本实用新型专利技术涉及核辐射监测领域，尤其涉及一种水面放射性无人艇检测装置。包括安装在地面与无人艇通信的地面系统，所述无人艇的船板上安装有主控计算机、用于提供能源的动力系统、定位导航模块和无线通信模块，所述无人艇行径方向的前端两侧分别悬挂有一个避障模块，所述无人艇行径方向的后端中部位置处悬挂有牵引传动矫正器，并在所述牵引传动矫正器上安装有用于监测水域核辐射的辐射探测器和环境校准传感器，使得可通过牵引传动矫正器调整辐射探测器和环境校准传感器的姿态，同时通过航迹规划，实现了无人艇的自动巡航，实现了水域放射性核素的自动监测，大大降低了工作人员的工作强度，避免了工作人员暴露在核辐射下的危险。险。险。
【技术实现步骤摘要】
一种水面放射性无人艇监测装置
[0001]本技术涉及核辐射监测领域，尤其涉及一种水面放射性无人艇检测装置。
技术介绍
[0002]目前国内比较常见的核电站类型是压水堆核电站。压水堆内部产生的高温一般通过海水循环进行冷却，然后携带电站余热的海水会被排放回海中。由于电站内部的冷却系统采用了双回路设计，因此可以保证电站内排出的冷却水不会带有任何的污染，不仅如此，核电站的工作人员还要布设监测网，将各种高科技的监测设备密布于核电站周边，时刻对大气、海水的参数进行监控。
[0003]核电站辐射监测时，对冷却水的采样和监测是一项复杂和艰苦的工作。核电站在运行过程中，都要由人工对周围水域的辐射剂量进行监测，同时还要定期安排人员乘船至固定点采集水样，送回实验室进行分析，确保周围水域没有因核电站造成污染。长期对水体辐射度进行采样和监测对人体力是极大的消耗，其效率也比较低，并且可能导致工作人员暴露在核辐射源外的风险，从而危害到工作人员的身体健康。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本技术提供了一种水面放射性无人艇监测装置，有效的降低了工作人员的工作强度，并且避免了在监测时工作人员暴露在核辐射源外的风险，保障了工作人员身体健康不受侵害。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种水面放射性无人艇监测装置，包括安装在地面与无人艇通信的地面系统，所述无人艇的船板上安装有主控计算机、用于提供能源的动力系统、定位导航模块和无线通信模块，所述无人艇行径方向的前端两侧分别安装有一个避障模块，所述无人艇行径方向的后端中部位置处悬挂有用于矫正辐射探测器和环境校准传感器姿态的牵引传动矫正器，所述牵引传动矫正器上安装有用于监测水域核辐射的辐射探测器、环境校准传感器以及为牵引传动矫正器提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度信号的陀螺仪，所述环境校准传感器包括温度传感器、热电偶、盐度计、流速仪、动态景深探头，使得能够检测水面流速与温度、盐度、深度等。
[0007]优选的，所述定位导航模块采用GPS系统、北斗系统、GLONASS系统、伽利略卫星导航系统中的一种或几种。
[0008]优选的，所述避障模块采用激光雷达、水下前视声呐、红外传感器、超声波传感器、微波雷达障碍物的一种或几种。
[0009]优选的，所述无线通信模块采用微波通信、卫星通讯、Bluetooth、CDMA2000、GSM、Infrared(IR)、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA、UWB、WiMAXWi-Fi和ZigBee的一种或几种。
[0010]优选的，所述辐射探测器采用碘化钠、高纯锗、溴化镧、碲锌镉等中的至少一种。
[0011]一种水面放射性无人艇监测方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1.将无人艇放置在待测水域连通的航道中，地面系统发送指令至无线通信模块设定待测水域的目标坐标；
[0013]步骤2.无线通信模块将目标坐标输入至定位导航模块，定位导航模块根据地理信息进行航线规划；
[0014]步骤3.主控计算机控制动力系统输出，使得无人艇自主航行前往目标坐标，同时导航模块和避障模块启动；
[0015]步骤4.无人艇到达目标坐标附近后，环境校准传感器和牵引传动矫正器进行工作，并通过无线通信模块发送一组本底数据至主控计算机，再通过牵引传动矫正器将环境校准传感器和辐射探测器匀速牵引至水体中，且达到主控计算机预设的牵引深度，辐射探测器进行探测并发送一组校验数据与下水前所检测的本地数据进行比对，同时通过陀螺仪反馈深度信息；
[0016]步骤5.开始航迹探测任务，采用主控计算机接收到的地面系统预设的巡航速度与巡航参考航线自动规划巡航边界与巡航路径；
