CN204440432U - 一种刻度源监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刻度源监控系统，包括进行无线通讯的电子标签和手持监控仪；电子标签包括电子标签控制模块、电子标签电源模块、电子标签定位模块、电子标签报警模块和电子标签无线传输模块，电子标签控制模块通过电压监测电路连接电子标签电源模块，电子标签控制模块还通过电子标签供电控制电路控制连接电子标签定位模块；手持监控仪包括手持监控仪控制模块、手持监控仪电源模块、手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块。本实用新型的能够准确有效地对刻度源进行实时监控，具有操作简单、使用成本低和定位精度高的优点。

Description

一种刻度源监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，尤其涉及一种刻度源监控系统。

背景技术

近年来，我国因管理不善等原因造成刻度源丢失、被盗的事件时有发生，导致多起放射性污染事故，严重地威胁人民群众的生命健康。目前，在用刻度源的核素有47种，民用的主要核素是137Cs、60Co、241Am、238Pu、90Sr、192Ir、63Ni等；而以137Cs、60Co、241Am为核素的刻度源分别占刻度源总数的41.61％、25.1％和8.18％，这三种核素占到总数74.89%。尽管放射线应用的前景十分看好，但其对人体有着极大的危险性，它可破坏人体的组织，也会引起恶性肿瘤，甚至会使各类生物遗传基因产生突变，使细胞染色体遭到破坏。据不完全统计，从1954年到2003年年底，全国共发生各类辐射事故1500余起，平均每年发生事故30余起，其中4起辐射事故曾经造成8人死亡。

目前传统刻度源监管技术不能实现刻度源的实时动态监控，刻度源的用/存/移全过程处于监管真空状态，有关部门无力应对刻度源丢失、非法移动等事故；环保部门刻度源审批过程还是以人工操作为主，费时费力，效率较低；现存多数系统尚未实现刻度源移动执法能力，限制了刻度源监管执法工作的实时、灵活、便捷的开展。为了能够对刻度源进行有效监管，目前也出现了多种监控技术，有的利用物联网技术，有的利用自动控制技术、通讯技术，有的利用传感技术、GIS技术，有的利用GPS技术、图像识别技术等技术，将刻度源安全管理建立以GPS-CPS定位及剂量率为检测单元的集数据监测，同时辅以视频技术为基础的刻度源物联网在线监控系统。

而现有的各种刻度源监控系统均存在使用成本高、操作复杂、定位精度差的缺点，无法对刻度源进行准确有效地实时监控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种刻度源监控系统，通过在刻度源上设置新型的具有定位功能的电子标签，通过手持监控仪进行实时监控，并在刻度源超出手持监控仪的监控范围时实现自动报警和精准定位，同时利用GSM网络将报警信息发送至后方的监控终端，能够准确有效地对刻度源进行实时监控，具有操作简单、使用成本低和定位精度高的优点。

本实用新型采用下述技术方案：

一种刻度源监控系统，包括电子标签和手持监控仪，电子标签和手持监控仪进行无线通讯；

所述的电子标签包括电子标签控制模块、电子标签电源模块、电子标签定位模块、电子标签报警模块和电子标签无线传输模块，电子标签控制模块通过电压监测电路连接电子标签电源模块，电子标签定位模块的信号输出端连接电子标签控制模块的信号输入端，电子标签控制模块还通过电子标签供电控制电路控制连接电子标签定位模块，电子标签控制模块分别连接电子标签报警模块和电子标签无线传输模；

所述手持监控仪包括手持监控仪控制模块、手持监控仪电源模块、手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪控制模块分别连接手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪GSM通信模块与上位机通过GSM网络无线通讯。

所述的电子标签供电控制电路包括第一三极管，第一三极管的基极通过第一电阻连接电子标签控制模块，第一三极管的集电极通过第二电阻连接电子标签电源模块，第一三极管的集电极还连接第一PMOS管的栅极，第一PMOS管的源极连接电子标签电源模块，第一PMOS管的漏极连接电子标签定位模块的电源端口，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极和发射极之间并联第三电阻，电子标签定位模块的电源端口还通过第一电容接地。

