一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统

摘要

本发明具体涉及一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统，包括管理终端和若干个空中标识器；空中标识器包括标识终端，和用于带动标识终端飞行至辐射污染地区空域内对应监测点的标识飞行单元；标识终端包括用于获取对应监测点辐射强度数据的测量单元，用于获取对应监测点空中位置数据的定位单元，以及用于发出辐射强度数据和空中位置数据的数据发送单元；管理终端用于根据各个空中标识器对应的辐射强度数据和空中位置数据，建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联。本发明中的空中3D辐射监测系统能够测量并回传辐射污染地区空域内监测点辐射强度数据，且能够将监测点的空中位置和辐射强度对应起来。

说明书

技术领域

本发明涉及辐射标记测量技术领域，具体涉及一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统。

背景技术

辐射指的是由场源发出的

对于陆地的辐射（污染）监测，一般是在监测车上设置标识器投放装置，然后控制监测车在辐射污染地区内移动并投放标识器，以通过标识器对辐射污染地区内的各个监测点进行标记。但是，辐射污染发生时，不止陆地上存在辐射污染，空中也会存在不同程度的辐射污染，因为辐射源物质会随风飘散在空中，进而实现辐射“扩散”。

为了监测空中的辐射污染，申请人想到设计一种空中标识器，其能够像无人机一样飞行至辐射污染地区空域内的指定监测点并完成辐射强度的测量。然而，空中辐射监测过程中，各个空中标识器完成对应监测点的辐射强度数据采集后，需要将数据传回设置的管理终端进行分析。因此，空中标识器如何与管理终端建立通信，并准确、及时的将数据回传至管理终端是急需解决的问题。此外，空中辐射监测与陆地辐射监测相比，还具有如下区别：陆地辐射监测的各个监测点可以看做是处于同一平面的，即各个标识器处于同一平面；而空中辐射监测的各个监测点处于不同高度和不同平面，也就是，各个空中标识器是呈“3D”分布的。因此，各个监测点空中位置和辐射强度的对应对于辐射监测而言非常重要。为此，申请人设计了一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统，其能够测量并回传辐射污染地区空域内监测点的辐射强度数据，并使得监测点的空中位置与其辐射强度对应。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够测量并回传辐射污染地区空域内监测点辐射强度数据，且能够将监测点的空中位置和辐射强度对应起来的基于空中定位的空中3D辐射监测系统，从而辅助提升空中辐射监测的监测效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统，包括管理终端和若干个空中标识器；

所述空中标识器包括标识终端，和用于带动所述标识终端飞行至辐射污染地区空域内对应监测点的标识飞行单元；所述标识终端包括用于获取对应监测点辐射强度数据的测量单元，用于获取对应监测点空中位置数据的定位单元，以及用于发出辐射强度数据和空中位置数据的数据发送单元；所述管理终端用于控制标识飞行单元带动所述标识终端飞行至对应监测点，并根据各个空中标识器对应的辐射强度数据和空中位置数据，建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联。

优选的，所述空中3D辐射监测系统还包括数据中转终端，所述数据中转终端上设置有能够带动其飞行至对应位置的中转飞行单元；

所述标识终端数据发送单元的通信方式为近场通信；所述数据中转终端用于与近场通信区域内的空中标识器近场通信连接，以接收空中标识器发送的辐射强度数据和空中位置数据，并生成对应于每个空中标识器的数据包；所述数据中转终端还用于与所述管理终端远程通信连接，并将对应于各个空中标识器的数据包发送给所述管理终端。

优选的，所述数据中转终端的飞行位置定点设置在辐射污染地区对应的空域内，且所有数据中转终端近场通信区域组成的总的通信网络能够覆盖辐射污染地区空域内的所有监测点。

优选的，所述数据中转终端的飞行位置还根据所述空中标识器的空中位置数据对应更新，使得所有空中标识器均能够与对应的数据中转终端近场通信连接。

优选的，所述数据中转终端的近场通信区域相互独立且每个数据中转终端的近场通信区域内至少存在一个空中标识器。

优选的，所述空中标识器还能够与近场通信区域内的其他空中标识器近场通信连接；所述空中标识器上还设置有数据接收单元，所述空中标识器能够对应接收与其近场通信连接的其他空中标识器发送的辐射强度数据和空中位置数据，并能够将其接收的辐射强度数据和空中位置数据一并发送给对应的数据中转终端。

优选的，所述管理终端还用于根据所述空中标识器的空中位置和所述数据中转终端的飞行位置生成对应的辐射监测网络。

优选的，所述管理终端生成辐射监测网络时，首先根据所有数据中转终端的飞行位置生成主网络，然后根据所述数据中转终端及其近场通信连接的所有空中标识器生成对应的次级网络。

