高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法，所述系统包括：温湿度监测模块、语音报警模块、通信模块和电源管理模块，还包括：主控模块、移动监测模块、辐射监测模块和电子封条模块，其中，移动监测模块，连接主控模块，用于对核材料进行姿态检测；辐射监测模块，连接主控模块，用于对核材料贮存箱内的中子和γ射线进行探测；电子封条模块用于实现对开箱操作人员的身份识别、认证和权限管理，并预防核材料贮存箱被非授权动用和开箱；主控模块用于实现贮存箱内温湿度监控、核材料移动监控和辐射剂量监控，并在情况异常时进行报警。本发明专利技术实施例可有效提升高浓缩核材料的贮存安全性。

Safety supervision system and method for storage of highly concentrated nuclear materials

The embodiment of the invention provides a high concentration nuclear material storage safety supervision system and method, the system includes: temperature and humidity monitoring module, voice alarm module, communication module and power management module, and also includes: main control module, mobile monitoring module, radiation monitoring module and electronic seal module, wherein, mobile monitoring module is connected with the main control module for nuclear material Attitude detection; radiation monitoring module, which is connected with the main control module, is used to detect neutron and gamma ray in the nuclear material storage box; electronic seal module is used to realize the identification, authentication and authority management of the unpacking operator, and prevent the unauthorized use and unpacking of the nuclear material storage box; the main control module is used to realize the temperature and humidity monitoring in the storage box and the mobile monitoring of the nuclear material Control and radiation dose monitoring, and alarm in case of abnormal conditions. The embodiment of the invention can effectively improve the storage safety of highly concentrated nuclear materials.

