所述外部控制模块包括控制显示单元、和所述控制显示单元通信连接的至少一组设备接入单元；
[0039]所述控制显示单元包括用于探测器和数据传输及控制模块控制的报文存储与下发部、探测器和/或数据传输及控制模块的性能与环境参数配置部、探测器和/或数据传输及控制模块的性能与工作状态参数配置部，以及用于处理、分析、存储所述探测器原始数据或预处理数据的数据处理部；
[0040]所述报文存储与下发部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以用于探测器的参数查询与配置、所述探测器与数据传输及控制模块的固件升级；
[0041]所述性能与环境参数配置部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以将所述用于动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数；
[0042]所述性能与工作状态参数配置部经由所述设备接入单元与所述每组数据传输及控制模块的第五类接口通信连接以用于动态配置所述探测器和/或数据传输及控制模块的工作参数、以及所述工作状态监测模块的工作参数；
[0043]所述数据处理部与所述每组数据传输及控制模块的第六类接口通信连接以用于所述多路探测器原始数据/预处理数据的后期数据处理，包括数据存储、计算、处理、转发、
图像重建等。
[0044]所述控制显示单元与所述设备接入单元之间，所述设备接入单元之间、所述设备接入单元与所述数据传输及控制模块之间经由全IP通信连接