CN111896990B - 一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法 - Google Patents

一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法，通过对放射源的实测活度值进行采集，建立源数据，自适应产生理论活度衰变曲线，从而通过比较分析理论活度衰变曲线与实测转换后的活度衰变曲线的相似度，来实现对放射源活度监测，把控性更强，解决针对某种特定放射源检测并提高准确度的问题，从而投入实际的监测工作中，监测放射源是否被移动或者调换，十分的便捷。同时对监测系统的数据进行不断的调试，提高监测的精确度。并且需要监测不同的放射源时，只用自定义输入不同放射源的相关参数即可，不需要再重新构建监测网络，因此能具有灵活性和可移植性。

Description

一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法
技术领域
本发明属于放射性安全于检测、预警技术领域。确切的讲，是涉及一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法。
背景技术
伴随着核技术在各个行业扮演着越来越重要的角色，放射性核素的应用也愈加广泛。而放射源是指由放射性核素制作而成的辐射源，主要应用于工业、医疗、军事、农业等方面。放射源的利用，对我国乃至全世界的经济、社会发展具有重要意义。但是，放射源的不当使用或丢失，会导致一系列的问题，严重的甚至会威胁生命。放射源放出的射线会产生生物学效应，进而能够破坏人体器官组织，诱发各种疾病，甚至造成永久性损伤。由于放射源释放的射线无法用人眼直接观测，因此，放射源丢失或被盗事故屡见不鲜。
目前，在实际工作中，具有放射源使用许可的单位或多或少存在一定的监测管理问题，以至于放射源的污染问题层出不穷，如放射源的泄露、丢失、不当转移、偷窃等，严重影响我国社会的发展，威胁人民健康安全。因此，快速、有效的放射源活度监测方法，放射源安全监测和管理的不可或缺的组成部分。针对以上基础，本文提出一种利用放射源活度曲线图进来监测放射源，目的是防止放射源的掉包、丢失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了基于Frechet距离的放射源活度监测方法，本发明的目的在于打破原有思想的束缚，提供以基于Frechet距离的放射源活度监测方法代替传统监测方法,通过计算监测放射性活度曲线与自适应活度衰变曲线的相似度，以及各种调试，最终做到减小误差，以提高放射源活度监测的准确度。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于Frechet距离的放射源活度监测方法方法，包括以下过程步骤：
步骤01、在放射源活度监测系统自定义设置放射源的衰变常数λ、半衰期T1/2及初始放射性活度A0。
步骤02、在放射源活度监测系统自定义设置放射源的活度衰变系数ε与阈值。
步骤03、放射源活度监测系统开始记录放射源的实测活度值，并根据放射源的理论活度衰变公式，计算出放射源的理论活度值。
步骤04、放射源活度监测系统根据实测活度值及理论活度值，分别绘制放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线。
步骤05、建立线性回归方程，根据Frechet距离表达式算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的空间曲线相似度。
步骤06、算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，并与步骤02中的阈值相互比较。
步骤07、返回比较结果，大于阈值则报警，小于阈值则继续监测。
步骤08、将放射源的实际位移情况与放射源活度监测系统监测结果相比较，得出准确度。
步骤09、准确度较高，监测系统具有可行性，则建立统一的放射性活度衰变曲线和线性回归方程；准确度过低，则调整放射源活度衰变系数ε及阈值，并重复步骤01至步骤08。
步骤10：利用优化后监测系统监测放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，并进行报警。
进一步地，放射源的理论活度衰变公式
Figure GDA0003909044140000021
进一步地，基于Frechet距离的放射源活度监测方法还包括对放射源种类进行分类，根据强度不同分为低放射性、中放射性及高放射性，便于调整放射源活度衰变系数ε。
进一步地，放射源的实测活度值为衰变时间t、初始放射性活度A0以及衰变常数λ共同作用得出，放射源的理论活度值为自定义的初始放射性活度A0、衰变常数λ、活度衰变系数ε以及监测系统工作时间共同作用得出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明基于Frechet距离的放射源活度监测方法，通过对放射源的实测活度值进行采集，建立源数据，产生理论活度衰变曲线，从而通过比较分析理论活度衰变曲线与实测转换后的活度衰变曲线的相似度，来实现对放射源活度监测，把控性更强，解决针对某种特定放射源检测并提高准确度的问题，从而投入实际的监测工作中，监测放射源是否被移动或者调换，十分的便捷。
(2)本发明通过对放射源活度监测系统的数据进行不断的完善，提高监测的精确度，同时，需要监测不同的放射源时，只用自定义输入不同放射源的相关参数即可，不需要再重新构建监测网络，因此能具有灵活性和可移植性。
附图说明
图1是本发明所提供的基于Frechet距离的放射源活度监测流程图；
图2是放射源活度监测正常情况下曲线图；
图3是放射源活度监测正常情况下结果图；
图4是放射源活度监测异常情况下曲线图；
图5是放射源活度监测异常情况下结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图5所示，一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法，包括以下步骤：
步骤01、根据放射源种类，查阅资料，找到放射源的衰变常数λ、半衰期T1/2、初始放射性活度A0作为源数据。
步骤02、设置活度衰变系数，用于记录自适应活度衰变值，设置阈值，用于后续作为理论活度衰变曲线与理实测活度衰变曲线的Frechet距离是否达到报警的临界值，若大于阈值则报警，小于阈值则为正常现象继续监测。
步骤03、放射源活度监测系统开始记录放射源的实测活度值，根据活度衰变公式(1-1)和半衰期T1/2与衰变常数λ直接的关系，公式(1-2)：
A＝A0e-λT (1-1)
Figure GDA0003909044140000041
改写活度的另一种关系式(1-3)：
Figure GDA0003909044140000042
