CN112530140A - 基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法 - Google Patents

基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法，用以提高探测灵敏度，并将存在污染的区域显示出来，使得污染显示更直观，清污更有针对性。其中，基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，在各探测器单独和所有探测器联合报警以外，加入了探测器相邻位置关系维度，对相邻探测数据进行联合报警处理，所有相邻探测器的组合进行处理；基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，包括先对由n个探测器围绕而成的探测腔区域进行划分，然后采用基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，根据报警探测器对污染区域进行定位，标示出污染探测腔区域。

Description

基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法
技术领域
本发明涉及一种放射性物质监测领域，具体涉及一种基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法。
背景技术
针对表面γ放射性沾染监测，多采用塑料闪烁体+光电倍增管的探测方式；针对物体的监测采用多探测器方式，报警方法多采用单个探测器和全部探测器联合报警方式；该联合报警方法有一定的局限性，放射源活度较低时可能监测不出来。
现有技术针对表面γ放射性沾染监测，在检测到放射性沾染时仅是相关的探测器进行污染提示，未存在污染的相关区域的提示，造成污染不直观，放射性沾染清污不便等问题。
发明内容
本发明提出一种基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法，目的是充分利用多探测器检测数据相关信息，根据γ放射性特征，结合位置关系采用联合报警方式，解决现有技术辐射探测灵敏度不高的问题，以及解决传统单道探测器报警时，只显示报警，但探测器不能识别存在污染的区域问题。
本发明通过下述技术方案实现：
基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：实时获取n个探测器的检测数据，n是大于等于4的正整数；
步骤2：对n个探测器的检测数据进行处理，获得了单探测器的检测报警算法、n个探测器联合的检测报警算法和i个相邻探测器联合的检测报警算法，其中i＝2、3······n-1；
基于单探测器的检测报警算法来实现报警，判断n个探测器中任意一个探测器的检测数据是否大于其阈值A，如果任意一个探测器的检测数据大于其阈值A，则该探测器触发报警；
基于n个探测器联合的检测报警算法来实现联合报警，先对n个探测器的检测数据进行处理，并判断处理结果是否大于阈值B，如果检测数据大于阈值B，则触发报警；
基于i个相邻探测器联合的检测报警算法来实现联合报警，先对i个相邻探测器的检测数据进行处理，并判断处理结果是否大于阈值Ci，如果处理结果大于阈值Ci，则触发报警；
步骤3：基于单探测器的检测报警算法、n个探测器联合的检测报警算法和i个相邻探测器联合的检测报警算法来实现报警，具体过程为：
当单探测器的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行n个探测器联合的检测报警算法；
当n个探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行2个相邻探测器联合的检测报警算法；
当2个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行3个相邻探测器联合的检测报警算法；
以此类推，当n-2个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则，执行n-1个相邻探测器联合的检测报警算法。
优化地，探测器报警的判断阈为：
Figure BDA0002813452600000021
如果R大于阈值
Figure BDA0002813452600000022
则触发报警，其中R为净计数，N为本底值，k为动态报警参数，联合报警即将联合的探测器作为一个独立的探测器，即净计数相加与本底计数相加，然后再使用判断阈进行判断，
具体计算如下：
单探测器的检测报警算法：R＝Rj，N＝Nj，其中j＝1、2······n；
n个探测器联合的检测报警算法：R＝R1+R2+······+Rn，N＝N1+N2+······+Nn；
i个相邻探测器联合的检测报警算法：
i个相邻探测器联合的检测报警算法：R＝R1+······+Ri，N＝N1+······+Ni，其中i＝2、3······n-1；
其中n为探测器的个数。
