基于ZigBee技术放射性物质安全监控系统设计

发布时间：2017-06-29 22:05

  本文关键词：基于ZigBee技术放射性物质安全监控系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,国内的放射性物质在存储过程中丢失或被盗事件发生频繁,给社会带来了一定的危害。放射性物质作为新一代的绿色能源,今后对其研究与应用的比重会日益增加,这使得对放射性物质进行实物监控与保护的研究成为了必要。现在常用的放射性物质管理系统大多是基于有线系统的视频在线监控,在实物追踪中利用全球定位技术进行区域范围确定。系统在实时监测方面有所欠缺,有线设施的安装布线操作繁琐、成本花费较高,对放射性物质在存储中发生的辐射泄漏无法做到准确的监测与确认,而且系统的灵活性与智能性无法充分体现。局域无线网络技术多用于特殊环境的监控,在核技术方面常见的是在核电站等核材料操作区域的大范围辐射监测。无线网络可以进行室内定位技术,为放射性物质的实物保护提供了一种全新的监控方式,多节点无线连接方式不仅对放射性物质的盗窃和错误移动进行监控,而且对存储过程中的辐射泄漏可以做到精确的测量。节点安装简便,成本低廉,可以最大程度的使得放射性物质监控达到智能化、微型化的目标。课题立足于无线区域定位技术和辐射测量技术,利用时下流行的无线网络ZigBee技术,设计了基于ZigBee技术放射性物质安全监控系统设计。首先,通过对现有流行的几种无线网络技术的对比,说明了ZigBee技术的优势所在和系统选取的无线网络技术的合理性,深入分析了ZigBee技术的网络拓扑结构和组网协议,设计出适合放射性物质小区域监控的网络结构;其次,分析现有的辐射探测模块,结合本课题监控系统的需求、实现难易程度和成本等问题,对比了常用的辐射传感器,选用了J705型号的盖革计数管作为辐射测量仪器;再者,比较现有无线定位方式和定位算法,考虑到选用的ZigBee核心模块自身计算能力和系统功耗,采用信号强度指示值标定的方式进行定位技术改进,减小了因外界因素造成的定位误差问题;最后,对辐射探测模块和整套监控系统进行软、硬件性能测试,结果表明,该系统能够实现实时监控、环境监测、及时警报等功能。系统可以根据物质数量、区域大小可以任意的调配,具有很好的应用价值。为放射性物质的安全监控提供了保障,也为相关部门的及时防护和环境监护提供了可靠地数据;确保了放射性物质的安全存储问题,也为其他的特殊物质或特殊环境下的实物监控提供了参考方案。
【关键词】：无线传感器网络 ZigBee 辐射监控
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL7;TP277
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外放射性物质监管现状12-13
• 1.2.2 国内放射性物质监管现状13-15
• 1.3 文章的研究内容15-16
• 1.4 论文结构安排16-18
• 第二章 系统需求分析与整体设计18-22
• 2.1 系统需求解析18-19
• 2.2 系统的设计要求与准则19-20
• 2.3 系统总体设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 探测器单元与无线网络结构的选择22-42
• 3.1 辐射常识22-23
• 3.2 日常所见的辐射射线23-24
• 3.3 常规核辐射探测器介绍24-29
• 3.3.1 电离室探测器24-25
• 3.3.2 盖格（G-M）计数管25-27
• 3.3.3 闪烁晶体计数管27-28
• 3.3.4 半导体探测器28-29
• 3.3.5 其他辐射探测器29
• 3.4 辐射探测器的选择29-31
• 3.5 无线网络技术概述31-34
• 3.5.1 Wi-Fi技术32
• 3.5.2 蓝牙技术32
• 3.5.3 UWB技术32-33
• 3.5.4 GPRS技术33
• 3.5.5 ZigBee技术33-34
• 3.5.6 无线网络技术的确定34
• 3.6 ZigBee技术的具体信息34-40
• 3.6.1 ZigBee技术简介34-38
• 3.6.2 无线传感器网络结构与通信类型38-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第四章 系统硬件设计与实现42-50
• 4.1 ZigBee核心器件的确定42-44
• 4.2 辐射探测模块的前端设计与实现44-45
• 4.3 监测节点硬件组成45-46
• 4.4 警示节点硬件电路46
• 4.5 数据汇总节点硬件电路46-47
• 4.6 监控节点硬件电路47
• 4.7 本章小结47-50
• 第五章 系统的软件实现50-60
• 5.1 常用的软件介绍50-52
• 5.2 软件流程设计52-56
• 5.2.1 数据汇总节点流程设计52-53
• 5.2.2 监测节点流程设计53-54
• 5.2.3 警示节点整体设计54-55
• 5.2.4 监控节点软件设计55-56
• 5.3 系统节点功能测试56-58
• 5.3.1 辐射探测模块测试56-57
• 5.3.2 位置信息测试57-58
• 5.4 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68-70

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