一种电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置

1.一种电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置放置在放射源库，所述放射源库包括伽马场定位装置、电磁场放射源定位装置、源库门禁装置、高清监控装置、声光报警器装置及室外GPS与GPRS定位装置；所述
伽马场定位装置，用于获取放射源所处的位置，并对放射源进行静态监测；所述伽马场定位装置是基于NaI晶体的伽马探测器，所述伽马探测器至少包括有五个，分别安装在放射源库的顶部和四周墙壁；NaI探测器配置有无线ZigBee模块，且ZigBee模块通过MCU与所述NaI探测器连接；
电磁场放射源定位装置，建立多区域的定位电磁场，在电磁场中定位每个放射源铅罐上的无线有源RFID芯片，用于对放射源铅罐的电磁场进行定位，在源库的上方设计了分区域的多个无线发射端，每个发射端不断发射定位电磁波，接收端接收到电磁波后发送应答信号，发射端根据发射和接收时间差来实现对接收端的位置定位，并实现电磁场内铅罐装置的动态监测，监测铅罐发生水平和竖直位移情况，对铅罐的实时位置进行监控；
源库门禁装置，配置有RFID电子标签，用于监测过门的物体；
高清监控装置，对移动物体实时监测，并将视频信号实时传输于管理中心；
声光报警器装置，用于监测放射源被盗与放射剂量超标，发出声光警报；
室外GPS与GPRS定位装置，用于对放射源库定位，并远程发送源库内的信息。
2.根据权利要求1所述的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述电磁场放射源定位装置包括RFID电子标签、有源RFID读卡器、MCU、ZigBee模块和室外ZigBee路由节点，所述有源RFID读卡器通过MCU与所述ZigBee模块连接。
3.根据权利要求1所述的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述源库门禁装置与所述声光报警器装置相连。
4.根据权利要求1所述的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述高清监控装置由监控前端、传输网络和监控中心组成，实时远程监视和远程遥控摄像。
5.根据权利要求1所述的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述声光报警器装置和源库内计算机及室外ZigBee路由相连。
6.根据权利要求1所述的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，其特征在于，所述源库内的信息包括报警动态彩色画面、放射剂量异常信息、放射源档案信息和源库所在地定位信息。

一种电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及磁场放射领域，尤其涉及电磁场与伽马场双长放射源在放射源库中的设计。\n背景技术\n[0002] 当前，放射源的监管在放射源安全方面很重要。目前大多数的放射源库安装了监控摄像头和报警装置，监管主要依靠传统的人工实时来监管。人工监管存在着诸多安全隐患，需要应用现代先进的无线技术来实现反射源的管理。\n[0003] 物联网技术，是将“内在智能”的传感器、移动终端视频监控系统等和“外在使能”的RFID电子标签，通过各种无线和/或有线通讯网络实现互联通信，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、远程控制、安全防范等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。\n[0004] GPS全球定位系统是（GloBal Positioning System）的简称，该系统是美国为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。目前GPS开放了民用端，用户通过GPS信号接收机捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，按照一定方法就能解调出卫星轨道参数等数据。GPS向全世界提供的服务都是免费的，在提供无源定位导航和授时服务时，能够定位精度在10m，完全能够适合导航和定位服务。\n[0005] GPRS通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，GPRS的传输速率最大可达115KBps。用户可以用该技术传输短信数据，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件，传输速率高。GPRS技术能够较好地服务于短信数据传输。\n发明内容\n[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置，通过该放射源库，快速定位反射源所在位置，提高了放射源无人值守在线管理的水平。