CN205666958U - 一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，主要由六组不同传感器节点模块、汇聚节点模块、GPS模块、ZigBee模块、数据处理模块组成；其特征在于：在核辐射监控区域中部署六组传感器节点模块，传感器节点模块汇聚成汇聚节点模块，汇聚节点模块与GPS模块连接构成异构传感器网络，GPS模块通过ZigBee模块连接数据处理模块。本实用新型的效果是：系统以传感器网络技术为基础，结合宽带移动通信技术，选择不同辐射环境背景、通过G‑M计数管、闪烁计数器、半导体探测器、氡气体探测器等各传感节点采集不同放射性监测点，获取实时动态监测数据，及时捕捉区域放射性环境污染的前兆信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及异构传感器网络装置，尤其涉及一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置。
背景技术
传感器网络起源于20世纪70年代美国军方，大规模民用研究始于20世纪90年代末，2002年第一次成功应用于生物监测，目前已应用于军事、医疗、工业、救灾、反恐、空间探索、环境监测等领域。2003年6月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第三次会议通过了《放射性污染防治法》，这说明国家相当重视放射性对环境的污染问题，已经把它上升到了法律的程序上。随后国家环保部相继制定的《全国核安全与放射性污染防治规划》和《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》等都要求对相关的有放射性的领域和企业要积极防治所产生的放射性污染，《规划》在核电、研究堆、燃料循环、核技术利用、核安全设备、铀矿冶、早期核设施退役治理，以及科技进步、应急、监管能力建设等方面，提出了具体任务和保障措施。特别是日本福岛核事故后，社会和公众对核安全提出了更高的要求。这就要求相关企业和部门有必要进行放射性环境的监测，通过监测获得有关放射性核素浓度的数据及环境辐射水平变化的资料以发现污染，确定事故的发生、估计污染的程度与范围并评价由于释放到环境中的放射性物质或辐射对人群产生的实际或潜在剂量，使辐射照射保持在技术上和经济上实际可行的最低水平，因此，实施对工作用放射源进行长期监测，对突然事件所造成的放射源倾倒泄漏进行第一时间的危害评估，保障核安全、环境安全和公众健康，推动核能与核技术利用事业安全、健康、可持续发展。
异构传感器网络技术延伸了传感器的感知触角，实现对目标状态信息的非接触传递、实时监测、协作处理、本地化决策，以及与互联网和移动通信网的泛在接入，大大提高了信息采集的实时性、可靠性和灵活性。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，该装置以传感器网络技术为基础，结合宽带移动通信技术，选择不同辐射环境背景、通过G-M计数管、闪烁计数器、半导体探测器、氡气体探测器等各传感节点采集不同放射性监测点，获取实时动态监测数据，及时捕捉区域放射性环境污染的前兆信息。
本实用新型是这样来实现的，一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，主要由六组不同传感器节点模块、汇聚节点模块、GPS模块、ZigBee模块、数据处理模块组成；其特征在于：在核辐射监控区域中部署六组传感器节点模块，六组传感器节点模块汇聚成汇聚节点模块，汇聚节点模块与GPS模块连接构成异构传感器网络，GPS模块通过ZigBee模块连接数据处理模块，然后将汇聚的数据通过ZigBee模块传送到数据处理模块；六组传感器节点模块分别由G-M计数管传感器和外围电路模块构成的第一组、闪烁探测器传感器和外围电路模块构成的第二组、半导体探测器传感器和外围电路模块构成的第三组、氡气体探测器传感器和外围电路模块构成的第四组、温度传感器和外围电路模块构成的第五组、湿度传感器和外围电路模块构成的第六组组成。
本实用新型所述G-M计数管传感器和外围电路模块构成的第一组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；G-M计数管传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述闪烁探测器传感器和外围电路模块构成的第二组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；闪烁探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述半导体探测器传感器和外围电路模块构成的第三组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；半导体探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述氡气体探测器传感器和外围电路模块构成的第四组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；氡气体探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述温度传感器和外围电路模块构成的第五组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；温度传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述湿度传感器和外围电路模块构成的第六组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；湿度传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
本实用新型所述微处理器模块采用MCU芯片或是DSP芯片。
本实用新型的效果是：系统以传感器网络技术为基础，结合宽带移动通信技术，选择不同辐射环境背景、通过G-M计数管、闪烁计数器、半导体探测器、氡气体探测器等各传感节点采集不同放射性监测点，获取实时动态监测数据，及时捕捉区域放射性环境污染的前兆信息。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型G-M计数管传感器和外围电路模块构成的第一组传感器节点模块结构示意图。(其余五组和本结构图类似)
图3为本实用新型的结构形象示意图。
在图中，1、G-M计数管传感器，2、闪烁探测器传感器，3、半导体探测器传感器，4、氡气体探测器传感器，5、温度传感器，6、湿度传感器，7、汇聚节点模块，8、GPS模块，9、ZigBee模块，10、数据处理模块，11信号调理电路，12、ADC转换电路，13、电源模块，14、微处理器模块，15、液晶显示器，16、SD卡存储，17、数据接口，18、无线收发模块。
具体实施方式
