CN202267745U - 移动放射源剂量监测报警装置 - Google Patents

Abstract

移动放射源剂量监测报警装置。随着国家对原子能和平利用的大力支持和倡导，民用非动力核技术应用作为一种不可替代的特殊技术手段，近年来有了较大发展并得到广泛应用，迄今为止民用非动力核技术已成功应用于钢铁、石油、化工、造纸、医药、农业、环保等多个行业。一种移动放射源剂量监测报警装置，其组成包括:具有箱盖（1）的箱体（2），所述的箱体内连接电热加热带(3)，所述的箱体内装有电路板（4），所述的电路板装有高压控制器(5)和跟踪器GPS(6)，所述的电路板连接计数管（7）和备用电池(8)，所述的箱体连接通信定位天线(9)，所述的箱体车载电源接口(10)。本实用新型用于移动放射源剂量监测报警。

Description

移动放射源剂量监测报警装置

技术领域：

本实用新型涉及一种新型的放射源剂量监测报警装置，具体涉及一种移动放射源剂量监测报警装置。

背景技术：

随着国家对原子能和平利用的大力支持和倡导，民用非动力核技术应用作为一种不可替代的特殊技术手段，近年来有了较大发展并得到广泛应用，迄今为止民用非动力核技术已成功应用于钢铁、石油、化工、造纸、医药、农业、环保等多个行业。据不完全统计，目前我国仅放射性同位素使用单位就有1.3万家，并且以每年高于10%的速度增长[1]。但核技术应用在给人类带来经济效益和社会效益的同时，也可能对环境造成污染甚至危害公众的健康和生命。由于安全防护与监管不当等原因，放射源泄露或丢失的事故时有发生，这些事故轻则造成国家财产损失或人身健康损害，重则造成夺人生命的严重后果。

随着核技术应用的日益广泛，放射源的转移和移动作业活动越来越多，而对这些移动放射源的安全管理和剂量监测还是一个盲区。目前国家环保部门对放射源的生产和应用管理的非常严格，有着一套完善的核事故应急体系和辐射环境监测系统。环境剂量监测仪也是种类繁多各式各样，例如个人剂量仪、剂量率仪、表面污染检测仪、多功能射线检测仪、通道式射线检测仪、固定式辐射检测仪、车载射线巡测仪等等。以上仪器多是应用于放射源使用中和核事故应急处理过程中的环境剂量监测。但在放射源的运输和移动应用过程中（如探伤车测井作业车）的剂量监测和报警系统却是一块空白，对移动中的放射源基本失去监控，存在着较大的安全隐患，对放射源运输车的司机和移动作业的操作人员来说更是时刻伴随着危险。

国家对于放射源等危险品的运输安全问题极为重视，2009年12月新颁布的《危险品运输管理条例》便明确规定：放射源的运输必须采取专车运送、具有一定的安全防护措施、必须保证运输安全等。

目前我国年产放射源上万枚，其中80%是通过专用汽车来进行运输的，如果算上探伤车和测井车等移动作业的载源工具,数量还要更多。但这些放射源载具都缺少专用的射线剂量监测报警系统，大多使用的都是监测范围有限的便携式个人剂量仪，也很难被环境监测部门统一的监控。

目前车载技术是一项非常成熟的技术，如今车载技术已成为嵌入式系统研究中一个非常活跃的领域。时至今日，车载系统集合全球卫星定位技术，现代移动通信技术，地理信息系统技术于一身，不仅在智能交通系统中担负主要作用，同时还在军事、科研、工业、农业和医疗等很多领域都有广泛的应用。

车载技术最关键的部分就是车载电源的变换，目前汽车蓄电池电源一般有两种：汽油车一般为DC12V，柴油车一般为DC24V。蓄电池电源经过DC-DC变换稳压滤波一般都可直接使用。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种具有掉电保护和环境自适应功能，在-40℃时仍能够正常工作的移动放射源剂量监测报警装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种移动放射源剂量监测报警装置，其组成包括:具有箱盖的箱体，所述的箱体内连接电热加热带，所述的箱体内装有电路板，所述的电路板装有高压控制器和跟踪器GPS，所述的电路板连接计数管和备用电池，所述的箱体连接通信定位天线，所述的箱体车载电源接口。

