CN113724555A - 一种放射源搜寻模拟*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射源搜寻模拟***，针对现有技术中存在的有放射源损坏和丢失的风险，并且每个人接受辐射剂量有限，长期使用真实辐射源进行演习容易使人吸收辐射量过多；无法对演习人员的身心进行全面的训练，在实际工作中面对真实放射源可能会出现心理恐慌、心理焦虑和放射源管理风险等问题。以及放射性检测仪器专业性强，没有长期规范的实战训练，很难在核应急救治工作中保持战斗能力的问题，本发明技术方案包括PC端、演练终端、演练服务器和演练管理控制端，所述PC端、演练终端和演练管理控制端都与演练服务器连接通信，通过演练管理控制端和PC端实现演练的调控，并通过演练终端对演练的数据进行记录保存，用于分析演练的结果。
Description
技术领域
本发明属于放射源搜寻技术领域，具体涉及一种放射源搜寻模拟***。
背景技术
放射源能够放射出穿透力很强的射线，应用范围广泛：医疗上它可照射人体肿瘤，杀死癌细胞；农业上它可照射农产品，灭菌防腐；金属工业上它可用来寻找焊接金属的瑕疵，进行工业探伤；用放射源制成的料位计、核子秤等计量仪表受温度、湿度等环境因素影响的程度较小，运行可靠；但放射源也是一柄双刃剑，如果在应用过程中操作或保管不当，就有可能发生事故，造成放射性污染，将对环境造成严重危害，且必将影响人的健康和安全。因此对放射源进行有效搜寻显得尤为重要。
由于放射源的特殊性，为降低放射源损坏和丢失的风险，现有对的放射源搜寻演习进行是使用假想的放射源进行演习，演习人员根据训练要求的规范动作进行比划式的流程演习，无法给测试人员造成真实的体验，达不到训练的目的。
因此，现有技术存在以下技术问题：
1.若使用真实放射源，存在放射源损坏和丢失的风险，并且每个人接受辐射剂量有限，长期使用真实辐射源进行演习容易使人吸收辐射量过多。
2.通过比划式的流程演习，无法对演习人员的身心进行全面的训练，在实际工作中面对真实放射源可能会出现心理恐慌、心理焦虑和放射源管理风险等问题。
3.放射性检测仪器专业性强，没有长期规范的实战训练，很难在核应急救治工作中保持战斗能力。
4.演习过程不能对辐射部位和辐射程度进行统一规范、精确记录，处于语言描述及文字记录的原始阶段。
发明内容
针对现有技术中存在的有放射源损坏和丢失的风险，并且每个人接受辐射剂量有限，长期使用真实辐射源进行演习容易使人吸收辐射量过多；无法对演习人员的身心进行全面的训练，在实际工作中面对真实放射源可能会出现心理恐慌、心理焦虑和放射源管理风险等问题。以及放射性检测仪器专业性强，没有长期规范的实战训练，很难在核应急救治工作中保持战斗能力的问题，本发明提出了一种放射源搜寻模拟***，其目的为：模拟真实的电离辐射场景，使得日常训练有针对性，真实有效。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种放射源搜寻模拟***，包括训练场地、PC端、演练终端、演练服务器和演练管理控制端，所述PC端、演练终端和演练管理控制端都与演练服务器连接通信，通过演练管理控制端和PC端实现演练的调控，并通过演练终端对演练的数据进行记录保存，用于分析演练的结果。
较优的，本发明所述演练终端包括监控器、模拟源和测量仪器，所述PC端实现对模拟源的辐射强度的快速设置和随意调整,所述测量仪器用于根据在模拟辐射场景中显示辐射数据。
较优的，本发明所述演练服务器设置有场地管理模块、设备管理模块、设备拜访模块、学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块。
较优的，本发明所述模拟源设置有一个或多个，所述演练终端还包括基站，所述演练服务器设置有基站定位模块，所述基站定位模块用于接收训练场地各个基站传递的定位数据，并通过所述定位数据计算出所有模拟源和测量仪器的实时位置，所有基站通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
较优的，本发明所述演练服务器还设置有放射剂量计算模块，所述放射剂量模块根据测量仪器在训练场地中与模拟源的实时距离关系，通过辐射测量算法计算出所述测量仪器的辐射参数，并将辐射参数实时显示在测量仪器上，所有测量仪器通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
较优的，本发明所述演练服务器设置有建模分析模块和数据统计模块，所述建模分析模块用于将用户建立的模型数据进行分析，然后通过数据统计模块为PC端提供数据服务。
较优的，本发明所述PC端实时显示整个***的运行状态，并支持实时查看数据，所述PC端通过现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
较优的，本发明基于演练服务器的场地管理模块和设备管理模块，通过演练管理控制端实现对设备管理、场地和设备摆放管理；
基于演练服务器的学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块，通过演练管理控制端实现对演练成绩进行管理。
