智能网络核辐射监测感知节点及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能网络核辐射监测感知节点及其控制方法，节点包括通信模块、微控模块、温度传感器、ＧＰＳ和辐射模块；微控模块的第一端口与辐射监测模块的传输端口相连接，将控制信号传送给辐射模块，同时接收监测到的辐射值并将处理后的信号通过微控模块第二端口传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微控模块的第三端口与温度传感器模块的传输端口相连接；微控模块的第四端口与ＧＰＳ模块的传输端口相连接，将控制信号传送给ＧＰＳ模块，同时接收ＧＰＳ模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过第二端口传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络。通过多个探测器之间的相互通信组网，实现大面积广域范围的监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于应用于核辐射监测的智能化终端设备及其控制方法，特别是一种智能 网络核辐射监测感知节点及其控制方法。
技术介绍
以半导体材料为探测介质的辐射探测器。最通用的半导体材料是锗和硅，其基本 原理与气体电离室相类似，故又称固体电离室。半导体探测器的前身可以认为是晶体计数器。早在1926年就有人发现某些固体 电介质在核辐射下产生电导现象。后来，相继出现了氯化银、金刚石等晶体计数器。但是， 由于无法克服晶体的极化效应问题，迄今为止只有金刚石探测器可以达到实用水平。半导 体探测器发现较晚，1949年开始有人用α粒子照射锗半导体点接触型二极管时发现有电 脉冲输出。到1958年才出现第一个金硅面垒型探测器。直至60年代初，锂漂移型探测器 研制成功后，半导体探测器才得到迅速的发展和广泛应用。半导体探测器也有两个电极，并加有一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器 的灵敏区时，即产生电子_空穴对。然后，电子与空穴在电场作用下分别向两极运动，并被 电极收集而给出电脉冲。但在半导体探测器中，入射粒子产生一个电子-空穴对所需消耗 的平均能量为气体电离室产生一个离子对所需消耗的十分之一左右。这就是半导体探测器 具有很高能量分辨率的主要原因。半导体探测器的灵敏区应是接近理想的半导体材料，而 实际上一般的半导体材料都有较高的杂质浓度。因此，为了做出合乎要求的探测器，就必须 对杂质进行补偿或提高半导体单晶的纯度。通常使用的半导体探测器主要有结型、面垒型、 锂漂移型和高纯锗、硅等几种类型。用半导体材料制成的将射线能量转换成电信号的核辐射探测器。又称半导体计数 器。实质上是一个半导体材料高掺杂的较大体积的晶体二极管。入射粒子进入半导体探测 器后，产生空穴-电子对，这些空穴-电子对被探测器两电极的电场分开，并分别被阴极和 阳极收集，产生同射线粒子交出的能量成正比的输出脉冲信号，从而可探测射线的强度。由 于产生一个空穴_电子对所需的能量约3电子伏特(eV)，半导体探测器的能量分辨率比闪 烁计数器和气体电离探测器的要高得多。现有的核辐射探测器及其技术主要存在以下缺 陷1)无法实现大面积广域范围的监测。2)无法实现多个探测器的协同探测。3)现有的探 测器不具备通过感知周围环境而根据自身的需要进行探测。4)现有的辐射探测器即使具有 无线通信功能，也是使用现有标准技术，例如GPRS或者射频技术，这些标准技术性价比低， 可靠性低和安全性也不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种便携灵活高效的智能网络核辐射监测感知节点及其 控制方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种智能网络核辐射监测感知节点，包括通信模块、微控模块MCU，还包括温度传感器、GPS和辐射模块；微控模块的第一端口与辐射 监测模块的传输端口相连接，将控制信号传送给辐射模块，同时接收辐射模块监测到的辐 射值并将处理后的信号通过微控模块第二端口传输给通信模块，之后通信模块将数据发送 到传感器网络；微控模块的第三端口与温度传感器模块的传输端口相连接，将控制信号传 送给温度传感器模块，同时接收温度传感器模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过第 二端口传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微控模块的第四端口与 GPS模块的传输端口相连接，将控制信号传送给GPS模块，同时接收GPS模块监测到的辐射 值并将处理后的信号通过第二端口传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网本专利技术的智能网络核辐射监测感知节点的控制方法，包括以下步骤1)对辐射测量仪节点进行初始化；2)各节点通过通信模块进行组网，形成传感器网络；3)微控模块等待上位机传送命令，接收到上位机发送的控制命令信息后，执行步 骤4，否则继续等待；4)微控模块对接收的命令进行处理，并向gps模块、温度传感器模块和辐射模块 发送检测命令和读取命令；5)微控模块等待模块返回值，如果接收到返回值，执行步骤6)；在特定时间内没 有接收到则重新发送命令；6)对指定模块返回的数据进行打包处理，并将打包后的数据发送到传感器网络； 之后返回到步骤3，继续等待上位机发送命令。