所述的电压监测电路采用分压电路，分压电路包括串联的第四电阻和第五电阻，第四电阻的第一端接地，第四电阻的第二端连接第五电阻的第一端，第五电阻的第二端连接电子标签电源模块，第五电阻的第一端还连接电子标签控制模块。

所述的电子标签无线传输模块通过电子标签LC滤波电路连接门电路，门电路的第一控制信号输入端和第二控制信号输入端分别连接电子标签控制模块的信号输出端；门电路的信号输出端通过电子标签信号衰减模块连接电子标签信号放大模块的输入端。

所述的电子标签信号衰减模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻，第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻的第一端分别连接门电路的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端和第五信号输出端；第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻的第二端均连接电子标签信号放大模块的信号输入端。

所述的手持监控仪电源模块通过GSM通信模块供电控制电路连接GSM通信模块，GSM通信模块供电控制电路包括第二三极管、GSM通信模块供电控制电路控制模块和第二PMOS管，第二三极管的集电极通过第十一电阻连接手持监控仪电源模块的输出VDD，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极通过第十二电阻连接手持监控仪控制模块的控制信号输出端，第二三极管的基极还通过第十三电阻连接手持监控仪电源模块的输出VDD，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输入端通过第六电容接地，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输入端还连接第二三极管的集电极，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输出端连接第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的源极连接手持监控仪电源模块的输出VDD，手持监控仪电源模块还通过第十四电阻和第十五电阻接地，第十四电阻和第十五电阻之间的导线连接第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的漏极连接GSM通信模块的电源输入端。

所述的手持监控仪定位模块的天线通过手持监控仪LC滤波电路连接手持监控仪放大器的输入端，手持监控仪放大器的输出端通过声表滤波器连接定位模块的输入端。

所述的电子标签定位模块和手持监控仪定位模块均采用GPS定位模块。

所述的电子标签电源模块和手持监控仪电源模块均采用锂电池电源模块。

本实用新型利用电子标签对刻度源进行定位，当电子标签在一定的时间内没有接收到手持监控仪发送来的数据包，则电子标签自动判断为已处于丢失状态。此时，电子标签控制模块通过电子标签报警模块进行报警，同时通过电子标签无线传输模块向手持监控仪发送警报信息，同时通过电子标签供电控制电路控制电子标签定位模块工作，并将电子标签的位置信息和实时的时间数据发送给手持监控仪。当电子标签重新检测到手持监控仪发送的数据包信息，才解除报警状态。手持监控仪接收到电子标签发送的警报信息后可通过显示输入模块进行显示，同时手持监控仪能够利用手持监控仪GSM通信模块通过GSM通信网络向后台服务器传送相关数据。本实用新型通过电子标签供电控制电路对电子标签定位模块进行了低功耗处理，使其在电子标签处于被监控的范围内时不工作，仅在电子标签超出被监控的范围时进行工作，及时的将电子标签所处的位置反馈给手持监控仪，能够使电子标签具备定位功能且保证了产品的使用时间。本实用新型的电子标签还通过在无线传输模块后增设特殊的电子标签LC滤波电路、门电路、电子标签信号衰减模块和电子标签信号放大模块，能够提高通讯质量，保证数据传输的可靠，避免通信过程中出现串扰现象。同时，本实用新型还对GSM通信模块的供电部分做了特殊设计，使得手持监控仪控制模块能够控制GSM通信模块的硬件断电以实现重启操作，从而保证GSM通信模块能够重新连接GSM通信网络进行稳定地数据传输。手持监控仪LC滤波电路、手持监控仪放大器和声表滤波器的特殊设计还能够有效地排除室外的干扰信号，增强，定位信号的强度，保证定位的准确。

附图说明

图1为本实用新型中的电子标签的电源原理图；

图2为本实用新型中的手持监控仪的电源原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型中的电子标签，包括电子标签控制模块、电子标签电源模块、电子标签定位模块、电子标签报警模块和电子标签无线传输模块，电子标签控制模块通过电压监测电路连接电源模块，电子标签定位模块的信号输出端连接电子标签控制模块的信号输入端，电子标签控制模块还通过电子标签供电控制电路控制连接电子标签定位模块，电子标签控制模块分别连接电子标签报警模块和电子标签无线传输模块。本实施例中，电子标签控制模块采用MSP430F149低功耗单片机，电子标签无线传输模块采用NRF905。

