海洋放射性综合监测浮标集成系统技术方案

技术编号:19413015 阅读:36 留言:0更新日期:2018-11-14 01:30
本实用新型专利技术属于海洋放射性污染监控技术领域,公开了一种海洋放射性综合监测浮标集成系统,包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块,北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。本技术方案不仅能够监测海水放射性γ核素的总量,而且能够甄别Cs‑137、Co‑60、I‑131、K‑40等多种我们感兴趣的目标核素并计算活度,具有现场、快速和连续监测的特点和能量分辨率高、探测灵敏度高和响应速度快等优点,建设放射性综合监测浮标系统,实现海洋放射性环境的连续监测并提供核污染的预警功能。

Integrated marine radioactivity integrated monitoring buoy system

The utility model belongs to the technical field of marine radioactive pollution monitoring, and discloses an integrated system of marine radioactivity monitoring buoy, which includes buoy, Beidou communication module, main control module, power supply module and gamma spectrum measurement module, Beidou communication module, power supply module and gamma spectrum measurement module. The main control module is connected. This technical scheme can not only monitor the total amount of radioactive gamma nuclides in seawater, but also identify and calculate the activity of various target nuclides that we are interested in, such as Cs_137, Co_60, I_131, K_40. It has the advantages of on-site, rapid and continuous monitoring, high energy resolution, high detection sensitivity and fast response. A comprehensive radioactivity monitoring buoy system will be built to realize continuous monitoring of the marine radioactivity environment and provide early warning function of nuclear pollution.

