一种辐射监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种辐射监控系统，系统包括远程辐射监控平台以及多个边缘控制器，每个边缘控制器配置多个设置在放射源工作区域内的辐射监测终端；所述边缘控制器与其所处无线网络范围内的多个辐射监测终端通信连接，远程辐射监控平台与多个边缘控制器通信连接。本发明专利技术的辐射监测终端同时采集辐射剂量、位置信息和气象信息，通过辐射监测终端和边缘控制器搭建采集网络并且进行边缘侧数据分析，监测数据对边缘控制器中小尺度辐射扩散评估模型进行修正，使辐射剂量预测更精确；系统考虑了风速风向、核电站与城市距离以及城市内部形态等影响，且将辐射监测和辐射扩散评估相结合，实现辐射监测、评估、预警、预案等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种辐射监控系统
本专利技术属于放射性物质辐射监控及辐射扩散评估
，具体涉及一种辐射监控系统。
技术介绍
随着科学技术和社会经济高速发展，放射性物品(核电设施、放射源等)广泛应用于电力、农业、科研、医疗等多个领域。然而，由于放射性物品产生的辐射影响看不见、摸不着，放射性物品一旦管理不善造成隐患，必然对公共安全及环境带来潜在危害。日本福岛核电厂事故、朝鲜核试验，以及放射源丢失、泄漏事件，使得人们对于核安全与放射性污染问题的关注度越来越高。目前市场上的辐射监测设备未考虑气象、风向等对辐射扩散有影响的环境因素。也未见有将辐射扩散和放射性辐射监测相融合的产品或文献报道。国际上使用最广泛的辐射剂量强度评估模型软件MAAP，只能显示孤立的点的剂量、模型只能模拟大尺度范围的扩散、不具备城市内辐射扩散模型分析能力，同时也没有考虑气象变化和建筑形态，是一种理想状态下的大尺度稳态模型，且该技术对国内封锁。目前大尺度扩散方面比较著名的软件都是基于高斯模型和拉格朗日模型，高斯模型，程序简单，计算量小，但是假设在天气条件稳定，表面粗糙度稳定，适用距离不长(10KM以下)，没有考虑风速风向等因素；而核电站距离城市的距离远近不同，每年风向天气条件也不同；而拉格朗日模型是对污染物粒子进行受力分析，去描述每一个粒子的运动情况，粒子追踪精准、适用距离长，但是污染物粒子太多，要同时跟踪这么多粒子，计算量非常大且复杂。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种辐射监控系统，系统考虑了风速风向、核电站与城市距离以及城市内部形态等影响，且将辐射监测和辐射扩散评估相结合，实现辐射监测、评估、预警、预案等功能。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种辐射监控系统，包括远程辐射监控平台以及多个边缘控制器，每个边缘控制器配置多个设置在放射源工作区域内的辐射监测终端；所述边缘控制器与其所处无线网络范围内的多个辐射监测终端通信连接，所述远程辐射监控平台与多个边缘控制器通信连接；所述辐射监测终端，用于实时监测放射源所在环境的辐射剂量、气象信息、位置信息以及设备状态；所述边缘控制器，用于管理和采集所处无线网络范围内多个辐射监测终端的信息，对周围环境辐射强度做出安全评估及预测，并将处理后的数据上传到远程辐射监控平台；所述远程辐射监控平台，用于在线实时管理辐射监测终端及边缘控制器的辐射监测数据、设备状态、位置信息以及气象信息，根据多个边缘控制器提供的多个区域扩散评估预测，进行大尺度范围辐射扩散评估预测，并给出相应区域所需防护建议。进一步的，所述远程辐射监控平台包括辐射扩散评估模型、模型任务调度模块、设备管理模块、数据管理模块、预警管理模块、应急响应管理模块、GIS管理模块、权限管理模块以及系统管理模块；所述辐射扩散评估模型，用于对辐射扩散剂量进行评估；所述模型任务调度模块，用于将辐射扩散评估模型快速部署到相应的边缘控制器中；所述设备管理模块，用于远程管理辐射监测终端；所述数据管理模块，用于管理边缘控制器上传的数据；所述预警管理模块，用于判断辐射剂量强度是否超出安全标准，并发出事故预警；所述应急响应模块，用于根据预警管理模块给出的不同危险等级后给出相应的所需防护措施；所述GIS管理模块，用于实时位置信息管理；所述权限管理模块，用于用户访问权限的管理；所述系统管理模块，用于模块与模块之间的有机性、联动性以及协调性管理。