基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動(dòng)放射源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

武萬(wàn)奎

摘 要：輻射源具有強(qiáng)烈的社會(huì)敏感性，無(wú)論是丟棄還是泄漏，都會(huì)給人類社會(huì)和環(huán)境造成無(wú)法估量的損失和危害。為了使其能夠進(jìn)一步造福于人類社會(huì)，對(duì)輻射源進(jìn)行規(guī)范使用，安全監(jiān)管尤為重要。文章介紹了一套集輻射源劑量監(jiān)測(cè)、RFID電子標(biāo)簽、GPS地球定位、位移檢測(cè)、視頻監(jiān)控和管理為一體的安全監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，以降低輻射源被盜的風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)輻射源安全監(jiān)管的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；放射源；監(jiān)控；

引 言

隨著核技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，輻射源的應(yīng)用市場(chǎng)日趨廣泛。通過(guò)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和研究方面的應(yīng)用，輻射源為人類和社會(huì)提供了巨大利益，為科技進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，因輻射源管理不善而對(duì)環(huán)境和人身健康造成了嚴(yán)重危害。輻射源傳統(tǒng)的監(jiān)管方式為上鎖、警示和人為看護(hù)等，但因人為因素導(dǎo)致丟失和泄漏事故比比皆是，給社會(huì)和公眾安全帶來(lái)巨大威脅。因此，建立一套基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)，將輻射源與網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 需求分析

隨著核輻射技術(shù)在地質(zhì)探測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)探傷等相關(guān)領(lǐng)域的大量使用，對(duì)移動(dòng)放射源的監(jiān)控管理需求日益見(jiàn)增。由于放射源的特殊性，監(jiān)控的輻射劑量數(shù)據(jù)不能讓人為測(cè)量，因此利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)監(jiān)測(cè)，有效的提高了監(jiān)控的效率和實(shí)時(shí)性，避免了人身安全隱患，降低核安全事故的發(fā)生。

2 系統(tǒng)架構(gòu)組成

整個(gè)系統(tǒng)主要分為硬件監(jiān)測(cè)模塊、通信傳輸模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器，軟件監(jiān)控平臺(tái)。通過(guò)硬件監(jiān)測(cè)終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通信傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理存儲(chǔ)，通過(guò)軟件監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示。

2.1 硬件監(jiān)測(cè)平臺(tái)

硬件監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集監(jiān)測(cè)，由不同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組成，如輻射劑量監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、溫濕度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)ZigBee協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議等把采集接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊系統(tǒng)，通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)回傳到服務(wù)器中，方便軟件監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)查看處理。

2.1.1 輻射劑量監(jiān)測(cè)模塊

放射源監(jiān)測(cè)中輻射量作為本系統(tǒng)重要的一個(gè)監(jiān)測(cè)量。本模塊的硬件主要的放射源輻射量檢測(cè)主要是檢測(cè)放射源周邊環(huán)境的輻射信息量。 通過(guò)放射源強(qiáng)度傳感器和ZigBee無(wú)線通信模塊組成監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，定時(shí)對(duì)采集到的是輻射劑量數(shù)據(jù)發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。ZigBee節(jié)點(diǎn)主要用于近距離無(wú)線連接，傳輸可靠，安全性高，低功耗高性能。

2.1.2 RFID電子標(biāo)簽

對(duì)放射源內(nèi)置RFID電子標(biāo)簽，存儲(chǔ)放射源基本的信息，如所屬單位、用途等。

RFID無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽通過(guò)硬件監(jiān)控平臺(tái)的自帶讀卡器進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并獲取數(shù)據(jù)，無(wú)需人工干預(yù)?？焖俦憬莸膶?duì)所監(jiān)控的移動(dòng)放射源進(jìn)行識(shí)別。RFID電子標(biāo)簽具有防水、防塵、等功能，適合和放射源一起在惡劣環(huán)境下工作。

2.1.3 GPS定位模塊

對(duì)放射源內(nèi)置GPS定位模塊，為放射源提供地理位置的數(shù)據(jù)，能夠在PC監(jiān)控平臺(tái)上對(duì)放射源的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和軌跡查看。對(duì)放射源的使用起到一定的監(jiān)督作用。

2.2 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件平臺(tái)客戶端基于Delphi7.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLserver 2014。

整個(gè)軟件系統(tǒng)平臺(tái)主要運(yùn)行流程：

（1）通過(guò)身份權(quán)限驗(yàn)證進(jìn)入系統(tǒng)客戶端；

（2）選擇查看放射源監(jiān)測(cè)平臺(tái)的子監(jiān)控模塊；

（3）查看相應(yīng)的模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

（4）對(duì)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行備份和導(dǎo)出；

（5）按照正確方式退出系統(tǒng)客戶端。

3 系統(tǒng)的意義與作用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動(dòng)放射源系統(tǒng)完善了放射源監(jiān)管使用的各個(gè)方面，建立長(zhǎng)期有效的安全機(jī)制。保證了使用人員的安全，提高了對(duì)放射源監(jiān)控的針對(duì)性和有效性，能夠提高工作人員的效率。當(dāng)出現(xiàn)放射源安全事故時(shí)候，可以通過(guò)數(shù)據(jù)回溯查閱整個(gè)過(guò)程，分析原因，采取有效的補(bǔ)救措施。