【技术实现步骤摘要】
海洋放射性综合监测浮标集成系统
本技术属于海洋放射性污染监控
,具体的说是在浮标系统上搭载γ能谱测量模块,对海洋放射性环境进行长期、自动化和连续监测,并为海洋放射性污染应急监测、预警提供技术支撑。
技术介绍
海洋放射性污染是指人类活动产生的放射性物质进入海洋而造成的污染。海洋放射性污染的特点是:持续性强,危害大,扩散范围广,防治困难。福岛核事故是迄今为止最严重的海洋放射性污染事故,事故后多个国家相继开展了大量的海洋放射性污染监测工作。对于放射性污染,我们不仅需要监测放射性核素总量,还需要有针对性的具体目标核素监测并计算活度,因此,对海洋放射性污染长期、自动化以及连续监测是很有必要的。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述技术问题,提出一种海洋放射性综合监测浮标集成系统,具体技术方案如下:海洋放射性综合监测浮标集成系统包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块,北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。γ能谱测量模块由NaI(Tl)晶体、光电倍增管、前置放大器、主放大器、数字化多通道脉冲幅度分析、数据接口系统组成。海水中的γ射线照射在NaI(Tl)晶体上发出荧光,照射在光电倍增管的光阴极上打出光电子,逐级倍增后,在光电倍增管的输出端负载上形成电压脉冲信号,该信号的幅度与射线能量成正比,因此用来分析检测γ射线。同时,该信号是极其微弱的电压脉冲信号,一步步的信号处理放大之后,通过脉冲幅度分析计数转换才能得到γ能谱图。γ能谱测量模块不仅能够监测海水放射性γ核素的总量,而且能够甄别Cs-137、Co-60、I-131、K-40等多种我们感兴趣的目标核素并计算活度。仪器整体拟采用圆柱形封装,封装材料选用热塑性材料乙缩醛(Acetal),该材料具有最低的光电吸收截面,很好的机械强度和可加工性,在海洋环境中具有优秀的耐性。γ能谱测量模块安装在现有浮标的实验井中,根据现有浮标井筒形式和尺寸,井架采用了常规的立方体框架结构,要求机械安装系统安装可靠,保证传感器正常工作,保护传感器抵抗海流、鱼类、植物和藻类影响。主控模块是浮标的核心部分。因为GPS采用常加电连续工作模式,因此系统采用双微处理器设计,一个处理器C8051F021专门负责接收GPS信号。另一微处理器采用C8051F120,并嵌入操作系统RTX51,负责传感器的控制、数据处理、数据显示、数据存储、数据查询、报文打包发送等任务的执行。液晶显示器(LCD)和键盘的设计主要是为了方便在浮标上,在没有外接显示器和键盘时,也能使操作员方便的了解系统的状态和设置系统需要的参数而设计的。主控模块与γ能谱测量模块通信是采用RS-232C标准模式。系统控制部分的设计是利用一个系统单芯片(System-on-a-chip)系统对浮标电源进行控制,为各类设备供电和断电;对接收处理模块组织的数据或报文进行数据远程传输。采用北斗通信模块进行数据传输,该模块可同时接收北斗卫星系统3颗卫星、6个通道的信号,具有体积小、功耗低、安装使用便捷等特点。开发了北斗模块的驱动程序,针对通信丢包的问题采取了重发机制,保证了数据的可靠发送。能谱分析模块是数据接收和数据处理的重要组成部分,是一台带有数据处理分析软件的计算机。该软件是实现实时信号采集、显示、分析处理的软件系统。该系统集成存储、用户设置、图像设置、通讯、显示、分析模块的基础上,完成“工程检测”及“过程控制”。数据分析模块负责完成对采集数据的信息处理、分析、计算得出计数和活度数据以及报警状态等信息。供电系统在已有的大型浮标成熟的配电电源基础上开发,即γ能谱测量模块和北斗通信系统直接采用浮标的DC-14V蓄电池供电,主控模块则需要DC-5V和DC-3.3V两种电压供电,供电系统是在浮标标准电压14V的基础上变压实现。能谱分析模块采用交流220V供电。本技术方案不仅能够监测海水放射性γ核素的总量,而且能够甄别Cs-137、Co-60、I-131、K-40等多种我们感兴趣的目标核素并计算活度,具有现场、快速和连续监测的特点和能量分辨率高、探测灵敏度高和响应速度快等优点,建设放射性综合监测浮标系统,实现海洋放射性环境的连续监测并提供核污染的预警功能。附图说明图1:本技术海洋放射性综合监测浮标集成系统结构图;图2:本技术海洋放射性综合监测浮标集成系统原理图。其中:1.海平面;2.竖井;3.支架;4.γ能谱测量模块;5.卡子;6.主控模块;7.供电模块;8.浮标;9.北斗通讯模块。具体实施方式结合附图1-2,对本技术方案做进一步说明。海洋放射性综合监测浮标集成系统是改进的浮标系统,工作状态时漂浮在海平面1上,其包括浮标8、设置在浮标8上的北斗通讯模块9、主控模块6、供电模块7和γ能谱测量模块4,北斗通讯模块9、供电模块7和γ能谱测量模块4均与主控模块6连接。γ能谱测量模块4包括NaI(Tl)晶体、光电倍增管、前置放大器、主放大器、数字化多通道脉冲幅度分析、数据接口系统。主控模块6采用双微处理器设计,一个处理器C8051F021接收GPS信号,另一个采用C8051F120,并嵌入操作系统RTX51,负责控制传感器、处理数据、显示数据、存储数据、查询数据。主控模块6还连接有液晶显示器和键盘。γ能谱测量模块4和北斗通信系统采用浮标8的DC-14V蓄电池供电,通过变压向主控模块6提供多种电压。向处理器C8051F021提供DC-5V电压供电,向处理器C8051F120提供DC-3.3V电压供电。主控模块6与γ能谱测量模块4通信是采用RS-232C标准模式。还包括能谱分析模块,能谱分析模块通过北斗通讯模块9接收数据。主控模块6通过系统单芯片控制供电模块7,为各模块供电和断电,远程传输数据或报文。γ能谱测量模块4设置在浮标8竖井2的支架3内,由卡子5固定。实施例仅说明本技术的技术方案,而非对其进行任何限制;尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本技术所要求保护的技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块,北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。

【技术特征摘要】
1.海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块,北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。2.根据权利要求1所述的海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:γ能谱测量模块包括NaI晶体、光电倍增管、前置放大器、主放大器、数字化多通道脉冲幅度分析、数据接口系统。3.根据权利要求2所述的海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:主控模块采用双微处理器设计,一个处理器C8051F021接收GPS信号,另一个采用C8051F120,并嵌入操作系统RTX51,负责控制传感器、处理数据、显示数据、存储数据、查询数据。4.根据权利要求3所述的海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:主控模块还连接有液晶显示器和键盘。5.根据权利要求1-4任一所述的海洋放射性综合监测浮标集成系统,其特征在于:γ能谱测量模块和北斗...

【专利技术属性】
技术研发人员:张颖吴丙伟张云燕刘东彦袁达张颖颖程岩侯广利吕婧
申请(专利权)人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所
类型:新型
国别省市:山东,37

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