优选的，空中标识器和数据中转终端之间的近场通信连接为Zigbee近场通信连接。

优选的，数据中转终端和管理终端之间的远程通信连接为GPRS网络通信连接。

本发明与现有技术相比，具有如下区别技术特征：

1、本发明中，空中标识器具有测量单元和定位单元，能够同时获取监测点处的辐射强度数据和空中位置数据，而管理终端能够建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联，即能够将监测点的空中位置和辐射强度对应起来，从而能够提升空中辐射监测的监测效果。

2、本发明中，空中标识器的数据发送单元能够向管理终端回传获取的数据，有利于更好的辅助空中辐射监测。

3、本发明中，数据发送单元的近场通信方式为近场通信，即空中标识器上设置的是近场通信模块，与设置网络通信模块相比，能够更好的控制空中标识器的网络改造成本，虽然需要投放数据中转终端，但数据中转终端的数量远小于空中标识器的数量，从而能够降低辐射监测的监测成本。

4、本发明中，数据中转终端能够作为空中标识器和管理终端的“连接桥梁”，使得各个空中标识器均能够与管理终端通信并及时发送辐射强度数据，从而能够提升辐射监测的监测效率。

5、本发明中，数据中转终端的飞行位置能够伴随空中标识器空中位置数据而对应更新，即数据中转终端是与空中标识器的位置相对应的，与定点投放、“网络全覆盖”的方式相比，能够避免数据中转终端的“无用浪费”，从而能够降低辐射监测的监测成本。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例一中空中3D辐射监测系统的逻辑框图；

图2为实施例一中标识终端的逻辑框图；

图3为实施例一中空中3D辐射监测系统工作时的原理示意图；

图4为实施例二中空中3D辐射监测系统工作时的原理示意图；

图5为实施例三中辐射监测网络的逻辑示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一：

本实施例中公开了一种基于空中定位的空中3D辐射监测系统。

如图1所示：基于空中定位的空中3D辐射监测系统，包括管理终端和若干个空中标识器。

空中标识器包括标识终端，和用于带动标识终端飞行至辐射污染地区空域内对应监测点的标识飞行单元；标识终端包括用于获取对应监测点辐射强度数据的测量单元，用于获取对应监测点空中位置数据的定位单元，以及用于发出辐射强度数据和空中位置数据的数据发送单元；管理终端用于控制标识飞行单元带动标识终端飞行至对应监测点，并根据各个空中标识器对应的辐射强度数据和空中位置数据，建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联。

本实施例中，辐射污染地区的空域指的是辐射污染地区地面以上五百米以内的区域。空中标识器根据现有的标识器改造而成。现有的标识器包括承重部和固设于承重部顶部的标识杆，承重部一般设计为半球形，空中标识器将现有标识器的标识杆替换为现有的无人机，即通过无人机带动承重部飞行。而无人机即是本实施例的标识飞行单元，承重部即是本实施例的标识终端。测量单元为现有的辐射强度测量仪器；定位单元为现有无人机上使用的定位模块其能够获取当前的位置数据和高度数据。管理终端为现有的后台服务器，其能够控制标识飞行单元带动标识终端飞行，并能够接收和处理辐射强度数据和空中位置数据。

实际监测过程中，管理终端控制空中标识器飞行到辐射污染地区空域的监测点位置，由测量单元获取监测点处的辐射强度数据，同时定位单元获取监测点处的空中位置数据（空中位置数据包括位置和高度等数据），然后通过数据发送单元将对应数据回传至管理终端，管理终端能够建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联。本发明中，空中标识器具有能够飞行移动的标识飞行单元，从而能够实现辐射污染地区的空中辐射监测。其次，空中标识器具有测量单元和定位单元，能够同时获取监测点处的辐射强度数据和空中位置数据，而管理终端能够建立空中标识器的空中位置和辐射强度的关联，即能够将监测点的空中位置和辐射强度对应起来，从而能够提升空中辐射监测的监测效果。此外，空中标识器的数据发送单元能够向管理终端回传获取的数据，有利于更好的辅助空中辐射监测。

具体实施过程中，结合图2和图3所示：空中3D辐射监测系统还包括数据中转终端，数据中转终端上设置有能够带动其飞行至对应位置的中转飞行单元。

标识终端数据发送单元的通信方式为近场通信；数据中转终端用于与近场通信区域内的空中标识器近场通信连接，以接收空中标识器发送的辐射强度数据和空中位置数据，并生成对应于每个空中标识器的数据包；数据中转终端还用于与管理终端远程通信连接，并将对应于各个空中标识器的数据包发送给管理终端。本实施例中，数据中转终端均包括数据转换单元、路由通信单元和网络通信单元；其中，数据转换单元的相关工能够基于现有的C8051F系列单片机实现；路由通信单元为现有的Zigbee近场通信模块；网络通信单元为现有的GPRS网络通信模块；具体的，数据中转终端还应包括供电电池，供电控制电路，电子开关、调试接口等现有必要元件或组件。