\n[0007] 本发明的目的通过以下的技术方案来实现：\n[0008] 放射源库包括伽马场定位装置、电磁场放射源定位装置、源库门禁装置、高清监控装置、声光报警器装置及室外GPS与GPRS定位装置；所述\n[0009] 伽马场定位装置，用于获取放射源所处的位置，并对放射源进行静态监测；\n[0010] 电磁场放射源定位装置，用于对放射源铅罐的电磁场进行定位，并实现电磁场内铅罐装置的动态监测；\n[0011] 源库门禁装置，配置有RFID电子标签，用于监测过门的物体；\n[0012] 高清监控装置，对移动物体实时监测，并将视频信号实时传输于管理中心；\n[0013] 声光报警器装置，用于监测放射源被盗与放射剂量超标，发出声光警报；\n[0014] 室外GPS与GPRS定位装置，用于对放射源库定位，并远程发送源库内的信息。\n[0015] 与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：\n[0016] 电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置在源库发生被盗，机房中心会收到报警信息，并快速定位放射源所在位置，提高了放射源无人值守在线管理的水平。\n[0017] 有助于实时检控放射源在源库内的保存状态。\n[0018] 电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置在被盗拿出室外时，设计的GPS+GPRS定位模块会向机房中心发送报警信息，有助于快速锁定放射源位置，增强了放射源的安防力度。\n[0019] 对放射源设施无线监管，有助于实时检控放射源在源库内的保存状态，提高了放射源放置的安全性。\n[0020] 对放射源源库实现了放射计量在线检测，确保了环境安全。\n[0021] 能够较快定位放射源在源库泄露的位置，让工作人员快速知道源库内发生的情况。\n[0022] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。\n附图说明\n[0023] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：\n[0024] 图1是电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置库结构示意图；\n[0025] 图2是源库电磁场、伽马场工作流程结构示意图；\n[0026] 图3是电磁场定位模块工作流程的结构示意图；\n[0027] 图4是伽马场定位装置工作流程的结构示意图。\n[0028] 其中1为伽马场定位装置、2为电磁场放射源定位装置、3源库门禁装置、4为高清监控装置、5为声光报警器装置、6为室外GPS与GPRS定位装置。\n具体实施方式\n[0029] 容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式和方法。因此以下具体实施方式以及附图仅是本发明的技术方案的具体说明，而不应当视为本发明的全部或者视为本发明技术方案的限定或限制。\n[0030] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。\n[0031] 图1是根据本发明实施例的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置的结构示意图，下面参考图1，详细说明本发明实施例的各个部分和各个部分的功能。\n[0032] 如图1所示，本发明的电磁场与伽马场双场放射源安全定位装置结构包括：伽马场定位装置1、电磁场放射源定位装置2、源库门禁装置3、高清监控装置4、声光报警器装置\n5及室外GPS与GPRS定位装置6；所述伽马场定位装置，用于获取放射源所处的位置，并对放射源进行静态监测；电磁场放射源定位装置，用于对放射源铅罐的电磁场进行定位，并实现电磁场内铅罐装置的动态监测；源库门禁装置，配置有RFID电子标签，用于监测过门的物体；高清监控装置，对移动物体实时监测，并将视频信号实时传输于管理中心；声光报警器装置，用于监测放射源被盗与放射剂量超标，发出声光警报；室外GPS与GPRS定位装置，用于对放射源库定位，并远程发送源库内的信息。\n[0033] 如图2所示，带RFID功能放射源铅罐分别通过电磁场定位模块、伽马场定位装置和高兴视频摄像机与ZigBee传输模块、声光报警器连接，所述声光报警器通过门禁管理与源库外ZigBee路由GPS与GPRS模块连接；所述ZigBee传输模块与源库外ZigBee路由GPS与GPRS模块连接，然后源库外ZigBee路由GPS与GPRS模块通过连接二级管理中心与一级管理中心实现源库电磁场、伽马场的工作流程。\n[0034] 本实施例建立了多区域的定位电磁场，在该电磁场中定位每个放射源铅罐上的无线有源RFID芯片，实现对放射源铅罐的电磁场定位功能。本实施例在源库的上方设计了分区域的多个无线发射端，每个发射端不断发射定位电磁波，接收端接收到电磁波后发送应答信号，发射端根据发射和接收时间差来实现对接收端的位置定位。在电磁场内实现铅罐装置在动态的监测，监测铅罐发生水平和竖直位移情况，对铅罐的实时位置进行监控。\n[0035] 如图3所示，上述电磁场放射源定位装置包括RFID电子标签铅罐、有源RFID读卡器、MCU、ZigBee模块和室外ZigBee路由节点，所述有源RFID读卡器通过MCU与所述ZigBee模块连接。\n[0036] 上述MCU为低成本的ATmega16单片机，包含JTAG接口，定时计数器，串行USART，\n8路10位ADC，看门狗定时器，SPI串行端口，软件选择省电模式。