较优的，本发明当模拟源的模拟辐射射线为γ射线时，所述训练场地***设置有环绕的电磁屏蔽区域，所述基站设置在训练场地边沿的空间位置，用于对模拟源和测量仪器在三维空间的位置进行定位，所述演练服务器基于定位信息计算出模拟源和测量仪器之间的距离，然后通过辐射测量算法算出实时的辐射参数并在对应的测量仪器上显示出来。
较优的，本发明当模拟源的模拟辐射射线为α射线和β射线时，所述演练服务器对模拟源的辐射参数进行配置，所述测量仪器通过网络与演练服务器建立通信，所述测量仪器上设置有高精度垂直距离传感器和模拟源距离传感器，用于测量仪器进入模拟源的辐射范围时测量模拟源与测量仪器的距离，所述演练服务器根据距离计算出对应的辐射参数并实时显示在测量仪器上。
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
1.本发明通过模拟源进行演练，避免了真实放射源的损坏和丢失，并且通过模拟源和测量仪器上的辐射参数进行演练，保证了演练更加接近实际工作，且不会对训练人员造成辐射伤害。
2.本发明通过演练管理控制端可以根据排班情况有计划的生成训练方案，并通过PC端下发训练指令。
3.本发明通过监控器对训练过程实时监控，并对训练人员的技术动作、操作技能等信息进行记录分析，实时客观实施训练评价并生成训练考核报告。
4.本发明整套***运行过程不联网，并且训练场地***使用电子围栏屏蔽电磁信号，保证了训练数据的信息安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种放射源搜寻模拟***的各演练终端示意图。
图2是本发明基站定位示意图。
图3是本发明放射剂量计算示意图。
图4是本发明实施例2的模拟训练***定位模型示意图。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
放射源放射的射线一般为α射线、β射线和γ射线这三种，以下对这三种放射射线做进一步介绍：
α射线，也称“甲种射线”，通常是从天然放射性核素放射出的α粒子流。如铀（234U，235U，238U）、镭（234Ra，236Ra等）、氡（222Rn）及其子体（218Po，214Bi等）、钚（239Pu，238Pu）等均为释放α粒子的放射性核素。α粒子质量大，运动较慢，动能可达4-9MeV，因此其电离能力很强。从α粒子在电场和磁场中偏转的方向，可知它们带有正电荷。由于α粒子的质量比电子大得多，通过物质时极易使其中的原子电离而损失能量，所以它能穿透物质的本领比β射线弱得多，容易被薄层物质所阻挡。从α粒子的质量和电荷的测定，确定α粒子就是氦的原子核。在α、β、γ三种射线中，α射线的穿透能力最差，在空气中的射程只有1～2cm，通常用一张纸就可以挡住α粒子。但α射线的电离能力却是三种射线中最大的，穿过空气时可以使空气变为导体。
β射线是高速运动的电子流e，带负电荷，贯穿本领比α粒子强，电离能力比α粒子弱。β射线在空气中的射程，因其能量不同而有较大差异，一般为几米。β粒子是指当放射性物质发生β衰变，所释出的高能量电子，其速度可达至光速的99%。在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子。
γ射线是一种相对于α,β射线来说具有极高能量的电磁波。一般来说由原子核从高能级到低能级跃迁时产生，波长短于0.01埃，是一种电磁波。例如，不稳定的同位素向稳定同位素衰变时，有γ射线产生。在此过程中，β射线也会产生。可以说，γ射线在物理过程中经常伴随着α和β射线产生。γ射线是波长很短的高能电磁波，它不带电，不具有直接电离的能力，但可以通过和物质的相互作用，间接引起电离效应。γ射线具有很强的穿透能力。不同放射性核素发射的γ射线，能量可以有很大差异，因而γ射线在空气中的射程也是不同的，通常为几百米（注意：某一放射源向空气中发射γ射线，放射源周围四面八方都将接收到γ射线。随着离源距离增大，接收γ射线的球面积迅速增长，γ射线的强度迅速变小，几百米后γ射线的强度一般已很小）。γ射线的来源不仅仅有核衰变,比如 逆康普顿散射、轫致辐射、同步辐射等。许多放射性核素能自发发射γ射线，如在核技术应用中经常使用的60Co、192Ir等。
因此，针对α射线、β射线和γ射线在空气中的射程不同，通过实施例1的技术方案展示γ射线在本发明提出的一种放射源搜寻模拟***中的应用，通过实施例2的技术方案展示α射线、β射线在本发明提出的一种放射源搜寻模拟***中的应用。
实施例1：
如图所示，本发明提出一种放射源搜寻模拟***，包括PC端、演练终端、演练服务器和演练管理控制端，所述PC端、演练终端和演练管理控制端都与演练服务器连接通信，通过演练管理控制端和PC端实现演练的调控，并通过演练终端对演练的数据进行记录保存，用于分析演练的结果。所述训练场地周围设置有环绕的电磁屏蔽区域。
