一种放射源监控装置及监控方法

摘要

本发明公开了一种放射源监控装置及监控方法，监控装置包括放射源存放小车、服务器、移动终端。通过“两级”定位的方式对放射源存放、运输、使用进行全过程、不间断的实时监控，放射源管理人员和使用人员都能通过移动终端实时监控存放小车的位置(一级定位)和放射源的工作状态(二级定位)，真正实现全过程的“双人”管理，大大降低了放射源的失控风险。

权利要求

1.一种放射源监控装置的放射源监控方法，其特征在于，

所述放射源监控装置，包括：

存放放射源的存放小车，其内设有铅制腔室，所述存放小车的车盖上设有感应器以感应车盖是否正常关闭或开启；所述存放小车上安装有指纹锁与机械锁；所述存放小车的车体采用一体式构造，所述存放小车上的车盖与车体之间设有橡胶密封条；

定位模块，其安装在所述存放小车内的监测箱内；所述定位模块包括：GPS、GSM以及WIFI定位子模块；所述定位模块与服务器通过网络信号连接；

辐射剂量率仪，其安装在所述监测箱内；

显示模块，其安装在所述监测箱内；

充电电源，其安装在所述监测箱内，并与所述定位模块、辐射剂量率仪、感应器和显示模块电连接以提供电能；所述充电电源上连接有电量监测器；

数据收发模块，其与所述辐射剂量率仪、定位模块、电量监测器、感应器和显示模块电连接；

辐射屏蔽块，其不完全包裹在所述监测箱上；所述辐射屏蔽块为铅保护层；

数据处理的服务器，其与存放小车的数据收发模块通过网络信号双向连接；

实时监控的移动终端，与服务器通过网络信号连接；所述移动终端包含管理者和使用者移动终端，与服务器通过网络信号连接；

所述放射源监控方法包括以下步骤：

步骤一、服务器输入存放小车在执行任务时的位置阈值、辐射剂量率阈值、电量阈值和车盖开启时间阈值及车盖行程阈值；

步骤二、将放射源装入存放小车中，再将车盖关上，然后将所述存放小车带至执行任务的地点；

步骤三、定位模块实时测定存放小车位置；辐射剂量率仪实时测定存放小车的辐射剂量率；电量监测器实时测定充电电源的电量；车盖上的感应器实时测定车盖开启时间和车盖行程；数据收发模块将检测到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程发送给服务器；

步骤四、服务器分别将接收到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程与预设定的阈值比较，判定存放小车、放射源、电池电量及车盖的状态是否正常，并同时通过网络信号将存放小车、放射源、电池电量、车盖的状态信息及报警信号实时传输给移动终端、服务器及存放小车；移动终端和存放小车的显示模块将显示当前所有状态以及异常状态时的报警信号；

当所述存放小车到达执行任务地点时，所述监测箱的定位模块，即GPS、GSM以及WIFI定位子模块实时检测的位置值将发送至服务器，实现“第一级”定位；此时服务器将接收到实时位置值与位置阈值相比较，当实时位置值与位置阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器和移动终端的位置报警信号；反之，触发存放小车、服务器和移动终端的位置报警信号；

所述感应器实时检测的车盖行程和实时车盖开启时间通过数据收发模块发送至服务器上，此时服务器将接收到的实时车盖行程和实时车盖开启时间与车盖开启时间阈值、车盖行程阈值相比较，当实时检测值与阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器及移动终端的车盖报警信号；反之，触发存放小车、服务器及移动终端的车盖报警信号；

所述服务器采用辐射剂量率与距离的算式，实现通过辐射剂量率阈值约束放射源与存放小车位置的功能，实现“第二级”定位；所述服务器根据其内置的算式，将服务器输入的放射源与存放小车之间的许可距离值转换成辐射剂量率阀值，再与所述的实时辐射剂量率值进行比较，当实时辐射剂量率值与辐射剂量率阀值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器及移动终端的辐射剂量率报警信号；反之，触发存放小车、服务器及移动终端的辐射剂量率报警信号；

其中，所述算式为：

其中，Dair为放射源周围某点空气吸收剂量率；

为放射源周围某点的射线注量率；

μen/ρ为质能吸收系数；

Er为射线能量；

A为单位时间内对周围空间的射线数量；

r为某一点到源点的距离。

2.如权利要求1所述的放射源监控装置的放射源监控方法，其特征在于，所述充电电源的电量检测器实时检测的电量值通过数据收发模块发送至服务器中，此时服务器将接收到实时电量检测值与电量阈值相比较，当实时电量检测值与电量阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器及移动终端的电量报警信号；反之，触发存放小车、服务器及移动终端的电量报警信号。

