智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于海洋放射性检测技术领域，公开了智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置，装置包括闪烁体探测器、多道脉冲幅度分析器、通信模块、电源系统、北斗通信系统、GPS定位系统、数据存储模块、时钟模块、对照模块和主控制模块。本技术方案能够选择性采集数据，压缩大容量数据传输数据，使传回终端的数据实用性增强，同时增强了数据精确性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置
本专利技术涉及海洋放射性监测领域，具体而言，涉及智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置。
技术介绍
2011年日本福岛核电站爆炸引起了十分严重的海洋核污染事故。为监测该事故中日方持续排放的放射性污水是否经大洋环流对西太平洋及中国管辖海域环境造成影响，国家海洋局组织实施多个航次的西太平洋放射性监测工作。每个航次均需要完成60多个站位的海水、海洋生物采样，然后将大量样品带回实验室进行处理和分析。一个样品检测周期往往持续2-3天，不仅程序繁琐，而且耗时费力，检测结果往往在航次结束后3-4个月才能发布。更重要的是，这种非实时、断续的检验模式不可能对海洋核污染情况进行实时、长时间有效的监测。因此，迫切需要海洋放射性实时能谱数据采集传输方法及装置，实现海洋放射性实时、连续监测，对构建西太平洋放射性环境监测体系具有重要的意义。但是，现有的检测方法不够智能，频繁采集数据导致单个数据不一定准确，且每个数据容量大，发送缓慢时效性差，就算发回分析，该数据的有效性或有用性也不能确定。这就造成了投入较大，收效甚微的尴尬。因为放射性能谱数据需要累积一定的时间才能保证数据的可用性，放射性物质含量高时很短的时间就能累积到可用的能谱数据，这时需要增加采集次数降低采集时长；放射性物质含量低的时候，需要累积很长时间才能得到可用的能谱数据，这时需要增加采集时长降低采集次数，这就需要根据放射性物质含量不同设置不同的采集时长和采集次数，保证装置在高放射性的探测效率和在低放射性的探测灵敏度。因此，提供一种智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输方法及装置。该方法及装置可以用于海洋放射性实时、智能化、连续监测，并通过卫星通信将监测有效压缩数据快速发送给岸上接收终端。本专利技术通过以下技术方案实现。智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集传输装置主要包括γ能谱测量系统、主控系统、北斗通信系统、GPS定位系统和电源系统。γ能谱测量系统主要包括闪烁体探测器、多道脉冲幅度分析器、通信电路和高低压电源等组成。闪烁体探测器将γ射线转换成电信号，多道脉冲幅度分析器将闪烁体探测器转换输出的电信号经过一系列数据处理得到所需的放射性能谱数据，然后经过通信电路发送给主控系统。高压电源是为闪烁体探测器提供所需电源，低压电源主要为多道脉冲幅度分析器和通信电路提供电源。主控系统主要包括主控制电路、对照模块、时钟电路、数据存储电路、北斗通信电路、GPS定位电路和电源管理电路。时钟电路主要是为系统提供准确的时间；数据存储电路主要是存储γ能谱测量系统传送过来的大量实时能谱数据；北斗通信电路为主控系统与北斗通信系统信号转换电路；GPS电路为主控系统与GPS定位系统信号转换电路；电源管理电路为将电源系统电压转换成本装置所需电压电路、电源电压监测电路和本装置各系统通断电控制电路；主控电路为本系统的核心，主要是控制γ能谱测量系统进行数据采集并将所得到的放射性实时能谱数据存储，然后将得到的放射性能谱数据、时间信息、位置信息和电源电压信息打包，通过北斗通信系统发送给岸上接收终端。对照模块负责比较各参数之间的大小关系等,主控制模块通过比较判断测量值与设定阈值的大小，确定采集时长及采集次数，将信号传递给γ能谱测量系统。主控制模块可以设定采集时长、采集次数和辐射物质阈值。主控制模块可以设定连续发送数据次数N和数据差值阈值τ。如果测得数据差不大于数据差值阈值，且测量次数与设定连续发送数据次数相同，则主控制模块向终端发送差值数据。在主控制模块向终端发送差值数据模式下如果测得数据差不大于数据差值阈值，且测量次数与设定连续发送数据次数相同，则主控制模块向终端发送典型数据。典型数据为40K、137Cs、60Co、131I四种核素数据。为闪烁体探测器提供高压电源，为多道脉冲幅度分析器和通信模块提供低压电源。智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集方法，包括以下步骤：步骤一：初始化采集时长ε0、采集次数δ0和放射性物质含量监测上限阈值σu，下限阈值σl；步骤二：采集放射性数据σ，数据打包发送；步骤三：判断σ、σl和σu的数值大小关系，确定采集次数δ和采集时长ε。