本發(fā)明屬于輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2011年3月11日，日本東北地區(qū)太平洋外海發(fā)生了9.0級(jí)地震，強(qiáng)震及其引發(fā)的海嘯導(dǎo)致福島第一核電站外部電力全部中斷，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)全部被淹無法提供應(yīng)急電源。福島第一核電站1、2、3和4號(hào)機(jī)組堆芯因長(zhǎng)時(shí)間無法得到冷卻相繼發(fā)生爆炸，大量放射性物質(zhì)被排放到環(huán)境中造成非常嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)危害。日本福島第一核電站周圍劑量率固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)受地震及海嘯破壞全部喪失功能，又因福島第一核電站周圍交通處于癱瘓狀態(tài)，致使應(yīng)急監(jiān)測(cè)力量無法及時(shí)開展監(jiān)測(cè)工作，導(dǎo)致核電廠及應(yīng)急計(jì)劃區(qū)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)獲取，延誤了核事故應(yīng)急救援良機(jī)及相應(yīng)的輻射防護(hù)手段的實(shí)施。

以福島核電站嚴(yán)重核事故為戒，目前主要的應(yīng)急核輻射監(jiān)測(cè)手段為大區(qū)域高空航測(cè)和移動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)站。

大區(qū)域高空航測(cè)一般由載人固定翼飛機(jī)或載人直升飛機(jī)攜帶箱組式大體積、高靈敏度的碘化鈉探測(cè)器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行高空快速巡測(cè)。高空航測(cè)由于其飛行高度較高且受宇宙射線輻射水平和氡濃度等因素變化的影響較大，其測(cè)量不確定度較高，并且需要復(fù)雜的校正計(jì)算工作以還原地表放射性水平的分布情況，同時(shí)大區(qū)域高空航測(cè)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高。

移動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)站是一套集成式核輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中包括探測(cè)器、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理和展示功能等。其通過運(yùn)輸工具(陸運(yùn)或空運(yùn))投放到待測(cè)地點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)。移動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)站對(duì)“熱點(diǎn)”測(cè)量具有機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，但移動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)站對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量區(qū)域放射性污染的分布情況則略顯不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以能夠快速獲取事故(事件)現(xiàn)場(chǎng)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和放射性污染分布情況，為應(yīng)急決策和應(yīng)急救援提供技術(shù)支撐，并能明顯減少應(yīng)急工作人員所受輻射劑量。

為實(shí)現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由無人飛行器系統(tǒng)、探測(cè)器吊艙、數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)三部分組成，

所述的無人飛行器系統(tǒng)包括無人飛行器，用于載帶所述的探測(cè)器吊艙；

所述的探測(cè)器吊艙包括輻射劑量率監(jiān)測(cè)儀測(cè)量單元，用于測(cè)量事故或事件現(xiàn)場(chǎng)輻射劑量率水平；

所述的數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)用于對(duì)所述的探測(cè)器吊艙的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)進(jìn)行管理和展示。

本發(fā)明的無人飛行器系統(tǒng)包括多旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)等。無人飛行器系統(tǒng)是探測(cè)器吊艙的載帶工具，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)任務(wù)和巡測(cè)區(qū)域范圍選擇無人飛行器種類。無人飛行器有遠(yuǎn)程遙控和地面站兩種控制方式，具備實(shí)時(shí)影像傳輸，飛行速度和飛行高度實(shí)時(shí)顯示等功能。

本發(fā)明的探測(cè)器吊艙可包括輻射劑量率監(jiān)測(cè)儀(gm管劑量率儀、碘化鈉劑量率儀、碘化銫劑量率儀等)、能譜儀(碲鋅鎘(czt)譜儀、碘化鈉譜儀等)、氣溶膠采集器、溫度傳感器、濕度傳感器、gps單元、“熱點(diǎn)”成像設(shè)備(α、β位置靈敏探測(cè)器，中子位置靈敏探測(cè)器，伽馬相機(jī)，康普頓相機(jī)等)、流量計(jì)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元等。探測(cè)器吊艙主要功能為測(cè)量事故(事件)現(xiàn)場(chǎng)輻射劑量率水平、監(jiān)測(cè)放射性污染分布情況、識(shí)別放射性污染核素種類、事故(事件)區(qū)域氣溶膠樣品采集、無人飛行器巡測(cè)軌跡跟蹤、巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息采集、實(shí)現(xiàn)數(shù)字地圖與實(shí)景“熱點(diǎn)”定位雙功能、輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和無線傳輸?shù)取?/p>

