技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及輻射劑量監(jiān)管領(lǐng)域，具體涉及一種輻射劑量監(jiān)控系統(tǒng)和檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：
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隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，放射源及射線裝置的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高了人民生活質(zhì)量發(fā)揮著重要作用。然而，由于放射源無(wú)色無(wú)味，隱于無(wú)形，其危險(xiǎn)性勝于“核殺手”。通過(guò)對(duì)事故發(fā)生原因的調(diào)查和總結(jié)，可以歸結(jié)為兩個(gè)方面的原因：一是執(zhí)法人員少、執(zhí)法工作任務(wù)重導(dǎo)致放射源安全監(jiān)管工作不到位；二是輻射環(huán)境監(jiān)督手段和執(zhí)法流程不夠完善。在放射源安全監(jiān)管方面，由于執(zhí)法人員少、執(zhí)法工作任務(wù)重，不能隨時(shí)對(duì)放射源應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行檢查，因此企業(yè)常存在僥幸投機(jī)心理違規(guī)建設(shè)施工，輻射防護(hù)措施不達(dá)標(biāo)，未辦理放射源登記備案直接使用，同時(shí)還存在私自引進(jìn)、轉(zhuǎn)讓放射源，放射源使用、監(jiān)管不當(dāng)?shù)戎T多問(wèn)題；在執(zhí)法時(shí)存在著明顯的“信息不對(duì)稱”，輻射環(huán)境執(zhí)法成本倒掛，缺乏對(duì)執(zhí)法過(guò)程的監(jiān)督管理等問(wèn)題。

因此，為了解決放射源安全監(jiān)督執(zhí)法方面遇到的問(wèn)題，本項(xiàng)目提出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、無(wú)線通信、數(shù)據(jù)庫(kù)及移動(dòng)云計(jì)算等技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)為依托，以智能移動(dòng)終端設(shè)備為載體，通過(guò)智能app軟件開(kāi)發(fā)搭建起輻射監(jiān)督移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，發(fā)揮輻射環(huán)境監(jiān)督部門(mén)對(duì)放射源應(yīng)用企業(yè)的監(jiān)督指導(dǎo)作用，提高輻射環(huán)境行政執(zhí)法的整體能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)放射源的智能化監(jiān)管。

近年來(lái)，我國(guó)各地逐步開(kāi)展了輻射環(huán)境移動(dòng)監(jiān)督執(zhí)法系統(tǒng)的建設(shè)工作。中科宇圖天下科技有限公司在提出智慧化環(huán)境執(zhí)法的解決方案，即：通過(guò)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用來(lái)構(gòu)建空地一體化的環(huán)境監(jiān)督移動(dòng)執(zhí)法技術(shù)體系。2014年以來(lái)，北京、天津、遼寧等地開(kāi)始探索建設(shè)輻射監(jiān)督移動(dòng)執(zhí)法平臺(tái)。但這些系統(tǒng)多為手機(jī)上簡(jiǎn)單的查詢系統(tǒng)，還未能與中心后臺(tái)、gis地理信息平臺(tái)充分結(jié)合，也未能將真實(shí)的執(zhí)法需求融入系統(tǒng)內(nèi)。環(huán)保執(zhí)法工作人員無(wú)法隨時(shí)了解執(zhí)法和后續(xù)處罰情況，對(duì)現(xiàn)在執(zhí)法對(duì)象的信息無(wú)法實(shí)時(shí)掌握和了解。目前，大部分移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)都存在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法的信息交換不及時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法無(wú)法及時(shí)上報(bào)記錄、取證信息，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法人員的工作效率低下；現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法無(wú)法與后臺(tái)地理信息平臺(tái)互動(dòng)，造成執(zhí)法工作被動(dòng)；掌上終端功能單一、界面陳舊、操作繁瑣，系統(tǒng)大多華而不實(shí)等問(wèn)題。

