移动式放射源的在线监测系统的设计与实现

摘要

随着核工业的不断发展，放射源的数量也迅速增加。但近几年来，我国时常发生放射源丢失与被盗事件，给公众安全带来潜在危险，导致了较大的社会不良影响。国内放射源的监控技术与管理系统完善程度缺乏。相对滞后的监控技术已经无法满足当前环境辐射保护的要求。因此需要尽快开发出一款能实时有效的对放射源进行监控并统一管理的放射源监测系统，以此提升监管技术，实现放射源的自动化、标准化、现代化管理目标。该课题具有重要的研究意义与应用价值。
　　本文研究设计了移动式放射源的在线监测系统，该系统结合辐射监测技术、GPS定位技术、GPRS网络通信技术、GIS地图信息技术与数据库技术等，实现了一套移动式辐射监测平台与终端的设计。该系统可对放射源实现基本信息等级管理、定位跟踪、剂量监测，实时掌握放射源的使用与存放情况。全文主要研究内容如下:
　　1、提出了系统总体设计方案。包括了放射源监测端与监测中心。
　　2、设计放射源监测端。包括辐射剂量测量、数据存储、GPS定位技术与GPRS通信等模块的硬件电路设计。
　　3、低功耗GPRS通信传输的设计;采用了MCU与模块的休眠模式，降低整机功耗;
　　4、阐述了系统获取位置信息的技术创新点，即采用了GPRS基站定位+APGS+GPS混合定位方式。
　　5、介绍了放射源数据监测中心架构方案。该监测中心可随时查询各放射源的地理位置信息、辐射剂量率大小，以及设备电池电量与相关ID信息，方便管理人员进行对跟踪、查询与管理。
　　该系统通过各种型式测试，整机试运行效果良好，基本满足了对放射源的定位监测功能的要求，有效提高了对放射源的监测技术和管理效率。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外放射源监控现状与发展趋势

1．2．2 国内放射源监控现状与发展趋势

1．3 研究内容

1．4 论文结构与章节安排

第2章 系统架构设计及相关技术理论分析

2．1 系统整体架构

2．1．1 总体功能介绍

2．1．2 技术参数

2．2 辐射探测技术

2．2．1 射线与物质的相互作用

2．2．2 探测器的选择

2．2．3 GM计数管的结构和工作原理

2．2．4 GM计数管的特性

2．3 监测系统通信方式分析与选型

2．3．1 近距离无线传输技术

2．3．2 无线数传电台技术

2．3．3 无线WLAN网技术

2．3．4 无线移动通信技术

2．4 GPS定位原理与误差分析

2．4．1 GPS定位原理

2．4．2 GPS误差分析

第3章 放射源监测端的硬件设计与实现

3．1 主控处理器模块

3．2 电源管理模块

3．3 辐射探测模块

3．4 GPS定位模块

3．5 GPRS数据通信电路

3．6 Flash存储

3．7 LCD显示电路

3．8 以太网传输接口

3．9 机械部件设计

3．10 移动端实物图

第4章 通信协议与关键技术的设计

4．1 通信协议设计

4．1．1 通信数据协议

4．1．2 GPS通信协议

4．1．3 AT指令集

4．2 APGS与LBS基站快速定位技术

4．2．1 GPS卫星信息组成

4．2．2 A-GPS快速定位技术

4．2．3 LBS基站定位技术

4．3 低功耗的设计考虑

第5章 放射源数据监测中心设计

5．1 数据监测中心总体设计方案

5．2 GIS地理信息系统

5．3 数据监控中心用户界面与功能的设计

5．3．1 系统登陆界面

5．3．2 系统主界面

5．3．3 路线回放功能

5．3．4 数据查看按钮功能

5．3．5 用户管理按钮

第6章 数据测试与结果分析

6．1 剂量率标定实验

6．2 数据通信测试

6．3 型式试验

6．3．1 稳定性考核

6．3．2 高低温、湿度试验

6．3．3 抗振动测试

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果