基于物聯網的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的設計與實現

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)管物聯網應用系統(tǒng)，以降低輻射源被盜的風險，準確高效地實現輻射源安全監(jiān)管的目標。
關鍵詞：物聯網；輻射源；RFID；GPS；GPRS；視頻監(jiān)控

0 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，建立一套基于物聯網的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)，將輻射源與網絡連接起來進行信息交換和通信，實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等目標具有重要的現實意義。

1 系統(tǒng)總體架構
基于物聯網的輻射源安全監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構由前端現場部分(感知層)、數據傳輸部分(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)送實時數據和狀態(tài)信號并向現場本地和監(jiān)管人員發(fā)送報警信號。數據傳輸部分是通過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或專線等方式傳輸到監(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以圖片形式傳輸到監(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 現場前端感知層的設計
現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、高清網絡攝像機及網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據，經過A／D轉換后，測量儀將所獲得的數字信號通過無線網絡傳輸到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心可以判斷輻射源是否出現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(Radio Frequency Identification)技術是一種新興自動識別技術，是物聯網的核心技術。它采用無線射頻方式進行非接觸雙向數據通訊以達到目標識別并交換數據的目的。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、數據安全等特點。在本方案中，利用RFID技術，實現了輻射源防盜報警，其原理如圖2所示。