基于物聯(lián)網(wǎng)技術的移動放射源監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

武萬奎

摘 要：輻射源具有強烈的社會敏感性，無論是丟棄還是泄漏，都會給人類社會和環(huán)境造成無法估量的損失和危害。為了使其能夠進一步造福于人類社會，對輻射源進行規(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、RFID電子標簽、GPS地球定位、位移檢測、視頻監(jiān)控和管理為一體的安全監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，以降低輻射源被盜的風險，準確高效地實現(xiàn)輻射源安全監(jiān)管的目標。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；放射源；監(jiān)控；

引 言

隨著核技術和信息技術的快速發(fā)展，輻射源的應用市場日趨廣泛。通過在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學和研究方面的應用，輻射源為人類和社會提供了巨大利益，為科技進步做出了重要貢獻。同時，因輻射源管理不善而對環(huán)境和人身健康造成了嚴重危害。輻射源傳統(tǒng)的監(jiān)管方式為上鎖、警示和人為看護等，但因人為因素導致丟失和泄漏事故比比皆是，給社會和公眾安全帶來巨大威脅。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)絡連接起來進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等目標具有重要的現(xiàn)實意義。

1 需求分析

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

2 系統(tǒng)架構組成

整個系統(tǒng)主要分為硬件監(jiān)測模塊、通信傳輸模塊、數(shù)據(jù)服務器，軟件監(jiān)控平臺。通過硬件監(jiān)測終端對數(shù)據(jù)進行采集，通信傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務器對數(shù)據(jù)進行處理存儲，通過軟件監(jiān)控平臺調(diào)用數(shù)據(jù)，實時進行顯示。

2.1 硬件監(jiān)測平臺

硬件監(jiān)測平臺主要對數(shù)據(jù)進行實時的采集監(jiān)測，由不同的監(jiān)測節(jié)點組成，如輻射劑量監(jiān)測節(jié)點、溫濕度監(jiān)測節(jié)點、視頻實時監(jiān)控節(jié)點組成，各個節(jié)點之間通過ZigBee協(xié)議、網(wǎng)絡通訊協(xié)議等把采集接收到的數(shù)據(jù)通過通訊系統(tǒng)，通過Internet網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)回傳到服務器中，方便軟件監(jiān)控平臺進行數(shù)據(jù)查看處理。

2.1.1 輻射劑量監(jiān)測模塊

放射源監(jiān)測中輻射量作為本系統(tǒng)重要的一個監(jiān)測量。本模塊的硬件主要的放射源輻射量檢測主要是檢測放射源周邊環(huán)境的輻射信息量。 通過放射源強度傳感器和ZigBee無線通信模塊組成監(jiān)測節(jié)點，定時對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。ZigBee節(jié)點主要用于近距離無線連接，傳輸可靠，安全性高，低功耗高性能。

2.1.2 RFID電子標簽

對放射源內(nèi)置RFID電子標簽，存儲放射源基本的信息，如所屬單位、用途等。

RFID無線射頻識別標簽通過硬件監(jiān)控平臺的自帶讀卡器進行自動識別并獲取數(shù)據(jù)，無需人工干預。快速便捷的對所監(jiān)控的移動放射源進行識別。RFID電子標簽具有防水、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)控平臺上對放射源的位置進行實時定位和軌跡查看。對放射源的使用起到一定的監(jiān)督作用。

2.2 軟件平臺設計

本系統(tǒng)的軟件平臺客戶端基于Delphi7.0開發(fā)平臺進行編程實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)庫采用SQLserver 2014。

整個軟件系統(tǒng)平臺主要運行流程：

（1）通過身份權限驗證進入系統(tǒng)客戶端；

（2）選擇查看放射源監(jiān)測平臺的子監(jiān)控模塊；

（3）查看相應的模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

（4）對數(shù)據(jù)可以進行備份和導出；

（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)技術的移動放射源系統(tǒng)完善了放射源監(jiān)管使用的各個方面，建立長期有效的安全機制。保證了使用人員的安全，提高了對放射源監(jiān)控的針對性和有效性，能夠提高工作人員的效率。當出現(xiàn)放射源安全事故時候，可以通過數(shù)據(jù)回溯查閱整個過程，分析原因，采取有效的補救措施。

