0、引言

    隨著核技術和信息技術的快速發展，輻射源的應用市場日趨廣泛。通過在工業、農業、醫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境和人身健康造成了嚴重危害。輻射源傳統的監管方式為上鎖、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管系統，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、監控和管理等目標具有重要的現實意義。

    1系統總體架構

    基于物聯網的輻射源安全監管系統的總體架構由前端現場部分(感知層)、數據傳輸部分(傳輸層)和安全監管部分(應用層)等組成，圖1所示是其系統結構圖。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管中心發送實時數據和狀態信號并向現場本地和監管人員發送報警信號。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控中心；將視頻監控信號通過3G、ADSL或專線等方式傳輸到監控中心；將移動源位置信息通過GPS定位和GPRS傳送到監控中心；將移動源視頻監控圖像通過GPRS以圖片形式傳輸到監控中心。由監控中心的安全監管系統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控中心。監控中心可以判斷輻射源是否出現丟失或劑量外泄等事故。

    2．2RFID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。

    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傳來的數據。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的數據，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送報警信息，同時，通過GPRS或CDMA或3G網絡，向監控中心發送報警信息。

    2．3GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系統

    終端設備由GPS接收機、GPRS收發模塊等組成，GPS模塊負責接收衛星定位(經度、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GPS終端對輻射源實現可靠的遠程監控，GPS結合GIS(GeographicalInformationSystem)地理信息系統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系統在相應的地圖上標以報警信息。

    2．4位移監測

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

    2．5高清網絡視頻監控

    視頻監控的應用占據了安防領域大部分比例，對輻射源工作現場進行全天候實時監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)，一般均采用高清網絡視頻監控技術。

    3、數據傳輸的設計

    GPRS(GeneralPacketRadioService)通用無線分組業務采用高速數據處理技術，其傳輸速率可達115Kb／s，尤其是該傳輸方式為分組發送和傳輸，這意味著用戶總是在線且按流量計費，因而可降低運行成本。本系統中的劑量監測數據、RFID電子標簽信息、GPS定位數據(地理坐標經、緯度信息)等均可通過GPRS方式傳送。

    通過3G／ADSL／光纖專線可傳輸輻射源現場或庫房的視頻監控圖像。

    輻射源視頻監控圖像與輻射源信息管理系統以及實時數據接收和信息交換均可通過網絡完成。

    通過短信報警功能，可在現場出現輻射源丟失或輻射源泄漏等異常情況時，通過手機等方式向監管人員發送信息，以便及時采取相應措施。

    4、系統軟件功能

    基于物聯網的輻射源安全監管系統主要包括輻射源信息管理系統、實時數據接收系統、輻射源實時監控系統等幾個模塊。其中，輻射源信息管理系統用于輻射源相關信息的管理；實時數據接收系統用于管理實時接收的數據；輻射源實時監控系統可對輻射源進行視頻監控和實時劑量檢測，并在發生事故時實時報警。

    4．1輻射源信息管理系統

    輻射源信息管理系統可以分為涉源單位信息管理、輻射源信息管理、輻射源生命周期管理、電子地圖、專業技術人員管理、數據查詢統計等六部分。

    涉源單位信息管理完成對涉源單位的基本信息注冊登記、管理和查詢。

    輻射源信息管理用于完成對輻射源基本信息的管理和查詢統計。

    輻射源生命周期管理完成環評登記、申購申請、竣工驗收、執法監察、送儲報廢等流程的統一管理，用戶可查詢其監管流程、歷史劑量監測數據、執法監察和巡檢數據、事故措施和應急預案等管理。監督輻射源的轉移情況并跟蹤每個輻射源在其使用壽期終了時的去向，使所有輻射源長期得到監管和控制。

    系統提供電子地圖功能，地圖標注所有固定使用輻射源和存放輻射源的位置，標注移動輻射源和運輸輻射源應行駛路線，電子地圖顯示各種輻射源包括移動、運輸輻射源的當前位置。可按需提供專題圖分析功能，可通過點擊電子地圖上的各監測點直接查閱企業信息和輻射源信息。

    專業技術人員管理即對專業技術人員進行管理。

    數據查詢統計包括劑量檢測數據、報警信息、GPS定位信息等的歷史數據查詢和對各種歷史數據進行統計、分析和匯總并生成報表，為事故分析和決策提供依據。

    4．2實時數據接收系統

    實時數據接收系統主要實現的功能：一是實時接收劑量監測數據、RFID電子標簽狀態信息、GPS地球定位坐標數據，并存儲到數據庫服務器中；二是對接收到的數據進行處理，并增加日志記錄功能，若發現異常需要報警時，則通過短信平臺將報警信息發送到相關人員手機上；另外，實時數據接收系統還具有數據補傳功能，可對網絡故障情況下未及時上傳的數據進行補傳。

    4．3輻射源實時監控系統

    輻射源實時監控系統分為視頻監控、實時劑量檢測和實時報警功能三部分。

    視頻監控用來實時顯示現場各個點的視頻圖像，具有視頻錄像、圖像抓拍功能；對裝有云臺的攝像機可實現遠程控制；視頻監控圖像可在手機移動辦公系統中直接查看。

    實時劑量檢測用來讀取實時數據接收系統獲取的劑量檢測數據。

    系統具備多種報警管理功能，以各種方式通知相關人員采取相應措施，為事故應急處理爭取時間，有效降低危害程度。能夠以聲光進行現場報警，以電話、短信、郵件、視頻等多種方式進行遠程報警；具有劑量超標報警、輻射源位移報警、源丟失報警、源泄露報警、移動源偏離預定路線報警、非法破壞等異常報警；具有報警信息統計、查詢、匯總管理等功能。

    5、結語

    經試運行表明，本系統數據采集準確，通訊傳輸流暢，工作穩定可靠，各項新技術的功能和性能特點在項目應用中能得到充分體現，可實現輻射源安全監管的功能，并達到設計要求。