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系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構(gòu)由前端現(xiàn)場部分（感知層）、數(shù)據(jù)傳輸部分（傳輸層）和安全監(jiān)管部分（應用層）等組成，圖1所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，前端現(xiàn)場部分以輻射源為前提設(shè)置劑量檢測、RFID電子標簽識別、GPS定位跟蹤、視頻監(jiān)控等裝置，以確保輻射源出現(xiàn)丟失、位移和泄漏等異常情況時通過傳輸層向監(jiān)管中心發(fā)送實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號并向現(xiàn)場本地和監(jiān)管人員發(fā)送報警信號。數(shù)據(jù)傳輸部分是通過GPRS方式將劑量信息、電子標簽信息傳送到監(jiān)控中心；將視頻監(jiān)控信號通過3G、ADSL或?qū)＞€等方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；將移動源位置信息通過GPS定位和GPRS傳送到監(jiān)控中心；將移動源視頻監(jiān)控圖像通過GPRS以圖片形式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。由監(jiān)控中心的安全監(jiān)管系統(tǒng)完成信息的分析處理、智能化應用服務和控制決策。

2 現(xiàn)場前端感知層的設(shè)計

現(xiàn)場前端感知層主要由劑量檢測儀、防拆毀RFID標簽、RFID閱讀器、位移監(jiān)測設(shè)備、高清網(wǎng)絡攝像機及網(wǎng)絡設(shè)備等硬件設(shè)備構(gòu)成。

2.1劑量檢測

使用不同型號的測量儀對各個輻射源應用場所的輻射強度進行測量。各監(jiān)測儀通過光電傳感器收集被測放射源的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，測量儀將所獲得的數(shù)字信號通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心可以判斷輻射源是否出現(xiàn)丟失或劑量外泄等事故。

2.2RFID電子標簽及閱讀器

射頻識別RFID(RadioFrequencyIdentification)技術(shù)是一種新興自動識別技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。它采用無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通訊以達到目標識別并交換數(shù)據(jù)的目的。RFID具有遠距離、同時可識別多個標簽、識別速度快、標簽存儲容量大、數(shù)據(jù)安全等特點。在本方案中,利用RFID技術(shù)，實現(xiàn)了輻射源防盜報警，其原理如圖2所示。

圖2  放射源防盜報警原理圖

如果為每個輻射源安裝有效距離小于10m的防拆毀RFID標簽，并在離放射源不遠處(如小于10m)安裝RFID閱讀器，那么，RFID閱讀器將不斷地讀取RFID傳來的數(shù)據(jù)。一旦RFID標簽被拆毀，或輻射源被移動到距離RFID閱讀器超過10m距離，RFID閱讀器將不能再讀取到該RFID的數(shù)據(jù)，此時就認為放射源被非法移動，報警器將自動通過短信方式向特定號碼的手機發(fā)送報警信息，同時，通過GPRS或CDMA或3G網(wǎng)絡，向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息。

2.3GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系統(tǒng)

終端設(shè)備由GPS接收機、GPRS收發(fā)模塊等組成，GPS模塊負責接收衛(wèi)星定位(經(jīng)度、緯度和海拔高度)信號，GPRS模塊負責完成信息的無線傳輸。當移動輻射源在使用或運輸過程中，為了實現(xiàn)GPS終端對輻射源實現(xiàn)可靠的遠程監(jiān)控，GPS結(jié)合GIS(GeographicalInformationSystem)地理信息系統(tǒng)對輻射源移動的位置進行實時跟蹤，GPS工作不正常時則通過GIS系統(tǒng)在相應的地圖上標以報警信息。

2.4位移監(jiān)測

當輻射源封裝體與安裝位置出現(xiàn)非法位移時，系統(tǒng)將及時向監(jiān)管中心和現(xiàn)場進行報警，以提醒現(xiàn)場相關(guān)人員及時采取防范措施。

2.5高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控的應用占據(jù)了安防領(lǐng)域大部分比例，對輻射源工作現(xiàn)場進行全天候?qū)崟r監(jiān)控和錄像更是必要的。尤其在一些重要場所(如水廠電廠固定源和一些特殊需要的移動運輸源)，一般均采用高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術(shù)。

3數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計

GPRS(GeneralPacketRadioService)通用無線分組業(yè)務采用高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)，其傳輸速率可達115Kb/s，尤其是該傳輸方式為分組發(fā)送和傳輸，這意味著用戶總是在線且按流量計費，因而可降低運行成本。本系統(tǒng)中的劑量監(jiān)測數(shù)據(jù)、RFID電子標簽信息、GPS定位數(shù)據(jù)(地理坐標經(jīng)、緯度信息)等均可通過GPRS方式傳送。

通過3G/ADSL/光纖專線可傳輸輻射源現(xiàn)場或庫房的視頻監(jiān)控圖像。

輻射源視頻監(jiān)控圖像與輻射源信息管理系統(tǒng)以及實時數(shù)據(jù)接收和信息交換均可通過網(wǎng)絡完成。

通過短信報警功能，可在現(xiàn)場出現(xiàn)輻射源丟失或輻射源泄漏等異常情況時，通過手機等方式向監(jiān)管人員發(fā)送信息，以便及時采取相應措施。

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(guān)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(shù)人員管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計等六部分。

涉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?？砂葱杼峁ｎ}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(shù)人員管理即對專業(yè)技術(shù)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(guān)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(guān)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結(jié)語

經(jīng)試運行表明，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準確，通訊傳輸流暢,工作穩(wěn)定可靠，各項新技術(shù)的功能和性能特點在項目應用中能得到充分體現(xiàn)，可實現(xiàn)輻射源安全監(jiān)管的功能，并達到設(shè)計要求。

20211019_616ee2c80e12b__基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)