CN113970777A - 一种远程个人辐射剂量系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程个人辐射剂量系统的方法，包括系统总体框架，所述系统总体框架包括从机设计程序和主机设计程序，所述ATmega32A最小系统为从机设计程序的主控模块，负责采集盖革计数器产生的脉冲信号并计数，然后发出计数数据，此外，ATmega32A单片机也是一个独立单元，可以对计数数据计算处理得到辐射剂量值进行显示并决定是否报警，所述Arduino主控板为主机设计程序的主控模块，Arduino是一种新兴的嵌入式开发平台，具有使用方便，功能多样，成本较低的特点，选用HC‑08蓝牙模块，采用GFSK调制方式，以满足日常工作生活中的要求，采用OLED显示屏作为主机部分的显示模块，具有自发光，对比度高，显示清晰不伤眼，厚度薄视角广等特点。
Description
技术领域
本发明属于相关系统设计技术领域，具体涉及一种远程个人辐射剂量系统的方法。
背景技术
随着核技术的迅猛发展，核技术应用场所不断增加，越来越多的人们不得不直面辐射过度的危险。辐射剂量的实时监控与报警，对于在高放射性场所的工作人员健康有重要的意义。国内外仪器仪表领域研制出各种各样的辐射剂量仪，对于保障人员健康，减少辐射污染发挥了重要作用，但大型辐射剂量仪不方便携带，操作繁琐，实时监控效果不尽如人意，限制了其在个人应用方面的发展。设计出一个辐射剂量检测系统，高放射性场所的从业人员可携带主机设备或直接使用个人手机，通过蓝牙串口与从机连接，接收从机发送的数据，有助于从业人员对工作环境辐射量的及时掌握，具有一定实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种远程个人辐射剂量系统的方法，以解决上述背景技术中提出辐射剂量的实时监控与报警，有助于从业人员对工作环境辐射量的及时掌握等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种远程个人辐射剂量系统的方法，包括系统总体框架，其特征在于：所述系统总体框架包括从机设计程序和主机设计程序，所述从机设计程序和主机设计程序通过蓝牙串口通讯相连接，所述蓝牙串口通讯连接手机应用软件。
优选的，所述从机设计程序包括ATmega32A最小系统、蓝牙模块HC-08、LCD1602显示屏、盖革计数器模块以及报警模块。
优选的，所述主机设计程序包括Arduino主控板、蓝牙模块 HC-08、OLED显示屏以及报警模块且OLED显示屏为1.3寸。
优选的，所述ATmega32A最小系统为从机设计程序的主控模块。
优选的，所述Arduino主控板为主机设计程序的主控模块。
优选的，所述报警模块组成结构为蜂鸣器和发光二极管两部件。
与现有技术相比，本发明提供了一种远程个人辐射剂量系统的方法，具备以下有益效果：
本实用一种远程个人辐射剂量系统的方法，ATmega32A最小系统为从机设计程序的主控模块，负责采集盖革计数器产生的脉冲信号并计数，然后发出计数数据，此外，ATmega32A单片机也是一个独立单元，可以对计数数据计算处理得到辐射剂量值进行显示并决定是否报警。并且系统的数据接收设备多样，可选Arduino作为主机或个人手机作为数据接收端，接收计量数据，执行操作并显示，选用HC-08主机从机一体蓝牙串口通讯数传模块，基于Bluetooth SpecificationV4.0BLE蓝牙协议，蓝牙模块工作在2.4GHzISM无线工作频段，采用GFSK调制方式，拥有4dBm的最大发射功率，接收灵敏度 -93dBm，在无障碍遮挡条件下，HC-08蓝牙模块可以实现80m的超远距离通信，远高于一般蓝牙模块的最大10m的通信距离，足以满足日常工作生活中的要求，报警模块组成结构为蜂鸣器和发光二极管两部件组成，ATmega32A最小系统和Arduino主控板可通过发出控制信号控制模块进行声光报警，通过ATmega32A比较匹配输出单元还可控制声光报警频率，电路简单，可靠性高，采用ArduinoUnoR3为主机部分的主控模块。Arduino是一种新兴的嵌入式开发平台，与传统单片机相比， Arduino开发平台具有使用方便，功能多样，成本较低的特点，采用 1.3寸OLED显示屏作为主机部分的显示模块，OLED即有机发光二极管，具有自发光，对比度高，显示清晰不伤眼，厚度薄视角广，反应速度快，轻薄省电等特性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种远程个人辐射剂量系统的方法结构示意图；
图2为本发明提出的主机程序流程图结构示意图；
图3为本发明提出的从机程序流程图结构示意图；
图中：1、系统总体框架；2、从机设计程序；3、主机设计程序； 4、ATmega32A最小系统；5、蓝牙模块HC-08；6、LCD1602显示屏； 7、盖革计数器模块；8、报警模块；9、蓝牙串口通讯；10、手机应用软件；11、OLED显示屏；12、Arduino主控板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种远程个人辐射剂量系统的方法，包括系统总体框架1，所述系统总体框架1包括从机设计程序2和主机设计程序3，所述从机设计程序2和主机设计程序3通过蓝牙串口通讯9相连接，所述蓝牙串口通讯9连接手机应用软件10，所述从机设计程序2包括ATmega32A最小系统4、蓝牙模块HC-085、LCD1602显示屏6、盖革计数器模块 7以及报警模块8，所述报警模块8组成结构为蜂鸣器和发光二极管两部件，所述ATmega32A最小系统4为从机设计程序2的主控模块，负责采集盖革计数器产生的脉冲信号并计数，然后发出计数数据，此外，ATmega32A单片机也是一个独立单元，可以对计数数据计算处理得到辐射剂量值进行显示并决定是否报警，所述主机设计程序3包括 