CN100338481C - 用伽马、x射线或中子辐射侦测识别物体的可携式装置及系统 - Google Patents
用伽马、x射线或中子辐射侦测识别物体的可携式装置及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明有关于用伽马射线、X射线或中子辐射侦测并识别物体的系统，特别是能在海关、检查哨等地识别隐藏或禁运物体的系统。本发明的任务是提供可携式且高容量物体侦测及识别装置。此外，本发明的任务是开发供部门使用的分布的多层系统及供一般使用的开放系统。该侦测单元有微控制器与数据传送装置，该预处理单元具有从该侦测单元获得数据的通道、处理器、显示单元以及具有物体识别专家系统的两种通讯通道。信息处理单元为两个分开设置的控制部，这两部分以通讯通道互连，第一部分是预处理单元，第二部分是专家系统，必要时，第二部分以通讯通道连接第一部分，该专家系统虽与预处理单元分开设置但具有预处理单元所有的服务能力。
Description
发明领域
本发明涉及一种用伽马射线、X射线及/或中子辐射侦测并识别远程物体的系统，特别是能在海关、检查哨等地识别隐藏或禁止运输物体的系统。
发明背景
已知Loc-Alamos国家实验室设计的手持式辐射侦测器(CZT分光仪)。用在此侦测器里的镉-锌-鍗半导体通过放射性物质的伽马射线及中子辐射进行识别。即时，它为可携式装置产生精确资料，它对环境温度变化不敏感。侦测器的壳体里有CZT芯片，该芯片对电流敏感的放大器与输入-输出单元进行光谱分析，该装置还有多通道分析器，该多通道分析器有微控制器。在此装置里，使用特定的软件连接CZT内建的微控制器及监视作业。
此装置的缺点是把伽马射线、X射线侦测器与手持式计算机放在一个壳体里，这不允许控制数个侦测装置。
已知的多通道分析器可以方便地收集、处理并发送光谱脉冲资料。此多通道分析器可以做成计算机系统，包括存储器、处理器、以及连接到网络并接收数字光谱脉冲的能力。该多通道分析器可以有软件模块与通用型操作系统整合，可以接收每秒至少10000脉冲的数字光谱脉冲。该多通道分析器还可以包括使用者层次的软件模块，可以接收使用者专用的指令，以控制多通道分析器的作业，该使用者可以订做该多通道分析器。该使用者层次的软件还可能使用非私有的、标准的通讯协议及格式，分类并方便地发送光谱脉冲资料。
模拟的缺点是限制最终装置的功能，该功能只包括从感应器接收资料并编码，以及通过多通道通讯线传送与收到的讯号光谱对应的资料(包括互联网讯号)。
已知手持的、电池操作的微控制器型分光仪包括低功率矩阵显示器及足够的存储器，以允许测到即时的辐射脉冲，并进行延伸的分析。所使用的普通讯号处理电路允许用各种侦测器来运作，这些侦测器有不同脉冲侦测及敏感度参数。
做为雏型的远距辐射控制及物体识别系统包括可裂变的及原子物质的固定式侦测系统，通过个人计算机连接到相关的单通道信息系统，该个人计算机有显示装置、信息及讯号存储系统，能通过若干信息通道传送信息，有视觉系统装置，连接到若干影像同步装置，并连接到可裂变的及原子物质的读数记录器(有定时器)。
该已知系统的缺点是只能在其固定状态下工作，即仅能检查通过固定系统窗口的物体，且检查人员不可能离开观察地，使系统不受控制。此外，选为雏型的系统是封闭的，且不允许使用额外的资源以及同时与不同类型的侦测器合作。
发明内容
本发明的目的是提供一种可携式且高容量的装置，该装置是用伽马射线、X射线或中子幅射侦测并识别物体的可携式系统。此外，本发明的任务是开发为供部门使用的分布的多层系统以及供一般使用的开放系统。
本发明的解决方案为：用伽马射线、X射线及中子辐射侦测并识别物体的可携式装置包括侦测单元，而预处理单元有显示器、微控制器、输入单元与能连接专家系统的连接单元，该侦测单元分开设置并具有微控制器与数据传送装置，该预处理单元的通道可以从该侦测单元获得数据，该预处理单元还包括光谱分析单元。
本发明的解决方案还包括：连接物体识别的专家系统的通讯通道，配备有语音及影像信息的双向传送装置。
本发明的解决方案还包括：与无线电话机或其它可携式信息接收及传送装置(例如智能电话及可携式计算机)相连的可携式计算机被用做该预处理单元。
本发明的解决方案还包括：该预处理单元还配备有影像信息输入单元，例如摄影机、扫描仪。
本发明的解决方案还包括：设置多个侦测单元，每个侦测单元都具有一识别标示，它们与该预处理单元连接。
本发明的解决方案还包括：该侦测单元与该预处理单元设计在一壳体里，且该侦测单元是可以置换的。
本发明的解决方案还包括：用伽马射线、X射线及中子辐射识别物体的系统包括两个控制部的侦测单元与信息处理器，其中之一是专家系统(设置在网络内)，他们通过通讯连接。根据本发明，该专家系统通过通讯连接到国家及/或部门紧急警告系统，该紧急警告系统可以在紧急事件中启动。
