CN107578592A - 具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器 - Google Patents

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王书湖
王瀚平
马敬伟
朱敏
王丽婷
路翠华
顾殿雨
赵大磊
谢鑫
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Abstract

一种具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，包括电子封条和手持机两部分。电子封条通过收发2.4G射频信号与手持机进行交互，电子封条中主控模块与光强检测模块通过I2C接口连接，与微定位模块间通过SPI接口连接，辐射剂量检测模块得到的脉冲信号通过主控模块计数，计算出辐射剂量值。手持机通过键盘输入经射频收发模块发送命令远距离控制电子封条工作，在液晶屏上实时显示辐射剂量和相关报警信息，并由语音报警模块进行播报。

Description

具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器
技术领域
本发明信息检测技术领域，特别是指一种可远距离遥控，并包含辐射剂量检测、开箱及移动报警、数据上传等功能的放射源防盗报警器。
背景技术
当前，放射源已经被广泛应用于探伤、医疗、辐照加工、科学研究等领域，已经成为这些行业不可或缺的生产工具。但放射源发射出来的射线具有一定的能量，它可以破坏细胞组织，重则死亡，轻则伤人肌体。近年来，我国辐射事故呈现出一个新特点，即因移动放射源失控导致的辐射事故明显增多。移动放射源主要是指用于测井、工业室外γ探伤等放射源，涉及到的主要核素有：镅铍中子源、铯-137等，这类放射源多为Ⅱ类放射源，活度高、能量大，加上作业场所变动频繁，一旦在运输、作业过程中出现问题，容易导致放射源丢失、被盗。传统的放射源防盗监测系统通常利用在线监控系统及GPS定位技术来对放射源进行实时监控，其缺点在于对于经常移动且放置在室内等建筑物的移动放射源，由于受到屏蔽，GPS经常收不到信号，不能正常给出定位信息，导致对放射源防盗监控的不到位。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器。该报警器体积小、成本低，只需将电子封条部分放入放射源贮存罐内通过手持机就可遥控使用，当放射源贮存罐被打开及移动时通过手持机进行语音报警，手持机可随身携带。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
一种具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于包括电子封条和手持机两部分，电子封条部分由主控模块1、光强检测模块2、微定位模块3、辐射剂量检测模块4、射频收发模块5和电源模块6组成；主控模块1与光强检测模块2间通过I2C接口连接，与微定位模块3间通过SPI接口连接，与辐射剂量检测模块4间通过外部中断接口连接，与射频收发模块5间通过USART接口连接，电源模块6为各模块供电；手持机部分由主控模块7、键盘8、液晶显示模块9、语音报警模块10、射频收发模块11、扩展通信接口12和电源模块13组成；主控模块7与键盘8间通过数字IO连接，与液晶显示模块9间通过FSMC接口连接，与语音报警模块10、射频收发模块11、扩展通信接口12间通过USART接口连接，电源模块13为各模块供电；电子封条与手持机间通过收发2.4G射频信号进行交互；手持机通过键盘8输入命令并经射频收发模块11进行发送，从而控制电子封条工作，液晶显示模块9实时显示电子封条发送的辐射剂量和报警信息，语音报警模块10对辐射剂量和报警信息进行播报。
所述的主控模块1采用STM32F103T8芯片，用于同手持机进行通信，控制电子封条内的其它模块进行工作；当主控模块1收到手持机的工作命令时，控制光强检测模块2判断当前放射源储存罐内的光线强度，当光线强度超过阀值时则判定放射源储存罐被非法打开，同时向手持机发出警报；控制微定位模块3对当前放射源储存罐进行定位，若储存罐被移动则向手持机发出警报；当主控模块1得到辐射剂量检测命令时，通过控制并对辐射剂量检测模块4所发出的脉冲信号进行计数，通过计算得到辐射剂量值，并把该值发送给手持机。
所述的光强检测模块2由数字环境光照传感器芯片BH1750FVI及其外围电路组成，与主控模块1间通过I2C接口相连接，由主控模块1控制它感应放射源贮存罐内的光照强度，以此判断贮存罐是否被打开。
