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(huì)敏感性，無論是丟棄還是泄漏，都會(huì)給人類社會(huì)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(huì)，對(duì)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(cè)、RFID電子標(biāo)簽、GPS地球定位、位移檢測(cè)、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(chǎng)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(huì)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(duì)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(huì)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(shí)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(chǎng)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(chǎng)部分以輻射源為前提設(shè)置劑量檢測(cè)、RFID電子標(biāo)簽識(shí)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(hào)并向現(xiàn)場(chǎng)本地和監(jiān)管人員發(fā)送報(bào)警信號(hào)。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(hào)通過3G、ADSL或?qū)＞€等方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；將移動(dòng)源位置信息通過GPS定位和GPRS傳送到監(jiān)控中心；將移動(dòng)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(chǎng)前端感知層的設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)場(chǎng)前端感知層主要由劑量檢測(cè)儀、防拆毀RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器、位移監(jiān)測(cè)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(cè)

　　使用不同型號(hào)的測(cè)量?jī)x對(duì)各個(gè)輻射源應(yīng)用場(chǎng)所的輻射強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。各監(jiān)測(cè)儀通過光電傳感器收集被測(cè)放射源的測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后，測(cè)量?jī)x將所獲得的數(shù)字信號(hào)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(shí)別RFID（RadioFrequencyIdenTIficaTIon）技術(shù)是一種新興自動(dòng)識(shí)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(shí)別并交換數(shù)據(jù)的目的。RFID具有遠(yuǎn)距離、同時(shí)可識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽、識(shí)別速度快、標(biāo)簽存儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)，報(bào)警器將自動(dòng)通過短信方式向特定號(hào)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（GlobalPosiTIoningSystem）全球定位系統(tǒng)

　　終端設(shè)備由GPS接收機(jī)、GPRS收發(fā)模塊等組成，GPS模塊負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星定位（經(jīng)度、緯度和海拔高度）信號(hào)，GPRS模塊負(fù)責(zé)完成信息的無線傳輸。當(dāng)移動(dòng)輻射源在使用或運(yùn)輸過程中，為了實(shí)現(xiàn)GPS終端對(duì)輻射源實(shí)現(xiàn)可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)控，GPS結(jié)合GIS（GeographicalInformaTIonSystem）地理信息系統(tǒng)對(duì)輻射源移動(dòng)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，GPS工作不正常時(shí)則通過GIS系統(tǒng)在相應(yīng)的地圖上標(biāo)以報(bào)警信息。

　　2．4 位移監(jiān)測(cè)

　　當(dāng)輻射源封裝體與安裝位置出現(xiàn)非法位移時(shí)，系統(tǒng)將及時(shí)向監(jiān)管中心和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行報(bào)警，以提醒現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員及時(shí)采取防范措施。

　　2．5 高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控

　　視頻監(jiān)控的應(yīng)用占據(jù)了安防領(lǐng)域大部分比例，對(duì)輻射源工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控和錄像更是必要的。尤其在一些重要場(chǎng)所（如水廠、電廠固定源和一些特殊需要的移動(dòng)運(yùn)輸源），一般均采用高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)。