CN110967728B - 网格化区域多模式中子剂量监测方法 - Google Patents

网格化区域多模式中子剂量监测方法 Download PDF

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CN110967728B CN201911306804.3A CN201911306804A CN110967728B CN 110967728 B CN110967728 B CN 110967728B CN 201911306804 A CN201911306804 A CN 201911306804A CN 110967728 B CN110967728 B CN 110967728B
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Abstract

本发明公开了一种网格化区域多模式中子剂量监测方法，基于中子剂量监测系统，包括（1）选择一待测区域、将待测区域划分为数个网格，待测区域内包含有监测点、监测路径和/或监测面；（2）建立一中子剂量监测系统，（3）确定监测方式，并根据监测方式获取数据；（4）中央控制与处理模块接收到监测点、监测路径或监测面其中之一的N个中子数据包，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，对监测点、监测路径或监测面进行趋势面分析，最终形成集监测、传输、控制、处理、分析、显示、输出等为一体的网格化区域中子剂量监测系统。

Description

网格化区域多模式中子剂量监测方法
技术领域
本发明涉及一种中子剂量监测方法，尤其涉及一种网格化区域多模式中子剂量监测方法。
背景技术
目前在环境辐射监测领域，因受制于中子能谱仪，大多数的环境辐射监测系统和监测站均不能监测中子辐射，因此也缺少相应监测方法和系统，然而中子能谱和中子剂量的监测是环境辐射中至关重要的一个内容，环境中的中子剂量大小和人类的健康息息相关。
目前可查的中子剂量监测有关专利如下：
发明专利：一种网络化辐射环境监测系统，申请号：201610574999.X，该专利提到对环境开展辐射监测，但在该发明中没有涉及中子的监测。
发明专利：环境伽马和中子辐射安全监测器，申请号：201510052018.0，该专利中提出一种带有中子光子转换材料的监测器，只能监测环境中是否存在中子，而不能进行中子计数、中子能谱和中子剂量等物理量的测量，而中子计数和中子剂量的监测是环境辐射中至关重要的一个内容。
发明专利：一种利用SRAM存储器进行中子辐射环境监测的方法，申请号：201611246228.4，该专利中提出了一种中子辐射参数的测量方法，但没有明确测量中子辐射的哪一种参数。
发明专利：中子剂量当量测量方法和测量装置，申请号：201410077487.3；中子剂量当量测量装置及测量方法，申请号：201410077171.4，该专利中提出了两种中子剂量当量监测方法，但是只能对一个监测点进行中子剂量的评价，不能对某个较大的区域开展监测活动。由此可见，上述专利或多或少存在很多问题。
在实际监测中，我们的监测区域可随着监测对象和监测范围变化而变化，可以是一个省(自治区)、市(地区)、县、镇(乡)、村(街道)等，也可以是一个具体的辐射场所，如核电站、研究所或医院等。目前的中子能谱仪的测量方法为：在监测地点内设置一台单球或多球中子能谱仪，采集中子数据，送入上位机中进行分析处理。这种数据无法进行狭长的监测带构成的监测路径分析，也无法进行封闭区域形成的监测面区域分析。针对这种狭长路径、封闭区域的测量，并无行之有效的方法。
另外，在野外或者山体等特殊的监测环境，每个监测点往往具有明显地海拔分布差异，开展具有海拔高度信息的监测数据趋势面分析和时间序列分析，就显得很有必要。但由于目前设备无法有效地采集有效数据，也就不能将采集的数据，用于趋势面分析、时间序列分析等。
本发明提出的方法，含有中子计数、中子能谱和中子剂量的时空分布数据，是重要的环境评价指标，且具有较大的实用和科研价值。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，能有效对监测点、线、面进行数据采集，用于时间序列分析、趋势面分析的网格化区域多模式中子剂量监测系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种网格化区域多模式中子剂量监测方法，包括以下步骤：