【技术实现步骤摘要】
高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法
本专利技术涉及控制
，更具体地，涉及一种高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法。
技术介绍
高浓缩核材料的安全管理是敏感性强、影响力大的重大问题，一旦被非法移动或发生异常情况，而没有及时发现并有效处置，不但造成重大的经济损失，还将产生严重的政治和社会影响。针对此，国内专家分别针对核材料库房储存、运输和研究应用过程的安全监控开展了深入研究，但缺乏对于位于密闭贮存箱内的核材料一体化嵌入式安全监控技术进行全面研究，现有的安全监控技术无法全面有效地防止高浓缩核材料在保管中被丢失、偷盗、转移、非授权接触和使用，无法准确实时地监测贮存箱内温湿度、辐射剂量情况，并在情况异常时进行报警。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种高浓缩核材料贮存安全监管系统，包括温湿度监测模块、语音报警模块、通信模块和电源管理模块，还包括：主控模块、移动监测模块、辐射监测模块、电子封条模块，其中，所述移动监测模块，连接所述主控模块，用于采用由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合对核材料进行姿态检测并采集所述核材料的运动数据，将所述核材料的运动数据发送至所述主控模块；所述辐射监测模块，连接所述主控模块，用于对所述核材料贮存箱内的中子和γ射线进行探测，将探测获得的电信号转换成电脉冲信号，并将所述电脉冲信号发送至所述主控模块；所述电子封条模块包括电子封条和唤醒器，所述电子封条安装在所述核材料贮存箱的箱体上，与主控模块连接，所述唤醒器由操作人员保管和使用，所述唤醒器用于对所述核材料贮存箱的操作人员进行身份识别、认证和权限管理，并接收完成了身份验证的操作人员的操作指令，所述电子封条用于接收操作人员通过唤醒器发送的操作指令，根据所述操作指令向所述主控模块发送相应的状态信息并执行与所述状态信息相对应的操作，并预防所述核材料贮存箱被非授权动用和开箱；所述主控模块，用于根据所述电子封条发送的状态信息监测所述核材料贮存箱的机械封以及箱体内部的光线是否存在异常，基于所述核材料的运动数据判断所述核材料是否存在被移动的异常，基于所述电脉冲信号对所述核材料进行辐射剂量是否异常的判断，基于所述温湿度监测模块采集的温湿度数据进行所述核材料的贮存环境是否异常的判断，若判断获知任一异常，则进行中断并触发所述语音报警模块进行报警；所述通信模块，连接所述主控模块，用于提供所述高浓缩核材料贮存安全监管系统与外部连接的通信接口；所述电源管理模块，用于为所述高浓缩核材料贮存安全监管系统中的其他模块提供电源。第二方面，本专利技术实施例提供一种高浓缩核材料贮存安全监管方法，基于第一方面所述的高浓缩核材料贮存安全监管系统，包括：若电子封条已进入封印状态，调用电子封印控制函数监测核材料贮存箱的机械封以及箱体内部的光线情况，若出现异常，则认定非法开箱，发出中断并报警；采用卡尔曼滤波算法对所述由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合中各传感器采集到的运动数据进行融合处理，并判断所述核材料是否被移动，若被移动，则认定为非授权移动，发出中断并报警；对所述辐射监测模块产生的电脉冲信号进行处理获得所述核材料贮存箱内的辐射剂量信息，并判断所述辐射剂量信息是否异常，若有异常，则发出中断并报警；基于所述温湿度监测模块采集的温湿度信息进行所述核材料的贮存环境是否异常的判断，若所述温湿度信息不符合所述核材料的贮存要求，则发出中断并报警；若接收到操作人员通过唤醒器完成身份验证后发出的解封指令，则所述高浓缩核材料贮存安全监管系统进入待命状态，等待所述核材料贮存箱被重新封印。第三方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第二方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的高浓缩核材料贮存安全监管系统及方法，具备实时监测核材料包装箱内温湿度和辐射剂量情况、防篡改封装、身份鉴别、信息存储、远程通信等功能，可有效提升高浓缩核材料的贮存安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种高浓缩核材料贮存安全监管系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的采用MPU-6050芯片实现的姿态检测电路的原理图；图3为本专利技术实施例提供的盖革-穆勒计数器信号处理电路原理图；图4为本专利技术实施例提供的电子封条模块的原理框图；图5为本专利技术实施例提供的高浓缩核材料贮存安全监管方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的卡尔曼滤波器的递推过程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术实施例提供的一种高浓缩核材料贮存安全监管系统的结构示意图，包括温湿度监测模块101、语音报警模块102、通信模块103和电源管理模块104，还包括：主控模块105、移动监测模块106、辐射监测模块107和电子封条模块108，其中，所述移动监测模块106，连接所述主控模块105，用于采用由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合对核材料进行姿态检测并采集所述核材料的运动数据，将所述核材料的运动数据发送至所述主控模块105。具体地，移动监测模块106的功能是对核材料是否被移动进行检测，利用MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)传感器敏感核材料的运动信息，由于震动等外界干扰都会导致传感器输出运动信息，因此移动监测模块106既要有足够的灵敏度又要滤除响应的干扰，防止误报警。尽管单一的惯性传感器就可以敏感运动信息，但其测试精度主要取决于该器件的精度，并且系统误差会逐渐累积，无法满足长时间监测的需要。常用的MEMS加速度计与陀螺仪的优缺点如表所示。表1MEMS加速度计及陀螺仪的优缺点通过对比可以看出：加速度计与陀螺仪有很好的互补性，因此本专利技术实施例采用由MEMS加速度计与陀螺仪构成的传感器组合进行运动检测。目前，常用的MEMS惯性传感器主要有MMA7260加速度传感器、ADXL345三轴加速度计、CRS03-04S单轴陀螺仪、LSD4200三轴陀螺仪、MPU-6050九轴运动处理传感器等。由于MPU-6050芯片集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，仅用一个芯片就可以满足系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓缩核材料贮存安全监管系统，包括温湿度监测模块、语音报警模块、通信模块和电源管理模块，其特征在于，还包括：主控模块、移动监测模块、辐射监测模块和电子封条模块，其中，/n所述移动监测模块，连接所述主控模块，用于采用由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合对核材料进行姿态检测并采集所述核材料的运动数据，将所述核材料的运动数据发送至所述主控模块；/n所述辐射监测模块，连接所述主控模块，用于对核材料贮存箱内的中子和γ射线进行探测，将探测获得的电信号转换成电脉冲信号，并将所述电脉冲信号发送至所述主控模块；/n所述电子封条模块包括电子封条和唤醒器，所述电子封条安装在所述核材料贮存箱的箱体上，与主控模块连接，所述唤醒器由操作人员保管和使用，所述唤醒器用于对所述核材料贮存箱的操作人员进行身份识别、认证和权限管理，并接收完成了身份验证的操作人员的操作指令，所述电子封条用于接收操作人员通过唤醒器发送的操作指令，根据所述操作指令向所述主控模块发送相应的状态信息并执行与所述状态信息相对应的操作，并预防所述核材料贮存箱被非授权动用和开箱；/n所述主控模块，用于根据所述电子封条发送的状态信息监测所述核材料贮存箱的机械封以及箱体内部的光线是否存在异常，基于所述核材料的运动数据判断所述核材料是否存在被移动的异常，基于所述电脉冲信号对所述核材料进行辐射剂量是否异常的判断，基于所述温湿度监测模块采集的温湿度数据进行所述核材料的贮存环境是否异常的判断，若判断获知任一异常，则进行中断并触发所述语音报警模块进行报警；/n所述通信模块，连接所述主控模块，用于提供所述高浓缩核材料贮存安全监管系统与外部连接的通信接口；/n所述电源管理模块，用于为所述高浓缩核材料贮存安全监管系统中的其他模块提供电源。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高浓缩核材料贮存安全监管系统，包括温湿度监测模块、语音报警模块、通信模块和电源管理模块，其特征在于，还包括：主控模块、移动监测模块、辐射监测模块和电子封条模块，其中，
所述移动监测模块，连接所述主控模块，用于采用由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合对核材料进行姿态检测并采集所述核材料的运动数据，将所述核材料的运动数据发送至所述主控模块；
所述辐射监测模块，连接所述主控模块，用于对核材料贮存箱内的中子和γ射线进行探测，将探测获得的电信号转换成电脉冲信号，并将所述电脉冲信号发送至所述主控模块；
所述电子封条模块包括电子封条和唤醒器，所述电子封条安装在所述核材料贮存箱的箱体上，与主控模块连接，所述唤醒器由操作人员保管和使用，所述唤醒器用于对所述核材料贮存箱的操作人员进行身份识别、认证和权限管理，并接收完成了身份验证的操作人员的操作指令，所述电子封条用于接收操作人员通过唤醒器发送的操作指令，根据所述操作指令向所述主控模块发送相应的状态信息并执行与所述状态信息相对应的操作，并预防所述核材料贮存箱被非授权动用和开箱；
所述主控模块，用于根据所述电子封条发送的状态信息监测所述核材料贮存箱的机械封以及箱体内部的光线是否存在异常，基于所述核材料的运动数据判断所述核材料是否存在被移动的异常，基于所述电脉冲信号对所述核材料进行辐射剂量是否异常的判断，基于所述温湿度监测模块采集的温湿度数据进行所述核材料的贮存环境是否异常的判断，若判断获知任一异常，则进行中断并触发所述语音报警模块进行报警；
所述通信模块，连接所述主控模块，用于提供所述高浓缩核材料贮存安全监管系统与外部连接的通信接口；
所述电源管理模块，用于为所述高浓缩核材料贮存安全监管系统中的其他模块提供电源。


