基于ＰＣＩ总线的氡室监控与采集系统的研制

摘要：氡室作为刻度测氡仪器的一种标准装置有着重要的应用，本文利用PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡作为数据采集接口，根据采集数据对氡室气路进行控制，并通过MCGS组态软件以设备驱动程序的方式控制继电器的状态，实现氡的自动补给和排放以及氡室内温湿度的智能控制。从而保证氡室内氡浓度的动态稳定性。

关键词：氡室；PCI总线；组态软件；数据采集；智能控制

中图分类号：TP273文献标识码:A文章编号：1009-3044(2008)27-2076-02

Research of Automatically Data Acquisition and Monitoring System of Radon Room Based on PCI-BUS

CHEN Rui1，ZHOU Shu-min2

(East China Institute of Technology, 344000 Fuzhou, China)

Abstract: Radon chamber is a standard equipment which demarcates Radon measure instrument. This paper introduces a high- speed data acquisition card called PCI- 8408 based on PCI bus, and data collection is controlled automatically by device driver using MCGS. The paper discusses the dynamic method and mathematic model which keeps the radon consistence stability in radon room.

Key words: radon chamber; PCI-BUS; configuration software; data acquisition; intelligent control

1 引言

氡室主要用于辐射测量领域里标定测氡仪器。除此之外，它也可用于进行放射医学等学科的研究和测量。对氡室中氡及其子体浓度的测量数据的快速准确采集都必须经过严格控制。本文采用了 PCI- 8408 数据采集卡对氡室气路进行控制，该卡采用了光电隔离技术，使计算机与现场信号之间全部隔离，提高了计算机与本卡在工作中的抗干扰能力和抗损毁能力。由 PC 机控制以实现采集工业现场的模拟信号或开关信号并进行处理，以模拟信号或开关量输出完成系统的控制或指示。

2 氡室监控接口与组成

2.1 系统组成与设计

氡室监控与采集系统由氡室主要由箱体与气路系统、氡源发生器与氡浓度监控系统、温湿度调节与温湿度等监测系统组成。

2.2 数据采集卡

系统设计选择的是中泰PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡，它适用于PCI总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。适用于工业现场中各种开关信号的自动控制以及计算机同数字仪器的接口。该卡上的16路开关量输入回路中的前8路具有中断捕获功能，可用于外部电路的逻辑控制或开关控制，也可直接驱动小型继电器或发光管，但其最大输出电流为200mA左右。在 PCI-8408 数据采集卡工作时，CPU通过向对应的 I/O端口写数据“1” 使某一路光电耦合器导通，写数据“0” 使光电耦合器截止。

3 软件设计

软件设计主要是硬件的驱动及系统算法、调度、监督和控制等应用能力。本系统设计开发中选择了 MCGS (Monitor and Control Generated System)工控组态软件。

3.1 设备窗口管理

设备窗口是MCGS组态软件所包含的一个窗体，主要完成对数据采集模块的驱动连接及对采集信号定义设备变量，完成数据信号的输入与输出。

3.2 控制方案及算法设计

氡室气路控制是通过应用程序直接操作数据采集卡的光电隔离输出部分, 使其输出高低电平以控制氡室气路系统。

为了使氡在氡室中，在一段时间内保持某一期望浓度常常采用间歇式的方法来实现。其设计思路是：首先启动氡源，实现氡室中氡量逐渐增加，直至所允许的最大值时， 能停止氡量的补给；然后待氡室中的氡量自然衰减到所允许的最小值时，若中途启动氡源，又能使氡室中的氡量增加， 直至所允许的最大值时停止氡量的补给，这样不断重复。动态保持氡浓度的设计思想，可简单地描述为：首次补氡->自然衰减->中途补氡->自然衰减->中途补氡->自然衰减->…

在多功能氡室自动监控系统中，准确确定“首次补氡”、 “中途补氡”及“自然衰减” 的时间长短是关键。为此必须研究氡室中的氡在这期间内氡量变化规律的数学模型。图4可以定性地描述氡室内氡活度随时间的变化规律。图中，Q表示期望的氡活度值，Qmax表示氡室内氡活度的最大值，Qmin表示氡室内氡活度的最小值，两者是由给定的相对误差计算出来的。t0表示“首次补氡”的时间，T表示在误差允许的范围内“ 衰减”的时间，t表示“中途补氡”的时间。

4 结论

采用具有较强的抗干扰能力和自我保护能力的 PCI- 8408 光隔离脉冲计数定时接口卡对氡室气路进行控制, 实现了氡室内氡的自动补给和排放, 提高了氡室浓度动态稳定性和氡室标定的准确性，满足其性能要求。系统设计实现了计算机对标定数据处理的自动化, 这样对消除标定数据的不同干扰, 降低由此产生的各种误差, 客观、 准确地反映实际问题起到了一定的作用，对提高系统的控制质量、充分利用计算机的控制性能有着巨大的优势。该方案安全可靠，有很大的实用价值。

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