说明书

一种放射源监控装置及监控方法

技术领域

[0001] 本发明属于放射源监控领域，具体涉及到放射源监控设备领域。

背景技术

[0002] 放射源的存放、移动、使用过程的安全可控是放射源管理的重要环节。借助于先进的定位、网络、辐射检测、物联网等技术，放射源使用单位对放射源库(放射源存放)、放射源运输(放射源移动的一种)或固定使用放射源场所(放射源使用的一种)进行了有效的监控和严格的管理，放射源管理者能够容易对放射源库、放射源运输过程和固定使用源场所的放射源状态进行监管以确保放射源的安全。由于放射源库、放射源运输过程和固定使用源场所基于不同的辐射安全监管目的和要求，所以放射源监控系统不尽相同，系统之间相对独立，不便统一管理。更为重要的是放射源从这些装置或场所取出使用的过程不能通过这些监控系统进行有效监控，存在监控盲区。

[0003] 目前对放射源的状态的监管主要通过定位和辐射剂量率监测两种方法。由于放射源的射线能量高，对电子芯片有很大的损伤，另外放射源体积较小，定位装置和辐射剂量率仪与放射源集成到一起会影响放射源的使用，因而放射源定位装置和辐射剂量率仪一般不直接置于与放射源上。通常采取两种方式来实现对放射源的定位和辐射剂量率检测，一是定位装置和辐射剂量率仪置于放射源库、放射源运输或固定使用放射源场所采用，放射源一旦离开这些场所或运输装置后无法进行监控。二是定位装置于可移动的存放罐上，辐射剂量率仪由现场使用人员随身携带。定位装置仅对存放罐定位。放射源从存放罐取出后，依赖现场使用人员携带的辐射剂量率仪来监控，稍有疏忽可能造成放射源失控。管理人员无法实时获取现场的存放罐位置和放射源工作状态，监管环节缺失，大大地增加了放射源在使用过程中的遗失风险。基于此，本发明设计了一种具有存放、位置和状态监控、状态显示与报警功能的放射源监控装置及方法，能够实时、有效、连续地对放射源的存放、移动、使用全过程进行监控。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种放射源监控装置，其包括：

[0006] 存放放射源的存放小车，其内设有铅制腔室，所述存放小车的车盖上设有感应器以感应车盖是否正常关闭或开启；

[0007] 定位模块，其安装在所述存放小车内的监测箱内；

[0008] 辐射剂量率仪，其安装在所述监测箱内；

[0009] 显示模块，其安装在所述监测箱内；

[0010] 充电电源，其安装在所述监测箱内，并与所述定位模块、辐射剂量率仪、感应器和显示模块电连接以提供电能；所述充电电源上连接有电量监测器；

[0011] 数据收发模块，其与所述辐射剂量率仪、定位模块、电量监测器、感应器和显示模块电连接；

[0012] 辐射屏蔽块，其不完全包裹在所述监测箱上；所述辐射屏蔽块为铅保护层。

[0013] 数据处理的服务器，其与存放小车的数据收发模块通过网络或无线信号双向连接。

[0014] 实时监控的移动终端，与服务器通过网络或无线信号连接。

[0015] 优选的是，其中，所述定位模块包括：GPS、GSM以及WIFI定位子模块；所述定位模块与服务器通过网络或无线信号连接相连接。

[0016] 优选的是，其中，所述存放小车上安装有指纹锁与机械锁。

[0017] 优选的是，其中，所述存放小车的车体采用一体式构造，所述存放小车上的车盖与车体之间的设有橡胶密封条。

[0018] 优选的是，其中，所述移动终端包含管理者和使用者移动终端，与服务器通过网络或无线信号连接。

[0019] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，还提供了一种放射源监控方法，其包括以下步骤：

[0020] 步骤一、服务器输入存放小车在执行任务时的位置阈值、辐射剂量率阈值、电量阈值和车盖开启时间阈值、车盖行程阈值；

[0021] 步骤二、将放射源装入存放小车中，再将车盖关上，然后将所述存放小车带至执行任务的地点；

[0022] 步骤三、定位模块实时测定存放小车位置；辐射剂量率仪实时测定存放小车的辐射剂量率；电量监测器实时测定充电电源的电量；车盖上的感应器实时测定车盖时间和车盖行程；数据收发模块将检测到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程发送给服务器；

[0023] 步骤四、服务器分别将接收到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程与预设定的阈值比较，判定存放小车、放射源、电池电量、车盖等状态是否正常，并同时通过网络或无线信号将存放小车、放射源、电池电量、车盖等状态信息及报警信号实时传输给移动终端、服务器、存放小车；移动终端和存放小车的显示模块将显示当前所有状态以及异常状态时的报警信号。

