CN110542917A - 一种海洋环境核辐射监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海洋环境核辐射监测系统及其监测方法。监测系统包括：海洋环境监测设备、海洋监测浮标及远程监控平台；海洋环境监测设备包括PH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器、核辐射传感器、气象传感器及GPS；海洋监测浮标内部搭载数据采集接口模块、智能传感器接口模块、电源监控模块、数据采集处理计算机以及数据通讯模块；远程监控平台包括数据库服务器、监测中心上位机、移动监测终端。本发明以实现实时在线监测为目的，通过实时采集海洋环境数据、环境核辐射数据以及气象数据，并传输到监控平台中作决策分析，能够有效地实现对海洋环境的核辐射水平及其他环境信息行监测，对可能发生核事故引起的海洋环境污染进行预警。

Description

一种海洋环境核辐射监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及环境核辐射监测领域，尤其涉及一种海洋环境核辐射监测系统及其监测方法。

背景技术

随着我国核电事业的迅速发展，我国沿海地区开始建设且已经建设完毕一定规模的沿海核电站，但是2011年日本福岛第一核电站发生爆炸引发严重的海洋放射性污染以来，海洋放射性污染监测、预警及应急响应引起了世界各国的重视。

目前大多数国家依然依靠工作人到监测区域采取海水样品，然后再将样品带回实验室利用实验室方法进行定量分析的传统方法，这种方法的缺点是检测周期张，通常需要2-3天的时间，无法满足海洋环境核辐射实时连续监测，更不能提供预报预警功能，因此有必要研制应用于海洋环境的核辐射长期连续在线运行、低功耗、多种参数、多种数据传输方式监测预警系统。

发明内容

本发明提供了一种海洋环境核辐射监测系统及其监测方法，以实现实时在线监测为目的，通过实时采集海洋环境数据、环境核辐射数据以及气象数据，并传输到监控平台中作决策分析，能够有效地实现对海洋环境的核辐射水平及其他环境信息行监测，对可能发生核事故引起的海洋环境污染进行预警。

本发明的目的至少通过以下技术方案之一实现。

一种海洋环境核辐射监测系统，其包括海洋环境监测设备、海洋监测浮标以及远程监控平台；所述海洋环境监测设备包括pH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器、核辐射传感器、气象传感器及GPS模块；所述海洋监测浮标内部搭载数据采集接口模块、智能传感器接口模块、电源监控模块、数据采集处理计算机以及数据通讯模块；所述远程监控平台包括数据库服务器、监测中心上位机和移动监测终端；

所述海洋环境监测设备通过水密接插件与海洋监测浮标的数据采集接口模块、智能传感器接口模块连接；

所述数据采集接口模块通过工业RS232总线与数据采集处理计算机通讯；

所述智能传感器接口模块通过RJ45网络与数据采集处理计算机通讯；

所述电源监控模块与数据采集处理计算机连接，包括作为系统的核心电源的后备电池和为后备电池充电储能的太阳能电池板，为海洋监测浮标内的数据采集处理计算机供电，海洋监测浮标内的其余模块均由数据采集处理计算机提供低压直流电供电；

所述数据通讯模块与数据采集处理计算机、GPRS/4G、北斗终端连接，将数据采集处理计算机所传输的数据经两种通讯方式传输至远程监控平台；

所述远程监控平台通过互联网接收监测数据，整理存储接收到的数据并通过互联网发送到监测中心上位机和移动监测终端作分析。

进一步地，所述海洋环境监测设备包括两类，一类为非智能化传感器，包括PH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器，非智能化信号包括电流、电压、计数值，数据采集接口模块应该具有对非智能化传感器信号输入、采集和转换功能；另一类为智能化传感器，包括核辐射传感器、气象传感器及GPS信号，智能化传感器已经具备嵌入式的计算控制功能，可以自动将自然界的环境信息转换成数据，并完成转换、补偿、校准功能，向外部发送测量结果的数据集。

进一步地，所述海洋环境采集数据至少包括pH值、溶解氧含量、盐度值、温度值、环境核辐射剂量率、风向风速、大气压力、降雨量。

进一步地，所述海洋环境采集数据时间间隔不高于10S，统计瞬时值和前1分钟均值、极值、方差，全系统采集间隔不高于60S。

进一步地，所述数据通讯模块传输方式为被动和主动两种，即常规监测时期在固定时间主动将海洋环境数据上传到远程监控平台，在出现异常数据时远程监控平台可以在任意时刻向数据通讯模块发出查询命令调用数据采集处理计算机获得的海洋环境实时监测数据。