具体地，探测器输出计数服从统计分布规律，当计数的数字期望值m较小时，服从泊松分布，当计数的数字期望值m较大时，服从高斯分布，所述n个探测器均采用塑料闪烁体探测器，塑料闪烁体探测器探测效率高，计数一般都较大，且所述n个探测器均为独立个体，因此，每个探测器视为独立的高斯分布。
具体地，所述n个探测器的探测限：
Figure BDA0002813452600000023
其中，t为测量时间，T为本底测量时间，Eff为探测器探测效率，B为探测器本底测量时间T内测量到的本底计数平均值，P为误报警率。
优化地，利用γ放射性与探测器的位置关系，离放射源距离远的探测器在测量过程中可能存在作用很小的情况，甚至不起作用，但是本底贡献大。因此，为了剔除本底的影响，在使用数据过程中将测量值作用小的探测器予以排除，以提高探测器数据的利用率，降低探测限。
优化地，在探测器数量少于8个时，采用遍历方式；在探测器数量超过8个时，采用快速比较方法。
基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，方法步骤包括：
步骤1：对由n个探测器围绕而成的探测腔区域进行划分；
步骤2：采用如权利要求1-6任意一项的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法进行报警；
步骤3：根据区域划分结果和报警结果对污染区域进行定位，标示出污染所在探测腔区域。
具体地，对于围成探测腔的探测器，处在对称位置的探测器大小相同，且处在对称位置的探测器的探测效率也相同。
优化地，当单个探测器报警时，选择临近报警探测器的4个区域划分为污染区域；当n个探测器联合报警时，选择整个探测腔区域划分为污染区域；当i个相邻探测器联合报警时，选择i个相邻探测器夹角形成的区域划分为污染区域，i＝2、3······n-1。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明基于探测器相邻位置关系的联合报警和污染区域划分方法，在各探测器单独和所有探测器联合报警以外，加入了探测器相邻位置关系维度，对相邻探测数据进行联合报警处理，所有相邻探测器的组合进行处理，以排除可能存在的漏测量，所有相邻探测器的组合进行动态联合处理，提高了设备探测灵敏度；并且根据报警探测器区域位置关系对存在污染的区域进行解析，可将存在污染的区域显示出来，使得污染显示更直观，清污更有针对性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的探测腔及探测器关系图。
图2为本发明的流程示意图。
图3为本发明探测腔体划分为8个区域示意图。
图4为本发明单个探测器2报警时的污染区域示意图。
图5为本发明(1,2)探测器联合报警污染区域示意图。
图6为本发明(1,2,5)探测器联合报警污染区域示意图。
图7为本发明(1,2,3,5)探测器联合报警污染区域示意图。
图8为本发明(1,2,3,5,6)探测器联合报警污染区域示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，6个探测器围绕形成探测腔，
(1)编号分别为：1～6；
(2)各探测器的本底计数分别为：N1～N6；
(3)放射源放在测量腔几何中心点，各探测器效率分别为：ε1～ε6；
(4)在测量过程中，各探测器的净计数为：R1～R6；
探测器之间的位置关系如下：
(1)2个探测器相邻如下：
(1,2)，(1,4)，(1,5)，(1,6)，(2,3)，(2,5)，(2,6)，(3,4)，(3,5)，(3,6)，(4,5)，(4,6)。
(2)3个探测器相邻如下：
(1,2,5)，(1,2,6)，(1,4,5)，(1,4,6)，(2,3,5)，(2,3,6)，(3,4,5)，(3,4,6)。
(3)4个探测器相邻如下：
(1,2,4,5)，(1,2,4,6)，(1,4,5,6)，(2,3,4,5)，(2,3,4,6)，(3,4,5,6)。
(4)5个探测器相邻如下：
(2,3,4,5,6)，(1,3,4,5,6)，(1,2,4,5,6)，(1,2,3,5,6)，(1,2,3,4,6)，(1,2,3,4,5)。
本实施例基于探测器相邻位置关系的联合报警方法的工作原理：
(1)在对物体表面γ放射性沾染测量过程中，通常采用几个探测器围绕组成一个探测腔，将被测物体或物品放入其中进行物体表面γ放射性沾染测量；
(2)表面γ放射性沾染具有4π角特性，其在围绕而成的探测腔内，对所有探测器均有一定的作用，只是由于放射源在探测腔内位置(几何)不同，其作用大小有所区别；
(3)探测器输出计数服从统计分布规律，当计数的数字期望值m较小时，服从泊松分布，当计数的数字期望值m较大时，服从高斯分布，本发明所涉及的探测器均采用塑料闪烁体探测器，塑料闪烁体探测器探测效率高，计数一般都较大，统计特性服从高斯分布。
(4)各探测器为独立个体，可视为独立的高斯分布；
(5)探测器的探测限：
Figure BDA0002813452600000041
其中，t为测量时间；T为本底测量时间；Eff为探测器探测效率；B为探测器本底测量时间T内测量到的本底计数平均值；P为误报警率。
(6)由于各探测器统计特性服从独立的高斯分布，各探测器的组合均服从高斯分布。因此在计算探测器动态报警过程中，可进行数据联合处理。联合处理后：
