智能控制的可移动式电子束辐照装置及其应用制造方法及图纸

智能控制的可移动式电子束辐照装置及其应用，属于辐照消杀领域。装置主要包括电子束源、功率源、运动系统、控制系统、冷却系统、臭氧处理系统、地面移动承压板。本发明专利技术提供的辐照装置，是可移动的，电子束源可以360度旋转，且能实现远程智能控制的，能自动规划运动轨迹，可自主对环境内的待辐照物进行全方位灭菌。自带地面移动承压板，选择性使用；配备臭氧处理系统，可选择性去除臭氧及其他气体，可应用于多种环境。用于具有墓室、洞穴内的不可移动文物及其环境灭菌；用于微生物感染的低温区域，如冷库、冷链车厢、冷冻食品外表面等；用于医院病房、医疗垃圾等感染区域及感染物品接触到的空间壁面消毒。

【技术实现步骤摘要】
智能控制的可移动式电子束辐照装置及其应用
：本专利技术涉及辐照装置及辐照消杀
，具体为智能化的可移动式电子束辐照装置及其灭菌技术，该装置可应用于文物领域的墓室、微生物感染的不同温度的空间壁面等的灭菌。技术背景：近年来，辐照技术不断发展，广泛用于放射医疗、无损探伤、食品灭菌等各个领域，其中电子束辐照加速器是由辐射源产生高能束流。电子束作用于待消毒产品的时候，电子可注入微生物体内，导致致病微生物细胞壁破裂，破坏DNA和其它生物大分子，致使蛋白质和生物酶等生物大分子变性，致使致病微生物死亡。电子束辐照技术有着无污染、零排放、消毒能力强、能耗低、处理成本低等优点而逐渐受到国内外医疗废物处理行业的关注。目前常用电子辐照加速器装置主要包括自屏蔽的电子帘加速器、高频高压(地那米)加速器和高能高频直线加速器等。这些加速器辐照系统包括加速器、加速器附属设备和束下装置等等。都是固定装置，设置在专用的辐照大厅内，并有独立的控制车间及屏蔽墙体，建造成本高，占地面积大。这些辐照加速器在进行消毒灭菌、辐照改性等应用时，必须将所有待加工的物品都先转移到相应的辐照装置的束下装置上，进行辐照后移出。为了适应如粮食等重量或体积较大，但仅需要很小的辐照剂量既可以满足灭菌需要的物品的辐照灭菌等应用需求，研究者们也设计出了可移动的有大型车载式电子加速器，用于待辐照物品移动的使用场景。目前尚无智能化控制的可移动的电子束辐照加速器，限制了其在不可移动、或者不便移动的特殊场景的辐照灭菌应用。目前文物进行发掘后，一般采取迁移保护和原位保护。可移动的文物会转移至博物馆等地进行修复及保存，小型建筑类文物也可以进行整体的搬迁移动。而大型建筑，如墓室、洞穴类建筑及建筑内的需要原位保护的文物(壁画、浮雕、彩塑等)因其不可移动性，或者移动后会严重破坏科学和艺术价值的文物，其原位保护是文物保护领域的世界性难题。对各地墓室内现场环境复杂，常处于高湿度环境，其表面及内部浅表层容易滋生细菌、真菌等微生物，导致文物发霉、变色、剥落，对文物造成严重破坏，亟需开发无损的方式进行防治保护。对于壁画、彩陶等颜色多样，制作工艺复杂的艺术品，因成分的特殊性，常规的灭菌方法容易对原料产生不可逆转的影响，造成文物的破坏。目前常用的文物保护方法有化学熏蒸、紫外光照等等，在一定范围内能对微生物产生影响。但是在高湿度环境中的灭菌应用中，部分微生物繁殖生长很快。化学熏蒸法存在着灭菌不彻底，对环境有危害等缺点，而紫外光照相对环保，但是杀菌率不高。因为光源的限制，以及对人眼，光敏物质的影响，应用范围也有限。适用于文物原位保护的新型高效的灭菌工艺一直是文物保护领域需要解决的问题。冷链食品从生产、冷冻、运输、销售地储存、零售等各个环节中，需要不断的接触冷库、冷链车厢等区域。工人转运时也会接触冷冻物品外包装、冷库及冷链车厢等空间及壁面。由于冷库等环境的低温特殊性，常用的化学方法的灭菌效率急剧降低，遇到水汽凝结及冰块，则无法杀灭冰冻物里面的病毒。而电子束穿透能力及灭菌效果不受温度影响，且灭菌速率快，因此适用于低温感染冷库、车厢、大储存柜等壁面消毒的辐照灭菌装置，阻断病毒传播链，是全球疫情环境下亟需解决的问题。为应对受感染的大量病人，建立独立的感染医院及方舱医院，病房的消杀采用的是喷洒化学试剂等，医疗垃圾转运的车厢等也是采用化学法。感染病房相关的病房壁面，车厢等，喷洒大量化学试剂是不适合的，如果能用不引入二次污染的电子束辐照灭菌方式，则可以大量的节省人力物力财力，有利于控制病毒传播及保护医务人员安全。综上，智能化的可移动的电子束辐照灭菌装置，可以解决目前国内外亟需的特殊场景的微生物消杀问题，拓宽电子束辐照灭菌的应用领域。设计制备出该类装置及开发相应的辐照工艺将能对不可移动文物、低温感染的空间壁面、医院病房、医疗垃圾转运仓、转运车厢的消毒提供先进的灭菌技术，是利国利民的举措。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能控制的可移动式辐照装置及其应用辐照工艺，可用于文物及所处环境的辐照灭菌，实现对文物的原位保护；可用于微生物感染的低温区域，如冷冻物品外包装、冷库及冷链车厢，杀灭冰层、液体里的隐藏病毒，实现彻底灭菌；可用于医院病房、医疗垃圾等感染区域及感染物品接触到的空间壁面消毒，实现绿色消杀，阻断传播链。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种智能控制的可移动式电子束辐照装置，主要包括电子束源、功率源、运动系统、控制系统、冷却系统、臭氧处理系统、地面移动承压板。