所述的移动放射源剂量监测报警装置，所述的箱盖上具有液晶显示屏、下限声光报警器和上限声光报警器。

所述的移动放射源剂量监测报警装置，所述的电路板连接液晶显示屏、下限声光报警器和上限声光报警器。

所述的移动放射源剂量监测报警装置，所述的电路板包括计数管探测器，所述的计数管探测器连接阳极输出电路和阴极输出电路，所述的阳极输出电路连接延时电路，所述的延时电路连接半加器合成电路，所述的阴极输出电路连接甄别电路，所述的甄别电路连接前沿输出电路，所述的前沿输出电路连接半加器合成电路。

有益效果：

1.本实用新型在放射源运送和野外作业时随车工作，具有远程定位跟踪、放射源丢失与泄露报警、报警方式，在无人值守的情况下具有短信和来电提醒功能。

本实用新型具有掉电保护和环境自适应功能，使其在-40℃时仍能够正常工作；本产品加入GPRS无线通信控制器和GPS跟踪器，可将监测的剂量值和载源工具的坐标方位实时发送到监控中心，为建立移动放射源实时监测的安全管理网络提供基础；配合在控制中心搭建的数据平台，通过GPRS无线通信把所有载源工具连成网络实现载源工具自动预警的辐射监测网络，从而为建设完善环境射线辐射监测报警系统奠定基础，使我国的环境辐射剂量监测工作更加全面更加有效。

本实用新型实现了放射源运输过程中的实时化监控。大大保障了随车人员的生命安全和周边环境的安全。

本实用新型的箱体为铝铸箱体并做了很好的密封处理使各种环境能更好的适应，该箱体上表面为活面，便于仪表调试和组装。

本实用新型的箱体表面镶嵌有上下限声光报警，以及液晶显示屏用于显示测量数据和gps坐标位置，箱体右侧的定位通信天线用于数据通信和车辆定位。本产品下端的车载电源接口用于和汽车电压器相连为仪表提供电源和对仪表内电池充电。

本实用新型的内部装有电路板，用于接收射线剂量的计数管安装与电路板上，gps、gprs电路和高压电路也安装与电路板上备用电池安装于箱体内部底表面通过导线连接于电路板上，电加热带贴制到箱体四周用于低温时保障仪器的正常工作。

本实用新型加入了防掉电保护装置，在汽车蓄电池出现问题的时候可以自动切换到备用电源，使剂量监测可以连续稳定。

本实用新型考虑了北方冬季恶劣的严寒天气对仪器测量精度的影响，为保证仪器在-40℃仍能正常工作，加入了环境自适应系统；本产品是在主机箱电路板四周加装PTC恒温电加热带并通过高灵敏度的温控电路进行控制，使其达到恒温的目的。

附图说明：

附图1是本产品的结构示意图。

附图2是附图1的外观主视图。

附图3是附图1中电路框图。

附图4是附图3的温控电路。

附图5是附图3的计数管测量电路图。

附图6是附图3的后延时电路图。

附图7是附图3的甄别成形与前沿检出电路图。

具体实施方式：

实施例1：

一种移动放射源剂量监测报警装置，其组成包括:具有箱盖1的箱体2，所述的箱体2内连接电热加热带3，所述的箱体内装有电路板4，所述的电路板4装有高压控制器5和跟踪器GPS6，所述的电路板连接计数管7和备用电池8，所述的箱体连接通信定位天线9，所述的箱体车载电源接口10。

