MWSIII - Das neue ODL-Messsystem des BfS

Die neueste Generation des Ortsdosisleistungs-Messsystems im Bundesamt für Strahlenschutz.
Der MWSIII ist ein Gerät zur automatischen Fernmessung radioaktiver Umgebungsstrahlung.

Das System kann Messdaten in den verschiedensten Übertragungsarten und Protokollen an eine Messnetzzentrale übertragen.

Dieses System kann daher Daten sowohl über Festnetz, Funknetz (GSM/GPRS) oder direkt per Internet versenden. Zudem können bis zu 3 Sonden an einem System betrieben werden. Es ist damit erheblich flexibler als sein Vorgängersystem. Im Standard-Betrieb kommt ein GSM/GPRS-Modem vom Typ: MC35iTerminal (Siemens) zum Einsatz. Die Hardware als auch die Software wurden in Eigenleistung durch das Fachgebiet RN4 entwickelt. Als Betriebssystem für das Embedded-System wird Linux eingesetzt. Dieses erlaubt eine hohe Flexibilität der eingesetzten Software und erlaubt Zugriff auf einen großen Pool fertiger Programme.

Als Messsonden kommen die vorhandenen Gammasonden der Firma TechniData zum Einsatz. In diese Sonden ist eine sogenannte QIS-Platine eingebaut, welche die analogen Impulse aufnimmt. Durch Einsatz der QIS-Platine wird nun auch die Temperatur in der Sonde gemessen. Alle 10 Sekunden werden die Daten auf Anforderung des Messsystems als ASCII-Datagramm übertragen. Durch das Verwenden einer RS485 Schnittstelle kann die Entfernung zwischen Sonde und System über 1000m betragen. Es können auch Sonden der Firma Genitron, welche ebenfalls die Daten im ASCII-Format senden, angeschlossen werden.

Das Netzteil sorgt für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Es ist eine Neuentwicklung der Firma FG-Elektronik. Es liefert die Spannungen für die CPU-, Sonden- und Modemversorgung sowie die Ladespannung für den Blei-Gel-Akku.

MWSIII im 19" Rahmen Backplane-Platine Rückseite
QIS-Platine - eingebaut in Sonde GS05 Technische Daten

Versorgung: 90 - 270 VAC / 45 - 65 Hz
Verbrauch: ca. 10W ( Standard-Betrieb )
Akku: 12V / 20Ah Blei-Gel-Akku
EMP: Alle Kabeleingänge über
EMP-Schutz-Glieder abgesichert
Einbau: in einen 19" Rahmen
Blockschaltbild
  Zentraleinheit    
    COM2   Modem Antenne  
AXIS ETRAX      
100LX MCM   COM1   Konsole
4 + 16MB      
    RS485   EMP QIS-Platine Sonde GS05
Flash ext.      
4MB   Ethernet   LAN / PC zum Booten des Kernels
       
SDRAM   2xUSB-Host   USB-Stick (optional)
64MB        
         
RTC     Back  
      plane
       
       
  LPT1     4 Signalleitungen zum Netzteil
  4x Ausgang    
  2x Eingang   Abschaltung Sondenspannung
        Abschaltung Modemspannung  
       
       
    3,3 Volt -   Netzteil EMP 230V Netz ~
    Regler   +5V  
        +12V  
        +13,8V  
             
        Akku  
        12V / 20Ah  
Netzteil der Firma FG-Elektronik GPRS-Modem
Festnetz-Modem

