基于MSP430和LcoRE6的無線輻射監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種利用高性能MSP430單片機(jī)和LcoRE6系列OEM無線收發(fā)模塊構(gòu)成的無線輻射監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，對其中的主從機(jī)架構(gòu)、無線通信方式和系統(tǒng)運(yùn)行流程等進(jìn)行了探討。該系統(tǒng)具有成本低、可靠性好以及便于實(shí)際工程實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，可快速構(gòu)成由點(diǎn)及面的分布式區(qū)域輻射監(jiān)控系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：MSP430；LcoRE6；IPORT；無線監(jiān)控

目前，在冶金、石油等企業(yè)的生產(chǎn)過程中普遍使用大量放射源，由于部分放射源活度較大，有可能對作業(yè)人員造成傷害，因此必須對射源周邊的輻射劑量進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的監(jiān)控。此外，礦廠的作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境一般比較惡劣且廠區(qū)面積較大，所以有線方式監(jiān)控不能滿足現(xiàn)實(shí)要求，而無線輻射監(jiān)控系統(tǒng)則可以很好的進(jìn)行無縫式區(qū)域輻射監(jiān)控。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要包括高壓電路、MSP430F149微處理器、IPORT以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊、LcoRE6無線收發(fā)模塊、上位機(jī)監(jiān)控等部分組成?？傮w框圖如圖1所示。

GM計(jì)數(shù)管是探測輻射射線的常見元件，其管內(nèi)充以惰性氣體和少量有機(jī)氣體。工作時(shí)，兩極間加上適當(dāng)?shù)闹绷鞲邏海渚€粒子射入管內(nèi)使氣體電離，電子運(yùn)動的過程中，受到強(qiáng)電場的加速，與許多分子碰撞電離產(chǎn)生大量電子，它們聚集后在外電路中形成可以計(jì)數(shù)的電壓脈沖。
系統(tǒng)的整體工作原理是：探頭部分的高壓電路產(chǎn)生450v左右的直流高壓，使得GM計(jì)數(shù)管在輻射射線的作用下產(chǎn)生脈沖信號。脈沖信號被送入MSP430F149微處理器的計(jì)數(shù)口進(jìn)行計(jì)數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換得出輻射劑量值并通過無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)。主機(jī)的LcoRE6無線收發(fā)模塊接收到探頭無線模塊發(fā)送過來的輻射劑量值，經(jīng)過處理器處理后在LCD液晶上顯示出來，數(shù)據(jù)同時(shí)由IPORT以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊通過網(wǎng)線發(fā)送到上位機(jī)監(jiān)控端。上位機(jī)除了查詢顯示劑量值外，還可以設(shè)置相應(yīng)探頭的報(bào)警閾值以及分布式探頭編號的增加和刪除。從而實(shí)現(xiàn)直觀的人機(jī)交互監(jiān)控。

2 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用夏瑞科技公司的LcoRE6無線收發(fā)模塊。該模塊具有體積小、超低功耗、發(fā)射距離較遠(yuǎn)(300米內(nèi))、工作于免許可證頻段、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。可輕松實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、廣播和Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)等組網(wǎng)方式。
模塊獨(dú)有的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為重要數(shù)據(jù)的傳輸提供了快速、可靠的無線網(wǎng)絡(luò)，使用戶可以建立完全自適應(yīng)和可升級、可擴(kuò)展的應(yīng)用系統(tǒng)。Ad-Hoc路由協(xié)議是專為多跳的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)百個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)與控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以為網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接收到損壞的數(shù)據(jù)包時(shí)節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行檢測并丟棄錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包。