基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统

1.一种基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，其特征在于该控制系统包括：
无线电子剂量计，佩戴在被监测人员的身体上，用于实时测量被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号；
无线通信终端，佩戴在被监测人员的身体上，用于作为控制系统的客户端语言终端设备，接收来自无线网络基站发送的无线语音服务器监控语音信号，以及向语音终端发送被监测人员的应答语音信号；
无线网络基站，位于核电站被控制区的监测区域，是距离被监测人员最近的无线网络中继站，用于接收来自无线电子剂量计的测量信息和无线通信终端的语音信号，并将该语音信号通过互联通用网络发送至无线剂量计系统服务器；
语音终端，位于核电站剂量监测值班室，是无线网络系统中的无线网络服务器端的语言通信设备，用于无线网络服务器端接收来自所述的无线通信终端的数字语音信号，并向无线语音终端发送数字语音信号，语音终端通过互联通用网络与无线网络服务器相连；
无线语音服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中维护语音质量的设备，用于保证语音通话的质量，无线语音服务器通过互联通用网络与无线网络服务器相连；
无线网络服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中完成语音及数据交换的设备，用于为无线网络系统提供信号、指令及语音、图片、视频多媒体服务，支持不同等级的调度语音通信，无线网络服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络控制器、无线剂量计系统服务器相连；
无线网络控制器，位于无线网络机房，对整个控制系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道，无线网络控制器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线剂量计系统服务器相连；
无线剂量计系统服务器，位于核电站剂量监测值班室，用于实时接收来自无线电子剂量计的核辐射剂量率信息和报警信息，并对核辐射剂量率信息和报警信息进行实时处理后，将处理数据和报警信息发送至触摸显示屏终端，无线剂量计系统服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线网络控制器相连；
触摸显示屏终端，位于核电站剂量监测值班室，用于实时显示无线电子个人剂量计的状态信息和报警信息，并通过声光信号进行报警。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于其中所述的无线电子剂量计包括：
半导体探测器，用于在受到核辐射粒子入射时，发送电压脉冲信号；
前置放大器和主放大器，用于接收、放大和处理来自半导体探测器发送的电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号转化为电流脉冲信号，前置放大器和主放大器通过信号线与半导体探测器相连；
数据处理单元，用于接收主放大器发送的电流脉冲信号，将该信号转换为数据信号，对该数据信号进行处理，当该数据信号超过所设报警阈值时，向报警单元发出脉冲信号，并将该数字信号发送至显示单元和无线通用互联局域网通信模块，数据处理单元通过信号线分别与显示单元、报警单元和无线通用互联局域网通信相连；
无线通用互联局域网通信模块，用于所述的无线电子剂量计与无线网络基站之间的通信，将上述被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号实施发送至所述的无线剂量计系统服务器，无线通用互联局域网通信模块通过信号线与数据处理单元相连；
报警单元，用于接收数据处理单元的脉冲信号后，发出声光报警信号，报警单元通过信号线与数据处理单元相连；
显示单元，用于显示测量得到的个人剂量信息和无线电子剂量计的状态信息，如电量、无线信号强度等，显示单元通过信号排线与液晶显示屏和数据处理单元相连。

