輻射源安全監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：輻射源具有強(qiáng)烈的社會敏感性，無論是丟棄還是泄漏，都會給人類社會和環(huán)境造成無法估量的損失和危害。為了使其能夠進(jìn)一步造福于人類社會，對輻射源進(jìn)行規(guī)范使用，安全監(jiān)管尤為重要。文章介紹了一套集輻射源劑量監(jiān)測、RFID電子標(biāo)簽、GPS地球定位、位移檢測、視頻監(jiān)控和管理為一體的安全監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，以降低輻射源被盜的風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)輻射源安全監(jiān)管的目標(biāo)。

　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；輻射源；RFID；GPS；GPRS；視頻監(jiān)控

　　引言

　　隨著核技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，輻射源的應(yīng)用市場日趨廣泛。通過在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和研究方面的應(yīng)用，輻射源為人類和社會提供了巨大利益，為科技進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，因輻射源管理不善而對環(huán)境和人身健康造成了嚴(yán)重危害。輻射源傳統(tǒng)的監(jiān)管方式為上鎖、警示和人為看護(hù)等，但因人為因素導(dǎo)致丟失和泄漏事故比比皆是，給社會和公眾安全帶來巨大威脅。因此，建立一套基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)，將輻射源與網(wǎng)絡(luò)連接起來進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構(gòu)由前端現(xiàn)場部分（感知層）、數(shù)據(jù)傳輸部分（傳輸層）和安全監(jiān)管部分（應(yīng)用層）等組成，圖1所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，前端現(xiàn)場部分以輻射源為前提設(shè)置劑量檢測、RFID電子標(biāo)簽識別、GPS定位跟蹤、視頻監(jiān)控等裝置，以確保輻射源出現(xiàn)丟失、位移和泄漏等異常情況時(shí)通過傳輸層向監(jiān)管中心發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號并向現(xiàn)場本地和監(jiān)管人員發(fā)送報(bào)警信號。數(shù)據(jù)傳輸部分是通過GPRS方式將劑量信息、電子標(biāo)簽信息傳送到監(jiān)控中心；將視頻監(jiān)控信號通過3G、ADSL或?qū)＞€等方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；將移動源位置信息通過GPS定位和GPRS傳送到監(jiān)控中心；將移動源視頻監(jiān)控圖像通過GPRS以圖片形式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。由監(jiān)控中心的安全監(jiān)管系統(tǒng)完成信息的分析處理、智能化應(yīng)用服務(wù)和控制決策。

　　2 現(xiàn)場前端感知層的設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)場前端感知層主要由劑量檢測儀、防拆毀RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器、位移監(jiān)測設(shè)備、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件設(shè)備構(gòu)成。

　　2．1 劑量檢測

　　使用不同型號的測量儀對各個(gè)輻射源應(yīng)用場所的輻射強(qiáng)度進(jìn)行測量。各監(jiān)測儀通過光電傳感器收集被測放射源的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后，測量儀將所獲得的數(shù)字信號通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心可以判斷輻射源是否出現(xiàn)丟失或劑量外泄等事故。

　　2．2 RFID電子標(biāo)簽及閱讀器

　　射頻識別RFID（RadioFrequencyIdentification）技術(shù)是一種新興自動識別技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。它采用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通訊以達(dá)到目標(biāo)識別并交換數(shù)據(jù)的目的。RFID具有遠(yuǎn)距離、同時(shí)可識別多個(gè)標(biāo)簽、識別速度快、標(biāo)簽存儲容量大、數(shù)據(jù)安全等特點(diǎn)。在本方案中，利用RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輻射源防盜報(bào)警，其原理如圖2所示。

　　如果為每個(gè)輻射源安裝有效距離小于10m的防拆毀RFID標(biāo)簽，并在離放射源不遠(yuǎn)處（如小于10m）安裝RFID閱讀器，那么，RFID閱讀器將不斷地讀取RFID傳來的數(shù)據(jù)。一旦RFID標(biāo)簽被拆毀，或輻射源被移動到距離RFID閱讀器超過10m距離，RFID閱讀器將不能再讀取到該RFID的數(shù)據(jù)，此時(shí)就認(rèn)為放射源被非法移動，報(bào)警器將自動通過短信方式向特定號碼的手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)，通過GPRS或CDMA或3G網(wǎng)絡(luò)，向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信息。

　　2．3 GPS（GlobalPositioningS