进一步的，所述辐射扩散评估模型包括大尺度辐射扩散评估模型和小尺度辐射扩散评估模型；所述小尺度辐射扩散评估模型，用于对放射源周围环境中的辐射扩散剂量进行评估；所述大尺度辐射扩散评估模型，通过辐射监测终端提供的实时数据和小尺度辐射扩散评估模型提供的区域预测，对放射源周围环境辐射剂量强度进行预测评估。进一步的，所述小尺度辐射扩散评估模型具体采用基于纳斯方程的计算流体力学模型，具体为：其中，ρ为密度，v为速度，S为源项，t为时间，p为压力，μ为粘度，g为重力加速度，α为体积分数，F为外力场，下标m、k以及dr分别表示混合物、每种组分以及漂移力，表示混合物的速度向量，表示速度向量的转置矩阵表示重力加速度向量，表示组分间漂移力速度向量，表示外力场向量，表示哈密顿算子。进一步的，所述大尺度辐射扩散评估模型具体采用基于高斯烟羽-拉格朗日混合模型，指定位置的放射性物质浓度为：其中，s1和s2为放射性物质的传播距离，I1和I2为放射性物质强度，g为放射性物质分布概率，Qp(s)为放射性物质在传播一定距离s后的质量流量，σy为扩散因子。进一步的，所述边缘控制器包括协议解析模块、边缘计算模块、传输模块以及定位模块；所述协议解析模块，用于接入多种通信协议采集设备，对接收的通信协议进行数据解析，对解析数据之间的关联构件进行统一规定，形成统一描述语言存入边缘计算模块；所述边缘计算模块，包括数据预处理模块和轻量级数据分析模块，用于对协议解析模块解析后的数据进行筛选并进行小尺度辐射扩散评估模型分析；所述传输模块，用于将处理后的数据发送至远程辐射监控平台，同时接收小尺度辐射扩散评估模型在所述轻量级数据分析模块中部署；所述定位模块，用于采集边缘控制器的位置信息。进一步的，所述数据预处理模块，用于对解析后的数据进行审核、筛选处理；所述轻量级数据分析模块，用于对数据预处理模块处理后的实时数据进行小尺度辐射扩散评估模型分析，并根据实时数据与小尺度辐射扩散评估模型历史预测数据进行比较分析，实时修改小尺度辐射扩散评估模型。进一步的，所述辐射监测终端包括电池、电源管理模块、辐射监测模块、通信模块、定位模块、微气象采集模块以及显示屏；所述电池，用于辐射监控终端各组件的供电；所述电池管理模块，用于监管辐射监测终端各组件的功耗和电量实时反馈；所述辐射监控模块，用于采集辐射剂量数据；所述通信模块，用于与边缘控制器通信；所述定位模块，用于采集辐射监测终端的位置信息，支持GPS加北斗双重定位；所述微气象采集模块，用于采集风速、风向以及空气温湿度数据；所述显示屏，用于显示设备编号、辐射剂量、电池电量、报警信息、无线信号状态以及温湿度信息。进一步的，所述通信模块具体为WIA模块、Zigbee模块、LoRa模块、NB-IOT模块、WIFI模块以及4G模块中的一种或多种；所述显示屏采用LCD显示屏。进一步的，所述辐射监测模块具体采用闪烁体结合新型硅光电倍增的新型辐射监测传感器。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术设置的辐射监测终端可以同时采集辐射剂量、位置信息和气象信息，通过辐射监测终端和边缘控制器搭建采集网络并且进行边缘侧数据分析，监测数据对边缘控制器中小尺度辐射扩散评估模型进行修正，辐射剂量预测更精确。2、本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐射监控系统，其特征在于，包括远程辐射监控平台以及多个边缘控制器，每个边缘控制器配置多个设置在放射源工作区域内的辐射监测终端；/n所述边缘控制器与其所处无线网络范围内的多个辐射监测终端通信连接，所述远程辐射监控平台与多个边缘控制器通信连接；/n所述辐射监测终端，用于实时监测放射源所在环境的辐射剂量、气象信息、位置信息以及设备状态；/n所述边缘控制器，用于管理和采集所处无线网络范围内多个辐射监测终端的信息，对周围环境辐射强度做出安全评估及预测，并将处理后的数据上传到远程辐射监控平台；/n所述远程辐射监控平台，用于在线实时管理辐射监测终端及边缘控制器的辐射监测数据、设备状态、位置信息以及气象信息，根据多个边缘控制器提供的多个区域扩散评估预测，进行大尺度范围辐射扩散评估预测，并给出相应区域所需防护建议。/n

