基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，该系统以海洋波浪能滑翔器为平台，搭载海洋放射性探测器，实现开阔海域放射性监测。该系统依托海洋波浪能滑翔器的大范围、远距离、长时间走航测量和可虚拟锚系的特点，通过空气、水体的放射性监测数据，实现海洋水体与空气的γ射线原位、实时监测与数据实时回传。可用于海上核动力平台、核动力破冰船、滨海核施设外围的放射性环境监测与应急监测。主要包括海洋波浪能滑翔器、γ射线探测系统、γ射线数据处理系统。

Radioactivity Monitoring System for Open Sea Area Based on Wave Energy Glider

【技术实现步骤摘要】
基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统
本技术属于监测
，尤其是涉及一种基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统。
技术介绍
核安全与辐射环境保护越来越受到世界各国的重视，而我国在海上放射性监测能力较为薄弱，放射性监测人员需现场采样然后回实验室中进行测量分析。进行大面积的采样和分析势必需要投入大量人力、物力，同时存在效率低以及时效性差等问题。为保证有效的在核事故及其邻近海域的进行放射性活度监测，需要可实时、大范围、抗风浪能力强的放射性监测探测器。由于现有海洋监测平台难以实现对海况进行大范围、长时间的放射性监测，因此可利用波浪能滑翔机作为放射性探测器的载体，完全依靠波浪能和太阳能作为动力推进，采用人工智能路径规划算法完成海洋监测任务。传统的海洋放射性监测方案，难以利用环境中的能量，时效性差，不易实现。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。为达到上述目的，本技术的技术方案实现如下：基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，系统包括海洋波浪能滑翔器、γ辐射探测模块、以及与γ辐射探测模块相连的γ辐射数据处理模块；所述海洋波浪能滑翔器包括太阳能供电模块、水面母船、4-7米柔性吊缆、水下牵引机、转向尾舵、综合气象模块、控制模块和通信模块；所述水面母船通过柔性吊缆连接水下牵引机，由水下牵引机通过柔性吊缆牵引水面母船航行前进，所述γ辐射探测模块包括水下的γ能谱探测器和大气γ剂量率探测器，所述水下γ能谱探测器固定于牵引机中部，所述大气γ剂量率探测器安装于水面母船，所述水面母船尾端设有水面转向尾舵，所述γ辐射数据处理模块与控制模块相连，控制模块利用γ辐射数据进行路径规划；所述综合气象模块与控制模块相连，测量要素包括温度、湿度、风速、风向，能够长时间、连续、实时为其他海洋大气放射性测量提供气象资料；所述大气γ剂量率探测器测量要素为环境吸收剂量率，所述水下γ能谱探测器要素包括环境吸收剂量率、全谱计数率、目标核素的活度浓度，其中，目标核素根据不同测量目的确定；所述控制模块与转向尾舵相连，利用路径规划数据，控制水面母船尾端设有的转向尾舵，实现波浪能滑翔器的运动控制；所述控制模块与通信模块相连，将γ辐射测量信息、路径信息、设备自身信息实时传输至岸基站；所述水面母船表面还安装有太阳能电池板，用于为转向尾舵、γ辐射探测模块、γ辐射数据处理模块、控制模块、通讯模块供电。进一步的，大气γ剂量率探测器和水下γ能谱探测器可选用气体、闪烁体、半导体探测器。进一步的，各部件之间的连接接口都采用水密接插件。进一步的，所述通信模块可以采用卫星通讯，近岸可采用广播、3G/4G信号。相对于现有技术，本技术所述的基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统具有以下优势：(1)本技术采用波浪能滑翔器作为整个监测系统的载体，具有很强的抗风浪能力，不需要安装电池供电，其动力可由太阳能电池和波浪能直接提供，同时具有超长的续航能力，可在海面长时间航行，在海面能够进行面积的监测活动；(2)本技术采用单元模块化安装方式，整个安装过程十分快速简便。放射性监测系统采用水面探测器和水下探测器两个探测器进行协同配合工作，能够有效的缩短探测时间以及增加探测的精准度。附图说明构成本技术创造的一部分的附图用来提供对本技术创造的进一步理解，本技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本技术创造，并不构成对本技术创造的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述的基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统的结构示意图；附图标记说明：1-太阳能电池板，2-连接杆，3-大气γ剂量率探测器，4-控制模块，5-水面转向尾舵，6-水面母船，7-柔性吊缆，8-水下牵引机，9-摆动水翼，10-水下转向尾舵，11-γ能谱探测器，12-综合气象模块。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术创造中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术创造。本技术实施例提供了基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，如图1所示，系统包括海洋波浪能滑翔器、γ辐射探测模块、γ辐射数据处理模块；所述海洋波浪能滑翔器包括太阳能供电模块1、水面母船6、4-7米柔性吊缆7、水下牵引机8、转向尾舵10、综合气象模块12、控制模块4和通信模块；水面母船6安装有所述太阳能电池板1，且所述太阳能电池板1固定在所述水面母船6表面，所述太阳能电池板1通过多块等面积的光伏电池串并联所组成；所述大气γ剂量率探测器3通过连接杆2固定在水面母船6船体中间；所述水面母船6通过柔性吊缆7连接水下牵引机8，由水下牵引机8通过柔性吊缆7牵引水面母6航行前进，所述γ辐射探测模块包括水下的γ能谱探测器11和大气γ剂量率探测器3，所述水下γ能谱探测器11固定于水下牵引机8中部，所述大气γ剂量率探测器3安装于水面母船6，所述水面母船6尾端设有水面转向尾舵10，所述γ辐射数据处理模块与控制模块4相连，控制模块4利用γ辐射数据进行路径规划；所述水下牵引机8利用其具有固定转角限位的摆动水翼9将上下运动转换为前向推进，从而拉拽所述水面母船6前向运动；所述综合气象模块12与控制模块4相连，测量要素包括温度、湿度、风速、风向，所述大气γ剂量率探测器3测量要素为环境吸收剂量率，所述水下γ能谱探测器11要素包括环境吸收剂量率、全谱计数率、目标核素的活度浓度，其中，目标核素根据不同测量目的确定；所述控制模块4与转向尾舵10相连，利用路径规划数据，控制水面母船6尾端设有的转向尾舵10，实现波浪能滑翔器的运动控制；所述控制模块4与通信模块相连，将γ辐射测量信息、路径信息、设备自身信息实时传输至岸基站；所述水面母船4表面还安装有太阳能电池板1，用于为转向尾舵10、γ辐射探测模块、γ辐射数据处理模块、控制模块4、通信模块供电。大气γ剂量率探测器3和水下γ能谱探测器11可选用气体、闪烁体、半导体探测器。各部件之间的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，其特征在于：系统包括海洋波浪能滑翔器、γ辐射探测模块、以及与γ辐射探测模块相连的γ辐射数据处理模块；所述海洋波浪能滑翔器包括太阳能供电模块、水面母船、4‑7米柔性吊缆、水下牵引机、转向尾舵、控制模块和通信模块；所述水面母船通过柔性吊缆连接水下牵引机，由水下牵引机通过柔性吊缆牵引水面母船航行前进，所述γ辐射探测模块包括水下的γ能谱探测器和大气γ剂量率探测器，所述水下γ能谱探测器固定于牵引机中部，所述大气γ剂量率探测器安装于水面母船，所述水面母船尾端设有水面转向尾舵，所述γ辐射数据处理模块与控制模块相连，控制模块利用γ辐射数据进行路径规划；所述大气γ剂量率探测器测量要素为环境吸收剂量率，所述水下γ能谱探测器要素包括环境吸收剂量率、全谱计数率、目标核素的活度浓度，其中，目标核素根据不同测量目的确定；所述控制模块与转向尾舵相连，控制水面母船尾端设有的转向尾舵，实现波浪能滑翔器的运动控制；所述控制模块与通信模块相连，将γ辐射测量信息、路径信息、设备自身信息实时传输至岸基站；所述水面母船表面还安装有太阳能电池板，用于为转向尾舵、γ辐射探测模块、γ辐射数据处理模块、控制模块、通讯模块供电。...