[0024] 优选的是，其中，当所述存放小车到达执行任务地点时，所述监测箱的定位模块，即GPS、GSM以及WIFI定位子模块实时检测的位置值将发送至服务器，实现“第一级”定位。此时服务器将接收到实时位置值与位置阈值相比较，当实时位置值与位置阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器、移动终端的位置报警信号；反之，触发存放小车、服务器、移动终端的位置报警信号。

[0025] 优选的是，其中，所述感应器实时检测的车盖行程和实时车盖开启时间通过数据收发模块将发送至服务器上，此时服务器将接收到实时车盖行程和实时车盖开启时间与车盖开启时间阈值、车盖行程阈值相比较，当实时检测值与阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器、移动终端的车盖报警信号；反之，触发存放小车、服务器、移动终端的车盖报警信号。

[0026] 优选的是，其中，所述服务器采用辐射剂量率与距离的算式，实现通过辐射剂量率阈值约束放射源与存放小车位置的功能，实现“第二级”定位。所述服务器根据其内置的算式，将服务器输入的放射源与存放小车之间的许可距离值转换成辐射剂量率阀值，再与所述的实时辐射剂量率值进行比较，当实时辐射剂量率值与辐射剂量率阀值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器、移动终端的辐射剂量率报警信号；反之，触发存放小车、服务器、移动终端的辐射剂量率报警信号。

[0027] 其中，所述算式为：

[0028]

[0029]

[0030] 其中，Dair为放射源周围某点空气吸收剂量率；

[0031] 为放射源周围某点的射线注量率；

[0032] μen/ρ为质能吸收系数；

[0033] Er为射线能量；

[0034] A为单位时间内对周围空间的射线数量；

[0035] r为某一点到源点的距离。

[0036] 优选的是，其中，所述充电电源的电量检测器实时检测的电量值通过数据收发模块发送至服务器中，此时服务器将接收到实时电量检测值与电量阈值相比较，当实时电量检测值与电量阈值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器、移动终端的电量报警信号；反之，触发存放小车、服务器、移动终端的电量报警信号。

[0037] 本发明至少包括以下有益效果：当放射源一旦从存放罐、放射源库或放射源运输车或固定使用放射源场所取出使用时，其就造成了一种监控真空，过去这种真空往往依靠存放罐的定位装置和使用者的便携式辐射剂量率仪来确定和跟踪其状态，而便携式辐射剂量率仪来监测，其只能是一种间断的、不连续的监测，其并不能避免人的疏忽造成放射源失控的情况发生，而本发明则能通过辐射剂量率仪与位置的关系算法，把辐射剂量率测量值转换为放射源与存放小车的位置，实现通过辐射剂量率阈值约束放射源与存放小车的位置的功能；把辐射剂量率值与距离再结合辐射量的大小实现对放射源的不间断、连续的监控，使放射源的每一秒都处于有效的监控之中。

[0038] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：

[0039] 图1为本发明提供的放射源存放小车示意；

[0040] 图2为本发明提供的放射源监控装置示意图；

[0041] 图3为本发明提供的放射源监控装方法逻辑流程图一；

[0042] 图4为本发明提供的放射源监控装方法数据流向图；

[0043] 图5为本发明提供的放射源监控装方法逻辑流程图二。具体实施方式：

[0044] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0045] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

[0046] 如图1-5所示本发明提供的存放放射源的存放小车1，其内设有铅制腔室 101，所述存放小车1的车盖11上设有感应器102以感应车盖11是否正常关闭或开启；

[0047] 定位模块103，其安装在所述存放小车1内的监测箱12内；

[0048] 辐射剂量率仪105，其安装在所述监测箱12内；

[0049] 显示模块104，其安装在所述监测箱12内；

[0050] 充电电源108，其安装在所述监测箱12内，并与所述定位模块103、辐射剂量率仪105、感应器102和显示模块104电连接以提供电能；所述充电电源108上连接有电量监测器
106；