(1)选择一待测区域、将待测区域划分为数个网格，获取每个网格的空间坐标，待测区域内包含有监测点、监测路径和/或监测面，所述监测点为1个网格，所述监测路径为多个网格构成的狭长的监测带，所述监测面为多个网格围合成的封闭区域；
(2)建立一中子剂量监测系统；
所述中子剂量监测系统包括数个中子能谱仪、一数据传输单元、一数据采集与控制模块和一中央控制与处理模块；
所述中子能谱仪用于获取中子计数，并经数据传输单元将中子计数送入数据采集与控制模块中；
所述数据采集与控制模块用于将各中子能谱仪的中子计数进行标记，并将该中子计数和与之对应的空间数据、时间数据打包形成中子数据包，上传至中央控制与处理模块进行分析处理；
(3)确定监测方式，并根据监测方式获取数据；
若需监测监测点，则采用点测量方式获取数据，所述点测量方式为：所述中子剂量监测系统仅包含一个中子能谱仪，在待测区域内选择N个网格，将中子能谱仪依次布设在每个网格中，获取每个网格的中子数据包，分别将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块进行分析处理；
若需监测监测路径或监测面，则采用面测量方式获取数据，所述面测量方式为：设监测路径或监测面包含N个网格，则所述中子剂量监测系统包含N个中子能谱仪，每个中子能谱仪一一对应布设在每个网格内，同时获取每个网格的中子数据包，并将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块，所述N个中子数据包的时间数据相同；
(4)中央控制与处理模块接收到监测点、监测路径或监测面其中之一的N个中子数据包，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，和N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，对监测点、监测路径或监测面进行趋势面分析。
本发明方案最终建立集监测、传输、控制、处理、分析、显示、输出等为一体的网格化区域中子剂量监测系统。
作为优选：还包括步骤(5)，中央控制与处理模块根据实测数据，对监测路径或监测面进行时间序列分析。
作为优选：步骤(4)中，趋势面分析为：
(41)将步骤(4)中的N个网格按顺序标号，则i个网格的空间坐标为xi和yi，根据下式建立趋势面分析模型：
Figure BDA0002323375610000041
其中，zi(xi，yi)为实测数据中第i个网格的中子计数或中子剂量，
Figure BDA0002323375610000042
为zi(xi，yi)的趋势面拟合数据，εi为拟合残差；
(42)建立多元回归模型；
对网格化的监测点上采集的中子计数和中子剂量建立多项式趋势面拟合函数。即
Figure BDA0002323375610000043
其中，p0-p5为多项式拟合函数参数；
(43)根据下式进行最小二乘回归分析，求解Q1值最小时对应的P0-P5，
Figure BDA0002323375610000051
(44)将(43)得到的P0-P5，带入(42)的公式中，进行趋势面分析。
作为优选：所述时间序列分析为：
(51)建立一时间序列分析加法模型；
Yt＝Tt+St+It
其中，t为N个中子数据包对应的时间数据，Yt为N个网格所对应的平均中子计数、平均中子能谱或平均中子剂量，Tt为趋势成分；St为季节性或季节变动成分；It随机性或不规则波动成分；
(52)确定趋势成分Tt
(a)建立移动平均计算模型，计算时间数据为t时的移动平均值
Figure BDA0002323375610000052
Figure BDA0002323375610000053
其中，w为移动平均采用的时间窗口；
(b)对
Figure BDA0002323375610000054
建立回归模型；
Figure BDA0002323375610000055
其中，
Figure BDA0002323375610000056
为拟合值，a、b、b0、b1待求拟合参数；
(c)根据下式进行最小二乘回归分析，求解Q2值最小对应的a、b，或a、b0、b1；
Figure BDA0002323375610000061
Q2为拟合值与移动平均值差的平方和；
(d)将(c)得到的a、b，或a、b0、b1；带入(b)的公式中，得到一
Figure BDA0002323375610000062