由于放射性輻射發(fā)生的能量較高，可以引起周圍物質(zhì)的原子電離，又稱電離輻射，具有不可視等專屬特性，如果不注意會(huì)對(duì)人員造成傷害，傳統(tǒng)的放射性探測(cè)主要通過(guò)計(jì)數(shù)管、氣體電離室、閃爍探測(cè)體和固體探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)放射性的劑量大小。計(jì)數(shù)管、氣體電離室以及光電倍增器供電需求高，普通智能設(shè)備很難滿足其供電要求，而且體積大，固體探測(cè)器通常需要在低溫環(huán)境中進(jìn)行探測(cè)，因此更不能滿足一般工況下的探測(cè)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明為克服上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種輻射劑量監(jiān)控系統(tǒng)和檢測(cè)方法，其中的輻射劑量探測(cè)器通過(guò)mppc模塊接收放射源的輻射信號(hào)，并將所接收的輻射信號(hào)通過(guò)處理后以電信號(hào)的模式傳輸給微處理器，由微處理器判斷輻射劑量是否超標(biāo)，從而判定放射源是否泄露，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給智能便攜通訊設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)備份，并報(bào)送監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的輻射劑量監(jiān)控系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于：包括輻射劑量探測(cè)器和智能便攜通訊設(shè)備，所述輻射劑量探測(cè)器包括殼體和設(shè)于殼體內(nèi)的電路板，所述殼體上設(shè)有mppc模塊、led顯示屏和microusb接口，mppc模塊、led顯示屏和microusb接口均與電路板上的微處理器相連，輻射劑量探測(cè)器通過(guò)microusb接口連接智能便攜通訊設(shè)備。

作為本監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殼體上還設(shè)有工作指示燈，工作指示燈與微處理器相連。工作指示燈可以用來(lái)指示輻射劑量正常與超標(biāo)情況，指示燈分紅綠兩種工作狀態(tài)，綠色為通電及正常工作狀態(tài)，紅色為輻射計(jì)量值超出標(biāo)準(zhǔn)限值。

作為本監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殼體為圓柱體，mppc模塊和microusb接口分別位于殼體的兩端，led顯示屏位于殼體的表面上。

作為本監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述智能便攜通訊設(shè)備為智能手機(jī)或平板電腦。

本發(fā)明的輻射劑量檢測(cè)方法，采用的技術(shù)方案在于包括以下步驟：

一、由mppc模塊5檢測(cè)輻射信號(hào)，并將接收的輻射信號(hào)經(jīng)處理以電信號(hào)的模式傳輸給微處理器；

二、由微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷劑量是否超標(biāo)；

三、若不超標(biāo)，則僅由led顯示屏對(duì)檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行顯示；若超標(biāo)，則由led顯示屏顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，微處理器啟動(dòng)工作指示燈進(jìn)行警示，同時(shí)向智能便攜通訊設(shè)備發(fā)送報(bào)警信息。

作為本檢測(cè)方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟二中，微處理器通過(guò)mppc模塊測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的平均計(jì)數(shù)，即平均計(jì)數(shù)率來(lái)作為測(cè)量結(jié)果，將本次測(cè)量所得平均計(jì)數(shù)率定為x(i)，上次計(jì)算所得平均計(jì)數(shù)率定為y(i-1)，則有：

e(i)＝x(i)-y(i-1)

d(i)＝e(i)-e(i-1)

其中，e(i)為測(cè)量值與實(shí)際值之差，d(i)為兩次差值的變化，

由此計(jì)算本次的平均計(jì)數(shù)率為：

y(i)＝y(tǒng)(i-1)+kpe(i)+kid(i)

其中，kp為比例因子，ki為積分因子，kt為溫度因子。

作為本檢測(cè)方法的進(jìn)一步改進(jìn)，將測(cè)量結(jié)果引入溫度校正因子kt，即y(i)＝y(tǒng)(i-1)+kt[kpe(i)+kid(i)]。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)mppc模塊接收放射源的輻射信號(hào)，并將所接收的輻射信號(hào)通過(guò)處理后以電信號(hào)的模式傳輸給微處理器，通過(guò)微處理器的處理將數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線傳送給led顯示屏對(duì)輻射劑量值進(jìn)行顯示，同時(shí)可通過(guò)microusb接口將信號(hào)傳送給智能便攜通訊設(shè)備，由智能便攜通訊設(shè)備將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理存檔，同時(shí)報(bào)送監(jiān)管機(jī)構(gòu)；本發(fā)明的檢測(cè)方法通過(guò)計(jì)算平均計(jì)數(shù)率來(lái)獲得檢測(cè)結(jié)果，提高了檢測(cè)精度。