实施例2：

实施例1所述的移动放射源剂量监测报警装置，所述的箱盖上具有液晶显示屏11、下限声光报警器12和上限声光报警器13。

实施例3：

实施例1或2所述的移动放射源剂量监测报警装置，所述的电路板包括计数管探测器14，所述的计数管探测器连接阳极输出电路15和阴极输出电路16，所述的阳极输出电路连接延时电路17，所述的延时电路连接半加器合成电路18，所述的阴极输出16电路连接甄别电路19，所述的甄别电路连接前沿输出电路20，所述的前沿输出电路连接半加器合成电路。

实施例5：

以上实施例所述的移动放射源剂量监测报警装置，无线传输在辐射环境监测中的应用；首次把无线传输网络和射线探测技术相结合并用于放射源运输车辆。嵌入GPS跟踪器REB-21和GPRS无线通信跟踪器MC55i，可实时对监测点的定位和无线通信，将监测的剂量值和仪表的坐标方位以数据包的形式实时发送到监控中心。射线探测器测量电路采用计数管正负两极输出相叠加的方法，提高了探测器的计数效率，降低统计涨落，使剂量监测精度更高波动更小

采用车载电源和电池备用电两种供电方式，具有环境自适应功能，使仪器在-40℃时仍能正常工作，以适应北方的严寒天气。

恒温电加热带，是当今应用最广泛和最理想的发热元件。PTC是一种半导体发热陶瓷正温度系数热敏电阻，具有极高的温度敏感性，一旦超过一定的温度（居里温度）时,它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得。

工作原理：

温度降低，PTC导电粒子间距缩小，形成更多的导电通路，反映在这一区域的电阻减小，电流增加，电热带输出功率增加；

温度升高，PTC导电粒子间距增大，切断了原来部分接触不紧密的导电通路，反映在这一区域的电阻增加；

当温度再高时，进入基体微观“剧烈膨胀”状态，使大量导电粒子脱离相互间的接触，几乎所有导电通路都中断，反映在这一区域有很高电阻，只有微少电流通过，输出功率甚微。

上述过程随温度变化反复进行，发热体根据自身温度变化按比例输出热量，最后达到发热与散热的平衡，使这一区域的温度保持恒定。

为了更精确的控制温度和降低功耗，本产品还加入了高精度的温控电路。从灵敏度、线性度、测温范围、稳定性及性价比等因素综合考虑，决定选用AD590集成电路温度传感器。图4为控温电路。

计数管测量电路

给出了计数管测量电路的框图。分别从计数管的阳极负载和阴极负载上取输出脉冲并进行电子学处理。阳极上输出的负脉冲经整形对其后沿进行延迟，延迟时间依计数率而定。阴极上输出的正脉冲经甄别成形后对其前沿进行检出。通过半加器对前后沿脉冲进行合成，与计数管单极性输出的计数率相比，起到了倍频的作用，从而提高了计数率。

计数管输出电路如图5

计数管的阳极和阴极输出的脉冲信号都是高内阻的，均需经过起阻抗变换的射极跟随器才能更好地与下级相匹配。阳极上的负脉冲经正向偏置的跟随器输出；阴极上的正脉冲经零偏置的跟随器输出。

后延时电路如图6

如图四所示，后沿延迟电路采用含二个各自独立的单稳态触发器芯片CD4528。第一个单稳态触发器组成脉冲展宽电路，采用下降沿触发，在输入负脉冲作用下，在输出端反输出一个负的展宽脉冲，其宽度T1由时间常数R1 C1来决定，视计数率大小而定。为防止在连续输入脉冲列的情况下再触发，将输出端Q连到上升沿的输入端+TR上。第二个单稳态触发器由负的展宽脉冲的上升沿触发，由输出端Q输出一个窄的正脉冲，其宽度T2由时间常数R2 C2来决定。