4 系統(tǒng)軟件功能

基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)主要包括輻射源信息管理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、輻射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等幾個(gè)模塊。其中，輻射源信息管理系統(tǒng)用于輻射源相關(guān)信息的管理；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)用于管理實(shí)時(shí)接收的數(shù)據(jù)；輻射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)輻射源進(jìn)行視頻監(jiān)控和實(shí)時(shí)劑量檢測(cè)，并在發(fā)生事故時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警。

4.1 輻射源信息管理系統(tǒng)

輻射源信息管理系統(tǒng)可以分為涉源單位信息管理、輻射源信息管理、輻射源生命周期管理、電子地圖、專業(yè)技術(shù)人員管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)等六部分。

輻射源單位信息管理完成對(duì)涉源單位的基本信息注冊(cè)登記、管理和查詢。

輻射源信息管理用于完成對(duì)輻射源基本信息的管理和查詢統(tǒng)計(jì)。

輻射源生命周期管理完成環(huán)評(píng)登記、申購(gòu)申請(qǐng)、竣工驗(yàn)收、執(zhí)法監(jiān)察、送儲(chǔ)報(bào)廢等流程的統(tǒng)一管理，用戶可查詢其監(jiān)管流程、歷史劑量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、執(zhí)法監(jiān)察和巡檢數(shù)據(jù)、事故措施和應(yīng)急預(yù)案等管理。監(jiān)督輻射源的轉(zhuǎn)移情況并跟蹤每個(gè)輻射源在其使用壽期終了時(shí)的去向，使所有輻射源長(zhǎng)期得到監(jiān)管和控制。

系統(tǒng)提供電子地圖功能，地圖標(biāo)注所有固定使用輻射源和存放輻射源的位置，標(biāo)注移動(dòng)輻射源和運(yùn)輸輻射源應(yīng)行駛路線，電子地圖顯示各種輻射源包括移動(dòng)、運(yùn)輸輻射源的當(dāng)前位置?？砂葱杼峁ｎ}圖分析功能，可通過(guò)點(diǎn)擊電子地圖上的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接查閱企業(yè)信息和輻射源信息。

專業(yè)技術(shù)人員管理即對(duì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行管理。

數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)包括劑量檢測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、GPS定位信息等的歷史數(shù)據(jù)查詢和對(duì)各種歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和匯總并生成報(bào)表，為事故分析和決策提供依據(jù)。

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能：一是實(shí)時(shí)接收劑量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、RFID電子標(biāo)簽狀態(tài)信息、GPS地球定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；二是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并增加日志記錄功能，若發(fā)現(xiàn)異常需要報(bào)警時(shí)，則通過(guò)短信平臺(tái)將報(bào)警信息發(fā)送到相關(guān)人員手機(jī)上；另外，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)補(bǔ)傳功能，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障情況下未及時(shí)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)傳。

4.3 輻射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

輻射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)分為視頻監(jiān)控、實(shí)時(shí)劑量檢測(cè)和實(shí)時(shí)報(bào)警功能三部分。

視頻監(jiān)控用來(lái)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)點(diǎn)的視頻圖像，具有視頻錄像、圖像抓拍功能；對(duì)裝有云臺(tái)的攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；視頻監(jiān)控圖像可在手機(jī)移動(dòng)辦公系統(tǒng)中直接查看。

實(shí)時(shí)劑量檢測(cè)用來(lái)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)獲取的劑量檢測(cè)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)具備多種報(bào)警管理功能，以各種方式通知相關(guān)人員采取相應(yīng)措施，為事故應(yīng)急處理爭(zhēng)取時(shí)間，有效降低危害程度。能夠以聲光進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，以電話、短信、郵件、視頻等多種方式進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警；具有劑量超標(biāo)報(bào)警、輻射源位移報(bào)警、源丟失報(bào)警、源泄露報(bào)警、移動(dòng)源偏離預(yù)定路線報(bào)警、非法破壞等異常報(bào)警；具有報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)、查詢、匯總管理等功能。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)融入到放射源的監(jiān)控系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)放射源數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)，記錄放射源狀態(tài)，超出預(yù)期設(shè)定進(jìn)行報(bào)警提示。本系統(tǒng)的全過(guò)程記錄，能夠提高放射源的使用安全，省時(shí)省力，而且具有可靠安全的特性，對(duì)從業(yè)人員和人民群眾的生命安全得到極大的保障。

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