Figure BDA0002813452600000051
其中，t为测量时间；T为本底测量时间；Eff为联合探测器探测效率，即探测器效率之和；B为联合探测器本底测量时间T内测量到的本底计数平均值，即联合探测器本底之和；
P为误报警率。
(7)探测器报警的判断阈为：
Figure BDA0002813452600000052
其中R为净计数，N为本底值，k为动态报警参数。联合报警即将联合的探测器作为一个独立的探测器，即净计数相加与本底计数相加，然后再使用判断阈进行判断。
(8)利用γ放射性与探测器的位置关系，离放射源距离远的探测器在测量过程中可能存在作用很小的情况，甚至不起作用，但是本底贡献大。因此，在使用数据过程中将测量值作用小的探测器予以排除，以提高探测器数据的利用率，降低探测限。
(9)在探测器数量少于8个时，采用遍历方式；在探测器数量超过8个时，采用快速比较方法。
本实施例基于探测器相邻位置关系的联合报警方法的工作过程说明：
先判断单探测器的检测报警算法是否满足其报警条件，即6个探测器中是否存在任意一个探测器能触发报警，如果6个探测器中任意一个探测器触发报警，则提示结束，否则执行6个探测器联合的检测报警算法；
当6个探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行2个相邻探测器联合的检测报警算法；
当2个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行3个相邻探测器联合的检测报警算法；
当3个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行4个相邻探测器联合的检测报警算法；
当4个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行5个相邻探测器联合的检测报警算法；
本实施例的技术效果，6个探测器的检测数据如下：
探测器1的本底计数为：610，净计数为：60；
探测器2的本底计数为：600，净计数为：55；
探测器3的本底计数为：605，净计数为：10；
探测器4的本底计数为：612，净计数为：15；
探测器5的本底计数为：607，净计数为：5；
探测器6的本底计数为：609，净计数为：4；
在动态报警参数k＝3，采用单个探测器和所有探测器联合数据处理方式，均检测不到沾污。但是采用1和2探测器联合数据处理方式，
Figure BDA0002813452600000061
即115＞104.3552，其触发报警。
如图2所示，本实施例基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：对由n个探测器围绕而成的探测腔区域进行划分；
步骤2：采用如权利要求1-6任意一项的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法进行报警；
步骤3：根据区域划分结果和报警结果对污染区域进行定位，标示出污染所在探测腔区域。
对于围成探测区域的探测器，处在对称位置的探测器大小相同，且处在对称位置的探测器的效率基本相同(在通过高压、阈值等调节设置后能达到基本相同)。
对污染区域进行定位的方法是根据联合报警探测器来定位，该方法遵循在探测腔区域中，如果对称探测器只有一个在联合报警探测器中，其污染区域一定是临近报警探测器的原则。
本实施例基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法的具体实施过程：
如图3所示，将6个探测器围成的规则探测腔划分为8个区域。
采用基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，对测量数据进行处理。
对污染区域进行定位，标示出污染探测腔区域：
当单个探测器数据触发报警时，显示临近探测器的4个区域，如探测器2报警时，其可能存在污染的探测腔区域如图4所示。
当6个探测器联合数据触发报警时，显示6个探测器围成的8个区域。
当2个相邻探测器联合数据触发报警时，显示2个探测器夹角的2个区域，如探测器1，2报警时，其可能存在污染的探测腔区域如图5所示。
当3个相邻探测器联合数据触发报警时，显示3个探测器夹角形成的临近1个区域，如探测器1，2，5报警时，其可能存在污染的探测腔区域如图6所示。
当4个相邻探测器联合数据触发报警时，显示4个探测器夹角形成的临近2个区域，如探测器1，2，3，5报警时，其可能存在污染的探测腔区域如图7所示。
当5个相邻探测器联合数据触发报警时，显示5个探测器夹角形成的临近4个区域，如探测器1，2，3，5，6报警时，其可能存在污染的探测腔区域如图8所示。
本实施例基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法的技术效果：
基于上述6个探测器的测量数据，在动态报警参数k＝3，探测器1与探测器2联合R1+R2＞3(即115＞104.3552)触发了污染报警，其存在污染的探测腔区域为8个区域的2个区域，如图5所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：实时获取n个探测器的检测数据，n是大于等于4的正整数；