值；
(e)将步骤(4)中得到的
Figure BDA0002323375610000063
带入下式，计算R值
Figure BDA0002323375610000064
Figure BDA0002323375610000065
若R2>0.9，则判断存在趋势成分Tt，且
Figure BDA0002323375610000066
此时
Figure BDA0002323375610000067
反之则判断不存在趋势成分Tt＝0，此时Yt＝St+It；
(53)确定季节性或季节变动成分St
对Yt作出年度折叠时间序列图，根据年度折叠时间序列图判断观测量有无节性或季节变动成分St，具体为：
若年度折叠时间序列图中的折线有交叉，则判断仅有季节性成分,此时Yt＝St+It；
若年度折叠时间序列图中的折线无交叉，则判断有季节性成分和季节变动成分，此时
Figure BDA0002323375610000068
本发明中，监测区域可随着监测对象和监测范围变化而变化，可以是一个省(自治区)、市(地区)、县、镇(乡)、村(街道)等，也可以是一个具体的辐射场所，如核电站、研究所或医院等。
数据传输单元包含有线数据传输和无线数据传输；
数据采集与控制模块包含电源单元，探测器信号读出单元和数据传输单元。
本发明所指监测点测量，并不是仅进行一个监测点测量，而是指多次监测点单独测量。例如在监测区域内根据实际需要选择多个有代表性的网格，作为我们的多个监测点，每个监测点单独测量一次，分别将数据上传，此时的数据由于采集时间不同，时间数据无参考性，我们仅用采集到数据进行趋势面分析。
本发明所指监测路径测量，是指由两个及两个以上的监测点形成连线，并在每个监测点放置一台中子能谱仪，同时采集多个监测点数据的测量方式；
本发明所指监测面测量。是指指由三个及三个以上的监测点构成的一个平面，并在每个监测点放置一台中子能谱仪，同时采集多个监测点数据的测量方式。由于空间数据包括平面和高度数据，我们可以进分析平面，也可以加入高度数据，以实现空间立体分析。
本发明还可以连接显示器，中子能谱、中子剂量、平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量等，以及后面趋势面分析、时间序列分析的结果，均可配合软件和显示器进行数据可视化、存储等处理过程，例如，我们可以根据计算得到的各种数据，用来绘制中子计数空间分布图、中子能谱空间分布图和中子剂量时间分布图等，并进行可视化。
另外，在进行事件序列分析是，It随机性或不规则波动成分，该成份在实际测量中默认存在，不需要进行成分确定，此处我们不对其进行分析。
本发明中的思路为：
第一：先将待测区域根据需要，分为监测点、监测路径、或监测面，同时，本发明需要整合空间数据、时间数据，所以我们将待测区域网格化，且获取每个网格的空间坐标。
本发明中，监测点为1个网格，所述监测路径为多个网格构成的狭长的监测带，监测面为多个网格围合成的封闭区域，这样，监测点、监测路径、或监测面实际都是由网格构成，且坐标已知，便于后续研究使用。
第二：本发明在测量前，需要先建立一套用于测量的装置，该装置主要是用于在监测点、监测路径、或监测面的前提下，进行数据采集。
采集时，中子能谱仪采集的数据经数据传输单元、数据采集与控制模块、送入中央控制与处理模块中，在本发明中，测量装置有两种结构，一种为一台中子能谱仪时，用于监测点测量，一种为多台中子能谱仪时，用于监测路径、监测面的测量。
第三：测量方法分为两种：
监测点测量时，其实并非仅限于一个网格，也可以是多个网格，例如在监测区域内根据实际需要选择多个有代表性的网格，作为我们的多个监测点，然后分别在监测点测量得到数据，此时的数据由于采集时间不同，时间数据无参考性，我们仅用采集到数据进行趋势面分析。
监测路径、监测面测量时，主要在于根据实际情况选择网格，监测路径尽量选择网格构成的狭长的检测带，监测面尽量选择多个网格构成封闭区域。此时，假设监测路径、监测面的网格均为N个，则中子剂量监测系统的中子能谱仪为N个，一一对应设置在网格内，同时采集数据，这样，采集到的N个数据，具有相同的时间数据。我们可以对上述数据进行趋势面分析、时间序列分析。