本发明所述演练终端包括基站、监控器、模拟源和测量仪器，所述PC端实现对模拟源的辐射强度的快速设置和随意调整,所述测量仪器用于根据在模拟辐射场景中显示辐射数据。如图2所示，所述模拟源设置有一个或多个，所述演练服务器设置有基站定位模块，所述基站定位模块用于接收训练场地各个基站传递的定位数据，并通过所述定位数据计算出所有模拟源的实时位置，所有基站通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。如图3所示，所述演练服务器还设置有放射剂量计算模块，所述放射剂量模块根据测量仪器在训练场地中与模拟源的位置关系，通过辐射测量算法计算出所述测量仪器的辐射参数，并将辐射参数实时显示在测量仪器上，所有测量仪器通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
所述演练服务器设置有场地管理模块、设备管理模块、设备拜访模块、学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块。
所述演练服务器设置有建模分析模块和数据统计模块，所述建模分析模块用于将用户建立的模型数据进行分析，然后通过数据统计模块为PC端通过数据服务。
所述PC端实时显示整个***的运行状态，并支持实时查看数据，所述PC端通过现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
基于演练服务器的场地管理模块和设备管理模块，通过演练管理控制端实现对设备管理、场地和设备摆放管理。
基于演练服务器的学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块，通过演练管理控制端实现对演练成绩进行管理。
如图1、图2和图3所示，模拟源的模拟辐射射线为γ射线，本实施例1先在矩形训练场地的四个角分别设置基站，然后在这四个基站的正上方相同高度也分别设置基站，用于对训练场地内的模拟源和测量仪器进行三维定位，所述训练场地外环区域设置有多个电磁***，用于在演练区域周围形成屏蔽带，为训练场地提供封闭的电磁区域，防止信号被非法人员捕获。先将模拟源布置于训练场地内，根据学院管理模块选择进行训练的训练人员，根据课程管理模块选择训练的课程内容，训练人员手持测量仪器进行训练，在训练过程中，基站首先获取模拟源的坐标位置，然后实时获取测量仪器的位置，然后辐射测量算法实时获取测量仪器和模拟源的位置，根据他们之间的距离计算出辐射参数，并显示到测量仪器上，由于γ射线的射程较长，当测量仪器同时进入多个模拟源的辐射范围时，同时计算测量仪器与各个模拟源的辐射参数并进行累加得到结果。训练人员在进行训练时，可通过演练管理控制端和PC端实时对演练的内容进行调控，演练终端对演练的数据进行保存记录，用于后续结果的分析和留档，由于训练人员根据实际的参数进行训练，能够更加接近实际的情况，然后对训练人员的技术动作、操作技能等信息进行记录分析，最终生成训练考核成绩并存储在演练服务器内。
实施例2：
如图4所示，本发明提出一种放射源搜寻模拟***，包括PC端、演练终端、演练服务器和演练管理控制端，所述PC端、演练终端和演练管理控制端都与演练服务器连接通信，通过演练管理控制端和PC端实现演练的调控，并通过演练终端对演练的数据进行记录保存，用于分析演练的结果。
本发明所述演练终端包括监控器、模拟源和测量仪器，所述PC端实现对模拟源的辐射强度的快速设置和随意调整,所述测量仪器用于根据在模拟辐射场景中显示辐射数据。所述模拟源设置有一个或多个，所述模拟源的模拟辐射射线为α射线和β射线，所述演练服务器对模拟源的辐射参数进行配置，所述测量仪器通过网络与演练服务器建立通信，所述测量仪器上设置有高精度垂直距离传感器和模拟源距离传感器，用于测量仪器进入模拟源的辐射范围时测量模拟源与测量仪器的距离，所述演练服务器根据距离计算出对应的辐射参数并实时显示在测量仪器上。
本发明所述演练服务器还设置有放射剂量计算模块，所述放射剂量模块根据测量仪器在训练场地中与模拟源的位置关系，通过辐射测量算法计算出所述测量仪器的辐射参数，并将辐射参数实时显示在测量仪器上，所有测量仪器通过无线网络与演练服务器进行实时数据通信。
所述演练服务器设置有场地管理模块、设备管理模块、设备拜访模块、学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块。
所述演练服务器设置有建模分析模块和数据统计模块，所述建模分析模块用于将用户建立的模型数据进行分析，然后通过数据统计模块为PC端通过数据服务。
所述PC端实时显示整个***的运行状态，并支持实时查看数据，所述PC端通过无线网络与演练服务器进行实时数据通信。
基于演练服务器的场地管理模块和设备管理模块，通过演练管理控制端实现对设备管理、场地和设备摆放管理。
基于演练服务器的学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块，通过演练管理控制端实现对演练成绩进行管理。