基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，属于核反应堆核辐射防护技术领域。\n背景技术\n[0002] 目前，公知的个人电子剂量计系统由个人电子剂量计(或称个人电子剂量笔，以下统一简称电子剂量计)、读出器、计算机管理系统(包括管理服务器及软件)等组成。被监测人员在进入控制区时，防护人员先在计算机管理服务器上建立档案，并将电子剂量计初始化后，交由被监测人员佩戴，然后被监测人员才允许进入核电站控制区工作。当被监测人员离开控制区时，将电子剂量计交还给防护人员，防护人员在读出器上读取电子剂量计的信息，以发现被监测人员所受核辐射剂量是否超过阈值，并将数据读入计算机管理系统。\n上述已有的个人电子剂量计系统，其报警信息流程为追溯式，防护人员无法实时监测到被监测人员的剂量报警信息和定位信息。当被监测人员在控制区作业时，对于被监测人员是否违反操作规程到达超高辐射区工作，或者是否在报警后被监测人员仍不撤离危险区域，以及电子剂量计是否状态异常等等，防护人员无法进行实时判断，这对于核电站的工作人员存在安全隐患。\n发明内容\n[0003] 本实用新型的目的是提出一种基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，以克服现有的个人电子剂量计系统无法实时监测被监测人员的剂量报警信息和定位信息，以便在监测工作人员的个人剂量信息的同时，实时地获取个人剂量计的报警信息和定位信息，确保核电站工作人员的安全。\n[0004] 本实用新型提出的基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，包括：\n[0005] 无线电子剂量计，佩戴在被监测人员的身体上，用于实时测量被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号；\n[0006] 无线通信终端，佩戴在被监测人员的身体上，用于作为控制系统的客户端语言终端设备，接收来自无线网络基站发送的无线语音服务器监控语音信号，以及向语音终端发送被监测人员的应答语音信号；\n[0007] 无线网络基站，位于核电站被控制区的监测区域，是距离被监测人员最近的无线网络中继站，用于接收来自无线电子剂量计的测量信息和无线通信终端的语音信号，并将该语音信号通过互联通用网络发送至无线剂量计系统服务器；\n[0008] 语音终端，位于核电站剂量监测值班室，是无线网络系统中的无线网络服务器端的语言通信设备，用于无线网络服务器端接收来自所述的无线通信终端的数字语音信号，并向无线语音终端发送数字语音信号，语音终端通过互联通用网络与无线网络服务器相连；\n[0009] 无线语音服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中维护语音质量的设备，用于保证语音通话的质量，无线语音服务器通过互联通用网络与无线网络服务器相连；\n[0010] 无线网络服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中完成语音及数据交换的设备，用于为无线网络系统提供信号、指令及语音、图片、视频多媒体服务，支持不同等级的调度语音通信，无线网络服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络控制器、无线剂量计系统服务器相连；\n[0011] 无线网络控制器，位于无线网络机房，对整个控制系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道，无线网络控制器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线剂量计系统服务器相连；\n[0012] 无线剂量计系统服务器，位于核电站剂量监测值班室，用于实时接收来自无线电子剂量计的核辐射剂量率信息和报警信息，并对核辐射剂量率信息和报警信息进行实时处理后，将处理数据和报警信息发送至触摸显示屏终端，无线剂量计系统服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线网络控制器相连；\n[0013] 触摸显示屏终端，位于核电站剂量监测值班室，用于实时显示无线电子个人剂量计的状态信息和报警信息，并通过声光信号进行报警。