第四：本发明对中子计数进行处理，得到中子能谱、中子剂量、平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量等，用于趋势面分析、时间序列分析。且本发明给出了典型的趋势面分析、时间序列分析的方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能根据实际需要，将监测区域分为监测点、监测路径、监测面测量三种情况。并能针对三种情况，分别布置中子剂量监测系统，获取数据，在获取的数据中，以网格为单位，获取该网格的中子计数和与之对应的空间数据、时间数据进行打包，并针对三种情况，选择性的进行趋势面分析和时间序列分析。
由于本发明的数据包含了空间数据、时间数据，使本发明方法既适用于常规的辐射区域中子剂量监测，也适用于野外或者山体等海拔分布差异或者某一行政区域内的天然中子剂量监测。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为由中子计数得到中子能谱、中子剂量的原理图；
图3为实施例1中监测点、或监测面进行趋势面分析后的结果可视化图；
图4为实施例1中监测路径进行趋势面分析后的结果可视化图；
图5为实施例2中步骤(52)进行移动平均后的可视化图；
图6为实施例3中测体模式后的可视化图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1，参见图1到图3，一种网格化区域多模式中子剂量监测方法，包括以下步骤：
(1)选择一待测区域、将待测区域划分为数个网格，获取每个网格的空间坐标，待测区域内包含有监测点、监测路径和/或监测面，所述监测点为1个网格，所述监测路径为多个网格构成的狭长的监测带，所述监测面为多个网格围合成的封闭区域；
(2)建立一中子剂量监测系统；
所述中子剂量监测系统包括数个中子能谱仪、一数据传输单元、一数据采集与控制模块和一中央控制与处理模块；
所述中子能谱仪用于获取中子计数，并经数据传输单元将中子计数送入数据采集与控制模块中；
所述数据采集与控制模块用于将各中子能谱仪的中子计数进行标记，并将该中子计数和与之对应的空间数据、时间数据打包形成中子数据包，上传至中央控制与处理模块进行分析处理；
(3)确定监测方式，并根据监测方式获取数据；
若需监测监测点，则采用点测量方式获取数据，所述点测量方式为：所述中子剂量监测系统仅包含一个中子能谱仪，在待测区域内选择N个网格，将中子能谱仪依次布设在每个网格中，获取每个网格的中子数据包，分别将N个中子数据包上传至中央控制与处理进行分析处理；
若需监测监测路径或监测面，则采用面测量方式获取数据，所述面测量方式为：设监测路径或监测面包含N个网格，则所述中子剂量监测系统包含N个中子能谱仪，每个中子能谱仪一一对应布设在每个网格内，同时获取每个网格的中子数据包，并将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块，所述N个中子数据包的时间数据相同；
(4)中央控制与处理模块接收到监测点、监测路径或监测面其中之一的N个中子数据包，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，和N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，对监测点、监测路径或监测面进行趋势面分析；
步骤(4)中，趋势面分析为：
(41)将步骤(4)中的N个网格按顺序标号，则i个网格的空间坐标为xi和yi，根据下式建立趋势面分析模型：
Figure BDA0002323375610000111
其中，zi(xi，yi)为实测数据中第i个网格的中子计数或中子剂量，
Figure BDA0002323375610000112
为zi(xi，yi)的趋势面拟合数据，εi为拟合残差；
(42)建立多元回归模型；
对网格化的监测点上采集的中子计数和中子剂量建立多项式趋势面拟合函数。即
Figure BDA0002323375610000113
其中，p0-p5为多项式拟合函数参数；
(43)根据下式进行最小二乘回归分析，求解Q1值最小时对应的P0-P5，
Figure BDA0002323375610000114
(44)将(43)得到的P0-P5，带入(42)的公式中，进行趋势面分析。我们对监测点、或监测面进行趋势面分析，并对趋势面分析的结果进行可视化，结果如图3所示。我们对监测路径进行趋势面分析，并对趋势面分析的结果进行可视化，结果如图4所示。
经过本发明的装置及方法，最终能建立集监测、传输、控制、处理、分析、显示、输出等为一体的网格化区域中子剂量监测系统。