进一步地，远程监控平台收集海洋环境数据，分析海洋环境核辐射剂量，生成海洋环境核辐射质量报告构建海洋环境监测数据库，实现海洋环境核辐射污染预警。

本发明还提供一种海洋环境核辐射监测方法，包括如下步骤：

（1）海洋环境监测设备每隔设定时间（如10s）采集当前海域环境数据；

（2）当前海域环境数据通过工业RS232总线、RJ45网络转送给数据采集处理计算机；

（3）数据采集处理计算机每隔设定时间（如2min）将处理好的数据通过数据传输模块经GPRS/4G和北斗卫星双通道将数据传回远程监控平台；

(4）远程监控平台数据库服务器记录当前时间点、当前地点的海洋环境核辐射剂量、气象数据、非智能传感器监测数据，同时判定核辐射剂量值是否达到预警值；若未达到预警值将监测数据传输至监测中心上位机供工作人员日常巡检查看；若达到预警值将监测数据同时传输至监测中心上位机与移动监测终端；

(5）对海洋环境数据综合汇总分析，并根据分析结果生成海洋环境核辐射质量报告。

本发明相比于现有技术，具有以下的有益效果：

1、本发明利用GPRS/4G与北斗卫星双通道冗余通讯技术，尽可能完整地获取海洋环境监测的实时数据，达到高的连续数据获取率；

2、本发明针对海洋环境传感器信号的区别，采用数据采集借口模块和智能传感器接口模块来处理监测数据，具有丰富的前向接口和灵活的后向通讯通道。

3、本发明海洋监测浮标内搭载的所有监测设备采用低压直流供电设计，利用太阳能电池和后备蓄电池就能使监测设备运行，环保经济。

4、本发明针对海洋环境比较漫长的过程动态变化，利用本系统可准确、长期、系统进行动态监测, 通过分析计算, 不断地积累资料, 提高海洋环境核辐射监测的精度，提高海洋环境核污染预警的可靠性。

附图说明

图1为实施例的一种海洋环境核辐射监测系统的结构框架图；

图2为实施例的一种海洋监测浮标结构示意图；

图3为实施例的一种海洋环境核辐射监测方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不限于本发明。

如图1所示为一种海洋环境核辐射监测系统，具体包括：海洋环境监测设备、海洋监测浮标、以及远程监控平台。所述海洋环境监测设备包括PH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器、核辐射传感器、气象传感器及GPS信号；所述海洋监测浮标内部搭载数据采集接口模块、智能传感器接口模块、电源监控模块、数据采集处理计算机以及数据通讯模块；所述远程监控平台包括数据库服务器、监测中心上位机、移动监测终端。

所述海洋环境监测设备通过水密接插件与数据采集接口模块、智能传感器接口模块连接；所述数据采集接口模块通过工业RS232总线与数据采集处理计算机通讯；所述智能传感器接口模块通过RJ45网络与数据采集处理计算机通讯；所述电源监控模块与数据采集处理计算机连接，以后备电池作为系统的核心电源，采用太阳能电池板为后备电池充电储能，为数据采集处理计算机供电，其余模块均为低压直流电源由数据采集处理计算机供电；所述数据通讯模块与数据采集处理计算机、GPRS/4G、北斗终端连接，将数据采集处理计算机所传输的数据经两种通讯方式传输至远程监控平台；所述远程监控平台通过互联网接收监测数据，整理存储数据并通过互联网发送到监测中心上位机和移动监测终端作决策分析。

如图2所示为一种海洋环境核辐射监测系统的海洋监测浮标示意图，具体包括：本体1、表层2、悬挂在本体外的海洋监测设备3、太阳能电池板4、GPRS/4G天线5、北斗终端6及固定在所述本体的支撑骨架7；浮标本体内部包括：数据采集接口模块、智能传感器接口模块、电源监控模块、数据采集处理计算机以及数据通讯模块。