实际监测过程中，网络通信模块的网络改造成本较高，若在空中标识器上增设网络通信模块，会导致监测成本很高；而近场通信模块的成本虽然较低，但是可通信连接的区域很小，当待监测的辐射污染地区较大时，飞行位置较远的空中标识器很难与管理终端建立通信，导致辐射监测的监测效率很低。所以，本发明中数据发送单元的近场通信方式为近场通信，即空中标识器上设置的是近场通信模块，与设置网络通信模块相比，能够更好的控制空中标识器的网络改造成本，虽然需要投放数据中转终端，但数据中转终端的数量远小于空中标识器的数量，从而能够降低辐射监测的监测成本。其次，数据中转终端能够作为空中标识器和管理终端的“连接桥梁”，使得各个空中标识器均能够与管理终端通信并及时发送辐射强度数据，从而能够提升辐射监测的监测效率。

具体实施过程中，数据中转终端的飞行位置定点设置在辐射污染地区对应的空域内，且所有数据中转终端近场通信区域组成的总的通信网络能够覆盖辐射污染地区空域内的所有监测点。

实际监测过程中，本发明通过定点设置数据中转终端的方式，使得整个辐射污染地区的空域内实现了“网络全覆盖”，即辐射污染地区空域内任意位置投放的空中标识器均能够与管理终端建立通信，能够及时将辐射强度数据和空中位置数据回传至管理终端，从而能够提升辐射监测的监测效率。

具体实施过程中，空中标识器和数据中转终端之间的近场通信连接为Zigbee近场通信连接。数据中转终端和管理终端之间的远程通信连接为GPRS网络通信连接。

Zigbee近场通信的模块具有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全的优势，有利于提升辐射监测数据采集网络系统的数据采集效果。GPRS网络通信的模块具有使用方便、信息传递准确及时、存储转发离线通信的优点，有利于提升辐射监测数据采集网络系统的数据采集效果。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，公开了数据中转终端中转点的另一种确定方式。

实际监测过程中，辐射污染地区及其空域仅是一个预先估计的大概范围，即辐射污染地区空域内还存在一些没有受到辐射污染的区域，而那些没有受到辐射污染的空域区域并不需要设置空中标识器，也就不要设置数据中转终端来传输数据。那么，实施例一中定点投放数据中转终端并实现“网络全覆盖”的方式，就会造成数据中转终端的“无用浪费”，导致辐射监测的监测成本增高。

所以，本实施例公开了数据中转终端飞行位置的另一种确定方式。结合图4所示：本实施例中数据中转终端的飞行位置还根据空中标识器的空中位置数据对应更新，使得所有空中标识器均能够与对应的数据中转终端近场通信连接。

具体实施过程中，数据中转终端的近场通信区域相互独立且每个数据中转终端的近场通信区域内至少存在一个空中标识器。

本发明中，数据中转终端的飞行位置能够伴随空中标识器空中位置数据而对应更新，即数据中转终端是与空中标识器的位置相对应的，与定点投放、“网络全覆盖”的方式相比，能够避免数据中转终端的“无用浪费”，从而能够降低辐射监测的监测成本。其次，各个数据中转终端的近场通信区域相互独立，即不存在数据中转终端的近场通信区域重叠的问题，能够避免数据中转终端之间相互干扰，有利于标识器更好的与管理终端建立通信。

具体实施过程中，空中标识器还能够与近场通信区域内的其他空中标识器近场通信连接；空中标识器上还设置有数据接收单元，空中标识器能够对应接收与其近场通信连接的其他空中标识器发送的辐射强度数据和空中位置数据，并能够将其接收的辐射强度数据和空中位置数据一并发送给对应的数据中转终端。

实际监测过程中，会出现某个空中标识器恰好处于各个数据中转终端近场通信区域之外的问题，若单独为其布置数据中转终端又会造成数据中转终端的“无用浪费”，导致辐射监测的监测效果不好。所以，本发明中空中标识器能够与其近场通信区域内未与任何数据中转终端近场通信连接其他空中标识器近场通信连接，并能够接收该类空中标识器的辐射强度数据（未与任何数据中转终端建立近场通信的空中标识器能够通过近场通信单元“广播”自己的辐射强度数据和空中位置数据），然后将其接收的辐射强度数据、空中位置数据一并发送给对应的数据中转终端，这有利于提升辐射监测的监测效率；并且，不会因数据中转终端的“无用浪费”而增加监测成本。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上，公开了生成辐射监测网络的生成方式。

结合图5所示：本实施例中管理终端还用于根据空中标识器的空中位置和数据中转终端的飞行位置生成对应的辐射监测网络。同时，管理终端生成辐射监测网络时，首先根据所有数据中转终端的飞行位置生成主网络，然后根据数据中转终端及其近场通信连接的所有空中标识器生成对应的次级网络。

本发明中，通过生成辐射监测网络的方式来直观的反映辐射污染地区空域内的辐射监测情况，使得对于各个监测点及整个辐射污染地区空域的监测效果更好。而根据数据中转终端的飞行位置生成主网络、根据数据中转终端及其对应的空中标识器生成次级网络的方式，使得整个辐射监测网络的结构、层次更清晰，更有利于提升辐射污染地区空域的监测效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。