一种环境辐射监测与定位系统的制作方法

本发明涉及环境监测技术领域，具体的说是一种环境辐射监测与定位系统。

背景技术：

近年来，随着核技术的飞速发展，核安全和核辐射探测日益受到关注。辐射监测系统在很多领域都有很广泛的应，如放射源的贮藏和运输、核废料的处理、反恐怖、交通口岸货物放射性监测、环境辐射污染监测、核电站及反应堆监测，核物理实验室以及医疗放射科如PET、CT等部门的监测。传统辐射监测系统不具备射源定位功能，对于可移动射源的监测和搜寻仅能通过移动式巡测仪来实现。核辐射检测系统监测范围小，智能化程度低、数据获取率和可靠性不高，运行操作管理和维护任务重。而大型检测系统经常存在所用设备结构复杂、价格昂贵、国产化率低、难以维护、运营和更新扩展成本高等缺陷。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款结构简单，操作及管理方便，检测范围广，智能化程度高，能多点监测且数据传输效果好，同时具备在线实时定位发射源功能的一种环境辐射监测与定位系统，正是发明人所要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种环境辐射监测与定位系统，其结构简单，操作及管理方便，检测范围广，智能化程度高，能多点监测且数据传输效果好，同时具备在线实时定位发射源功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环境辐射监测与定位系统，其包括有ZigBee节点、ZigBee路由器、ZigBee协调器、信息管理中心、监控中心、环境监测管理中心，所述ZigBee节点通过ZigBee路由器与ZigBee协调器连接，所述ZigBee协调器通过以太网与信息管理中心连接，所述信息管理中心处连接有数据库，所述信息管理中心通过Internet网络分别与监控中心、环境监测管理中心连接；

所述ZigBee节点包括有微控制器、电源模块、ZigBee收发器、GPS模块、γ辐射探测模块，所述γ辐射探测模块包括有碘化钠探测器、GM计数管，所述电源模块通过升压转换器与升压控制芯片连接，所述升压控制芯片与GM计数管连接，所述电源模块通过降压转换器与微控制器连接，所述微控制器分别连接有ZigBee收发器、GPS模块、检测器。

进一步，所述升压转换器为LM3478芯片。

进一步，所述ZigBee收发器采用MAX3232芯片。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构简单，操作及管理方便，检测范围广，智能化程度高，通过ZigBee模块能多点监测且数据传输效果好，同时具备在线实时定位发射源功能。通过将核辐射探测设备、GPS定位以及无线通信等技术，可以实现远距离操控，对目标区域进行实时定点式测量，避免工作人员长时间近距离地接触放射源所受到的辐射损伤，有效克服了复杂地形环境对探测带来的困难。系统同时采用了GM管和碘化钠探测器两种核辐射探测设备，可以同时实现剂量率和能谱测量。不仅可以实时获取各个探测点的剂量率数据，还实现了对放射源的精确定位，提高了系统工作效率。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明ZigBee节点结构示意图。

图3是本发明DC/DC升压电路原理图。

图4是本发明系统电源模块中5V升12V电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本发明系统结构示意图，该结构一种环境辐射监测与定位系统，包括有ZigBee节点、ZigBee路由器、ZigBee协调器、信息管理中心、监控中心、环境监测管理中心，ZigBee节点通过ZigBee路由器与ZigBee协调器连接，ZigBee协调器通过以太网与信息管理中心连接，信息管理中心处连接有数据库，信息管理中心通过Internet网络分别与监控中心、环境监测管理中心连接。

参见图2是本发明ZigBee节点结构示意图，ZigBee节点包括有微控制器、电源模块、ZigBee收发器、GPS模块、γ辐射探测模块，γ辐射探测模块包括有碘化钠探测器、GM计数管，电源模块通过升压转换器与升压控制芯片连接，升压控制芯片与GM计数管连接，电源模块通过降压转换器与微控制器连接，微控制器分别连接有ZigBee收发器、GPS模块、检测器。

电源模块主要完成不同电压的转换来给不同的设备供电。γ辐射探测模块包括GM计数管和碘化钠探测器两种探测设备，GM管主要完成对剂量率的测量，碘化钠探测器主要完成能谱的测量。

系统中大量ZigBee节点分布在监测区域中，分别采集现场的监测数据，嵌入式主板上的微控制器控制GM管剂量率数据以及GPS数据的实时采集与发送，随后系统将碘化钠探测器测量所获得的能谱数据、剂量率数据以及GPS数据一并发送至微控制器进行能谱-剂量率转换、数据打包等处理，经过处理的数据会通过ZigBee收发器经ZigBee协调器发送至信息管理中心，信息管理中心获取数据后对数据进行进一步分析处理，并得到能谱、剂量率、位置等信息。如果超出环境允许值，则根据接收的信息源地址发出相应的报警信息，实现对环境辐射实时高效的监测，监督核电站的运行，防止环境污染。信息管理中心还要向环境监测中心、远程监控终端发送相关监测信息，并利用后台数据库对这些信息进行存储处理，保存历史数据。

整套系统采用的是单一5V直流供电，但探测单元中各种设备所需工作电源不一，因此就需要制备出可以用于高低直流电压转换的电源模块。需要进行电压转换的设备主要有：PC主板的12V供电，ZigBee收发器的5.5V供电以及嵌入式主板的3.3V供电。

参见图3是本发明DC/DC升压电路原理图，利用电感的电流保持特性及电容的储能特性，用芯片控制MOS管的高频通断来给电容反复充放电，最终实现升压功能。DC/DC升压电路选用LM3478作为升压控制芯片，该芯片具有2.97～40V的宽输入电压范围，时钟频率在100kHz～1MHz可调，自带过压、过流保护功能。

参见图4是本发明系统电源模块中5V升12V电路原理图，1脚为电流采样引脚，通过一个外接电阻R可以将电流信号转换为电压信号，电压信号再接入芯片内部，实现对电流的师叔监测，起到过流保护的作用。3脚为反馈引脚，该引脚内部参考电压为定值1.26V，输出端的反馈电阻相连，只需改变反馈电阻的大小就可以输出电压V_out进行调节。

选用LPC1549芯片作为微控制器，该款芯片采用Cortex-M3内核，支持2.4～3.6V的单电源供电。实时控制GM管、GPS数据的接收与发送，再通过MAX3232收发器进行电平的转换，随后发送微处理器进行数据处理。