如图3所示一种海洋环境核辐射监测方法，具体如下：

（1）海洋环境监测设备每隔10s采集当前海域环境数据；

（2）当前海域环境数据通过工业RS232总线、RJ45网络转送给数据采集处理计算机；

（3）数据采集处理计算机每隔2min将处理好的数据通过数据通讯模块经GPRS/4G和北斗卫星双通道将数据传回远程监控平台；

(4）远程监控平台数据库服务器记录当前时间点、当前地点的海洋环境核辐射剂量、气象数据、非智能传感器监测数据，同时判定核辐射剂量值是否达到预警值；若未达到预警值将监测数据传输至监测中心上位机供工作人员日常巡检查看；若达到预警值将监测数据同时传输至监测中心上位机与移动监测终端；

(5）对海洋环境数据综合汇总分析，并根据分析结果生成海洋环境核辐射质量报告。

以上所述，仅为本发明较佳的实施例，但本发明的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于包括海洋环境监测设备、海洋监测浮标以及远程监控平台；所述海洋环境监测设备包括pH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器、核辐射传感器、气象传感器及GPS模块；所述海洋监测浮标内部搭载数据采集接口模块、智能传感器接口模块、电源监控模块、数据采集处理计算机以及数据通讯模块；所述远程监控平台包括数据库服务器、监测中心上位机和移动监测终端；

所述海洋环境监测设备通过水密接插件与海洋监测浮标的数据采集接口模块、智能传感器接口模块连接；

所述数据采集接口模块通过工业RS232总线与数据采集处理计算机通讯；

所述智能传感器接口模块通过RJ45网络与数据采集处理计算机通讯；

所述电源监控模块与数据采集处理计算机连接，包括作为系统的核心电源的后备电池和为后备电池充电储能的太阳能电池板，为海洋监测浮标内的数据采集处理计算机供电，海洋监测浮标内的其余模块均由数据采集处理计算机提供低压直流电供电；

所述数据通讯模块与数据采集处理计算机、GPRS/4G、北斗终端连接，将数据采集处理计算机所传输的数据经两种通讯方式传输至远程监控平台；

所述远程监控平台通过互联网接收监测数据，整理存储接收到的数据并通过互联网发送到监测中心上位机和移动监测终端作分析。

2.根据权利要求1所述的一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于：所述海洋环境监测设备包括两类：一类为非智能化传感器，包括pH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、温度传感器，非智能化信号包括电流、电压和计数值；数据采集接口模块对非智能化传感器具有信号输入、采集和转换功能；另一类为智能化传感器，包括核辐射传感器、气象传感器及GPS模块，智能化传感器具备嵌入式的计算控制功能，能自动将自然界的环境信息转换成数据，并完成转换、补偿、校准后，向外部发送测量结果的数据集。

3.根据权利要求1所述的一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于：海洋环境监测设备采集的海洋环境数据至少包括pH值、溶解氧含量、盐度值、温度值、环境核辐射剂量、风向风速、大气压力、降雨量。

4.根据权利要求3所述的一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于：所述海洋环境监测设备采集数据的时间间隔不高于10S，统计瞬时值和前1分钟均值、极值、方差，整个监测系统的采集间隔不高于60S。

5.根据权利要求1所述的一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于：所述数据通讯模块传输方式为被动和主动两种，即常规监测时期在固定时间主动将接收到的数据采集处理计算机传输的海洋环境数据上传到远程监控平台；在出现异常数据时远程监控平台能在任意时刻向数据通讯模块发出查询命令，调用数据采集处理计算机获得实时的海洋环境数据。

6.根据权利要求1所述的一种海洋环境核辐射监测系统，其特征在于：远程监控平台收集海洋环境数据，分析海洋环境核辐射剂量，生成海洋环境核辐射质量报告，并构建海洋环境监测数据库，实现海洋环境核辐射污染预警。

7.一种利用权利要求1~6任一项所述监测系统的海洋环境核辐射监测方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）海洋环境监测设备每隔设定时间采集当前海域的海洋环境数据；

（2）当前海域的海洋环境数据通过工业RS232总线、RJ45网络转送给数据采集处理计算机；

（3）数据采集处理计算机每隔设定时间将处理好的数据通过数据传输模块经GPRS/4G和北斗卫星双通道将数据传回远程监控平台；

(4）远程监控平台数据库服务器记录当前时间点、当前地点的海洋环境核辐射剂量、气象数据、非智能传感器的监测数据，同时判定核辐射剂量值是否达到预警值；若未达到预警值将所述监测数据传输至监测中心上位机供工作人员日常巡检查看；若达到预警值将所述监测数据同时传输至监测中心上位机与移动监测终端；

(5）对海洋环境数据综合汇总分析，并根据分析结果生成海洋环境核辐射质量报告。