所述的微定位模块3由九自由度惯性器件MPU9250芯片及其外围电路组成，与主控模块间通过SPI接口相连接，通过MPU9250运动传感器敏感放射源贮存罐的运动信息，经卡尔曼滤波、去除重力加速度后通过加速度微积分进行微定位，以此判断贮存罐是否被移动。
所述的辐射剂量检测模块4由G-M计数管及辅助电路组成，辅助电路将G-M计数管输出的脉冲电流信号进行处理得到电脉冲信号，经主控模块1处理后得到辐射剂量信息。
所述的射频收发模块5采用nRF24L01P芯片，实现2.4G无线收发。
所述的电源模块6包括锂电池、高压模块和3.3V稳压单元；锂电池采用3.7V、2000mAh的普通电池，高压模块采用DC-DC转换电路产生500V直流电压，用于G-M计数管供电，3.3V稳压单元采用AMS117-3.3芯片产生3.3V电压用于给各模块供电。
所述的手持机部分由主控模块7、键盘8、液晶显示模块9、语音报警模块10、射频收发模块11、扩展通信接口12和电源模块13组成；手持机通过射频收发模块11发送键盘8输入的命令，控制电子封条工作，液晶显示模块9实时显示电子封条发回的辐射剂量和报警信息，并通过语音播报模块10进行播报，扩展通信接口12采用MAX232芯片作为电平转换芯片，用于手持机与PC机之间是通过USART接口进行通信，电源模块13采用AMS117-3.3芯片将3.7V、2000mAh锂电池提供的3.7V电压转换成3.3V为各模块供电。
本发明与现有技术相比具有有益效果：1)该报警器小巧实用，具有可移动、独立工作的特点；2)能满足多种场合的需要，只要将报警器的电子封条部分放置于不透光的放射源贮存罐内便可正常工作；3)具有远距离操控及语音报警功能，手持机部分可随身携带并可实时播报报警信息；4)具有辐射剂量检测功能，可随时检测放射源的辐射剂量信息；5)系统开放性好，既可独立使用，又可与放射源监控管理平台实现对接。
附图说明
图1是具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器的硬件结构框图。图中，1-主控模块、2-光强检测模块、3-微定位模块、4-辐射剂量检测模块、5-射频收发模块、6-电源模块、7-主控模块、8-键盘、9-液晶显示模块、10-语音报警模块、11-射频收发模块、12-扩展通信接口、13-电源模块。
图2是报警器电子封条部分的软件流程图。
图3是报警器手持机部分的软件流程图。
具体实施方式
为使本发明描述清楚，下面将结合附图对本发明实施方法做详细说明。
如图l所示，具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器包括电子封条和手持机两部分，电子封条部分由主控模块1、光强检测模块2、微定位模块3、辐射剂量检测模块4、射频收发模块5和电源模块6组成；手持机部分由主控模块7、键盘8、液晶显示模块9、语音报警模块10、射频收发模块11、扩展通信接口12和电源模块13组成；电子封条需放置在放射源储存罐内，用户通过手持机上的键盘8控制电子封条工作，电子封条通过光强检测模块2检测环境中光强度，若光强超过阀值则向手持机发出非法开箱的警报信息；通过微定位模块3敏感电子封条的运动信息，若储存罐发生移动则向手持机发出非法移动的警报信息。当需要测量现场辐射剂量值时，手持机向电子封条发送辐射剂量检测命令，主控模块1通过定时计数的方法，计算现场辐射剂量值，并把计算得到的剂量值向手持机发送。手持机所接收的信息由液晶显示模块9实时显示，并通过语音报警模块10播报报警信息。
如图2所示，电子封条部分的软件采用C语言开发，上电初始化后接收手持机发来的控制命令，实现信息传输、防盗报警和辐射监测等功能，其中信息传输用于记录和回传手持机发来的放射源的相关信息；防盗报警用于监测光强度信息和运动信息，判断放射源贮存装置是否被打开或移动，并对非授权开箱或移动发出警报信息；辐射检测功能主要是检测电子封条所在现场环境的辐射剂量值；所要回传的信息打包后发送给手持机进行处理。
如图3所示，手持机部分的软件采用C#语言开发，上电初始化后等待键盘进行功能选择，包括信息录入、数据共享、防盗报警和辐射检测四部分，信息录入用于录入现场放射源的信息，并把该信息进行存储及发送至电子封条，该信息作为现场放射源的初始信息；数据共享用于系统集成，当与某个特定放射源监控管理平台进行集成时，根据系统需要把现场放射源信息进行上传和下载；防盗报警用于控制现场的电子封条进行工作，并实时播报各项报警信息；辐射检测用于控制电子封条对现场环境的辐射剂量进行检测，实时显示辐射计量值并进行播报。选择相应功能后，系统合成控制命令发送给电子封条进行工作，并实时显示及播报电子封条反馈的报警或辐射剂量信息。
