CN114241844A - 一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置，包括：测距模块、姿态角检测模块、电路板；测距模块包括激光测距传感器、意法半导体飞行时间测距传感器、三角测距传感器；姿态角检测模块包括三轴加速度计、三轴角速度计、三轴磁力计；电路板集成设置有采集电路模块、信号处理模块、电源模块；电路板设置在测距模块和姿态角检测模块的外侧；信号处理模块包括设置在电路板中的FPGA元件、ARM元件、SRAM元件、Flash元件；FPGA元件分别与ARM元件、SRAM元件、Flash元件电性连接；采集电路模块分别与测距模块、姿态角检测模块、信号处理模块电性连接；电源模块包括蓄电池、无线充电元件、接口元件，采用强弱分离布局方式，电源模块与信号处理模块电性连接。

Description

一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置

技术领域

本发明涉及半封闭空间识别检测放射性物质训练技术领域，具体而言，尤其涉及一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置。

背景技术

目前世界上大约有800万种化学物质，其中常用的化学品就有7万多种，每年还有上千种新的化学品问世。在品种繁多的化学品中，有许多系放射性物质，在生产、使用、贮存和运输过程中有可能对人体产生危害，甚至危及人的生命，造成巨大灾难性事故。因此，了解和掌握放射性物质对人体危害的基本知识，对于加强放射性物质的管理，防止其对人体的危害和中毒事故的发生，无论对管理人员还是工人，都是十分必要的。

为了社会安全稳定及人民生命财产安全，提高检验检测人员专业水平，加强半封闭空间有毒有害物质快速准确检测训练工作越来越受重视，为提升半封闭空间场景内的放射性物质检测处置训练成效，解决检测仪器造价高不受损坏维修困难等问题，提出一种模拟检测核素、化学毒气、其他有害气体或元素的方法，半封闭空间便携式仿真放射性物质检测仪器设计方法。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置。本发明半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统、装置主要用于半封闭空间识别检测放射性物质训练领域，填补该项领域的空白。解决了采用实际装备进行训练操作难度大，训练成本高等问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统，包括：测距模块、姿态角检测模块以及电路板；其中：

所述测距模块，包括激光测距传感器、意法半导体飞行时间测距传感器以及三角测距传感器；

所述姿态角检测模块，包括三轴加速度计、三轴角速度计以及三轴磁力计；

所述电路板，集成设置有采集电路模块、信号处理模块、电源模块；所述电路板设置在所述测距模块和姿态角检测模块的外侧；其中：

所述采集电路模块包括信号采集电路器件，采用独立分层电路板，设置在所述电路板的下部；

所述信号处理模块包括设置在电路板中的FPGA元件、ARM元件、SRAM元件、Flash元件；所述FPGA元件分别与所述ARM元件、SRAM元件以及Flash元件之间电性连接；

所述采集电路模块分别与所述测距模块、所述姿态角检测模块以及所述信号处理模块电性连接；

所述电源模块包括蓄电池、无线充电元件以及接口元件，采用强弱分离布局方式，所述电源模块与所述信号处理模块电性连接。

进一步地，所述信号处理模块还包括设置在所述电路板上的数据存储元件、时钟元件、温度检测元件；所述数据存储元件、时钟元件以及温度检测元件分别与所述ARM元件电性连接。

进一步地，所述电源模块还包括电源转换元件、串口转USB元件以及电源监控元件，所述电源监控元件分别与所述蓄电池、无线充电元件以及接口元件电性连接，所述串口转USB元件与所述接口元件电性连接，所述电源转换元件与所述电源监控元件电性连接。

进一步地，所述电路板还设置有外围功能元件，所述外围功能元件包括外部参考时钟、上电复位及手动复位电路、SWD调试及程序下载接口。

进一步地，所述电路板还包括ESP12-S以太网串口透传元件，通过TCP协议，经由Wi-Fi局域网线路传输检测数据并接受控制指令。

进一步地，所述电路板还设置有蓝牙模块，用于无线通信，所述蓝牙模块与所述信号处理模块电性连接。

进一步地，所述电路板上还设置有报警模块，所述报警模块包括声光报警驱动电路元件、指示灯、蜂鸣器、震动马达，所述声光报警驱动电路元件分别与所述指示灯、蜂鸣器以及震动马达电性连接，所述报警模块与所述信号处理模块电性连接，当识别检测出放射性物质时，所述报警模块会发出警报提示。

进一步地，所述电路板上还设置有辅助调试模块，所述辅助调试模块包括五向按键元件、RGB LED元件、2.8inch LCD元件、SD卡以及Wi-Fi模块。

本发明还提供了一种装置，该装置包括上述半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，能够解决半封闭空间识别检测放射性灰尘、固体、化学与生物衍生物等放射性物质训练与应急处置训练成本高，检测仪器造价高，不耐损耗，维修困难等问题。

2、本发明提供的半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统，半封闭空间便携式仿真核素识别检测仪器，满足随时随地进行模拟放射性物质检测的训练需求，可开展贴近应急工作实际需要及训练，实用性强。

基于上述理由本发明可在半封闭空间识别检测放射性物质训练等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统的结构框图。

图2为本发明实施例提供的姿态角检测模块检测流程图。

图3为本发明实施例提供的电源模块电路图。

图4为本发明实施例提供的信号处理模块电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种半封闭空间核素识别装置的便携式模拟仿真系统装置，包括：测距模块、姿态角检测模块以及电路板；其中：