甄别成形与前沿检出电路如图7

甄别成形电路采用电压比较器LM311，由分压器确定的比较电压或甄别阈加到反相输入端，同相端加入的正脉冲信号大于甄别阈时，输出一正脉冲。由于比较器的输出端是开路的，需在输出端到电源之间加一电阻。由反相器及二输入与非门组成的前沿检出电路检出比较器输出的前沿，其宽度由R3 C3决定。

计数管阳极输出的负脉冲经后沿延迟输出的正脉冲与阴极输出的正脉冲经甄别和前沿检出后输出的正脉冲通过半加器4030进行合成，达到了倍频的效果。

工作原理及方式

GPS模块REB-21支持NMEA0183通信协议。配合GPS接收天线以完成实时接收GPS卫星定位数据。对REB-21进行硬件上的必要配置，只要系统一上电，模块就开始自动的接收GPS卫星位数据。然后从REB-21模块的数据口输出到GPRS模块MC55i的UART2，MC55i对定位数据的需要随时提取。

例如测试中接收到的一组GPS卫星定位实验数据：

$GPGSV，3，3，12，13，19，268，，28，17，091，，01，08，200，，26，06，310，*73

$GPRMC，133554．999，V，31 16．7486，N，12127．1579…E，040804，，*15

$GPGGA，025532．000，22 32．1766，N，11401．2032，E，0，04，12．6，0．2…M，，0000435

$GPGSA，A，3，01，15，18，22,25,30，，，，，，，3.0,1.4,2. *38

上述的数据中，有效信息包含了地理信息、卫星信息、速度信息、时间信息、系统状态等。为了在接收到的GPS数据中提取出有效的经度、纬度、UTC时间和其他一些辅助信息，只要识别一条$GPRMC记录就可以提取出所需要的信息。根据NMEA0183通信协议中对$GPRMC记录的格式规范，从上述数据可以知道。该测试点的纬度是北纬22．321766度，经度是东经114．012032度，速度为0KM/H(静止物体)，UTC时间为025532.000。

模块通过AT指令来进行控制。其主要工作在两种状态：指令态和数据态。指令态的功能主要有两种(1)发送AT指令；(2)接收剂量监测数据和GPS数据及相关反馈信息。数据态是指GPRS模块已经和服务器终端建立了固定的端到端的连接通路。双方可以进行数据的交换，此时只要将需要发送的数据送入GPRS模块的UART A脚，则监控中心服务器终端就可以接收到数据。指令态到数据态的切换是通过AT指令实现的，数据态到指令态的切换通过硬件实现。

Claims (5)

1.一种移动放射源剂量监测报警装置，其组成包括:具有箱盖的箱体，其特征是: 所述的箱体内连接电热加热带，所述的箱体内装有电路板，所述的电路板装有高压控制器和跟踪器GPS，所述的电路板连接计数管和备用电池，所述的箱体连接通信定位天线，所述的箱体车载电源接口。

2.根据权利要求1所述的移动放射源剂量监测报警装置，其特征是: 所述的箱盖上具有液晶显示屏、下限声光报警器和上限声光报警器。

3.根据权利要求1或2所述的移动放射源剂量监测报警装置，其特征是: 所述的电路板连接液晶显示屏、下限声光报警器和上限声光报警器。

4.根据权利要求1或2所述的移动放射源剂量监测报警装置，其特征是: 所述的电路板包括计数管探测器，所述的计数管探测器连接阳极输出电路和阴极输出电路，所述的阳极输出电路连接延时电路，所述的延时电路连接半加器合成电路，所述的阴极输出电路连接甄别电路，所述的甄别电路连接前沿输出电路，所述的前沿输出电路连接半加器合成电路。

5.根据权利要求3所述的移动放射源剂量监测报警装置，其特征是: 所述的电路板包括计数管探测器，所述的计数管探测器连接阳极输出电路和阴极输出电路，所述的阳极输出电路连接延时电路，所述的延时电路连接半加器合成电路，所述的阴极输出电路连接甄别电路，所述的甄别电路连接前沿输出电路，所述的前沿输出电路连接半加器合成电路。

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