实施例2：参见图1-图5，本实施例步骤(1)-(4)与实施例1相同，还包括下述步骤(5)：
(5)中央控制与处理模块根据实测数据，对监测路径或监测面进行时间序列分析，所述时间序列分析为：
(51)建立一时间序列分析加法模型；
Yt＝Tt+St+It
其中，t为N个中子数据包对应的时间数据，Yt为N个网格所对应的平均中子计数、平均中子能谱或平均中子剂量，Tt为趋势成分；St为季节性或季节变动成分；It随机性或不规则波动成分；
(52)确定趋势成分Tt
(a)建立移动平均计算模型，计算时间数据为t时的移动平均值
Figure BDA0002323375610000121
Figure BDA0002323375610000122
其中，w为移动平均采用的时间窗口；
(b)对
Figure BDA0002323375610000123
建立回归模型；
Figure BDA0002323375610000124
其中，
Figure BDA0002323375610000125
为拟合值，a、b、b0、b1待求拟合参数；
(c)根据下式进行最小二乘回归分析，求解Q2值最小对应的a、b，或a、b0、b1；
Figure BDA0002323375610000131
Q2为拟合值与移动平均值差的平方和；
(d)将(c)得到的a、b，或a、b0、b1；带入(b)的公式中，得到一
Figure BDA0002323375610000132
值；
(e)将步骤(4)中得到的
Figure BDA0002323375610000133
带入下式，计算R值
Figure BDA0002323375610000134
Figure BDA0002323375610000135
若R2>0.9，则判断存在趋势成分Tt，且
Figure BDA0002323375610000136
此时
Figure BDA0002323375610000137
反之则判断不存在趋势成分Tt＝0，此时Yt＝St+It；
(53)确定季节性或季节变动成分St
对Yt作出年度折叠时间序列图，根据年度折叠时间序列图判断观测量有无节性或季节变动成分St，具体为：
若年度折叠时间序列图中的折线有交叉，则判断仅有季节性成分,此时Yt＝St+It；
若年度折叠时间序列图中的折线无交叉，则判断有季节性成分和季节变动成分，此时
Figure BDA0002323375610000138
在实施例1、2中，需要指出的是：Yt为N个网格所对应的平均中子计数、平均中子能谱或平均中子剂量，也就是三者之一，平均中子计数、平均中子能谱或平均中子剂量的计算方式是一样的，当Yt为平均中子计数，则
实施例3：参见图6，由于本发明中，监测点、监测路径、监测面三种模式每次测量时必须三选一，所以为了更好的描述本发明，本发明给出三种模式单独测量的方法。
监测点模式：
(1)假设监测区域为学校，先将学校网格化，已知每个网格的坐标，为了更好的分析学校的趋势面，我们在学校内选择多个监测点如：食堂、宿舍楼、教学楼。
(2)建立一中子剂量监测系统，此时中子剂量监测系统只需要一个中子能谱仪、一数据传输单元、一数据采集与控制模块和一中央控制与处理模块。
(3)依次在食堂、宿舍楼、教学楼单独测量，第一次在食堂处测量，获得食堂的中子数据包，第二次转移到宿舍楼测量，得到宿舍楼的中子数据包，依次完成多个监测点的测量。对于中子辐射较为稳定的辐射场，即一段时间内，同一点的中子辐射场不随时间变化，或者变化可以忽略不计。
(4)由于三个及以上的监测点能构成一个监测面，中央控制与处理模块接收到多个中子数据包后，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，和N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，进行趋势面分析。趋势面分析具体参见实施例1。此时由于各中子数据包对应你的时间数据不同，我们不对其进行时间序列分析。
监测路径模式：
(1)假设监测区域为学校，先将学校网格化，已知每个网格的坐标，假设我们要对一条道路进行中子剂量监测，则在需要测量的路径上，选择多个监测点，分别标记为第一个监测点、第二个监测点、……第N个监测点。这些监测点首先要复符合构成狭长的监测带的前提。
(2)建立一中子剂量监测系统，此时中子剂量监测系统只需要N个中子能谱仪、一数据传输单元、一数据采集与控制模块和一中央控制与处理模块。
