輻射源安全監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計

　　摘要：輻射源具有強烈的社會敏感性，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。為了使其能夠進一步造福于人類社會，對輻射源進行規(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)應用系統(tǒng)，以降低輻射源被盜的風險，準確高效地實現(xiàn)輻射源安全監(jiān)管的目標。

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

　　引言

　　隨著核技術和信息技術的快速發(fā)展，輻射源的應用市場日趨廣泛。通過在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學和研究方面的應用，輻射源為人類和社會提供了巨大利益，為科技進步做出了重要貢獻。同時，因輻射源管理不善而對環(huán)境和人身健康造成了嚴重危害。輻射源傳統(tǒng)的監(jiān)管方式為上鎖、警示和人為看護等，但因人為因素導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)絡連接起來進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等目標具有重要的現(xiàn)實意義。

　　1 系統(tǒng)總體架構

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構由前端現(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（應用層）等組成，圖1所示是其系統(tǒng)結構圖。其中，前端現(xiàn)場部分以輻射源為前提設置劑量檢測、RFID電子標簽識別、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通過傳輸層向監(jiān)管中心發(fā)送實時數(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、智能化應用服務和控制決策。

　　2 現(xiàn)場前端感知層的設計

　　現(xiàn)場前端感知層主要由劑量檢測儀、防拆毀RFID標簽、RFID閱讀器、位移監(jiān)測設備、高清網(wǎng)絡攝像機及網(wǎng)絡設備等硬件設備構成。

　　2．1 劑量檢測

　　使用不同型號的測量儀對各個輻射源應用場所的輻射強度進行測量。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電子標簽及閱讀器

　　射頻識別RFID（RadioFrequencyIdenTIficaTIon）技術是一種新興自動識別技術，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術。它采用無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通訊以達到目標識別并交換數(shù)據(jù)的目的。RFID具有遠距離、同時可識別多個標簽、識別速度快、標簽存儲容量大、數(shù)據(jù)安全等特點。在本方案中，利用RFID技術，實現(xiàn)了輻射源防盜報警，其原理如圖2所示。

　　如果為每個輻射源安裝有效距離小于10m的防拆毀RFID標簽，并在離放射源不遠處（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)，此時就認為放射源被非法移動，報警器將自動通過短信方式向特定號碼的手機發(fā)送報警信息，同時，通過GPRS或CDMA或3G網(wǎng)絡，向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息。

　　2．3 GPS（GlobalPosiTIoningSystem）全球定位系統(tǒng)

　　終端設備由GPS接收機、GPRS收發(fā)模塊等組成，GPS模塊負責接收衛(wèi)星定位（經(jīng)度、緯度和海拔高度）信號，GPRS模塊負責完成信息的無線傳輸。當移動輻射源在使用或運輸過程中，為了實現(xiàn)GPS終端對輻射源實現(xiàn)可靠的遠程監(jiān)控，GPS結合GIS（GeographicalInformaTIonSystem）地理信息系統(tǒng)對輻射源移動的位置進行實時跟蹤，GPS工作不正常時則通過GIS系統(tǒng)在相應的地圖上標以報警信息。

　　2．4 位移監(jiān)測

　　當輻射源封裝體與安裝位置出現(xiàn)非法位移時，系統(tǒng)將及時向監(jiān)管中心和現(xiàn)場進行報警，以提醒現(xiàn)場相關人員及時采取防范措施。

　　2．5 高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控

　　視頻監(jiān)控的應用占據(jù)了安防領域大部分比例，對輻射源工作現(xiàn)場進行全天候?qū)崟r監(jiān)控和錄像更是必要的。尤其在一些重要場所（如水廠、電廠固定源和一些特殊需要的移動運輸源），一般均采用高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術。