2.根据权利要求1所述的高浓缩核材料贮存安全监管系统，其特征在于，所述电子封条包括：第一射频电路、光线传感器和机械封监测单元，其中，所述光线传感器用于检测所述核材料贮存箱箱体内部的光线强度，并将所述光线强度发送至所述主控模块，所述机械封监测单元用于待所述核材料贮存箱封闭完成后，向所述主控模块发送驱使所述主控模块处于等待状态的信号；
所述唤醒器包括：第二射频电路、液晶显示单元、键盘、串行通信接口和微处理器，其中，所述微处理器中存储有对所述核材料贮存箱的操作人员进行身份识别、认证和权限管理的程序；
所述电子封条通过收发2.45G射频信号与所述唤醒器进行数据交互。


3.根据权利要求1所述的高浓缩核材料贮存安全监管系统，其特征在于，所述主控模块，具体用于：
若接收所述电子封条发送的施封状态信息，调用电子封印控制函数监测所述核材料贮存箱的机械封以及箱体内部的光线情况；
若所述机械封或箱体内的光线出现异常，则进行中断并触发所述语音报警模块进行报警，否则，采用卡尔曼滤波算法对所述由加速度计与陀螺仪构成的传感器组合中各传感器采集到的运动数据进行融合处理，并判断所述核材料是否存在被移动的异常，对所述电脉冲信息进行处理获得所述核材料贮存箱内的辐射剂量信息，并根据辐射剂量样本数据和统计规律动态设定辐射剂量报警阈值，根据所述辐射剂量报警阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，郭明，陈玲，吴哲明，黄桂，李彪，吴飞，丁月林，毛汉源，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42