步骤2：对n个探测器的检测数据进行处理，获得了单探测器的检测报警算法、n个探测器联合的检测报警算法和i个相邻探测器联合的检测报警算法，其中i＝2、3······n-1；
基于单探测器的检测报警算法来实现报警，判断n个探测器中任意一个探测器的检测数据是否大于其阈值A，如果任意一个探测器的检测数据大于其阈值A，则该探测器触发报警；
基于n个探测器联合的检测报警算法来实现联合报警，先对n个探测器的检测数据进行处理，并判断处理结果是否大于阈值B，如果检测数据大于阈值B，则触发报警；
基于i个相邻探测器联合的检测报警算法来实现联合报警，先对i个相邻探测器的检测数据进行处理，并判断处理结果是否大于其阈值Ci，如果处理结果大于其阈值Ci，则触发报警；
步骤3：基于单探测器的检测报警算法、n个探测器联合的检测报警算法和i个相邻探测器联合的检测报警算法来实现报警，具体过程为：
当单探测器的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行n个探测器联合的检测报警算法；
当n个探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行2个相邻探测器联合的检测报警算法；
当2个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行3个相邻探测器联合的检测报警算法；
以此类推，当n-2个相邻探测器联合的检测报警算法满足其报警条件时，则触发报警，提示结束，否则执行n-1个相邻探测器联合的检测报警算法。
2.根据权利要求1所述的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，探测器报警的判断阈为：
Figure FDA0002813452590000011
如果R大于阈值
Figure FDA0002813452590000012
则触发报警，其中R为净计数，N为本底值，k为动态报警参数，联合报警即将联合的探测器作为一个独立的探测器，即净计数相加、本底计数相加，然后再使用判断阈进行判断，
具体计算如下：
单探测器的检测报警算法：R＝Rj，N＝Nj，其中j＝1、2······n；
n个探测器联合的检测报警算法：R＝R1+R2+······+Rn，N＝N1+N2+······+Nn；
i个相邻探测器联合的检测报警算法：R＝R1+······+Ri，N＝N1+······+Ni，其中i＝2、3······n-1；
其中n为探测器的个数。
3.根据权利要求1所述的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，所述n个探测器均采用塑料闪烁体探测器，且n个探测器均为独立个体，每个探测器视为独立的高斯分布。
4.根据权利要求1所述的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，所述n个探测器的探测限：
Figure FDA0002813452590000021
其中，t为测量时间，T为本底测量时间，Eff为探测器探测效率，B为探测器本底测量时间T内测量到的本底计数平均值，P为误报警率。
5.根据权利要求1所述的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，在使用数据过程中将测量值作用小的探测器予以排除，以剔除本底值的影响，提高探测器数据的利用率，降低探测限。
6.根据权利要求1所述的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法，其特征在于，在探测器数量少于8个时，采用遍历方式；在探测器数量时高于8个时，采用快速比较方法。
7.基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，其特征在于，该方法步骤包括：
步骤1：对由n个探测器围绕而成的探测腔区域进行划分；
步骤2：采用如权利要求1-6任意一项的基于探测器相邻位置关系的联合报警方法进行报警；
步骤3：根据区域划分结果和报警结果对污染区域进行定位，标示出污染所在探测腔区域。
8.根据权利要求7所述的基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，其特征在于，对于围成探测腔的探测器，处在对称位置的探测器大小相同，且处在对称位置的探测器的探测效率也相同。
9.根据权利要求7所述的基于探测器相邻位置关系的污染区域划分方法，其特征在于，
当单个探测器报警时，选择临近报警探测器的4个区域划分为污染区域；
当n个探测器联合报警时，选择整个探测腔区域划分为污染区域；
当i个相邻探测器联合报警时，选择i个相邻报警探测器夹角形成的区域划分为污染区域，其中i＝2、3······n-1。
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