本发明的解决方案还包括：在该专家系统里还包括个人，即指在物体识别领域里的专家。
该系统的架构形式是在空间分开设置而通过通讯连接的多模块，该侦测单元被做成分开的微控制器，它具有绝对的优势，例如就地直接识别物体，不论识别地方及物体如何的复杂。带有微控制器的侦测单元的尺寸可以做的很小，且它能放在控制区的指定的位置。此外，部门网络允许所有的检查专家在一工作地执行控制。由于部门网络可以执行控制在某一工作地工作的所有专家的操作，每个特定状态风险的信息处理能力得到大幅提升。有一个中央数据库服务于全部的预处理装置，就足以允许所有的使用者同时进行资料的更新以及实现系统的运作。
附图说明
图1显示在特别侦测区里使用的系统示意图。
图2显示在物体侦测并识别系统各装置的连接。
图3是预处理单元的方块图。
图中符号名称对照
1 DU 侦测单元
2 PPU 预处理单元
3 DES 部门专家系统
4 OES 开放专家系统
5 NSEW 国家紧急警告系统
6 checkpoint 检查哨
7 passenger passage 旅客通道
8 transport thoroughfare 运输道
9 display unit 显示单元
10 information input device 信息输入装置
11 processor 处理器
12 interface unit 介面单元
13 IrDA blue tooth IrDA蓝牙
14 GSM
15 scanner 扫瞄器
16 video-audio input unit 影音输入单元
具体实施方式
如图1所示，本发明的侦测并识别物体的系统包括侦测单元(DU)1、预处理单元(PPU)2(有显示及输入单元)与部门专家系统(DES)3。这些装置通过局域网(LN)互连。该专家系统可以是开放的专家系统(OES)4，设在开放网络里，例如在互联网里。该专家系统也可以是部门专家系统(DES)3。该系统还包括国家或他国或跨政府的紧急警告系统(NSEW)5(如图2所示)。当系统使用在航空站时，侦测单元(DU)1可以设在检查哨6、旅客通道7及运输通道8的许多地方(如图1所示)。预处理单元(PPU)2交给检查人员(图中未示)操作。
如图3所示，预处理单元(PPU)2包括显示单元(D)9、信息输入装置(ID)10，该信息输入装置(ID)10可做成键盘或图形输入、处理器(P)11、介面单元(IU)12。在处理器(P)11里有特殊的软件以实施以下的动作：
选择表现参数(闪烁光谱的检索、测量与累计)；
用识别码，识别已连接的侦测单元DU1；
与侦测单元DU1信息互连，并在显示单元D9输出信息；
根据累计的闪烁光谱，识别物体；
通过介面12交换信息，该介面的交换可以采用蓝牙技术或通过WI-FI与部门专家系统DES交换信息，以及通过GPRS连接GSM，与开放专家系统OES交换信息。
如图3所示，该预处理单元PPU2有无线电连接单元13(例如IrDA或蓝牙技术)与连接单元14(如GSM)，该连接单元连接专家系统DES3或OES4。PPU2可包括扫瞄器(SC)15与信息影音输入单元(VAU)16。
本发明的装置及系统的运作方式如下：
该侦测单元DU1可作为独立的操作装置，它有微处理控制器、信息传送装置，DU1也可以与预处理装置PPU2一块合作，PPU2可为任何可携式装置或移动装置，例如智能型话机、笔记本计算机、通讯器等。该侦测单元DU1应交给控制伽马射线、X射线及中子辐射射线(RS)的检查人员处理，或设在特别指定的地方。这些检查人员应待在特别的控制区，如海关及/或边界区或预期发生射线(RS)的地方，如机场、铁路或海港、人群聚集的地方、以及物质、粮食等地的控制检查哨。
在若干区域里，进行搜索模式的伽马射线、X射线与中子辐射的侦测可以与其它射线(RS)的检查设备合作，这些区域可以是运输点、徒步的旅客或行李监视处。决定用在射线(RS)控制区的地方，侦测讯号透过传送通道传送至预处理单元PPU2，在此，借助于预处理单元PPU2原有的计算资源，该源头的自动初始识别开始发生。若使用者(检查人员)不能自己决定发生的情况的危险度或没有PPU2的计算资源，例如收到的光谱不在CPC数据库里，则使用者可联络更高层的专家系统(在DES3中用局域网络，在OES4中用GPRS或IP)。在此实施例里，专家系统开始控制使用者的活动，给他指示并接收他的活动的结果(测到的值、累计的光谱等等)。收到的资料由专家系统DES3或OES4处理，并送回当作使用者指示以用于另外的监视或射线(RS)的识别。所有使用者的活动存到数据库里，专家可取得并检视这些资料。若没有足够的专家系统DES3的资源，则系统可以联络在物体识别现场的专家，该专家可要求使用者提供更多活动或信息，包含在影像通道上与射线(RS)有关的信息。