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为1)通过多个探测器之间的相互通信组 网，实现大面积广域范围的监测。2)通过自身携带的组网模块，实现多个探测器的协同探 测。3)通过自身携带的并具有定位功能的GPS模块，判断自身温度等传感器模块，克服现有 的无线传感器网络节点不具备通过感知周围环境，不能根据自身的需要而探测的缺陷，能 够自主探测。4)通过运行自主设计的网络协议栈，克服现有标准技术的安全隐患。附图说明图1是本专利技术的智能网络核辐射监测感知节点原理图。图2是本专利技术的智能网络核辐射监测感知节点控制方法流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1，本专利技术的一种智能网络核辐射监测感知节点，包括通信模块、微控模块， 还包括温度传感器、GPS和辐射模块；微控模块的第一端口 2与辐射监测模块的传输端口 1 相连接，将控制信号传送给辐射模块，同时接收辐射模块监测到的辐射值并将处理后的信 号通过微控模块第二端口 4传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微 控模块的第三端口 5与温度传感器模块的传输端口 6相连接，将控制信号传送给温度传感 器模块，同时接收温度传感器模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过第二端口 4传输 给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微控模块的第四端口 7与GPS模块的传输端口 8相连接，将控制信号传送给GPS模块，同时接收GPS模块监测到的辐射值并将处 理后的信号通过第二端口 4传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络。上述GPS模块采用FastraX公司的iTrax02GPS。上述温度传感器采用LPlanar公 司的TPT300。上述辐射模块采用德胜科技有限公司fj3200核素探测仪。本专利技术利用半导 体探测元件，实时感知Y射线辐射检测功能，可以处理实时检测信息，进行GPS定位，通过 SPI数据输出接口与通信模块传输数据智能网络核辐射监测感知节点。考虑到便携式终端对功耗、性能和尺寸大小的要求，上位机采用ARM9RISC CPU三 星S3C2440A作为主控芯片。三星S3C2440A CPU具有400MHz的主频。板上有一个SPI数 据输出接口、程序烧入接口。软件方面采用嵌入式Windows CE作为系统的基本平台，支持 嵌入式.NET、MFC、SQL。温度传感器模块使用便携式小型温度传感器，从主板上供以3. 3V 5V的直流电， 采样后的数据经过转换后最终数据可为核辐射探测仪的数据处理模块使用。GPS模块采用FastraX公司的iTraX02GPS接收模块，它集成了所有的信号线和电 源，是目前世界上体积最小，功耗最低的GPS OEM板，休眠是功耗仅为80uW，具有极快的信 号获取引擎。采用芯片式嵌入设计，可直接集成在PCB板上，最大限度的节省了空间。通信模块使用的是串行外围设备接口 SPI (Serial Peripheral Interface)通信 技术。接口采用同步串行3 4线方式进行通信，即1条时钟线SCK、1条数据输入线M0SI、 1条数据输出线MIS0，另外还有1条从选线NSS (可选)，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能网络核辐射监测感知节点，包括通信模块、微控模块，其特征在于，还包括温度传感器、ＧＰＳ和辐射模块；微控模块的第一端口［２］与辐射监测模块的传输端口［１］相连接，将控制信号传送给辐射模块，同时接收辐射模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过微控模块第二端口［４］传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微控模块的第三端口［５］与温度传感器模块的传输端口［６］相连接，将控制信号传送给温度传感器模块，同时接收温度传感器模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过第二端口［４］传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络；微控模块的第四端口［７］与ＧＰＳ模块的传输端口［８］相连接，将控制信号传送给ＧＰＳ模块，同时接收ＧＰＳ模块监测到的辐射值并将处理后的信号通过第二端口［４］传输给通信模块，之后通信模块将数据发送到传感器网络。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨余旺，周春芝，樊燕蓉，朱红英，郑亚，杨劲松，鞠玉涛，邵建辉，纪淑标，杨团伟，王磊，赵玮，
申请(专利权)人：南京理工大学，中国人民解放军防化研究院第二研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]