本發(fā)明的數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)用于探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理和展示。數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)是基于數(shù)字地圖和云服務(wù)器開發(fā)的綜合管理和展示系統(tǒng)，可用于實(shí)時(shí)查看無人飛行器巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息、空氣樣品總流量采集信息、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并可結(jié)合數(shù)字地圖實(shí)時(shí)展示無人飛行器巡測(cè)區(qū)域放射性污染分布情況和放射性污染核素信息。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的無人飛行器為多旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)或無人直升機(jī)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的無人飛行器通過遠(yuǎn)程遙控和/或地面站控制，具備實(shí)時(shí)影像傳輸、飛行速度和飛行高度實(shí)時(shí)顯示功能。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的輻射劑量率監(jiān)測(cè)儀為gm管劑量率儀、碘化鈉劑量率儀或碘化銫劑量率儀。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的探測(cè)器吊艙還包括能譜儀、氣溶膠采集器、溫度傳感器、濕度傳感器和/或流量計(jì)測(cè)量單元，gps單元，“熱點(diǎn)”成像設(shè)備，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元和/或無線數(shù)據(jù)傳輸單元，進(jìn)一步用于監(jiān)測(cè)放射性污染分布情況、識(shí)別放射性污染核素種類、事故或事件區(qū)域氣溶膠樣品采集、無人飛行器巡測(cè)軌跡跟蹤、巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息采集、實(shí)現(xiàn)數(shù)字地圖與實(shí)景“熱點(diǎn)”定位雙功能和/或輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和無線傳輸。

在一種更加優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的“熱點(diǎn)”成像設(shè)備包括α、β位置靈敏探測(cè)器，中子位置靈敏探測(cè)器，伽馬相機(jī)，康普頓相機(jī)等。

在一種更加優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的探測(cè)器吊艙的各測(cè)量單元采集數(shù)據(jù)和“熱點(diǎn)”成像設(shè)備的成像通過數(shù)據(jù)采集卡存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存單元。

在一種更加優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的本地?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元將各測(cè)量單元采集數(shù)據(jù)和“熱點(diǎn)”成像設(shè)備的成像上傳到云服務(wù)器端。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)基于數(shù)字地圖和云服務(wù)器開發(fā)，為綜合管理和展示系統(tǒng)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)可用于實(shí)時(shí)查看無人飛行器巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息、空氣樣品總流量采集信息、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并可結(jié)合數(shù)字地圖實(shí)時(shí)展示無人飛行器巡測(cè)區(qū)域放射性污染分布情況和放射性污染核素信息。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)通過web程序進(jìn)行訪問，并可控制所述的探測(cè)器吊艙的各測(cè)量單元、“熱點(diǎn)”成像設(shè)備的設(shè)置和查看其狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果在于，利用本發(fā)明的無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠快速獲取事故(事件)現(xiàn)場(chǎng)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和放射性污染分布情況，為應(yīng)急決策和應(yīng)急救援提供技術(shù)支撐，并能明顯減少應(yīng)急工作人員所受輻射劑量。

本發(fā)明的無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備機(jī)動(dòng)靈活快速展開的特點(diǎn)，其能快速實(shí)時(shí)巡測(cè)核事故(事件)、輻射事件區(qū)域放射性劑量率水平、放射性污染分布情況并識(shí)別放射性污染核素種類，為應(yīng)急決策提供支持并減少應(yīng)急監(jiān)測(cè)人員輻射劑量。本發(fā)明的無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作使用簡(jiǎn)易、維護(hù)方便，易于大規(guī)模推廣使用。