电子束源是由电子束源装置提供，能量范围为80keV-10MeV，提供灭菌用的电子束流，包括但不限于电子帘加速器、高频高压(地那米)加速器和高能高频直线加速器。功率源是指为装置的供能装置，包括但不限于高压电源。运动系统是带动电子束源移动的主要部件，带动电子束源的360度旋转及三维方向运动，包括但不限于平台车、机械臂等。控制系统是智能化控制的高度集成系统，包括运动控制、电子束源控制、外部监控控制及配电控制，包括但不限于交换机、以太网、上位机、触摸屏等部件。冷却系统是电子束源的辅助系统，控制温度，保障电子束源的正常运行。臭氧处理系统包括但不限于气体吸附罩、气体管路、抽气泵、臭氧处理罐，包括但不限于活性炭等臭氧处理剂。臭氧处理系统是可以选择性开启，电子束辐照到空气中时，会与氧气发生作用，产生一定浓度的臭氧。臭氧具有氧化性，在不同的使用环境下，有利有弊，臭氧处置系统开启时，保障空间内的臭氧浓度低于国家排放标准的最低浓度，或者满足被照空间的更高需求。臭氧处理系统开启时，可以对空气进行一定程度的灭菌。地面移动承压板，包括但不限于钢板、高强度复合材料板、木板等，下方铺垫枕木。可以折叠进行选择性使用，以确保设备适用于不同的空间环境。图1为本专利技术的安装结构图，本装置的在全向移动平台车(1)上安装机械臂固定调整装置(2)、方位角度仪(3)，机械臂固定调整装置(2)上安装有机械臂(4)，机械臂(4)的顶端部通过固定架(5)固定有电子束源(6)，固定架(5)上安装有距离传感器(19)；电子束源(6)的出束口外侧四周设有气体吸收罩(7)，气体吸收罩(7)围住电子束源(6)的出束口外侧四周，气体吸收罩(7)通过抽气管与臭氧吸收处理罐(14)连通，臭氧吸收处理罐(14)与抽气泵(13)连接；臭氧吸收处理罐(14)中装有臭氧吸收处理剂；可移动智能化辐照装置还配有控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)，控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)安装到铅屏蔽柜(12)中，高压系统(10)通过高压线缆(9)与电子束源(6)连接，抽气泵(13)、高压系统(10)、机械臂(4)、方位角度仪(3)、机械臂固定调整装置(2)、水冷系统(11)等均与控制系统(8)连接；控制系统(8)主要包括机械臂控制系统(与机械臂连接并控制机械臂运动)、电子束源装置控制系统(与电子束源装置连接，用于控制电子束源)、中央控制系统、外部监控系统(监控设备工作状态)；机械臂控制系统与机械臂(4)连接控制机械臂(4)的运动，电子束源装置控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，在全向移动平台车(1)上安装机械臂固定调整装置(2)、方位角度仪(3)，机械臂固定调整装置(2)上安装有机械臂(4)，机械臂(4)的顶端部通过固定架(5)固定有电子束源(6)，固定架(5)上安装有距离传感器(19)；电子束源(6)的出束口外侧四周设有气体吸收罩(7)，气体吸收罩(7)围住电子束源(6)的出束口外侧四周，气体吸收罩(7)通过抽气管与臭氧吸收处理罐(14)连通，臭氧吸收处理罐(14)与抽气泵(13)连接；臭氧吸收处理罐(14)中装有臭氧吸收处理剂；/n智能控制的可移动式辐照装置还配有控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)；控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)安装到铅屏蔽柜(12)中；高压系统(10)通过高压线缆(9)与电子束源(6)连接，抽气泵(13)、高压系统(10)、机械臂(4)、方位角度仪(3)、机械臂固定调整装置(2)、水冷系统(11)均与控制系统(8)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，在全向移动平台车(1)上安装机械臂固定调整装置(2)、方位角度仪(3)，机械臂固定调整装置(2)上安装有机械臂(4)，机械臂(4)的顶端部通过固定架(5)固定有电子束源(6)，固定架(5)上安装有距离传感器(19)；电子束源(6)的出束口外侧四周设有气体吸收罩(7)，气体吸收罩(7)围住电子束源(6)的出束口外侧四周，气体吸收罩(7)通过抽气管与臭氧吸收处理罐(14)连通，臭氧吸收处理罐(14)与抽气泵(13)连接；臭氧吸收处理罐(14)中装有臭氧吸收处理剂；
智能控制的可移动式辐照装置还配有控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)；控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)安装到铅屏蔽柜(12)中；高压系统(10)通过高压线缆(9)与电子束源(6)连接，抽气泵(13)、高压系统(10)、机械臂(4)、方位角度仪(3)、机械臂固定调整装置(2)、水冷系统(11)均与控制系统(8)连接。


