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核物質研究應用過程中的監管系統設計

核物質研究應用過程中的監管系統設計

核物質研究應用過程中的監管系統設計

  摘 要: 研究一種基于ZigBee的核物質監管系統設計方案,該系統可輔助科研部門針對核物質在應用研究過程中出現的盜竊、意外泄露、區域警示等問題進行實時監控,多節點協同工作,對研究人員周圍環境進行監測和區域警示,確保工作人員安全。采用信號強度指示RSSI標定方式完成對核物質警示區域的確定,減少芯片負荷,不依賴參考節點坐標設定,提升系統的靈活性。實驗結果表明,系統實時性可靠,拓展性優越,標定誤差在可接受范圍內,可以滿足應用需求。
  關鍵詞: ZigBee;應用研究;盜竊;泄露;RSSI
0 引言
  隨著核技術在科研與生產領域中的廣泛應用,核實驗室和研究機構越來越多,由于輻射射線會對人體造成傷害,所以核物質研究應用中的安全監控問題不可忽略。文獻[1]介紹了一種基于視頻監控系統,但實時監控性差,而且需要大量人力物力。文獻[2-4]提出用GPRS或ZigBee無線技術對核電站等大面積區域進行輻射監測,由于功能單一,無法小型化應用在復雜環境下的科研部門。文獻[5-6]設計出無線個人輻射儀,實現對佩戴人員周邊環境進行探測,當個人輻射儀發出警報時,說明人員已經處于輻射環境中,由于無法做出提前預警,所以不能確保個人人身安全。
  本文以無線網絡技術與傳感器設計研究成果[7-10]為基礎,借鑒現有輻射監控技術的優點[1-6],提出對核物質在研究應用過程中的監管系統設計,利用無線局域網絡,實現了系統的實時在線監控;以多組數據中信號強度指示RSSI的距離標定值進行警戒范圍判定,對核物質是否發生偷盜或人員誤入警戒區進行監控,不依賴參考節點坐標設定,提升了系統的靈活性。安放在研究室周圍的監控節點和安置在適當位置的移動監測節點,不僅可以對核物質發生盜竊和人員誤入警戒區做出警報,當實驗過程中核物質發生輻射泄露時,及時向外發送輻射危險警報,確保相關人員人身安全,系統更加安全化、智能化。
1 系統原理與框架設計
  1.1 系統總體結構
  系統整體由3部分組成:監測管理中心、移動監測節點和監控節點。監測管理中心是ZigBee網絡的協調器部分,用于建立無線局域網絡,通過串口總線與PC主機通信,實時記錄網絡數據;當判定有危險存在時,促發報警裝置。移動監測節點分為兩類,一類是佩戴于工作人員身邊的個人警示儀,當工作人員誤入警戒區域或周圍環境存在輻射危險時,通過聲光報警的方式通知工作人員進行相應處理;另一類是安裝在核物質放置容器上標記節點,當檢測到核物質被移動時,向監控

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