如图4所示，本实施例中,模拟源包括RFID1、RFID2…RFIDn，演练服务器首先在模拟源中绑定一些标签信息，包括：1）将RFID1、RFID2…RFIDn与核素库进行绑定；2）将RFID1、RFID2…RFIDn与模拟源的范围进行绑定，绑定范围应不超过以模拟源为圆心，半径不大于25cm的范围；3）将RFID1、RFID2…RFIDn与该场景的相关参数绑定；4）通过无线网络和测量仪器进行数据交互。所述测量仪器为手持测量仪器，训练人员通过手持该仪器进行训练，所述手持测量仪器含有模拟源距离传感器，实现放射源的范围锁定；当训练人员进入某个模拟源覆盖范围内（以模拟源为圆心，半径不大于25cm的范围），与演练服务器交互，获取该模拟源所有标签的相关信息，并通过垂直距离传感器获取手持测量仪器和模拟源的精确距离并计算对应的辐射参数；然后在手持测量仪器实时显示该辐射参数并做出报警提示，所述报警提示包含但不限于声音报警和灯光闪烁报警。并实时将数据反馈给演练服务器，存储相关信息并在PC端显示。然后对训练人员的技术动作、操作技能等信息进行记录分析，生成训练考核成绩并存储在演练服务器内。
模拟源在布置时，与训练场景融合不易被发现，例如内嵌与布匹或木材等其他材料内，保证了演练的真实有效性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，包括训练场地、PC端、演练终端、演练服务器和演练管理控制端，所述PC端、演练终端和演练管理控制端都与演练服务器连接通信，通过演练管理控制端和PC端实现演练的调控，并通过演练终端对演练的数据进行记录保存，用于分析演练的结果。
2.根据权利要求1所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述演练终端包括监控器、模拟源和测量仪器，所述PC端实现对模拟源的辐射强度的快速设置和随意调整,所述测量仪器用于根据在模拟辐射场景中显示辐射数据。
3.根据权利要求2所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述演练服务器设置有场地管理模块、设备管理模块、设备拜访模块、学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块。
4.根据权利要求2所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述模拟源设置有一个或多个，所述演练终端还包括基站，所述演练服务器设置有基站定位模块，所述基站定位模块用于接收训练场地各个基站传递的定位数据，并通过所述定位数据计算出所有模拟源和测量仪器的实时位置，所有基站通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
5.根据权利要求4所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述演练服务器还设置有放射剂量计算模块，所述放射剂量模块根据测量仪器在训练场地中与模拟源的实时距离关系，通过辐射测量算法计算出所述测量仪器的辐射参数，并将辐射参数实时显示在测量仪器上，所有测量仪器通过模拟现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
6.根据权利要求3所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述演练服务器设置有建模分析模块和数据统计模块，所述建模分析模块用于将用户建立的模型数据进行分析，然后通过数据统计模块为PC端提供数据服务。
7.根据权利要求6所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，所述PC端实时显示整个***的运行状态，并支持实时查看数据，所述PC端通过现场总线网络与演练服务器进行实时数据通信。
8.根据权利要求7所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于：
基于演练服务器的场地管理模块和设备管理模块，通过演练管理控制端实现对设备管理、场地和设备摆放管理；
基于演练服务器的学院管理模块、课程管理模块、课程编排模块和成绩管理模块，通过演练管理控制端实现对演练成绩进行管理。
9.根据权利要求4所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，当模拟源的模拟辐射射线为γ射线时，所述训练场地***设置有环绕的电磁屏蔽区域，所述基站设置在训练场地边沿的空间位置，用于对模拟源和测量仪器在三维空间的位置进行定位，所述演练服务器基于定位信息计算出模拟源和测量仪器之间的距离，然后通过辐射测量算法算出实时的辐射参数并在对应的测量仪器上显示出来。
10.根据权利要求2所述的一种放射源搜寻模拟***，其特征在于，当模拟源的模拟辐射射线为α射线和β射线时，所述演练服务器对模拟源的辐射参数进行配置，所述测量仪器通过网络与演练服务器建立通信，所述测量仪器上设置有高精度垂直距离传感器和模拟源距离传感器，用于测量仪器进入模拟源的辐射范围时测量模拟源与测量仪器的距离，所述演练服务器根据距离计算出对应的辐射参数并实时显示在测量仪器上。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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