2.按照权利要求1所述的一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，控制系统(8)主要包括机械臂控制系统、电子束源装置控制系统、中央控制系统、外部监控系统；机械臂控制系统与机械臂(4)连接控制机械臂(4)的运动，电子束源装置控制系统与电子束源(6)的发生装置连接，用于控制电子束源(6)；
机械臂控制系统、电子束源装置控制系统、中央控制系统、高压系统(10)、水冷系统(11)放置在铅屏蔽柜(12)中，屏蔽散射线，保护其不受射线的照射，提高其使用寿命，同时铅屏蔽柜(12)可随全向移动平台车一起移动。


3.按照权利要求2所述的智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，外部监控系统由集成在一个4U机箱内的触摸屏、一台以太网交换机以及配电系统组成，触摸屏与以太网交换机连接，配电系统由外部输入380VAC电源然后分配给所有设备供电，并包括上电、断电以及急停连锁；外部监控系统用于对环境的监测以及各设备工作状态的监测；中央控制系统主要由一套PLC和一台交换机连接而成，主要负责对机械臂及电子束源装置的某些开关量及安全联锁等信号的采集，并将信号由室外检测系统的以太网交换机最终传递给上位机。


4.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，方位角度仪(3)、距离传感器(19)与中央控制系统连接，中央控制系统与机械臂控制系统、电子束源控制系统、外部监控系统和配电系统电路或信号连接；方位角度仪(3)、距离传感器(19)检测的数据传到中央控制系统，中央控制系统经过接收到的数据计算机械臂的运动进而对机械臂控制系统施加信号控制机械臂的运动，或直接输入机械臂的运动的形式通过机械臂控制系统控制机械臂的运动，中央控制系统对于中断的机械臂的运动会进行记忆保留，便于后续继续连续工作；中央控制系统控制电子束源控制系统同时控制辐照参数；水冷系统(11)用于对电子束源装置的冷却，与中央控制系统连接。


5.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，机械臂控制系统通过ModbusTCP还可以与上位机通讯；电子束源装置控制器与中央控制器均可以与上位机连接，电子束源装置控制器与中央控制器均采用RS232串口通讯，再通过以太网与上位机进行通讯。


6.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置，其特征在于，中央控制系统主要负责对机械臂及电子束源装置的某些开关量及安全联锁等信号的采集，开关量可能包括位置探测开关、环境温度报警开关、环境湿度报警开关，安全联锁包括人员进入探测开关、急停按钮开关；安全联锁主要是一些开关量，包括安全门连锁、急停按钮以及设备故障信号等，将这些信号输入到PLC进行连锁控制；系统安全联锁采用二级连锁响应机制，一般故障为二级故障，二级故障时系统自动“停束”；严重故障为一级故障，一级故障时系统“急停”...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐殿斗，史戎坚，马玲玲，阮玉芳，罗敏，戴明晖，邵阳，卓立伟，杨雄斌，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11