(3)依次在N个监测点布设N个中子能谱仪，对N个监测点同时测量，同时获取每个网格的中子数据包，并将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块进行分析处理，所述N个中子数据包的时间数据相同的；
(4)中央控制与处理模块接收到监测点、监测路径或监测面其中之一的N个中子数据包，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，和N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，对监测点、监测路径或监测面进行趋势面分析。
监测面模式：
(1)假设监测区域为学校，先将学校网格化，已知每个网格的坐标，假设我们要对一个闭合区域进行中子剂量监测，假设是对食堂进行监测，则在食堂周围选点围成闭合区域，该闭合区域包括N个监测点，分别标记为第一个监测点、第二个监测点、……第N个监测点。
(2)(3)(4)同监测路径模式中的(2)(3)(4)。
测体模式：
基于监测面模式，我们可以进行测体模式。测体模式是指在监测区域中，监测数据分析过程中加入测点的海拔等高度信息。针对野外或者山体等特殊的监测环境，测点位置往往具有明显地海拔分布差异，在结合测点、测线、测面模式的基础上，开展具有海拔高度信息的监测数据趋势面分析和时间序列分析。获得具有海拔信息的中子剂量、中子能谱、中子计数空间分布图和中子剂量、中子能谱、中子计数时间分布图。
在实际操作中：首先在监测区域进行监测区域网格化，即规划监测点位，并确定使用何种测量模式，然后在监测点位放置单球中子能谱仪或者多球中子能谱仪，中子能谱仪将通过数据传输系统与数据采集与控制模块连接，连接成功后，中子谱仪将各自的初始状态发送给数据采集与控制模块。数据采集与控制模块将中子能谱仪部署成功的信号以及各个监测点位中子能谱仪的状态发送给中央控制与处理模块，告知中央控制与处理模块，若中央控制与处理模块发现存在中子谱仪没有进入工作预备状态，则通知管理员进行中子能谱仪部署检查，并重复上述过程，若中央控制与处理模块判断所有中子能谱仪数据采集状态已就绪，可以开始执行数据采集作业。中央控制与处理模块将下达预先设置的数据采集模式指令给数据集与控制模块，由数据采集与控制模块将数据采集指令分发给每一个中子能谱仪，中子能谱仪按照指令进行数据采集作业，在采集结束后通过数据传输单元发送至数据采集与控制模块，将中子数据、空间数据以及时间数据一并发送至中央控制与处理模块，对采集的中子基础数据进行数据预处理、解谱、分析、可视化、存储等过程，获得监测区域的中子计数、中子能谱和中子剂量随时间和空间变化分布规律，并建立网格化区域中子剂量分布图。
需要说明的是，第一，网格化监测区域是指在部署中子能谱仪之前将监测区域划分为若干个网格，网格的大小和数量由具体监测活动决定，满足能通过监测点位采集到的数据经过分析处理后准确地反映监测区域的中子计数和中子能谱分布的条件即可，例如，将一加速器大厅按照5点划分法进行监测点位的划分即可满足上述条件。
第二，在一次数据采集作业中可以同时部署一台或多台单球中子能谱仪和一台或多台多球中子能谱仪。
第三，中子谱仪在部署以后，每一个中子能谱仪将进行中子谱仪状态自检，包括电源状态、通讯状态、针对抽注水式单球中子能谱仪，还将检测抽注水状态，并保存每一个检查项目的检查结果，完成自检以后将检查结果发送给数据采集与控制模块，最终发送给中央控制与处理模块。
第四，预先设置的数据采集指令是指在整个系统开机后，由管理员用户通过中央控制与处理模块设置本次数据采集作业的数据采集模式，分为手动发送采集指令和自动执行数据采集指令两种操作模式，在自动执行模式中，管理员用户预先设置本次采集作业的数据采集先后次序和采集时长，针对抽注水式单球中子能谱仪，还需要设置球体水层慢化体状态，在手动采集模式中，管理员用户可随时介入数据采集作业，即，可以随时终止或启动数据采集作业。
单球中子谱仪和多球中子谱仪采集监测点位的中子计数信息，采集到的中子计数将上传到数据采集与控制模块。