[0017]步骤6.巡航过程中，主控计算机将无人艇上的数据整理回传数据，回传数据包括时间、坐标信息、核辐射能谱信息、温度、盐度、深度、巡航速度。
[0018]步骤7.地面系统收到回传数据后，对该坐标处的核辐射能谱信息进行解谱，若未识别出人工放射性核素则等待下一组回传数据；若识别出人工放射性核素，则对人工放射性核素种类分辨、统计计数率、剂量率、计算相应核素活度、计算水体核素浓度、加权计算放射性剂量；
[0019]步骤8.地面系统根据处理得到的数据实时绘制放射性水平等高线图，根据实时刷新的图像对航行边界进行预测，引导无人艇完成边界探测；
[0020]步骤9.当无人艇完成边界探测后，牵引传动矫正器将环境校准传感器与辐射探测器回收至船腹，完成后记录一组数据并回传至地面系统，回传后关闭环境校准传感器与辐射探测器；
[0021]步骤10.无人艇载具将投放坐标输入至定位导航模块，定位导航模块根据地理信息进行航线规划，航线规划完成后动力系统与避障模块进入工作状态，主控计算机控制动力系统、导航模块、避障模块使无人艇自主返航至投放坐标，人员对船体完成回收、区域放射性水平评估后，任务执行完毕。
[0022]上述的步骤2到步骤8中均包含有航迹规划，所述航迹规划包括第一步：坐标离散；第二步：无人艇最小步长计算；第三步：无人艇最大转弯角的判定；第四步：无人艇最大航行距离判定；第五步：辐射探测器有效监测范围确定；第六步：航行目标函数计算；若辐射探测异常则执行第一步；若辐射探测结果为正常则执行第四步。
[0023]有益效果：通过本技术提供的水面放射性无人艇监测装置，实现了水域放射性核素的自动监测，大大降低了工作人员的工作强度，避免了工作人员暴露在核辐射下的危险，保障了工作人员的身体健康不受到核辐射的侵害。
附图说明
[0024]图1为本技术的整体装配示意图；
[0025]图2为本技术的巡航过程与放射性水平等高线绘制场景图；
[0026]图3为本技术的航迹规划流程图；
[0027]图4为本技术的辐射探测器下放示意图；
[0028]附图标记说明：1.无人艇；2.主控计算机；3.无线通信模块；4.定位导航模块；5.避障模块；6.辐射探测器；7.动力系统；8.环境校准传感器；9.牵引传动矫正器；
具体实施方式
[0029]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]参见附图1和2对本技术的最优实施例做详细的说明；
[0031]一种水面放射性无人艇监测装置，包括安装在地面与无人艇1通信的地面系统，所述无人艇1的船板上安装有主控计算机2、用于提供能源的动力系统7、定位导航模块4和无线通信模块3，所述无人艇1行径方向的前端两侧分别安装有一个避障模块5，所述无人艇1行径方向的后端中部位置处悬挂有用于矫正辐射探测器6和环境校准传感器8姿态的牵引传动矫正器9，并在所述牵引本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水面放射性无人艇监测装置，其特征在于：包括安装在地面与无人艇(1)通信的地面系统，所述无人艇(1)的船板上安装有主控计算机(2)、用于提供能源的动力系统(7)、定位导航模块(4)和无线通信模块(3)，所述无人艇(1)行径方向的前端两侧分别安装有一个用于探测障碍物的避障模块(5)，所述无人艇(1)行径方向的后端中部位置处安装有用于矫正辐射探测器(6)和环境校准传感器(8)姿态的牵引传动矫正器(9)，并在所述牵引传动矫正器(9)上安装有用于监测水域核辐射的辐射探测器(6)、环境校准传感器(8)以及为牵引传动矫正器(9)提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度信号的陀螺仪，所述环境校准传感器(8)包括温度传感器、热电偶、盐度计、流速仪、动态景深探头。2.根据权利要求1所述的一种水面放射性无人艇监测装置，其特征在于：避障模块(5)嵌入船腹内进行安装，且使得避障模块(5)的探测头伸出无人艇(1)与水体接触的壳体。3.根据权利要求1所述的一种水面放射性无人艇监测装置，其特征在于：所述牵引传动矫正器(9)可以但不限于采用电动推杆或机械臂。4.根据权利要求3所述的一种水面放射性无人艇监测装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金钊，汤晓斌，李红志，龚频，许丽萍，李春芳，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：新型
国别省市：
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