由于现有的有源电子标签不具备定位功能，而现有的GPS定位模块又十分耗电，为了能够使本产品具备定位功能且保证产品的使用时间，本实用新型通过设计电子标签供电控制电路对电子标签定位模块进行了低功耗处理，使其在电子标签处于被监控的范围内时不工作，仅在电子标签超出被监控的范围时进行工作。

电子标签供电控制电路包括第一三极管T1，第一三极管T1的基极通过第一电阻R1连接电子标签控制模块，第一三极管T1的集电极通过第二电阻R2连接电子标签电源模块的输出VDD，第一三极管T1的集电极还连接第一PMOS管Q1的栅极G，第一PMOS管Q1的源极S连接电子标签电源模块的输出VDD，第一PMOS管Q1的漏极D连接电子标签定位模块的电源端口，第一三极管T1的发射极接地，第一三极管T1的集电极和发射极之间并联第三电阻R3，电子标签定位模块的电源端口还通过第一电容C1接地。本实施例中，电子标签定位模块采用GPS定位模块。

当电子标签处于被监控的范围内时，与第一电阻R1连接的电子标签控制模块的信号输出端输出低电平，第一三极管T1的基极为低电平，第一三极管T1处于截止状态。而第一PMOS管Q1的柵极G的电平由第二电阻R2和第三电阻R3对VDD的分阻电压来控制，此时处于高电平状态，因此第一PMOS管Q1的漏极D和源极S处于断开状态，电子标签定位模块断电处于关闭状态，能够降低电子标签的功耗，保证本实用新型的使用时间。

当电子标签超出被监控的范围时, 与第一电阻R1连接的电子标签控制模块的信号输出端输出高电平，第一三极管T1的基极为高电平，第一三极管T1处于饱和导通状态，此时，第一PMOS管Q1的柵极G的电平被下拉为低电平，因此第一PMOS管Q1的漏极D和源极S处于导通状态，电子标签定位模块得电开始工作，电子标签定位模块获得的定位信息发送至控制模块。

本实用新型中，电子标签电源模块采用锂电池电源模块，电子标签控制模块还利用电压监测电路检测电子标签电源模块的电压。电压监测电路可采用分压电路，分压电路包括串联的第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的第一端接地，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接电子标签电源模块，第五电阻R5的第一端还连接电子标签控制模块。第四电阻R4和第五电阻R5能够对锂电池的电压进行分压，电子标签控制模块通过监测第四电阻R4和第五电阻R5之间的分压值并判断是否低于设定电压值，从而实现对电子标签电源模块的电压状态监控。当电子标签控制模块发现电压过低时，电子标签控制模块控制电子标签报警模块进行报警，提示工作人员电子标签电源模块电压不足。

为了提高通讯质量，保证数据传输的可靠，避免通信过程中出现串扰现象，本实用新型中电子标签无线传输模块通过电子标签LC滤波电路连接门电路U的Z端，门电路U的第一控制信号输入端S1和第二控制信号输入端S2分别连接电子标签控制模块的信号输出端；门电路U的信号输出端通过电子标签信号衰减模块连接信号放大模块的输入端。门电路U可采用74HC4051。

电子标签LC滤波电路包括由第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5以及第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3组成，电子标签LC滤波电路能够有效地控制信号的衰减，使信号的中心频率控制在433MHZ。同时，同门电路U连接的电子标签信号衰减模块、电子标签信号放大模块能够有效地控制电子标签的通信距离，使电子标签的灵敏度得到极大幅度的提高。电子标签信号衰减模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10，第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10的第一端分别连接门电路U的第一信号输出端Y0、第二信号输出端Y1、第三信号输出端Y2、第四信号输出端Y3和第五信号输出端Y4；第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10的第二端均连接电子标签信号放大模块的信号输入端。

电子标签控制模块通过门电路U的第一控制信号输入端S1和第二控制信号输入端S2对门电路U进行控制，当需要调整通信距离的时候，电子标签控制模块通过第一控制信号输入端S1和第二控制信号输入端S2输入不同的电平，使连接电子标签无线传输模块的门电路U的Z端与不同的电阻进行串联，从而达到对信号的不同衰减，有效的控制通信距离。