Arduino主控板12、HC-08蓝牙模块5、OLED显示屏11以及报警模块8，所述Arduino主控板12为主机设计程序3的主控模块，Arduino 是一种新兴的嵌入式开发平台，与传统单片机相比，Arduino主控板 12开发平台具有使用方便，功能多样，成本较低的特点，选用HC-08 蓝牙模块5，基于Bluetooth SpecificationV4.0BLE蓝牙协议，蓝牙模块工作在2.4GHzISM无线工作频段，采用GFSK调制方式，拥有 4dBm的最大发射功率，接收灵敏度-93dBm，在无障碍遮挡条件下，HC-08蓝牙模块5可以实现80m的超远距离通信，远高于一般蓝牙模块的最大10m的通信距离，足以满足日常工作生活中的要求，采用 1.3寸OLED显示屏11作为主机部分的显示模块，OLED即有机发光二极管，具有自发光，对比度高，显示清晰不伤眼，厚度薄视角广，反应速度快，轻薄省电等特性，并且系统的数据接收设备多样，可选 Arduino作为主机或个人手机作为数据接收端，接收计量数据，执行操作并显示，ATmega32A最小系统4和Arduino主控板12可通过发出控制信号控制模块进行声光报警，通过ATmega32A比较匹配输出单元还可控制声光报警频率，电路简单，可靠性高。
本发明的工作原理及使用流程：当开机后，系统首先进行初始化然后蓝牙从机自动与数据接收端的蓝牙配对。盖革计数器发出的脉冲信号引发微ATmega32A单片机的一次外部中断，使全局变量count执行加一操作，即记录一次脉冲。软件设计12秒为采样频率，12秒内的计数次数作为原始数据利用USART发送至蓝牙串口，进而被从机或手机应用软件接收。通过对12s内的计数次数乘以5来表示每分钟脉冲总数。根据M4011对应的计数值和辐射值的关系：151CPM＝1μSv/h，即可得到所对应的辐射值。以此同时，在我国的核辐射标准中，射线检测职业人员年允许照射量为20msv，即10μSv/年，一般公众人员年允许照射量为1msv，即0.52μSv。设置程序对当前辐射值进行安全性评价，如果辐射值小于0.52μSv/h，则当前环境安全，微处理器控制屏幕显示“Safety”，不报警。如果辐射值介于0.52-10μSv/h，则当前环境不安全，微处理器控制屏幕显示“Unsafe”，声光报警模块进行低强度报警。如果辐射值高于10uSv/h，则当前环境危险，微处理器控制屏幕显示“Danger”，声光报警模块进行剧烈报警。当开机后，系统首先进行初始化，随即蓝牙从机自动与主机配对，Arduino 开始持续监视串口，当串口接收到来自从机的原始数据时，Arduino 即刻读取数据，并按照从机处理数据的方式对数据进行处理和评价，决定是否报警并在OLED屏幕上显示数据。
本系统的APP，采用MITappInventor2Android智能手机平台系统，功能为接收从机发出的数据，进行处理后显示一个测量周期中的计数值，每分钟的脉冲总数，被测时段的辐射剂量以及对辐射值的安全评价。系统软件的运作流程为：点击APP图标，进入APP主页面，点击“扫描”按键，APP开始扫描蓝牙设备。当APP找到设备后，即调用列表显示框显示设备列表字符串。用户选中此字符串，然后点击“连接”按键，即建立手机APP与蓝牙从机设备的连接，APP开始监听接收字符串数据。APP将接收到的数据乘以5得到每分钟脉冲总数。根据M4011对应的计数值和辐射值的关系将每分钟脉冲总数除以151 即可得到所对应的辐射值。设置程序对辐射值进行安全性评价，如果辐射值小于0.52uSv/h，则当前环境安全，屏幕显示“环境安全”，不报警。如果辐射值介于0.52-10uSv/h，则当前环境不安全，屏幕显示“环境不安全”，手机发出声音进行报警。如果辐射值高于 10uSv/h，则当前环境危险，微处理器控制屏幕显示“环境危险！请快速撤离”，手机发出声音进行报警。使用者可以通过软件主页下方的“报警停止”按键中止报警，进行复位。“停止扫描”按键可以终止扫描，“断开”按键可以断开蓝牙连接。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种远程个人辐射剂量系统的方法，包括系统总体框架（1），其特征在于：所述系统总体框架（1）包括从机设计程序（2）和主机设计程序（3），所述从机设计程序（2）和主机设计程序（3）通过蓝牙串口通讯（9）相连接，所述蓝牙串口通讯（9）连接手机应用软件（10）。
2.根据权利要求1所述的一种远程个人辐射剂量系统的方法，其特征在于：所述从机设计程序（2）包括ATmega32A 最小系统（4）、蓝牙模块 HC-08（5）、LCD1602 显示屏（6）、盖革计数 器模块（7）以及报警模块（8）。
3.根据权利要求1所述的一种远程个人辐射剂量系统的方法，其特征在于：所述主机设计程序（3）包括Arduino 主控板（12）、蓝牙模块 HC-08（5）、OLED 显示屏（11）以及报警模块（8）且OLED显示屏（11）为1.3寸。
4.根据权利要求1所述的一种远程个人辐射剂量系统的方法，其特征在于：所述ATmega32A 最小系统（4）为从机设计程序（2）的主控模块。
5.根据权利要求1所述的一种远程个人辐射剂量系统的方法，其特征在于：所述Arduino 主控板（12）为主机设计程序（3）的主控模块。
6.根据权利要求1所述的一种远程个人辐射剂量系统的方法，其特征在于：所述报警模块（8）组成结构为蜂鸣器和发光二极管两部件。
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