在步骤三中，如果σ≤σl，且ε≤24/δ0-2，则δ＝δ0，ε＝ε+1，采集放射性数据，其中ε取正整数；如果σ≤σl，且ε>24/δ0-2，则δ＝δ0，ε取最后一次累加值采集放射性数据；如果σl≤σ≤σu，则δ＝δ0，ε＝ε0，采集放射性数据；如果σ≥σu，且δ≤24/(ε0+2)，则ε＝ε0，δ＝δ+1，采集放射性数据，其中δ取正整数；如果σ≥σu，且δ>24/(ε0+2)，则ε＝ε0，δ取最后一次累加值采集放射性数据。智能海洋放射性大容量实时能谱数据传输方法，包括以下步骤：步骤一：初始化连续发送数据次数N和数据差值阈值τ；步骤二：将初始检测的整体数据发送终端；步骤三：如果数据值ζ满足|ζn-ζn-1|≤τ，且n＝N，则向数据终端发送差值数据；步骤四：在满足步骤三的前提下如果后续测量数据值ζ满足|ζn-ζn-1|≤τ，且n＝N，则向数据终端发送典型数据。步骤二中，还包括检测整体数据发送完整性，如果没有收到终端反馈数据完整，则补发数据。步骤三中，还包括检测差值数据发送完整性，如果没有收到终端反馈数据完整，则补发数据。步骤四中，还包括检测典型数据发送完整性，如果没有收到终端反馈数据完整，则补发数据。本技术方案是根据监测海域放射性物质含量情况智能设置放射性监测数据采集时长和采集间隔的方法，并且根据相应的数据采集时长以及历史放射性物质含量设计了一种大容量实时能谱数据传输方法，减少了冗余数据传输，解决了因为北斗短报文数据传输限制造成的大容量实时能谱数据单次传输时间长的问题，同时本方法设计了丢包数据补发机制，防止因北斗通信问题造成的能谱数据丢包问题。可以监测海水中放射性物质含量，分辨放射性核素种类，能够实时采集海水中放射性能谱数据并通过北斗通信将数据发送给岸上接收终端；在系统设计上，采用闪烁体探测器和多道脉冲幅度分析器可以得到放射性能谱数据，通过北斗通信将数据传送给岸上接收终端，经过分析可以得到放射性含量以及放射性核素种类等数据，可以实时、连续监测海水放射性污染，分辨污染核素种类和含量，以及海水放射性本底的变化；根据监测海域放射性物质含量情况智能设置放射性监测数据采集时长和采集间隔，可以提高装置的探测效率和灵敏度，降低系统功耗；根据每次采集放射性物质含量与上次放射性物质含量差值绝对值与设定阈值比较，以及满足设定比较条件的连续次数，设计了放射性能谱数据的差值谱数据压缩发送方法和典型核素谱数据压缩发送2种无损数据压缩方法，分别将数据量压缩了4倍和40倍，减少冗余数据传输，传输时间从1小时缩短到十几分钟和2分钟，解决了因为北斗短报文数据传输限制造成的大容量实时能谱数据单次传输时间长的问题；根据岸上终端接收到的能谱数据情况设计了丢包数据补发机制，防止因北斗通信问题造成的能谱数据丢包问题；在系统功能上，该装置可以实时、智能化、连续监测海洋放射性情况；在系统性能上，可以达到海洋放射性环境监测的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初始化采集时长ε0、采集次数δ0和放射性物质含量监测上限阈值σu，下限阈值σl；步骤二：采集放射性数据σ，数据打包；步骤三：判断σ、σl和σu的数值大小关系，确定采集次数δ和采集时长ε。

【技术特征摘要】
1.智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初始化采集时长ε0、采集次数δ0和放射性物质含量监测上限阈值σu，下限阈值σl；步骤二：采集放射性数据σ，数据打包；步骤三：判断σ、σl和σu的数值大小关系，确定采集次数δ和采集时长ε。2.根据权利要求1所述的智能海洋放射性大容量实时能谱数据采集方法，其特征在于：在步骤三中，如果σ≤σl，且ε≤24/δ0-2，则δ＝δ0，ε＝ε+1，采集放射性数据，其中ε取正整数；如果σ≤σl，且ε>24/δ0-2，则δ＝δ0，ε取最后一次累加值采集放射性数据；如果σl≤σ≤σu，则δ＝δ0，ε＝ε0，采集放射性数据；如果σ≥σu，且δ≤24/(ε0+2)，则ε＝ε0，δ＝δ+1，采集放射性数据，其中δ取正整数；如果σ≥σu，且δ>24/(ε0+2)，则ε＝ε0，δ取最后一次累加值采集放射性数据。3.智能海洋放射性大容量实时能谱数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初始化连续发送数据次数N和数据差值阈值τ；步骤二：将初始检测的整体数据发送终端；步骤三：如果数据值ζ满足|ζn-ζn-1|≤τ，且n＝N，则向数据终端发送差值数据；步骤四：在满足步骤三的前提下如果后续测量数据值ζ满足|ζn-ζn-1|≤τ，且n＝N，则向数据终端发送典型数据。4.根据权利要求3所述的智能海洋放射性大容量实时能谱数据传输方法，其特征在于：步骤二中，还包括检测整体数据...

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