[0051] 数据收发模块107，其与所述辐射剂量率仪105、定位模块103、电量监测器106、感应器102和显示模块104电连接；

[0052] 辐射屏蔽块109，其不完全包裹在所述监测箱12上；所述辐射屏蔽块109 为铅保护层。

[0053] 数据处理的服务器2，其与存放小车的数据收发模块107通过网络或无线信号双向连接。

[0054] 实时监控的移动终端3，与服务器2通过网络或无线信号连接；

[0055] 使用说明：将放射源装入铅制腔室101内，辐射剂量率仪105实时检测存放小车处的辐射剂量率，并将其传输至数据收发模块107中，数据收发模块107将辐射剂量率发送至服务器2中，所述服务器2将会分析并判断放射源是否处于正常状态；同时，定位模块103实时检测存放小车的位置，并将其发送至数据收发模块107中，收发模块108将实时位置信息发送至服务器 2中，以判断存放小车1是否在执行任务的地点；电量监测器106实时检测充电电源108的电量，并将其送至数据收发模块107，再发送至服务器2中，以确保电量处于受监控状态；服务器2将通过网络或无线信号将数据发送至移动终端3以及存放小车1以供远程的监控人员实时监控，同时监控人员还可以通过服务器2的存储器随时调用与查看以往的数据记录信息。

[0056] 3、如上述技术方案中，所述定位模块103包括：GPS1031、GSM1032 以及WIFI定位子模块1033；所述定位模块103与服务器2通过网络或无线信号连接相连接；定位模块103包括三种定位子模块，其目的在于精确定位，当小车被带到地下或房间结构复杂的室内进行任务时，往往GPS定位子模块 1031不能精确定位，因此同时通过三种定位器对小车进行精确定位，以实现“一级定位”。

[0057] 如上述技术方案中，所述存放小车上安装有指纹锁110与机械锁111，获得授权使用的操作人员甲才能打开指纹锁110，而获得授权使用的操作人员乙才能打开机械锁111，而只有同时打开指纹锁110与机械锁111，存放小车 1才能打开。

[0058] 如上述技术方案中，所述存放小车1的车体采用一体式构造，所述存放小车上的车盖11与车体13之间的设有橡胶密封条；衰减放射源的射线减少监测箱的辐射损伤。

[0059] 为实现本发明的目的，如图1-5所示，还提供的一种放射源监控方法，其包括以下步骤：

[0060] 步骤一、服务器2输入存放小车在执行任务时的位置阈值、辐射剂量率阈值、电量阈值和车盖开启时间阈值、车盖行程阈值；

[0061] 步骤二、将放射源装入存放小车1中，再将车盖11关上，然后将所述存放小车1带至执行任务的地点；

[0062] 步骤三、定位模块103实时测定存放小车位置；辐射剂量率仪105实时测定存放小车的辐射剂量率；电量监测器106实时测定充电电源108的电量；车盖11上的感应器102实时测定车盖时间和车盖行程；数据收发模块107将检测到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程发送给服务器2；

[0063] 步骤四、服务器2分别将接收到的实时位置值、实时辐射剂量率值、实时电量检测值、实时车盖开启时间和实时车盖行程与预设定的阈值比较，判定存放小车、放射源、电池电量、车盖等状态是否正常，并同时通过网络或无线信号将存放小车、放射源、电池电量、车盖等状态信息及报警信号实时传输给移动终端3、服务器2、存放小车1；移动终端3和存放小车1的显示模块将显示当前所有状态以及异常状态时的报警信号；

[0064] 此放射源监控方法的主要目的就在于，定位模块103实时检测的存放小车1的位置传送到服务器2，此时服务器2将接收到位置检测值与阈值相比较，以判断存放小车1位置，此为“一级定位”，辐射剂量率仪105实时检测的放射源的辐射剂量率，以此来对放射源的状态进行实时监控，此为“二级定位”，即使在放射源存放在小车或被拿出存放小车进行使用都可以进行不间断实时的监控。

[0065] 如上述技术方案中，如表1所示，当所述存放小车1到达执行任务地点时，所述监测箱的定位模块103，即GPS1031、GSM1032以及WIFI定位子模块1033实时检测的位置值将发送至服务器2，实现“第一级”定位。此时服务器2将接收到实时位置值与位置阈值相比较，当实时位置值与位置阈值相匹配时，将不会触发存放小车1、服务器2、移动终端3的位置报警信号；反之，触发存放小车1、服务器2、移动终端3的位置报警信号；

[0066] 当要去到野外进行一些探伤、测量等需要用的放射源的任务时，先通过服务器2预设一个授权位置范围Z’，即出行任务时的位置范围；当存放小车1被带到此授权范围时，其会通过定位模块103定位，定位模块103，即GPS 定位子模块1031、GSM定位子模块1032实时检测的定位信息将发送至服务器2，此时服务器2将接收到位置检测值与位置阈值相比较，如表1所示，当检测值与阈值相匹配时，将不会触发存放小车1、服务器2、移动终端3的位置报警信号；反之，触发存放小车1、服务器2、移动终端3的位置报警信号。