本实用新型是这样来工作和实施的，如图1-3所示，一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，主要由六组不同传感器节点模块、汇聚节点模块7、GPS模块8、ZigBee模块9、数据处理模块10组成；其特征在于：在核辐射监控区域中部署六组传感器节点模块，六组传感器节点模块汇聚成汇聚节点模块7，汇聚节点模块7与GPS模块8连接构成异构传感器网络，GPS模块8通过ZigBee模块9连接数据处理模块10，然后将汇聚的数据通过ZigBee模块9传送到数据处理模块10；六组传感器节点模块分别由G-M计数管传感器1和外围电路模块构成的第一组、闪烁探测器传感器2和外围电路模块构成的第二组、半导体探测器传感器3和外围电路模块构成的第三组、氡气体探测器传感器4和外围电路模块构成的第四组、温度传感器5和外围电路模块构成的第五组、湿度传感器6和外围电路模块构成的第六组组成；所述G-M计数管传感器1和外围电路模块构成的第一组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路11、ADC转换电路12、电源模块13、微处理器模块14、液晶显示器15、SD卡存储16、数据接口17和无线收发模块18；G-M计数管传感器1连接信号调理电路11，信号调理电路11连接ADC转换电路12，ADC转换电路12连接微处理器模块14，微处理器模块14分别和液晶显示器15、SD卡存储16、数据接口17和无线收发模块18连接，所述信号调理电路11、ADC转换电路12连接电源模块13，其余五组和本结构图类似。
本实用新型所述的数据处理模块为已知的数据库或是数据中心。
本实用新型根据实际监测需要在核化区及厂区附近设置若干监测点，依据ZigBee模块的传输距离，各监测点间距在3km内。如辐射连续监测装置的布点既要考虑到常规的正常排放的监测，以验证核电厂排放是否满足排放限值的要求，又要兼顾事故的应急监测需要，为采取应急防护行动提供技术支持。常规监测的布点按环境评价的相关要求和实际监测的经验而定。主要考虑辐射的关键居民点；兼顾应急监测，主要考虑事故释放的突发性和应急烟羽区的因素；同时又要考虑到与地方监督部门的监测点部分同点和互补，使得数据可比，提高监测数据的可靠性和监测点的覆盖。基于核辐射监测的无线传感网络装置架构如图3所示。根据核化辐射区域类型分别制定相应的传感器布置方案，监测区域一般为辐射点的威胁范围。探测器传感节点随机密布于监测区域中，通过自组织的方式将其传送给汇聚节点，再通过互联网、移动通信网络或系统专网等途径到达最终用户所在的管理节点。辐射监测预警管理系统也可以通过管理节点对无线传感器网络进行相应的管理和配置、发布监测任务或是收集回传数据。
Claims (8)
1.一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，主要由六组不同传感器节点模块、汇聚节点模块、GPS模块、ZigBee模块、数据处理模块组成；其特征在于：在核辐射监控区域中部署六组传感器节点模块，六组传感器节点模块汇聚成汇聚节点模块，汇聚节点模块与GPS模块连接构成异构传感器网络，GPS模块通过ZigBee模块连接数据处理模块；六组传感器节点模块分别由G-M计数管传感器和外围电路模块构成的第一组、闪烁探测器传感器和外围电路模块构成的第二组、半导体探测器传感器和外围电路模块构成的第三组、氡气体探测器传感器和外围电路模块构成的第四组、温度传感器和外围电路模块构成的第五组、湿度传感器和外围电路模块构成的第六组组成。
2.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述G-M计数管传感器和外围电路模块构成的第一组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；G-M计数管传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
3.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述闪烁探测器传感器和外围电路模块构成的第二组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；闪烁探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
4.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述半导体探测器传感器和外围电路模块构成的第三组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；半导体探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微 处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
5.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述氡气体探测器传感器和外围电路模块构成的第四组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；氡气体探测器传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
6.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述温度传感器和外围电路模块构成的第五组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；温度传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
7.根据权利要求1所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述湿度传感器和外围电路模块构成的第六组传感器节点模块，所述外围电路模块包括信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块；湿度传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。
8.根据权利要求2所述的一种面向核辐射在线监测的异构传感器网络装置，其特征在于：所述微处理器模块采用MCU芯片或是DSP芯片。
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Cited By (1)
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| CN111650630B (zh) * | 2020-05-21 | 2023-09-01 | 东华理工大学 | 一种放射源的排列方法及系统 |
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