Zentraleinheit: Embedded-PC-System mit Linux-Kernel
CPU: AXIS ETRAX 100LX MCM 4+16 ( 32bit, RISC-CPU )
Flash-Memory: 8 MByte ( 4MB in der CPU + 4MB extern )
RAM: 3 x 16MB extern + 1 * 16 MB in der CPU = 64 MByte
Ethernet controller 10/100Mbit/sec  
RTC ( Real Time Clock ) + Watchdog  
2 serielle Schnittstellen RS232 ( COM1 / COM2 )
Anschluss Modem und Konsole		  
1 serielle Schnittstelle RS485
( Anschluss QIS-Sonde )		  
1 parallele Schnittstelle
( 8 Ausgänge, 4 Eingänge optogekoppelt )
für Netzteil-Signale und Spannungsabschaltung		  
2 x USB-Host ( für den Einsatz von USB-Stick's )
3 LED's ( Power; Status1, Status2 )
3 Taster ( Master-Reset, Boot-Taster, Taster zum Auslösen einer manuellen Spontanmeldung )  
On-Chip-Bootloader für Linux
Umgebungstemperatur: -20 bis +55°C
Spannungsversorgung: 3,3 Volt-Regler auf der CPU-Platine
Taktfrequenz: 100MHz
Abmessungen CPU-Platine: 100 x 145 mm ( verkürztes Europa-Karten-Format )
Netzteil: 75W Batterielade- und Netzteil
Netzeingangsspannung: 90 - 270V / 50 Hz
Ausgangsspannungen: + 15Volt / 1A
U2 + 12Volt / 1A
U3 + 13,8 V / 5A ( Ladespannung des Blei-Gel-Akkus, temperaturgeregelt )
Signaleingänge: BTST - Batterietest ( Kapazitätstest des Akkus )
EAUS - Netzteil ausschalten ( Tiefentladeschutz )
Signalausgänge: NUB - Netzüberwachung
BUB - Batterieüberwachung
Manueller Einschalttaster bei Akkubetrieb
Grüne LED, Betriebsanzeige bei Netzbetrieb
Gesamtleistung: ca. 75 W
Abmessungen: 19" Kassette 14TE, 3HE
Steckverbinder: H15 Messerleiste DIN 41612
Hersteller: FG-Elektronik, Rückersdorf
QIS ( quasi-intelligente-Sonde ) Platine
Microcontroller-Typ: Atmel AT89C52
Spannungsversorgung: 8 - 15 V
Interne Spannung: 5 V
Taktfrequenz: 18,432 MHz
Temperatursensor: Typ: DS1621 von Dallas
Überspannungsschutz mittels ÜSAG, TAZ-Dioden und Varistoren
Abmessungen: 75,88x66,04mm
Funkmodem: MC35iTerminal
Typ: MC35iTerminal
Dualband EGS900 und
GSM1800
GPRS multi-slot class8 Modem
Eingangsspannung: 8 - 30 Volt
Schnittstelle: RS232
AT-Kommandosprache
Abmessungen: 65x74x33mm
Gewicht: 130g
Hersteller: Siemens AG
Festnetzmodem: MicroLink56ki
Typ: MicroLink 56 ki
Festnetzmodem
Industriegehäuse ( Aluminium )
Übertragungsarten: V.17 - V.90
Versorgungsspannung: 9 - 42 Volt
Schnittstelle: RS232
AT-Kommandosprache
Abmessungen: 108x38x140mm
Hersteller: Devolo AG, Aachen
Sonde: Messprinzip Geiger-Müller
Typ: Sonde GS05
mit Niederdosiszählrohr
und Hochdosiszählrohr
ND-Zählrohr-Typ: Vacutec 70031E
HD-Zählrohr-Typ: Vacutec 70018E
Messbereich: 10 nGy/h bis 5 Gy/h
Energieauflösung: 50 KeV bis 2 MeV
Abmessungen: L 520mm D 80mm
Hersteller: TechniData AG, Markdorf
Software QIS-Platine
Zählen der Impulse für den getrennten Niederdosis- und Hochdosis-Kanal
- der Echoimpulse
- der Koinzidenzereignisse
Messen der Temperatur
Prüfen der Hochspannung
Senden aller Daten als ASCII-Datagramm
über eine RS485-Schnittstelle nach Anforderung
Software der Zentraleinheit
Aufbereiten und Verarbeiten des ASCII-Datagramms aus der Sonde
Überprüfung der korrekt übertragenen Daten von der Sonde
Speichern der Daten im 1 Minuten-Intervall
Summieren und speichern der Messdaten im 10 Minuten-Intervall
Berechnung der Kurzzeitstatistik: Mittelwert, Maximalwert und Standardabweichung des 1 Minuten-Intervalls und des 10 Minuten-Intervalls
Berechnung der Lanzeitstatistik: Mittelwert und Standartabweichung über einen Zeitraum von mehreren Tagen
Berechnung des Trends über die letzten 20 Messwerte
Prüfen der Daten auf Schwellwertüberschreitung
Prüfen der Daten auf Mindestkriterium
Auslösung von Spontanmeldungen bei bestimmten Betriebszuständen
Bereitstellen der Daten in einem festgelegten ASCII Format
Automatisches versenden der Daten in einstellbaren Zeiträumen
Manuelle Datenabfrage über Request möglich
Automatisches holen der Uhrzeit
Prüfen der korrekten Datenübermittlung
Nutzen verschiedener Übertragungsverfahren: ftp, sftp, mail, lpr etc.
kontinuierliche Kontrolle von Netzteil und Akkus
Steuerung des Netzteils über 2 Signalleitungen
Manuelles bzw. automatisches Abschalten der Sonden- und Modem-Spannung im Fehlerfall ( Hardwarereset der Komponenten )
Systemüberwachung, automatischer „reboot“ bei fatalen Systemzuständen
Nutzerfreundliches Web-Interface zur Konfiguration und zur Überprüfung des Systems
Die einzelnen Baugruppen des MWSIII-Gesamtsystems
CPU-Platine Backplane-Platine
Netzteil Akku
NTC Modem
Antenne 19" Rahmen
2x EMP-Schutz Sonde GS05
Standrohr ( verzinkt ) Rohrbogen mit Betonsockel
Erdkabel ( Verbindung Sonde - MWS ) Metall-Gehäuse mit verschließbarer Tür,
umlaufender Gummilippe und
speziellem EMP-Schutz-Innengehäuse
Abmessungen: 600x400x350mm
Gewicht: 30kg
MWSIII-Gesamtsystem im Metallgehäuse Sonde GS05 - fertig aufgebaut
Das Entwickler-Team
Dr. Ulrich Stöhlker - RN4 Projektleitung, Uniplot-Software
Dr. Roger Luff - RN4.6 Datenerfassungs-Software, cgi-Software
Walter Harms - RN4.1 ftptransfer-Software, Datenbank-Insert, Linux-Guru
Dr. Martin Bleher - RN4.2 Radiologische Grundlagen
Hans Glaubitz - RN4.4 Kommunikationsprotokolle, Systemtest
Michael Schiesewitz - RN4.2 Betriebssystemkonfiguration
Jürgen Thoma - RN4.1 QIS-Sonde Hard- u. Software
Josef Wolfert - RN4.3 Hardware, Systemtest
Hartmut Gries - RN4.6 Web-Oberflächen (GUI) und Dokumentation
Reike Dambach - RN4.6 Web-Oberflächen
Bernhard Prommer - RN4.1 Dokumentation und Test