本發(fā)明將放射源安全監(jiān)管與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法工作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了行政執(zhí)法的信息化管理以及政企間的信息共享和交互，同時(shí)在保證放射源應(yīng)用安全性的基礎(chǔ)上提高工作效率，降低執(zhí)法人員操作強(qiáng)度，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高行政能力和辦事效率。

附圖說(shuō)明：

圖1為輻射劑量探測(cè)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為輻射劑量探測(cè)器的電路原理框圖；

圖3為電路板的電路圖；

圖4為led顯示屏的電路圖；

圖5為mppc模塊的電路圖；

圖6為穩(wěn)壓變壓電路圖；

圖7為輻射劑量探測(cè)器和智能便攜通訊設(shè)備相連的示意圖；

圖8為本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式：

參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的輻射劑量監(jiān)控系統(tǒng)，包括如圖7所示相互連接的輻射劑量探測(cè)器1和智能便攜通訊設(shè)備2，所述輻射劑量探測(cè)器1包括圓柱形的殼體3和設(shè)于殼體3內(nèi)的電路板4，電路板4的電路圖如圖3所示，所述殼體3的兩端部分別設(shè)有microusb接口7和mppc模塊5，mppc模塊5的電路圖如圖5所示，殼體3的表面于中部設(shè)有l(wèi)ed顯示屏6，led顯示屏6的電路圖如圖4所示，殼體3的表面還設(shè)有工作指示燈9，mppc模塊5、led顯示屏6、microusb接口7和工作指示燈9均與電路板4上的微處理器8相連，輻射劑量探測(cè)器1通過(guò)microusb接口7連接智能便攜通訊設(shè)備2。所述智能便攜通訊設(shè)備2為智能手機(jī)或平板電腦。

穩(wěn)壓電路與mppc工作電路和microusb接口項(xiàng)連接

供電形式由智能便攜通訊設(shè)備2通過(guò)microusb接口7傳輸給如圖6所示的穩(wěn)壓變壓電路后給mppc模塊5供電。

mppc模塊5接收的輻射信號(hào)通過(guò)處理以電信號(hào)的模式傳輸給微處理器8，通過(guò)微處理器8的處理將數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線傳送給led顯示屏6，通過(guò)microusb接口7傳送給智能便攜通訊設(shè)備2，由智能便攜通訊設(shè)備2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理存檔，同時(shí)報(bào)送監(jiān)管機(jī)構(gòu)，led顯示屏6可直接顯示出該設(shè)備所處位置的輻射劑量值。

參照?qǐng)D8，本發(fā)明的輻射劑量檢測(cè)方法，包括以下步驟：

一、由mppc模塊5檢測(cè)輻射信號(hào)，并將接收的輻射信號(hào)經(jīng)處理以電信號(hào)的模式傳輸給微處理器8；

二、由微處理器8進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷劑量是否超標(biāo)；

三、若不超標(biāo)，則僅由led顯示屏6對(duì)檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行顯示；若超標(biāo)，則由led顯示屏6顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，微處理器8啟動(dòng)工作指示燈9進(jìn)行警示，同時(shí)向智能便攜通訊設(shè)備2發(fā)送報(bào)警信息。

由于本發(fā)明設(shè)計(jì)的輻射劑量探測(cè)器1需要體積小、供電小等要求，因此選用mppc模塊5進(jìn)行放射性探測(cè)，它具有體積小，供電低等優(yōu)點(diǎn)。

mppc是基于光電倍增管原理，把看不到的射線通過(guò)閃爍體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光子被mppc所檢測(cè)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)的多少即可反映出放射性劑量的大小。由于每一個(gè)mppc都存在個(gè)性差異如果需要其精準(zhǔn)檢測(cè)出放射性的大小需要根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)測(cè)局所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)放射源標(biāo)定。