\n[0014] 上述控制系统中，所述的无线电子剂量计包括：\n[0015] 半导体探测器，用于在受到核辐射粒子入射时，发送电压脉冲信号；\n[0016] 前置放大器和主放大器，用于接收、放大和处理来自半导体探测器发送的电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号转化为电流脉冲信号，前置放大器和主放大器通过信号线与半导体探测器相连；\n[0017] 数据处理单元，用于接收主放大器发送的电流脉冲信号，将该信号转换为数据信号，对该数据信号进行处理，当该数据信号超过所设报警阈值时，向报警单元发出脉冲信号，并将该数字信号发送至显示单元和无线通用互联通用互联网络通信模块，数据处理单元通过信号线分别与显示单元、报警单元和无线通用互联局域网通信相连；\n[0018] 无线通用互联通用互联网络通信模块，用于所述的无线电子剂量计与无线网络基站之间的通信，将上述被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号实施发送至所述的无线剂量计系统服务器，无线通用互联网络通信模块通过信号线与数据处理单元相连；\n[0019] 报警单元，用于接收数据处理单元的脉冲信号后，发出声光报警信号，报警单元通过信号线与数据处理单元相连；\n[0020] 显示单元，用于显示测量得到的个人剂量信息和无线电子剂量计的状态信息，如电量、无线信号强度等，显示单元通过信号排线与液晶显示屏和数据处理单元相连。\n[0021] 本实用新型提出的基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，其优点是不仅能监测到核电站控制区中被监测人员的个人核辐射剂量信息，而且能实时地获取被监测人员的个人剂量计的报警信息和定位信息，当出现突发事件时，便于控制人员提醒被监测人员及时采取相应措施，从而避免核辐射对核电站工作人员造成的伤害，保证核电站工作人员的人身安全。\n附图说明\n[0022] 图1是本实用新型提出的基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统的结构框图。\n[0023] 图2是本实用新型控制系统中无线电子剂量计的结构框图。\n[0024] 图3是本实用新型控制控制系统中的无线剂量计系统服务器的工作流程图。\n具体实施方式\n[0025] 本实用新型提出的基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统，其结构框图如图1所示，包括：\n[0026] 无线电子剂量计，佩戴在被监测人员的身体上，用于实时测量被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号；\n[0027] 无线通信终端，佩戴在被监测人员的身体上，用于作为控制系统的客户端语言终端设备，接收来自无线网络基站发送的无线语音服务器监控语音信号，以及向语音终端发送被监测人员的应答语音信号；\n[0028] 无线网络基站，位于核电站被控制区的监测区域，是距离被监测人员最近的无线网络中继站，用于接收来自无线电子剂量计的测量信息和无线通信终端的语音信号，并将该语音信号通过互联通用网络发送至无线剂量计系统服务器；\n[0029] 语音终端，位于核电站剂量监测值班室，是无线网络系统中的无线网络服务器端的语言通信设备，用于无线网络服务器端接收来自所述的无线通信终端的数字语音信号，并向无线语音终端发送数字语音信号，语音终端通过互联通用网络与无线网络服务器相连；\n[0030] 无线语音服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中维护语音质量的设备，用于保证语音通话的质量，无线语音服务器通过互联通用网络与无线网络服务器相连；\n[0031] 无线网络服务器，位于无线网络机房，是无线网络系统中完成语音及数据交换的设备，用于为无线网络系统提供信号、指令及语音、图片、视频多媒体服务，支持不同等级的调度语音通信，无线网络服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络控制器、无线剂量计系统服务器相连；\n[0032] 