本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計(jì)把輻射劑量率儀、能譜儀、氣溶膠采集器、溫度傳感器、濕度傳感器、“熱點(diǎn)”成像設(shè)備、gps單元、流量計(jì)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元等模塊集成到一個(gè)吊艙中，結(jié)合數(shù)字地圖和云服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和展示。根據(jù)輻射監(jiān)測(cè)任務(wù)種類和巡測(cè)區(qū)域規(guī)模選擇與監(jiān)測(cè)任務(wù)相匹配的無人飛行器(多旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)或無人直升機(jī)等)和探測(cè)器吊艙，可迅速開展實(shí)時(shí)低空或超低空巡測(cè)，以便快速獲取事故(事件)現(xiàn)場(chǎng)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和放射性污染分布情況，為應(yīng)急決策和應(yīng)急救援提供技術(shù)支撐，并能明顯減少應(yīng)急工作人員所受輻射劑量。

附圖說明

圖1為示例性的本發(fā)明的無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說明。

示例性的本發(fā)明的無人飛行器低空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示，主要由無人飛行器、探測(cè)器吊艙、數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)三部分組成。

1)無人飛行器

無人飛行器是探測(cè)器吊艙的載帶工具，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)任務(wù)和巡測(cè)區(qū)域范圍選擇無人飛行器種類。無人飛行器有遠(yuǎn)程遙控和地面站兩種控制方式，具備實(shí)時(shí)影像傳輸，飛行高度和航速顯示等功能。

針對(duì)無人飛行器(多旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)等)的載荷能力和飛行特點(diǎn)設(shè)計(jì)適合其搭載的探測(cè)器吊艙和匹配相應(yīng)的核輻射探測(cè)器。例如多旋翼無人機(jī)載荷能力相對(duì)較小，其搭載的探測(cè)器吊艙中劑量率儀和能譜儀分別為質(zhì)量較輕的gm管探測(cè)器和czt伽馬能譜儀。

2)探測(cè)器吊艙

探測(cè)器吊艙包括劑量率儀(gm管、nai等)、能譜儀(czt、nai等)、溫濕度傳感器、流量計(jì)、空氣采樣器(內(nèi)置可實(shí)時(shí)進(jìn)行劑量率及核素識(shí)別測(cè)量的小型譜儀)、gps單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元、電腦(pc/computer)+數(shù)據(jù)采集卡(daqcard)。探測(cè)器吊艙主要功能為測(cè)量事故(事件)現(xiàn)場(chǎng)輻射劑量率水平、監(jiān)測(cè)放射性污染分布情況、識(shí)別放射性污染核素種類、事故(事件)區(qū)域氣溶膠樣品采集、無人飛行器巡測(cè)軌跡跟蹤、巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息采集、輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和無線傳輸?shù)取?/p>

探測(cè)器吊艙主控制系統(tǒng)通過各測(cè)量單元通信協(xié)議的預(yù)存儲(chǔ)和預(yù)留通信端口等技術(shù)手段，支持已經(jīng)匹配核輻射探測(cè)器和傳感器模塊的“即插即用”，實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器吊艙根據(jù)輻射監(jiān)測(cè)任務(wù)類型、無人飛行器種類快速組合、靈活搭配的特點(diǎn)。各測(cè)量單元采集數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)單元，本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式上傳到云服務(wù)器端。

3)數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)用于探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理和展示。數(shù)據(jù)管理和展示系統(tǒng)是基于數(shù)字地圖和云服務(wù)器開發(fā)的綜合管理和展示系統(tǒng)，可用于實(shí)時(shí)查看無人飛行器巡測(cè)區(qū)域基本氣象信息、空氣樣品總流量采集信息、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、探測(cè)器吊艙輻射監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并可結(jié)合數(shù)字地圖實(shí)時(shí)展示無人飛行器巡測(cè)區(qū)域放射性污染分布情況和放射性污染核素信息。

數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)通過web程序進(jìn)行訪問，在數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)的數(shù)字地圖上可實(shí)時(shí)顯示無人飛行器所載探測(cè)器吊艙所探測(cè)區(qū)域溫度、濕度、劑量率、核素種類、空氣采樣量和時(shí)間等信息。在數(shù)據(jù)管理展示系統(tǒng)中可控制各測(cè)量單元設(shè)置和查看其狀態(tài)等。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街皇菍?duì)本發(fā)明的舉例說明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來看均應(yīng)視為說明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)由附加的權(quán)利要求說明，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。