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)、實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、輻射源實時監(jiān)控系統(tǒng)等幾個模塊。其中，輻射源信息管理系統(tǒng)用于輻射源相關信息的管理；實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)用于管理實時接收的數(shù)據(jù)；輻射源實時監(jiān)控系統(tǒng)可對輻射源進行視頻監(jiān)控和實時劑量檢測，并在發(fā)生事故時實時報警。

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)技術人員管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計等六部分。

輻射源單位信息管理完成對涉源單位的基本信息注冊登記、管理和查詢。

輻射源信息管理用于完成對輻射源基本信息的管理和查詢統(tǒng)計。

輻射源生命周期管理完成環(huán)評登記、申購申請、竣工驗收、執(zhí)法監(jiān)察、送儲報廢等流程的統(tǒng)一管理，用戶可查詢其監(jiān)管流程、歷史劑量監(jiān)測數(shù)據(jù)、執(zhí)法監(jiān)察和巡檢數(shù)據(jù)、事故措施和應急預案等管理。監(jiān)督輻射源的轉(zhuǎn)移情況并跟蹤每個輻射源在其使用壽期終了時的去向，使所有輻射源長期得到監(jiān)管和控制。

系統(tǒng)提供電子地圖功能，地圖標注所有固定使用輻射源和存放輻射源的位置，標注移動輻射源和運輸輻射源應行駛路線，電子地圖顯示各種輻射源包括移動、運輸輻射源的當前位置。可按需提供專題圖分析功能，可通過點擊電子地圖上的各監(jiān)測點直接查閱企業(yè)信息和輻射源信息。

專業(yè)技術人員管理即對專業(yè)技術人員進行管理。

數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計包括劑量檢測數(shù)據(jù)、報警信息、GPS定位信息等的歷史數(shù)據(jù)查詢和對各種歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和匯總并生成報表，為事故分析和決策提供依據(jù)。

4.2 實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能：一是實時接收劑量監(jiān)測數(shù)據(jù)、RFID電子標簽狀態(tài)信息、GPS地球定位坐標數(shù)據(jù)，并存儲到數(shù)據(jù)庫服務器中；二是對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，并增加日志記錄功能，若發(fā)現(xiàn)異常需要報警時，則通過短信平臺將報警信息發(fā)送到相關人員手機上；另外，實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)補傳功能，可對網(wǎng)絡故障情況下未及時上傳的數(shù)據(jù)進行補傳。

4.3 輻射源實時監(jiān)控系統(tǒng)

輻射源實時監(jiān)控系統(tǒng)分為視頻監(jiān)控、實時劑量檢測和實時報警功能三部分。

視頻監(jiān)控用來實時顯示現(xiàn)場各個點的視頻圖像，具有視頻錄像、圖像抓拍功能；對裝有云臺的攝像機可實現(xiàn)遠程控制；視頻監(jiān)控圖像可在手機移動辦公系統(tǒng)中直接查看。

實時劑量檢測用來讀取實時數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)獲取的劑量檢測數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)具備多種報警管理功能，以各種方式通知相關人員采取相應措施，為事故應急處理爭取時間，有效降低危害程度。能夠以聲光進行現(xiàn)場報警，以電話、短信、郵件、視頻等多種方式進行遠程報警；具有劑量超標報警、輻射源位移報警、源丟失報警、源泄露報警、移動源偏離預定路線報警、非法破壞等異常報警；具有報警信息統(tǒng)計、查詢、匯總管理等功能。

5 總結

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)相關技術融入到放射源的監(jiān)控系統(tǒng)中。實現(xiàn)了實時放射源數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，記錄放射源狀態(tài)，超出預期設定進行報警提示。本系統(tǒng)的全過程記錄，能夠提高放射源的使用安全，省時省力，而且具有可靠安全的特性，對從業(yè)人員和人民群眾的生命安全得到極大的保障。

參考文獻：

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