无线网络控制器，位于无线网络机房，对整个控制系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道，无线网络控制器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线剂量计系统服务器相连；\n[0033] 无线剂量计系统服务器，位于核电站剂量监测值班室，用于实时接收来自无线电子剂量计的核辐射剂量率信息和报警信息，并对核辐射剂量率信息和报警信息进行实时处理后，将处理数据和报警信息发送至触摸显示屏终端，无线剂量计系统服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线网络控制器相连；\n[0034] 触摸显示屏终端，位于核电站剂量监测值班室，用于实时显示无线电子个人剂量计的状态信息和报警信息，并通过声光信号进行报警。\n[0035] 上述控制系统中，所述的无线电子剂量计的结构框图如图2所示，包括：\n[0036] 半导体探测器，用于在受到核辐射粒子入射时，发送电压脉冲信号；\n[0037] 前置放大器和主放大器，用于接收、放大和处理来自半导体探测器发送的电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号转化为电流脉冲信号，前置放大器和主放大器通过信号线与半导体探测器相连；\n[0038] 数据处理单元，用于接收主放大器发送的电流脉冲信号，将该信号转换为数据信号，对该数据信号进行处理，当该数据信号超过所设报警阈值时，向报警单元发出脉冲信号，并将该数字信号发送至显示单元和无线通用互联局域网通信模块，数据处理单元通过信号线分别与显示单元、报警单元和无线通用互联局域网通信相连；\n[0039] 无线通用互联局域网通信模块(以下简称WIFI)，用于所述的无线电子剂量计与无线网络基站之间的通信，将上述被监测人员所受的核辐射剂量率信息和报警信号实施发送至所述的无线剂量计系统服务器，无线通用互联局域网通信模块通过信号线与数据处理单元相连；\n[0040] 报警单元，用于接收数据处理单元的脉冲信号后，发出声光报警信号，报警单元通过信号线与数据处理单元相连；\n[0041] 显示单元，用于显示测量得到的个人剂量信息和无线电子剂量计的状态信息，如电量、无线信号强度等，显示单元通过信号排线与液晶显示屏和数据处理单元相连。\n[0042] 本实用新型的控制系统，分别布置在无线网络机房、控制区的监测区域、剂量监测值班室，和佩戴于被监测人员身体上。\n[0043] 为了实现电子剂量计的实时报警和定位功能，首先需要在控制区敷设基于WIFI系统的无线网络。WIFI无线通信技术开放频段，电磁干扰微弱，符合各类应用许可环境。无线WIFI网络采用基于通用互联网语音传输技术(以下简称VoIP)的综合调度通信系统。\nVoIP为标准开放的技术，适合长期和大规模的应用，开放的系统可有效降低成本。另外，VoIP提供通用的连通性，非常易于与第三方系统/服务器/模块兼容，可满足本实用新型控制系统的功能和特性。\n[0044] 本实用新型控制系统中，无线网络服务器是无线电网络系统中完成语音及数据交换的核心设备，硬件采用IBM X3850X5企业级服务器，软件采用澳洲澳瑞通公司的Trinno Link600，通过软交换技术，为整个无线网络系统提供信令及媒体服务，支持不同等级的调度语音通信。\n[0045] 无线语音服务器是无线网络系统中负责维护语音质量的重要设备，型号为SVP100，连接无线控制器和调度服务器，可以在语音包和数据包同时竞争无线资源的情况下，保证语音包优先通过，维护通话的流畅性。\n[0046] 无线网络控制器是无线网络的核心设备，型号为6000-400-F1，连接无线基站和无线语音服务器，采用集中控制的方式，对整个系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道。具有高吞吐量数据的性能，基于ERP协议架构，支持双环形网络拓结构，模块化、可多级堆叠，具有高安全性，另外易于统一集中管理。无线网络控制器支持VoIP，加密应用吞吐量高达32Gbps，具备有效的安全机制，可基于身份安全性加密。\n[0047] 语音终端是无线网络系统的语言终端设备，型号为SpectraLink 8030，用于连接辐射防护人员和无线网络基站，辐射防护人员的语音信息可以经过转换后传输至无线网络，同时无线网络的语音包也可以经过转换后发送给用户。