嵌入式核辐射远程监测系统设计.pdf

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1、昼应用技术嵌入式核辐射远程监测系统设计陈嘉源吴黎明邓耀华(广东工业大学信息工程学院)摘要：立足智能化理念，设计具有远程监测功能的核辐射监测系统。通过基于盖革．米勒计数器的核辐射检测节点，捕获环境中的高能射线强度并以电信号形式重现。同时，由搭建的无线传感网向嵌入式设备汇报环境中核辐射信息，并在人机交互终端以曲线波动的形式重绘核辐射强度的变化趋势。本系统可方便地远程监测环境辐射，一定程度上减少了核辐射对检测人员的伤害，扩大核辐射监测的应用范围。关键词：盖革米勒计数器；核辐射监测；无线传感网0引言信息，并由无线网络实时向上位机汇报。上位机由无线接

2、入网关和人机交互平台组成，通过加载在嵌入式核辐射监测仪是基于辐射射线通过物质时产生设备上的核辐射监测软件，检测人员可以随时查看各电离作用而进行开发的。目前，在便携式辐射测量领个检测节点的核辐射分布曲线状况，并根据设定的辐域，国外的代表产品有：法国的DMC2000GN伽马中射强度阈值，判断当前的环境状况是否对人体有害，子个人核辐射剂量报警仪、美国的RAEPRM．1200作出进一步的安全评估。核辐射检测仪等。近年来，我国的核辐射监测技术也取得一定的成果，典型的产品有：核工业部的盖革计数器-JB4020个人辐射剂量监测仪、上海仁机仪器仪表公司生产

3、的DP802i型X-7辐射个人剂量当量(率)报警仪等。但现有的核辐射检测仪多是手持式，检测人员必须亲临现场。虽然正常隋况下人们所处的环境辐射量都比较低，但辐射在人体有累计效果，长时间接触增加了检测人员受辐射的风险，并且这些设备价格昂贵LlJ。基于上述原因，本设计立足智能化理念，自主创新，设计基于盖革．米勒计数器的核辐射远程监测系图1检测系统框架图统，捕获核辐射信号并将其可视化，在嵌入式设备上2盖革．米勒计数器采集系统搭建人机交互平台并实现数据的智能化分析和波形2．1盖革．米勒计数器还原。盖革．米勒计数器是一种专门用于探测高能辐射1远程监测系

4、统工作原理粒子强度的记录仪器，可将高能辐射粒子以电信号的嵌入式核辐射远程监测系统框架如图1所示，包形式表达。最早的盖革．米勒计数器，是1908年由德括核辐射检测节点、无线传感网络、无线接入网关以国物理学家汉斯·盖革和英国物理学家卢瑟福在研究及人机交互平台。检测人员在检测点，如煤矿区、堆0【粒子的散射实验中，为探测仅粒子散射现象而设计土区、建筑工地等地方放置多个核辐射检测节点，组的，后来被广泛应用于电离辐射领域口圳。成无线传感网络。检测节点采集环境中的核辐射强度盖革．米勒计数器的核心部件是盖革．米勒计数34管，沿管轴线装有金属丝。在高电压驱动

5、下，管内的／计数器和可编程串行USAI。为组建远程通讯的无稀有气体处于临界电离状态。当有高能射线入射时，线传感网，需要在每个检测节点添加无线模块，本文辐射粒子轰击管内气体，管内气体吸收射线的能量发选用BENQM23的GPRS无线模块。该模块内嵌生电离现象，释放出多个自由电子，自由电子在电场TCP佃协议，通过串行US与控制器相连，操作作用下加速并射向金属丝。同时，电离的电子也轰击检测，而且使用AT指令对GPRS模块配置，适应能周围的气体，周围气体同样发生电离并释放自由电力强【m】。子，进而引起雪崩式放电，由雪崩产生的大量电子被2．3可视化人机

6、交互终端硬件设计金属丝快速收集，在金属丝处能检测到一个高频电脉人机交互终端主控处理器采用ARM11的冲信号。通过这样的方式，可将不可见的高能射线以$3C6410处理器，拥有520MHz的主频，加入了Intel模拟电信号的形式被观察，证实核粒子的存在。的SpeedStep动态电源管理技术，在保证CPU性能但是，通过盖革．米勒计数器捕获的信号是高频的情况下，最大限度地降低移动设备功耗。采用的网电脉冲信号，幅值不确定，且杂波较多，不利于采集络接口实现了数据信息的网络化管理。处理器内部集器采集。研究表明，单位时间核辐射的强度与该时间成了iwmmx指

7、令，加大处理器对多媒体数据的处理段内盖革．米勒计数器产生的高频脉冲数量成正比关速度，可流畅地运行Android1．6操作系统。系。因此，只要获得单位时间内电脉冲的数目，即可人机交互终端主要从监测人员的需求出发，实时得到对应的核辐射强度。显示当前环境监测数据，设定及更改相应参数的阈2．2采集节点硬件设计值，主动选择监测方案等。因此，本系统采用640×采集系统原理图如图2所示。在电源电路的供480的TFT屏，该显示屏支持触摸输入以及LCD显能下，高压驱动电路将5V直流电压提高到380V高示。电压，并将高压电加在盖革一米勒计数器两端，激发3上位机

8、软件设计管内气体电离[5。盖革．米勒计数器的输出端接入调3．1通讯报文格式理电路，将高频电脉冲信号整形为一个有固定脉宽、为避免多节点同时通讯导致数据丢失或混乱，采幅值受限的方波信