【技术特征摘要】
1.一种辐射监控系统，其特征在于，包括远程辐射监控平台以及多个边缘控制器，每个边缘控制器配置多个设置在放射源工作区域内的辐射监测终端；
所述边缘控制器与其所处无线网络范围内的多个辐射监测终端通信连接，所述远程辐射监控平台与多个边缘控制器通信连接；
所述辐射监测终端，用于实时监测放射源所在环境的辐射剂量、气象信息、位置信息以及设备状态；
所述边缘控制器，用于管理和采集所处无线网络范围内多个辐射监测终端的信息，对周围环境辐射强度做出安全评估及预测，并将处理后的数据上传到远程辐射监控平台；
所述远程辐射监控平台，用于在线实时管理辐射监测终端及边缘控制器的辐射监测数据、设备状态、位置信息以及气象信息，根据多个边缘控制器提供的多个区域扩散评估预测，进行大尺度范围辐射扩散评估预测，并给出相应区域所需防护建议。


2.根据权利要求1所述的一种辐射监控系统，其特征在于，所述远程辐射监控平台包括辐射扩散评估模型、模型任务调度模块、设备管理模块、数据管理模块、预警管理模块、应急响应管理模块、GIS管理模块、权限管理模块以及系统管理模块；
所述辐射扩散评估模型，用于对辐射扩散剂量进行评估；
所述模型任务调度模块，用于将辐射扩散评估模型快速部署到相应的边缘控制器中；
所述设备管理模块，用于远程管理辐射监测终端；
所述数据管理模块，用于管理边缘控制器上传的数据；
所述预警管理模块，用于判断辐射剂量强度是否超出安全标准，并发出事故预警；
所述应急响应模块，用于根据预警管理模块给出的不同危险等级后给出相应的所需防护措施；
所述GIS管理模块，用于实时位置信息管理；
所述权限管理模块，用于用户访问权限的管理；
所述系统管理模块，用于模块与模块之间的有机性、联动性以及协调性管理。


3.根据权利要求2所述的一种辐射监控系统，其特征在于，所述辐射扩散评估模型包括大尺度辐射扩散评估模型和小尺度辐射扩散评估模型；
所述小尺度辐射扩散评估模型，用于对放射源周围环境中的辐射扩散剂量进行评估；
所述大尺度辐射扩散评估模型，通过辐射监测终端提供的实时数据和小尺度辐射扩散评估模型提供的区域预测，对放射源周围环境辐射剂量强度进行预测评估。


4.根据权利要求3所述的一种辐射监控系统，其特征在于，所述小尺度辐射扩散评估模型具体采用基于纳斯方程的计算流体力学模型，具体为：






其中，ρ为密度，v为速度，S为源项，t为时间，p为压力，μ为粘度，g为重力加速度，α为体积分数，F为外力场，下标m、k以及dr分别表示混合物、每种组分以及漂移力，表示混合物的速度向量，表示速度向量的转置矩阵表示重力加速度向量，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：资双飞，程海梅，肖金超，林炜岚，
申请(专利权)人：广州中国科学院沈阳自动化研究所分所，中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44