需要说明的是，第一，中子能谱仪和数据采集与控制模块的通讯方式包含无线GPRS通讯、无线WIFI通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯和有线通讯方式，在同一次监测活动中，可以同时采用以上一种或多种通讯方式。具体通讯方式视具体的监测环境而选定，例如，控制中心在室内，单球中子谱仪或多球中子谱仪需要在野外等大范围的场景下开展监测活动时可以利用GPRS通讯方式将数据上传到数据采集与控制中心；当在较大面积的特殊室内环境开展监测活动时，无线WIFI、蓝牙、zigbee等模式将避免GPRS无信号和布置线缆的困扰；同时还可以采用GPRS、WIFI、蓝牙、zigbee等无线通讯和有线传输模式相结合的方式，多种数据传输模式相互配合，保证系统能够满足不同的监测场景的要求。
数据采集与控制模块将来自不同单球中子谱仪和多球中子谱仪的数据信息标记，连同监测区域的空间信息和采集作业的时间信息打包后上传到中央控制与处理模块，在中央控制与处理模块中首先进行中子能谱解谱计算和中子剂量计算，并判断剂量是否达到报警阈值，若是。则执行报警动作，若不是，则忽略；然后中央控制与处理模块根据数据中包含的空间数据和时间数据信息连同上一步计算得到中子计数、中子能谱和中子剂量进行趋势面分析和时间序列分析。
本发明的目的，是建立集监测、传输、控制、处理、分析、显示、输出等为一体的网格化区域中子剂量监测系统。广泛应用于各监测场景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种网格化区域多模式中子剂量监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选择一待测区域、将待测区域划分为数个网格，获取每个网格的空间坐标，待测区域内包含有监测点、监测路径和/或监测面，所述监测点为1个网格，所述监测路径为多个网格构成的狭长的监测带，所述监测面为多个网格围合成的封闭区域；
(2)建立一中子剂量监测系统；
所述中子剂量监测系统包括数个中子能谱仪、一数据传输单元、一数据采集与控制模块和一中央控制与处理模块；
所述中子能谱仪用于获取中子计数，并经数据传输单元将中子计数送入数据采集与控制模块中；
所述数据采集与控制模块用于将各中子能谱仪的中子计数进行标记，并将该中子计数和与之对应的空间数据、时间数据打包形成中子数据包，上传至中央控制与处理模块进行分析处理；
(3)确定监测方式，并根据监测方式获取数据；
若需监测监测点，则采用点测量方式获取数据，所述点测量方式为：所述中子剂量监测系统仅包含一个中子能谱仪，在待测区域内选择N个网格，将中子能谱仪依次布设在每个网格中，获取每个网格的中子数据包，分别将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块进行分析处理；
若需监测监测路径或监测面，则采用面测量方式获取数据，所述面测量方式为：设监测路径或监测面包含N个网格，则所述中子剂量监测系统包含N个中子能谱仪，每个中子能谱仪一一对应布设在每个网格内，同时获取每个网格的中子数据包，并将N个中子数据包上传至中央控制与处理模块，所述N个中子数据包的时间数据相同；
(4)中央控制与处理模块接收到监测点、监测路径或监测面其中之一的N个中子数据包，计算出实测数据，所述实测数据包括N个网格各自的中子计数、中子能谱、中子剂量，和N个网格的平均中子计数、平均中子能谱、平均中子剂量，并根据实测数据，对监测点、监测路径或监测面进行趋势面分析。
2.根据权利要求1所述的网格化区域多模式中子剂量监测方法，其特征在于：还包括步骤(5)，中央控制与处理模块根据实测数据，对监测路径或监测面进行时间序列分析。
3.根据权利要求1所述的网格化区域多模式中子剂量监测方法，其特征在于：步骤(4)中，趋势面分析为：
(41)将步骤(4)中的N个网格按顺序标号，则i个网格的空间坐标为xi和yi，根据下式建立趋势面分析模型：
Figure FDA0003834363330000021
其中，zi(xi，yi)为实测数据中第i个网格的中子计数或中子剂量，
Figure FDA0003834363330000022
为zi(xi，yi)的趋势面拟合数据，εi为拟合残差；
(42)建立多元回归模型；
对网格化的监测点上采集的中子计数和中子剂量建立多项式趋势面拟合函数，即
Figure FDA0003834363330000023
其中，p0-p5为多项式拟合函数参数；
(43)根据下式进行最小二乘回归分析，求解Q1值最小时对应的P0-P5，
Figure FDA0003834363330000031
(44)将(43)得到的P0-P5，带入(42)的公式中，进行趋势面分析。
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