如图2所示，本实用新型中的手持监控仪，包括手持监控仪控制模块、手持监控仪电源模块、手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪控制模块分别连接手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪GSM通信模块与上位机通过GSM网络无线通讯。

由于GSM通信模块通过GSM通信网络与服务器后台进行通讯，为了防止出现网络掉线的问题，本实用新型对GSM通信模块的供电部分做了特殊设计，使得手持监控仪控制模块能够控制GSM通信模块的硬件断电以实现重启操作，从而保证GSM通信模块能够重新连接GSM通信网络进行稳定地数据传输。

手持监控仪电源模块通过GSM通信模块供电控制电路连接GSM通信模块，GSM通信模块供电控制电路包括第二三极管T2、GSM通信模块供电控制电路控制模块U1和第二PMOS管Q2，第二三极管T2的集电极通过第十一电阻R11连接手持监控仪电源模块的输出VDD，第二三极管T2的发射极接地，第二三极管T2的基极通过第十二电阻R12连接手持监控仪控制模块的控制信号输出端，第二三极管T2的基极还通过第十三电阻R13连接手持监控仪电源模块的输出VDD，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输入端通过第六电容C6接地，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输入端还连接第二三极管T2的集电极，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输出端连接第二PMOS管Q2的栅极G，第二PMOS管Q2的源极S连接手持监控仪电源模块的输出VDD，手持监控仪电源模块的输出VDD还通过第十四电阻R14和第十五电阻R15接地，第十四电阻R14和第十五电阻R15之间的导线连接第二PMOS管Q2的栅极G，第二PMOS管Q2的漏极D连接GSM通信模块的电源输入端。

使用过程中，手持监控仪控制模块通过第十二电阻R12连接第二三极管T2以控制第二三极管T2的通断，当手持监控仪控制模块输出低电平时，第二三极管T2处于截止状态，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输入端被第十二电阻R12拉为高电平，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输出端输出低电平，此时由第十四电阻R14和第十五电阻R15组成的分压电路控制的电源型第二PMOS管Q2的栅极G极处于逻辑‘0’，则第二PMOS管Q2被打开，GSM通信模块得电处于正常工作状态。当手持监控仪控制模块输出高电平时，第二三极管T2处于导通状态，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输入端被第十二电阻R12拉为低电平，GSM通信模块供电控制电路控制模块U1的信号输出端输出高电平，此时由第十四电阻R14和第十五电阻R15组成的分压电路控制的电源型第二PMOS管Q2的栅极G极处于逻辑‘1’，则第二PMOS管Q2被关闭，GSM通信模块失电停止工作。

由于在室外工作时存在大量信号干扰，本实用新型还对手持监控仪定位模块进行改进，以增强信号强度保证定位的准确性。本实用新型中，手持监控仪定位模块的天线通过手持监控仪LC滤波电路连接手持监控仪放大器的输入端，手持监控仪LC滤波电路由第七电容C7和第四电感L4组成，将接收到的信号进行噪波信号过滤后送入手持监控仪放大器U2；手持监控仪放大器U2的输出端通过声表滤波器U3连接定位模块的输入端，手持监控仪放大器U2能够将进行了噪波过滤后的信号进行放大，然后送入声表滤波器U3，由声表滤波器U3对信号进行进一步的滤波，最后送入定位模块。手持监控仪LC滤波电路、手持监控仪放大器和声表滤波器能够有效地排除室外的干扰信号，增强定位信号的强度，保证定位的准确。