\n[0048] 无线网络基站是无线网络的基础设备，是距离被监测人员最近的网络设备，型号为AP-70-F1，用于发送无线信号，形成覆盖服务区的无线网络，无线基站连接手机终端及无线控制器，发送或接收语音包及数据包。\n[0049] 无线通信终端基于IEEE802.11标准和无线多媒体应用协议(VMM)，具有优异的无线语音质量。应急状态下应语音优先，且人性化、宜用，具有高防护等级。至少可达8小时通话，160小时待机。\n[0050] 无线电子剂量计由半导体探测器、前置放大器、主放大器、WIFI通信模块、数据处理单元、报警单元、显示单元、供电模块等组成，在本实用新型的一个实施例中，采用型号为CHL-1208的无线电子剂量计。半导体探测器在受到核辐射粒子入射时，由于绝缘电阻很大，漏电流很小。当带电粒子或其他核辐射在外电场作用下，电子和空穴分别向两电极作漂移运动，从而在电极上感应出电荷，积累后形成电压脉冲。前置放大器和主放大器用于放大和处理捕获到的脉冲信息，将其转化为电信号。数据处理单元用于将测量得到的信息转化为数据信息，并将这些信息发送至显示单元和WIFI通信模块，如测量数据超过所设阈值，则发出脉冲信号，报警单元收到后发出声光报警信号。WIFI通信模块负责无线电子剂量计和无线网络基站之间的通信，将上述测量数据(单位：μSv/h)和报警信息实施发送至无线剂量计系统服务器。\n[0051] 无线剂量计系统服务器采用IBM企业级计算机服务器，用来管理基于无线网络的核电站实时个人核辐射剂量控制系统。接收无线电子剂量计所发出的核辐射剂量率信息(单位：μSv/h)和报警信息，并将数据和报警信息发送至触摸显示屏终端显示。无线剂量计系统服务器有三种运行状态：正常状态、报警状态、紧急状态。\n[0052] 无线剂量计系统服务器的管理过程框图如图3所示，被监测人员在进入控制区时，防护人员先在无线剂量计系统服务器上建立档案，将无线电子剂量计初始化，并与该人员的实物保护卡和对应的无线通信终端建立对应信息后，交由被监测人员佩戴，之后可进入控制区工作。\n[0053] 当被监测人员在控制区工作时，无线电子剂量计实时与无线剂量计系统服务器通信，并把该监测人员所受到的外照射剂量率的实时测量数据发送至无线剂量计系统服务器，无线剂量计系统服务器管理系统处于正常状态。同时，触摸显示屏终端上可以实时看到此人所受到的简明的剂量信息和所处的位置信息。被监测人员正常状态下为绿色标识，点击该人员对应的图标，可以显示出该人员实时的外照射剂量率的数值大小。\n[0054] 当被监测人员所受到的外照射剂量率超阈值时，无线电子剂量计发出报警信息，警示被监测人员离开危险区域，并将报警信息和所处的实时位置信息实时传送至无线剂量计系统服务器。无线剂量计系统服务器收到此报警信息后，立即进入报警状态，在触摸显示屏终端上该人员的对应图标橙色显示并闪烁，并显示出该人员所处的位置信息，蜂鸣器报警，直至报警状态取消。如果被监测人员在规定的时间(如5s)内及时离开危险区域，则报警取消，显示屏终端不再突出显示，但报警信息保存在管理系统中，等被监测人员归还无线电子剂量计时，则由辐射防护人员通过无线剂量计系统服务器管理系统打印出无线电子剂量计报警信息登记表，经当事人登记备案后方可离开。\n[0055] 如果被监测人员在报警规定的时间(如5s)后仍然未能解除报警，则无线剂量计系统服务器管理系统将进入紧急状态。触摸显示屏终端上该人员对应的图标为红色并闪烁，突出显示该人员所处的位置信息，蜂鸣器急促报警。无线剂量计系统服务器管理系统立即通过无线语音服务器与语音终端和该人员对应佩戴的无线通信终端发起两端连接，待语音终端和被监测人员的无线通信终端双方接通后可进行应急通话，催促被监测人员离开危险区域，并了解相关的报警信息。如果被监测人员所携带的无线通信终端无人接听，则无线剂量计系统服务器管理系统会突出显示该人员所在的具体位置信息，方便防护人员尽快到达该区域了解情况。\n[0056] 如被监测人员擅自关闭无线电子剂量计，则无线剂量计系统服务器管理系统会发出无法连接该无线电子剂量计的提醒信息，提醒辐射防护人员及时处理。\n[0057] 触摸显示屏终端为一台42寸的可触摸的液晶显示屏，配有有至少三种颜色(绿，橙、红)的光报警装置和蜂鸣器，实时显示无线电子个人剂量计的状态信息和报警信息。显示屏中，每个小单元代表一个无线电子剂量计。正常运行状态下该单元为绿色显示，报警状态下该单元为橙色显示并蜂鸣器报警，紧急状态下为红色显示，蜂鸣器急促报警。