[0067] 如上述技术方案中，如表1所示，所述感应器102实时检测的车盖行程和实时车盖开启时间通过数据收发模块107将发送至服务器2上，此时服务器2将接收到实时车盖行程和实时车盖开启时间与车盖开启时间阈值、车盖行程阈值相比较，当实时检测值与阈值相匹配时，将不会触发存放小车1、服务器2、移动终端3的车盖报警信号；反之，触发存放小车1、服务器2、移动终端3的车盖报警信号；此车盖11完全打开的时候，其行程为30cm，服务器2内设置的两段阀值，如表1所示，一段为K1：0-1cm，另一段为K2： 20-30cm，感应器102实时测得一个行程K值，当车盖11一直处于0-1cm之间且超过了时间控制器所设定的阀值，服务器2会通过分析并判断车盖未盖实，并触发存放小车1、服务器2、移动终端3的车盖报警信号；当车盖11 一直处于20-30cm之间且超过了时间控制器所设定的阀值，服务器2会通过分析并判断车盖异常开启，并触发存放小车1、服务器2、移动终端3的车盖报警信号。

[0068] 如上述技术方案中，如表1所示，所述服务器2采用辐射剂量率与距离的算式，实现通过辐射剂量率阈值约束放射源与存放小车位置的功能，实现“第二级”定位。所述服务器2根据其内置的算式，将服务器2输入的放射源与存放小车之间的许可距离值转换成辐射剂量率阀值，再与所述的实时辐射剂量率值进行比较，当实时辐射剂量率值与辐射剂量率阀值相匹配时，将不会触发存放小车、服务器、移动终端的辐射剂量率报警信号；反之，触发存放小车1、服务器2、移动终端3的辐射剂量率报警信号。

[0069] 其中，所述算式为：

[0070]

[0071]

[0072] 其中，Dair为放射源周围某点空气吸收剂量率；

[0073] 为放射源周围某点的射线注量率；

[0074] μen/ρ为质能吸收系数；

[0075] Er为射线能量；

[0076] A为单位时间内对周围空间的射线数量；

[0077] r为某一点到源点的距离；

[0078] 上述算式中可知，辐射剂量率Dair和放射源到小车的距离平方r2成反比(其他数据均由放射源自身性质和射线传输介质所定)，因此改变放射源到小车的距离就可以改变辐射剂量率Dair。反过来，如果确定辐射剂量率Dair一个范围就可以确定放射源到存放小车的距离r范围。在使用前，根据放射源存放入铅室101辐射剂量率仪105检测到的辐射剂量率值(监测箱12内的电子模块安全工作的最大剂量率限值必须大于此值，可以通过改变铅室101 和辐射屏蔽层109的铅当量厚度来满足)和环境本底值，向服务器2设定辐射剂量率阈值，如表1所示。高于环境本底低于放射源存放入铅室101辐射剂量率仪105检测到的辐射剂量率值设为最小阈值J1，放射源存放入铅室101 辐射剂量率仪105检测到的辐射剂量率值设为最大阈值J2，那么阈值J1和J2就设定了放射源与存放小车一个许可距离范围；

[0079] 当检测到的辐射计量率J小于J1时，服务器2将判断放射源使用时超出了许可范围的最远距离，其将触发存放小车1、服务器2、移动终端3的放射源失控报警信号；此时现场使用人员通过移动存放小车1减小与放射源的距离，以解除报警。其目的是让放射源能被存放小车1的辐射剂量率仪105 锁定在可监测的范围内。当J大于J2时，服务器2将判断放射源使用时小于许可范围的最小距离，其将触发存放小车1、服务器2、移动终端3的放射源异常使用报警信号，此时现场使用人员通过移动存放小车1增加与放射源的距离，以解除报警。其目的是为了保护存放小车的监测箱12内的电子模块，因为放射源距离存放小车太近会影响电子模块的功能，甚至有可能损害电子模块；当J介于J1和J2之间时，服务器2将判断放射源处于存放或正常使用状态。通过此种做法，就能有效的解决当放射源取出使用时不能进行不间断实时监控的问题。

[0080] 如上述技术方案中，如表1所示，所述充电电源108的电量检测器106 实时检测的电量值通过数据收发模块发送至服务器2中，此时服务器2将接收到实时电量检测值与电量阈值相比较，当实时电量检测值与电量阈值相匹配时，将不会触发存放小车1、服务器2、移动终端3的电量报警信号；反之，触发存放小车1、服务器2、移动终端3的电量报警信号。

[0081] 表1：阀值的设定与数据处理

[0082]

[0083] 这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的放射源监控装置及监控方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

[0084] 本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。