上述具体实施方式以较佳实施例对本发明进行了说明，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于包括电子封条和手持机两部分，电子封条部分由主控模块(1)、光强检测模块(2)、微定位模块(3)、辐射剂量检测模块(4)、射频收发模块(5)和电源模块(6)组成；主控模块(1)与光强检测模块(2)间通过I2C接口连接，与微定位模块(3)间通过SPI接口连接，与辐射剂量检测模块(4)间通过外部中断接口连接，与射频收发模块(5)间通过USART接口连接，电源模块(6)为各模块供电；手持机部分由主控模块(7)、键盘(8)、液晶显示模块(9)、语音报警模块(10)、射频收发模块(11)、扩展通信接口(12)和电源模块(13)组成；主控模块(7)与键盘(8)间通过数字IO连接，与液晶显示模块(9)间通过FSMC接口连接，与语音报警模块(10)、射频收发模块(11)、扩展通信接口(12)间通过USART接口连接，电源模块(13)为各模块供电；电子封条与手持机间通过收发2.4G射频信号进行交互；手持机通过键盘(8)输入命令并经射频收发模块(11)进行发送，从而控制电子封条工作，液晶显示模块(9)实时显示电子封条发送的辐射剂量和报警信息，语音报警模块(10)对辐射剂量和报警信息进行播报。
2.如权利要求1所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的主控模块(1)采用STM32F103T8芯片，用于同手持机进行通信，控制电子封条内的其它模块进行工作；当主控模块(1)收到手持机的工作命令时，控制光强检测模块(2)判断当前放射源储存罐内的光线强度，当光线强度超过阀值时则判定放射源储存罐被非法打开，同时向手持机发出警报；控制微定位模块(3)对当前放射源储存罐进行定位，若储存罐被移动则向手持机发出警报；当主控模块(1)得到辐射剂量检测命令时，通过控制并对辐射剂量检测模块(4)所发出的脉冲信号进行计数，通过计算得到辐射剂量值，并把该值发送给手持机。
3.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的光强检测模块(2)由数字环境光照传感器芯片BH1750FVI及其外围电路组成，与主控模块(1)间通过I2C接口相连接，由主控模块(1)控制它感应放射源贮存罐内的光照强度，以此判断贮存罐是否被打开。
4.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的微定位模块(3)由九自由度惯性器件MPU9250芯片及其外围电路组成，与主控模块间通过SPI接口相连接，通过MPU9250运动传感器敏感放射源贮存罐的运动信息，经卡尔曼滤波、去除重力加速度后通过加速度微积分进行微定位，以此判断贮存罐是否被移动。
5.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的辐射剂量检测模块(4)由G-M计数管及辅助电路组成，辅助电路将G-M计数管输出的脉冲电流信号进行处理得到电脉冲信号，经主控模块(1)处理后得到辐射剂量信息。
6.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的射频收发模块(5)采用nRF24L01P芯片，实现2.4G无线收发。
7.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的电源模块(6)包括锂电池、高压模块和3.3V稳压单元；锂电池采用3.7V、2000mAh的普通电池，高压模块采用DC-DC转换电路产生500V直流电压，用于G-M计数管供电，3.3V稳压单元采用AMS117-3.3芯片产生3.3V电压用于给各模块供电。
8.如权利要求1或2所述的具有远距离遥控功能的放射源防盗报警器，其特征在于所述的手持机部分由主控模块(7)、键盘(8)、液晶显示模块(9)、语音报警模块(10)、射频收发模块(11)、扩展通信接口(12)和电源模块(13)组成；手持机通过射频收发模块(11)发送键盘(8)输入的命令，控制电子封条工作，液晶显示模块(9)实时显示电子封条发回的辐射剂量和报警信息，并通过语音播报模块(10)进行播报，扩展通信接口(12)采用MAX232芯片作为电平转换芯片，用于手持机与PC机之间是通过USART接口进行通信，电源模块(13)采用AMS117-3.3芯片将3.7V、2000mAh锂电池提供的3.7V电压转换成3.3V为各模块供电。
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