本实用新型中，电子标签定位模块和手持监控仪定位模块均采用GPS定位模块；电子标签电源模块和手持监控仪电源模块均采用锂电池电源模块。

本实用新型在使用时，电子标签开始处于被监控模式，电子标签控制模块通过电子标签无线传输模块定时的将数据信息发送给手持监控仪，并同时检测自身的电压状态，当电子标签在一定的时间内没有接收到手持监控仪发送来的数据包，则电子标签自动判断为已处于丢失状态。此时，电子标签控制模块通过电子标签报警模块进行报警，同时通过电子标签无线传输模块向手持监控仪发送警报信息，同时通过电子标签供电控制电路控制电子标签定位模块工作，并将电子标签的位置信息和实时的时间数据发送给手持监控仪。当电子标签重新检测到手持监控仪发送的数据包信息，才解除报警状态。此时，电子标签将重新进入被监控模式。手持监控仪接收到电子标签发送的警报信息后可通过显示输入模块进行显示，同时手持监控仪能够利用手持监控仪GSM通信模块通过GSM通信网络向后台服务器传送相关数据。

Claims (9)

1.一种刻度源监控系统，其特征在于：包括电子标签和手持监控仪，电子标签和手持监控仪进行无线通讯；

所述的电子标签包括电子标签控制模块、电子标签电源模块、电子标签定位模块、电子标签报警模块和电子标签无线传输模块，电子标签控制模块通过电压监测电路连接电子标签电源模块，电子标签定位模块的信号输出端连接电子标签控制模块的信号输入端，电子标签控制模块还通过电子标签供电控制电路控制连接电子标签定位模块，电子标签控制模块分别连接电子标签报警模块和电子标签无线传输模；

所述手持监控仪包括手持监控仪控制模块、手持监控仪电源模块、手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪控制模块分别连接手持监控仪定位模块、手持监控仪GSM通信模块、手持监控仪无线传输模块和显示输入模块，手持监控仪GSM通信模块与上位机通过GSM网络无线通讯。

2.根据权利要求1所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电子标签供电控制电路包括第一三极管，第一三极管的基极通过第一电阻连接电子标签控制模块，第一三极管的集电极通过第二电阻连接电子标签电源模块，第一三极管的集电极还连接第一PMOS管的栅极，第一PMOS管的源极连接电子标签电源模块，第一PMOS管的漏极连接电子标签定位模块的电源端口，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极和发射极之间并联第三电阻，电子标签定位模块的电源端口还通过第一电容接地。

3.根据权利要求2所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电压监测电路采用分压电路，分压电路包括串联的第四电阻和第五电阻，第四电阻的第一端接地，第四电阻的第二端连接第五电阻的第一端，第五电阻的第二端连接电子标签电源模块，第五电阻的第一端还连接电子标签控制模块。

4.根据权利要求3所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电子标签无线传输模块通过电子标签LC滤波电路连接门电路，门电路的第一控制信号输入端和第二控制信号输入端分别连接电子标签控制模块的信号输出端；门电路的信号输出端通过电子标签信号衰减模块连接电子标签信号放大模块的输入端。

5.根据权利要求4所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电子标签信号衰减模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻，第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻的第一端分别连接门电路的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端和第五信号输出端；第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻的第二端均连接电子标签信号放大模块的信号输入端。

6.根据权利要求1所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的手持监控仪电源模块通过GSM通信模块供电控制电路连接GSM通信模块，GSM通信模块供电控制电路包括第二三极管、GSM通信模块供电控制电路控制模块和第二PMOS管，第二三极管的集电极通过第十一电阻连接手持监控仪电源模块的输出VDD，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极通过第十二电阻连接手持监控仪控制模块的控制信号输出端，第二三极管的基极还通过第十三电阻连接手持监控仪电源模块的输出VDD，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输入端通过第六电容接地，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输入端还连接第二三极管的集电极，GSM通信模块供电控制电路控制模块的信号输出端连接第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的源极连接手持监控仪电源模块的输出VDD，手持监控仪电源模块还通过第十四电阻和第十五电阻接地，第十四电阻和第十五电阻之间的导线连接第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的漏极连接GSM通信模块的电源输入端。

7.根据权利要求1所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的手持监控仪定位模块的天线通过手持监控仪LC滤波电路连接手持监控仪放大器的输入端，手持监控仪放大器的输出端通过声表滤波器连接定位模块的输入端。

8.根据权利要求1所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电子标签定位模块和手持监控仪定位模块均采用GPS定位模块。

9.根据权利要求1所述的刻度源监控系统，其特征在于：所述的电子标签电源模块和手持监控仪电源模块均采用锂电池电源模块。