所述测距模块，包括激光测距传感器、意法半导体飞行时间测距传感器以及三角测距传感器；

所述姿态角检测模块，包括三轴加速度计、三轴角速度计以及三轴磁力计；在本实施例中，如图2所示，选择了三轴加速度计和三轴角速度计和三轴磁力计的方式进行姿态的测量，使用了两种芯片，第一种是MPU6050，第二种是AK8975，其中第一种内部含有三轴加速度计以及三轴角速度计，第二种内部仅含有三轴磁力计。在设计时，两个芯片应该尽量处于电路系统的中部，并且远离有大电流通过的导线以及通信模块等干扰源。

所述电路板，集成设置有采集电路模块、信号处理模块、电源模块；所述电路板设置在所述测距模块和姿态角检测模块的外侧；其中：

所述采集电路模块包括信号采集电路器件，采用独立分层电路板，设置在所述电路板的下部；

所述信号处理模块包括设置在电路板中的FPGA元件、ARM元件、SRAM元件、Flash元件；所述FPGA元件分别与所述ARM元件、SRAM元件以及Flash元件之间电性连接；

所述采集电路模块分别与所述测距模块、所述姿态角检测模块以及所述信号处理模块电性连接；

所述电源模块包括蓄电池、无线充电元件以及接口元件，采用强弱分离布局方式，所述电源模块与所述信号处理模块电性连接。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参见图1，所述信号处理模块还包括设置在所述电路板上的数据存储元件、时钟元件、温度检测元件；所述数据存储元件、时钟元件以及温度检测元件分别与所述ARM元件电性连接。如图4所示，为信号处理模块的电路图。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参见图1，所述电源模块还包括电源转换元件、串口转USB元件以及电源监控元件，所述电源监控元件分别与所述蓄电池、无线充电元件以及接口元件电性连接，所述串口转USB元件与所述接口元件电性连接，所述电源转换元件与所述电源监控元件电性连接。如图3所示，为电源模块的电路图。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述电路板还设置有外围功能元件，所述外围功能元件包括外部参考时钟、上电复位及手动复位电路、SWD调试及程序下载接口。其中，外部参考时钟由48MHz有源晶振提供；上电复位及手动复位电路由复位引脚连接的阻容延时电路和按键实现；

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述电路板还包括ESP12-S以太网串口透传元件，通过TCP协议，经由Wi-Fi局域网线路传输检测数据并接受控制指令。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参加图1，所述电路板还设置有蓝牙模块，用于无线通信，所述蓝牙模块与所述信号处理模块电性连接。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参见图1，所述电路板上还设置有报警模块，所述报警模块包括声光报警驱动电路元件、指示灯、蜂鸣器、震动马达，所述声光报警驱动电路元件分别与所述指示灯、蜂鸣器以及震动马达电性连接，所述报警模块与所述信号处理模块电性连接，当识别检测出模拟放射源时，所述报警模块会发出警报。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参见图1，所述电路板上还设置有辅助调试模块，所述辅助调试模块包括五向按键元件、RGB LED元件、2.8inch LCD元件、SD卡以及Wi-Fi模块。

本发明实施例还提供了一种装置，该装置包括上述半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，包括：测距模块、姿态角检测模块以及电路板；其中：

所述测距模块，包括激光测距传感器、意法半导体飞行时间测距传感器以及三角测距传感器；

所述姿态角检测模块，包括三轴加速度计、三轴角速度计以及三轴磁力计；

所述电路板，集成设置有采集电路模块、信号处理模块、电源模块；所述电路板设置在所述测距模块和姿态角检测模块的外侧；其中：

所述采集电路模块包括信号采集电路器件，采用独立分层电路板，设置在所述电路板的下部；

所述信号处理模块包括设置在电路板中的FPGA元件、ARM元件、SRAM元件、Flash元件；所述FPGA元件分别与所述ARM元件、SRAM元件以及Flash元件之间电性连接；

所述采集电路模块分别与所述测距模块、所述姿态角检测模块以及所述信号处理模块电性连接；

所述电源模块包括蓄电池、无线充电元件以及接口元件，采用强弱分离布局方式，所述电源模块与所述信号处理模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括设置在所述电路板上的数据存储元件、时钟元件、温度检测元件；所述数据存储元件、时钟元件以及温度检测元件分别与所述ARM元件电性连接。

3.根据权利要求1所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电源模块还包括电源转换元件、串口转USB元件以及电源监控元件，所述电源监控元件分别与所述蓄电池、无线充电元件以及接口元件电性连接，所述串口转USB元件与所述接口元件电性连接，所述电源转换元件与所述电源监控元件电性连接。

4.根据权利要求1所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电路板还设置有外围功能元件，所述外围功能元件包括外部参考时钟、上电复位及手动复位电路、SWD调试及程序下载接口。

5.根据权利要求4所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电路板还包括ESP12-S以太网串口透传元件，通过TCP协议，经由Wi-Fi局域网线路传输检测数据并接受控制指令。

6.根据权利要求5所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电路板还设置有蓝牙模块，用于无线通信，所述蓝牙模块与所述信号处理模块电性连接。

7.根据权利要求6所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电路板上还设置有报警模块，所述报警模块包括声光报警驱动电路元件、指示灯、蜂鸣器、震动马达，所述声光报警驱动电路元件分别与所述指示灯、蜂鸣器以及震动马达电性连接，所述报警模块与所述信号处理模块电性连接，当识别检测出放射性物质时，所述报警模块会发出警报提示。

8.根据权利要求7所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统，其特征在于，所述电路板上还设置有辅助调试模块，所述辅助调试模块包括五向按键元件、RGB LED元件、2.8inch LCD元件、SD卡以及Wi-Fi模块。

9.一种装置，其特征在于包括权利要求1-8中任意一项权利要求所述的半封闭空间核素识别装置的模拟仿真系统。

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