其中，如待测放射源确定后，-ln2/T1/2就为一常数，可用D来表示，因此，某种确定后的放射源活度衰变公式可以用公式(1-4)来表示：
Figure GDA0003909044140000043
步骤04、放射源活度监测系统放射源活度监测系统，计算出放射源的理论活度值。放射源的理论活度衰变满足公式(1-5)：
Figure GDA0003909044140000051
其中，ε为理论放射源的活度衰变系数，它的值是根据探测总效率及其他误差影响所定。
步骤05、放射源活度监测系统根据实测活度值及理论活度值，分别绘制放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线，将放射源的实测活度衰变曲线与理论活度衰变曲线进行分别绘制，使曲线变化趋势更加清晰明显。
步骤06、建立回归方程，根据更加严格精确度的Frechet距离表达式(1-6)计算出放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的空间曲线相似度。
Figure GDA0003909044140000052
其中，α、β是在0到1区间上的任意连续不递减函数，P，Q为给定的两条曲线，δF为P、Q求解的Frechet距离。
步骤07、算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，将结果与设定的阈值相互比较，如果大于设定的阈值则报警，小于阈值则继续监测。
步骤08、将放射源的实际位移情况与放射源活度监测系统监测结果相比较，得出准确度。例如，放射源活度监测系统监测的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离大于阈值，证明放射源被移动或者调换，但实验测试人员并未移动或者调换放射源，则证明放射源活度监测系统的准确度不高，反之，则可以认为放射源活动监测系统具有较高的准确率，具有可行性，可以运用到实际的放射源监控工作。
步骤09、若放射源活度监测系统具有较高的准确率，具有可行性，则建立放射性活度衰变曲线和线性回归方程的统一，即经过不断的调整活度衰变系数ε和阈值后，系统的准确率不断提高满足所需，此时的放射源的理论活度衰变曲线即作为同类放射源监测的标准曲线，放射源的实测活度衰变曲线通过线性回归方程直接算出与标准曲线的Frechet距离，便于快速准备的监测到放射源的异动情况。
如放射源活度监测系统准确度过低，则调整放射源活度衰减系数ε及阈值，并重复步骤01至步骤08。如此经过多次实验，并对参数进行调整，例如公式中的放射源活度衰变系数ε以及阈值，既要提高放射源活动监控系统的精确度也避免整个过拟合化。
步骤10、利用优化后的放射源活度监测系统监测放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，并进行报警。
影响因素具体是指放射源的衰变常数λ、半衰期T1/2、初始放射性活度A0以及与之相关的所有此方法可验证为可利用的数据。
基于Frechet距离的放射源活度监测方法代替传统监测方法，通过计算监测放射性的实测活度衰变曲线与理论活度衰变曲线的相似度，算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，通过返回值与设置的阈值比较，大于阈值则报警，小于阈值则继续监测，能够快速的监测出放射源的各种异动情况。同时通过监测结果与放射源的实际位移情况做比较，不断的调试参数，使得放射源活度监测系统的精确率满足监控所需，以提高放射源活度监测的准确度。并且，对放射源种类进行分类，根据强度不同分为低放射性、中放射性及高放射性，便于调整放射源活度衰变系数ε。
利用理论放射源的活度衰变曲线进行放射源的异动预测，根据实际需要监测的放射源的情况和要求重新定义放射源活度监测系统的参数即可，不需要再重新构建网络，因此能具有灵活性和可移植性。理论活度衰变曲线与实测活度衰变曲线的距离是不同的，Frechet距离就是寻找一对最小化理论活度值和实测活度值之间的最长距离的函数来进行分析比较，提高了监测系统的可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于Frechet距离的放射源活度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01、在放射源活度监测系统自定义设置放射源的衰变常数λ、半衰期T1/2及初始放射性活度A0；
步骤02、在放射源活度监测系统自定义设置放射源的活度衰变系数ε与阈值；
步骤03、放射源活度监测系统开始记录放射源的实测活度值，并根据放射源的理论活度衰变公式，计算出放射源的理论活度值；
所述放射源的理论活度衰变公式为：
Figure FDA0003909044130000011
步骤04、放射源活度监测系统根据实测活度值及理论活度值，分别绘制放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线；
步骤05、建立线性回归方程，根据Frechet距离表达式算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的空间曲线相似度；
所述Frechet距离表达式为：
Figure FDA0003909044130000012
其中，α、β是在0到1区间上的任意连续不递减函数，P，Q为给定的两条曲线，δF为P、Q求解的Frechet距离；
步骤06、算出实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，并与步骤02中的阈值相互比较；
步骤07、返回比较结果，大于阈值则报警，小于阈值则继续监测；
步骤08、将放射源的实际位移情况与监测系统监测结果相比较，得出准确度；
步骤09、准确度较高，监测系统具有可行性，则建立统一的放射性活度衰变曲线和线性回归方程；准确度过低，则调整放射源的活度衰减系数ε及阈值，并重复步骤01至步骤08；
步骤10、利用优化后的放射源活度监测系统监测放射源的实测活度衰变曲线及理论活度衰变曲线的Frechet距离，并进行报警。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括对放射源种类进行分类，根据强度不同分为低放射性、中放射性及高放射性，调整放射源活度衰变系数ε。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述放射源的实测活度值为衰变时间t、初始放射性活度A0以及衰变常数λ共同作用得出；放射源的理论活度值为自定义的初始放射性活度A0、衰变常数λ、活度衰变系数ε以及监测系统工作时间共同作用得出。
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