专家系统DES3与OES4结构上相同，二者只是在网络的安排上以及数据和基本信息上有所不同(DES3是局域网，而OES4里是互联网)。通过请求，使用者(检查人员)从部门专家系统3或开放专家系统4得到指示，然后对进一步的活动做出决定。在非典型的状况下，当部门专家系统3或开放专家系统4不能做出决定时，就联络从紧急警告系统而来的专家加入运作，在分析使用者全部活动与其结果后，指示进一步的操作，并对发生状况的危险程度做出决定。
在侦测单元DU1里有一内建的喇叭，该喇叭可独立使用(在没有预处理单元2的情况下)，或者可以在普通的预处理单元2的控制下关掉。在此实施例里，在预处理单元2里内建的喇叭将用于语音警告。
带有预处理单元PPU2的侦测单元DU1可以由检查人员控制，控制侦测过程中的自动化、搜索、地点、测量、用伽马射线、X射线及中子辐射源的进行初始识别以及检查时可以与高层次的系统进行联络。
在危急状况里，例如当辐射超过可接受的程度，或发现违禁品，部门专家系统3可以自动联络国家紧急警告系统ENSEW5。在此情形里，该检查人员有责任对该物品进行紧急的冻结。
另外使用扫瞄器，例如扫瞄条形码，使检查人员能够通过条形码所代表的标准信息增加输入速度。
预处理单元PPU2与侦测单元DU1可以设置在一壳体里，这可以使检查人员能够在任何不易安装定点侦测器(DU)的地方就地检查物品。基于此事实，本系统的机动性大幅改进。此外，可以置换在预处理单元PPU2里的侦测器，即将一种类型换成另一种类型，这可以快速调整系统以适应不同的辐射型式。因此，侦测单元DU1与预处理单元PPU2的无线通讯方式允许置换侦测器而无需任何有线的连接。
安排使用开放专家系统(OES)的互联网，可以允许使用者在控制区里安装系统时节省材料资源。在此实施例里，使用者只需采购侦测单元(DU)与预处理单元(PPU)，并在普通用户的网络里使用计算机的资源。因此，开放的专家系统可以进行商业性运作。
综上所述，使用上述所有的技术特征，本发明能够解决已有的技术问题，本发明是一种有效的侦测与识别系统。
本发明的技术文件已齐备，且以智能型话机Mitac Mio 8380做的雏型模块已完成。
本发明在开发时参考以下信息源：
1. 2001年4月11日登在amptek.com网页(共8页)的“X-Ray andGamma Ray Detector High Resolution CZT Cadmium Zinc Telluride”。
2. 2001年4月18日登在amptek.com网页(共15页)的”ChargeTrapping in XR-100T-CZT Detectors Application Note”。
3.美国专利第6668277号，G06 F 013/00，2003
4.美国专利第4550381号，G01 S 13/74，1985
5.苏联新型专利第31001号，G 01 T1/167，2003
Claims (9)
1.一种用伽马射线、X射线与中子辐射侦测并识别物体的可携式装置，其包括侦测单元与预处理单元，该预处理单元包括显示器、处理器与输入单元，该输入单元有通讯通道连接专家系统，其特征在于，该系统的架构形式是在空间分开设置而通过通讯连接的多模块，其中该侦测单元为一独立设置的单元，并具有微控制器与数据传送装置，该侦测单元为一可携带，尺寸很小的装置，该预处理单元提供的通道从该侦测单元获得数据，且该预处理单元包括光谱分析单元。
2.如权利要求1所述的侦测并识别物体的可携式装置，其中，连接该物体识别专家系统的通讯通道包括语音与影像信息双向传送用的通道。
3.如权利要求1所述的侦测并识别物体的可携式装置，其中，该预处理单元是智能型话机或笔记本计算机。
4.如权利要求1所述的侦测并识别物体的可携式装置，其中，该预处理单元包括地理信息输入，例如扫瞄器。
5.如权利要求1所述的侦测并识别物体的可携式装置，其中，设置多个侦测单元与该预处理单元连接，每个侦测单元都具有一识别标示器。
6.如权利要求1所述的侦测并识别物体的可携式装置，其中，该侦测单元及该预处理单元设置在一个壳体里，该侦测单元可以置换。
7.一种用伽马射线、X射线与中子辐射侦测并识别物体的可携式系统，其特征在于，其包括侦测单元与信息处理器，该信息处理器包括两个部分，通过通讯通道相连，其中之一是专家系统，该专家系统设置在远程计算机里，该专家系统通过通讯通道连接国家及部门的紧急警告系统，该紧急警告系统在紧急情况里启动。
8.如权利要求7所述的侦测并识别物体的可携式系统，其中，该专家系统包括用辐射识别物体的专家。
9.如权利要求7或8所述的侦测并识别物体的可携式系统，其中，该预处理单元还包括用GPS接收器确定辐射源地理位置。
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