【技术特征摘要】
1.基于波浪能滑翔器的开阔海域放射性监测系统，其特征在于：系统包括海洋波浪能滑翔器、γ辐射探测模块、以及与γ辐射探测模块相连的γ辐射数据处理模块；所述海洋波浪能滑翔器包括太阳能供电模块、水面母船、4-7米柔性吊缆、水下牵引机、转向尾舵、控制模块和通信模块；所述水面母船通过柔性吊缆连接水下牵引机，由水下牵引机通过柔性吊缆牵引水面母船航行前进，所述γ辐射探测模块包括水下的γ能谱探测器和大气γ剂量率探测器，所述水下γ能谱探测器固定于牵引机中部，所述大气γ剂量率探测器安装于水面母船，所述水面母船尾端设有水面转向尾舵，所述γ辐射数据处理模块与控制模块相连，控制模块利用γ辐射数据进行路径规划；所述大气γ剂量率探测器测量要素为环境吸收剂量率，所述水下γ能谱探测器要素包括环境吸收剂量率、全谱计数率、目标核素的活度浓度，其中，目标核素根据不同测量目的确定；所述控制模块与转向尾舵相连，控制水面母船尾端设有的转向尾舵，实现波浪能滑翔器的运动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金钊，李红志，汤晓斌，王磊，龚频，张峥嵘，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：天津,12