由于統(tǒng)計(jì)漲落的存在，(放射性探測(cè)的特性)要想得到最準(zhǔn)確的測(cè)量，只能通過(guò)無(wú)限多次的重復(fù)測(cè)量才能獲得。在實(shí)際的工作中，要進(jìn)行無(wú)限多次的測(cè)量是不可能的，也是不必要的，一般只能用有限次測(cè)量的平均值來(lái)代替。通常情況下，我們只需測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的平均計(jì)數(shù)，即平均計(jì)數(shù)率(單位是計(jì)數(shù)/分(cpm)或者計(jì)數(shù)/秒(cps))。

假設(shè)在t時(shí)間內(nèi)記錄了n個(gè)計(jì)數(shù)，則平均計(jì)數(shù)率n＝n/t。假設(shè)時(shí)間t的測(cè)量是精確的，其測(cè)量誤差忽略不計(jì)，則平均計(jì)數(shù)率n的標(biāo)準(zhǔn)誤差σn由下式表示：

平均計(jì)數(shù)率結(jié)果可記為

由式(1)可見(jiàn)，測(cè)量時(shí)間愈長(zhǎng)，平均計(jì)數(shù)率誤差越小。

對(duì)于相對(duì)誤差，則為：

此式表明，總計(jì)數(shù)越高，相對(duì)誤差越小，延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間可以使相對(duì)誤差變小。

由此分析可知，平均計(jì)數(shù)率的誤差和相對(duì)誤差均與測(cè)量時(shí)間有很大關(guān)系。通過(guò)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間可適當(dāng)減小誤差。

為實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)，在應(yīng)用中需要找出平均計(jì)數(shù)率與測(cè)量時(shí)間之間的隸屬關(guān)系。從式(2)中，我們可以看出，在某一量程內(nèi)，當(dāng)測(cè)量精確度給定時(shí)(為方便計(jì)算，即可以認(rèn)為相對(duì)誤差一定時(shí))我們可以根據(jù)測(cè)得的平均計(jì)數(shù)率來(lái)求得測(cè)量時(shí)間，即

從式(3)中可知，當(dāng)精確度給定時(shí)，在平均計(jì)數(shù)率高的情況下可適當(dāng)縮短測(cè)量時(shí)間，在平均計(jì)數(shù)率低的情況下可適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間。

微處理器8的智能pid調(diào)節(jié)算法：

通過(guò)上述的分析，我們知道，統(tǒng)計(jì)誤差的存在是必然的，無(wú)法完全消除。延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間實(shí)際上是利用測(cè)量的靈敏度來(lái)?yè)Q取一定的測(cè)量精度。為了不犧牲太多的靈敏度又保證一定的測(cè)量精度，因此，我們提出智能pid調(diào)節(jié)算法，具體如下：

假定本次測(cè)量所得平均計(jì)數(shù)率為x(i)，上次計(jì)算所得平均計(jì)數(shù)率為y(i-1)，則有：

e(i)＝x(i)-y(i-1)(4)

d(i)＝e(i)-e(i-1)(5)

其中，e(i)為測(cè)量值與實(shí)際值之差，d(i)為兩次差值的變化，

由此我們可以計(jì)算本次的平均計(jì)數(shù)率為：

y(i)＝y(tǒng)(i-1)+kpe(i)+kid(i)(6)

其中，kp為比例因子，ki為積分因子，kt為溫度因子。

由于探測(cè)儀器的本身特性探測(cè)，因此環(huán)境溫度會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響因子，最終的測(cè)量結(jié)果引入溫度校正因子kt，即

y(i)＝y(tǒng)(i-1)+kt[kpe(i)+kid(i)](7)。

由于mppc模塊5屬于感光器件，因此在mppc元器件表面要進(jìn)行遮光處理，此處采用涂膠和金屬外殼固化處理，即保證了遮光效果，同時(shí)還可以有效的減少電磁干擾。