设计掉电检测，上电复位电路。\n[0037] 上述ZigBee模块采用低功耗的ZigBee模块，模块集成符台IEEE802.15.标准的\n2.4GHZ的RF无线收发，具有优良的无线接收灵敏度和强的抗干扰性。在源库内使用星形网络实现通信，星形网络配置由一个协调器（源库外ZigBee总路由）和多个从设备（源库内每个ZigBee模块），根据系统要求，和源库外的总路由ZigBee实现通信，每个模块与单片机之间采用SPI同步串行通信，保证数据传输实时快速。\n[0038] 上述有源RFID读卡器：与MCU之间进行快速的SPI同步串行通信，读卡器能定位读取到指定铅罐上的有源电子标签，保证源库内铅罐定位检测。\n[0039] 室内区域电磁场定位设计\n[0040] 根据放射源库的大小不同，分区域对源库内放射源进行监管，以便监测网络覆盖整个放射源库。定位方式主要采用有源RFID读卡器读取有源RFID电子标签的数据，有源RFID读卡器读取半径可达100米，可以读取多个有源电子标签上的数据信息。源库内采用了多个有源RFID读卡器进行定位，一旦粘贴有RFID电子标签的铅罐发生位置移动，不同读卡器就会监测到，不同读卡器之间采取远距离ZigBee通信，可以根据不同读卡器上的检测信息绘制出铅罐内的运动轨迹。\n[0041] 源库内门禁装置\n[0042] 上述门禁装置配置有RFID电子标签的放射源铅罐。门禁系统利用了RFID技术，源库门禁主要是监测过门的物体，该设计需配合带RFID电子标签的放射源铅罐，为了双重监测，在放射源铅罐和放射源出厂时，都粘贴强力的电子标签（防止撕毁）。配套的铅罐经过门禁时，门禁端的读卡器会识别到电子标签信息，一旦有人未登记（盗窃）拿出源库，与门禁相连接的声光报警器发出警报。\n[0043] 源库内配备高速监控摄像机\n[0044] 上述高清摄像装置与监控中心网络连接。放射源现场进行实时画面监控，可以对画面内移动物体进行跟踪拍摄。针对放射源的视频监控系统主要由监控前端、传输网络和监控中心三部分组成。能够远程实时监视和远程遥控摄像机的功能。能将放射源现场实时工作状态以及其他实时视频信号，实时的传输到管理中心，使监控管理人员足不出户，监控源库内的情况。为了方便管理，计算机能存储源库内摄像视频一年以上。\n[0045] 源库内安装声光报警器装置\n[0046] 上述声光报警器和放射源库内计算机及总ZigBee路由相连，一旦源库内监测放射源发生被盗、放射剂量超标，发出声光警报。\n[0047] 多种监管网络设计\n[0048] GPS+GPRS网络：本设计中，在每个源库外都安装了GPS+GPRS装置，GPS用于源库定位，GPRS网用于远距发送源库内信息，可传输源库内的报警动态彩色画面、放射剂量异常信息、放射源档案信息、源库所在地定位信息等，也适合二级管理中心向一级管理中心发送报警定位信息。\n[0049] ZigBee网络：在源库内，每个有源RFID读卡器与无线ZigBee实现通信，ZigBee获取读卡器上读取的信息，源库内每个ZigBee模块与源库外的ZigBee路由实现通信。如果源库非常大，可以先在源库内设计二级ZigBee路由，经过二级ZigBee路由向墙外总路由发送源库内检测到的信息。ZigBee是一种新兴的近距离低功耗、低成本的无线网络技术，发送距离可达到1～2km，适合放射源库信息发送到源库附近的机房中心，实现机房中心较远距离监控。\n[0050] Internet：\n[0051] 源库内的主机和Internet连接，可以实现在监控机房中心远程观看源库内的监控摄像信息，实现源库信息实时上报管理中心和相关部门。\n[0052] 如图4所示：包括5个伽马探测器、NaI晶体探测器、MCU、ZigBee模块、电源、室外ZigBee路由总结点。NaI探测器配置有无线ZigBee模块，且ZigBee模块通过MCU与所述NaI探测器连接。\n[0053] 五点伽马场定位：在源库的顶部和四周墙壁均安装了基于NaI晶体的伽马探测器，能够实时建立起源库内的放射源伽马场分布。由于每个放射源释放出来的伽马场在空气中都是呈现指数衰减规律，故将会被5个伽马探测器分别探测得到，根据事先对伽马场的距离与辐射剂量的刻度关系曲线可以确定每个伽马探测器的标定系数，因此5个伽马探测器分别将所探测到的辐射剂量与标定系数进行换算得到每个移动放射源与5个伽马探测器的对应距离，再通过空间拟合解算即可得到当前移动放射源所处的位置。\n[0054] 放射源检测：铅罐未发生位移情况下的放射源监测。如果有人打开铅罐，或者源库内放射剂量超标或偏高，利用各个点监测位置的不同、剂量不同，利用其中五个面的NaI探测器采集到的数据定位（经典的五点定位法），定位源库内的空间坐标，经过软件处理，可以实际定位到每个铅罐。实现了放射源的静态监测，一旦有人直接拿走放射源，模块内的CPU经过算法判断放射源发生了较大的位置变化，通过与NaI相连接的ZigBee模块发送报警信息，向管理中心报警。\n[0055] 源库电磁场和伽马场结合部分设计：伽马场的每个NaI探测器配置一个电磁场的无线ZigBee模块，模块CPU能够处理NaI探测器输出的信息，判断出放射源的位置信息，将位置信息传输给无线ZigBee。同时五个面的ZigBee之间能相互通信，以便计算出最短距离。\n[0056] 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。