[发明专利]一种医用重离子加速器控制系统

说明书

一种医用重离子加速器控制系统，用于控制医用重离子加速器向治疗系统提供治疗所需能量及流强的放射性离子束流，控制系统为多级分布式计算机控制系统，控制系统包括中央监控层、子系统控制层、现场控制层以及设备层，实现对加速器周围设备的集中管理和分散控制，该控制系统采用大型商业组态软件进行系统集成与开发；硬件采用标准化的工业设备和模块，有利于维护、增加了可靠性；同时该控制系统包括一个独立的中央连锁子系统保证加速器设备的安全；另外，该控制系统采用三级混合网络，根据数据量及数据特点合理选择传输介质，实现资源的有效利用。

技术领域

本发明属于肿瘤放射治疗技术领域，尤其涉及一种医用重离子加速器控制系统。

背景技术

质子和重离子技术是国际公认最先进、最尖端、最复杂的放疗技术，长期以来，国际上仅德国、日本和美国等少数发达国家拥有质子重离子放疗技术。医用重离子治疗装置是目前最大型的医疗器械，规模庞大、设备种类多、系统繁杂，投资金额大。医用重离子治疗装置由加速器系统、治疗系统、治疗计划系统及配合治疗装置使用的其他辅助系统组成，相应的通过四个分控制系统来实现对整个装置和设备的控制与监测，该四个分控制系统分布为：加速器控制系统、治疗控制系统、治疗计划控制系统及其他辅助设备控制系统。

医用重离子加速器控制系统是医用重离子加速器系统的大脑与神经网络，确保加速器设备相互之间高度同步协调工作，以实现安全、可靠、高效地为治疗系统提供治疗所需能量及流强的放射性束流。医用重离子加速器区别与实验用加速器装置，对加速器控制系统的可靠性和功能性的要求更高于其他领域，其设计必须规范化、标准化，要求采用成熟可靠的设备和技术、系统设计尽可能简单，选用高质量的软件和硬件、高质量的设计、安装和调试，最后还必须有严格的高质量的软硬件系统集成和总调。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种医用重离子加速器控制系统，该系统采用大型工业商业组态软件开发、采用标准工业控制设备及模块，符合国家相关法律法规及标准的开放性的分布式计算机控制系统，从而实现安全、可靠、高效地为治疗系统提供治疗所需能量及流强的放射性束流。

(二)技术方案

本发明提供了一种医用重离子加速器控制系统，用于控制医用重离子加速器向治疗系统提供治疗所需能量及流强的放射性离子束流，控制系统为多级分布式计算机控制系统，控制系统包括中央监控层、子系统控制层、现场控制层以及设备层，其中：中央监控层，用于对子系统控制层、现场控制层以及设备层中的设备进行监测和控制，动态显示所述设备中的运行状态以及在线修改设备中的运行参数，至少包括一台中央监控服务器以及至少一台客户机；子系统控制层，包括多台子系统服务器，子系统服务器与至少一台中央监控服务器和现场控制层连接，以实现对现场控制层以及设备层的实时作业和管理，至少一个子系统服务器与所述治疗系统通过标准工业通信协议及接口进行信息交互；现场控制层，包括至少一个现场控制子站，每一现场控制子站与对应的一台子系统服务器连接，用于根据子系统控制层或中央监控层远程下发的指令生成控制信号，直接实现对控制设备的控制，并将被控设备的运行状态及数据上传至子系统控制层和中央监控层，同时在中央监控层和子系统控制层不干预的情况下，根据提前设定的参数及采集的数据自动生成控制信号实现对被控设备的控制；设备层，包括多个控制设备，控制设备通过现场总线直接与现场控制子站连接并进行信息交互，接收现场控制子站的控制指令或控制信号，根据控制指令或控制信号执行相应动作；其中，子系统控制层、现场控制层以及设备层均采用符合国际工业标准的工业控制设备或模块。

可选地，控制系统采用三级混合通信网络，其中，第一级为中央监控层与子系统控制层之间以及控制系统与治疗系统之间的网络连接，第二级为子系统控制层与现场控制层以及现场控制层之间的网络连接，第三级为现场控制层与设备层之间的通信连接，具体的，第一级采用基于以高速以太网的局域网实现数据或信息交互，第二级采用基于实时工业以太网技术的百兆光纤环网实现数据和信息的交互，第三级采用多种现场总线实现数据或信息交互。