CN117908082A - 一种抛投式辐射探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛投式辐射探测装置，属于辐射探测技术领域。其包括封装壳体，封装壳体内部设有北斗模块和集成电路板，集成电路板上设有辐射探测器、充电锂电池、USB充电电路、高压电源、电压电源、报警灯电路及单片机控制电路。本发明解决了现有人工探测核辐射工作危险度高、探测工作不易开展的问题，通过机械抛投方式将辐射探测器抛投至拟探测区域，并通过无线通讯模块、北斗模块和单片机控制电路相互配合，使人员不进入辐射环境的前提下获取拟探测区域的辐射场信息，有效的保护工作人员的辐射安全；还通过电源管理模块和报警声光模块相互配合，为辐射探测器的电量状态进行警报监控，以确保辐射探测器进入拟探测区域后可进行正常工作。

Description

一种抛投式辐射探测装置

技术领域

本发明涉及辐射探测技术领域，具体为一种抛投式辐射探测装置。

背景技术

随着军用辐射探测设备、核应急装备技术的快速发展，为满足军用、核事故应急监测工作的实际需要；目前国内外研发了大量的放射性监测仪器设备，主要包括：车载辐射报警器、便携式手持γ监测仪、中子监测仪、γ射线指示仪等；目前军用、民用的便携式辐射探测仪器主要包括：电离室探测器、ZnS闪烁探测器、NaI闪烁探测器、GM管探测器、复合探测器等，适合于小型γ射线和X射线剂量率探测的多采用小型GM管探测器。

虽然现有辐射探测型号种类较多，但是在处理军用、核事故任务、特殊环境、坑洼、泥泞、水域、沼泽等地，辐射环境复杂，机器人、无人机也不无法抵达，战士及防护人员无法进入特殊区域完成监测任务，使得作业人员的人身安全存在较大风险，也无法进行操作作业完成紧急任务。

因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种抛投式辐射探测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抛投式辐射探测装置，通过机械抛投方式将辐射探测器抛投至拟探测区域，并通过无线通讯模块、北斗模块、单片机控制电路、电源管理模块和报警声光模块之间的相互配合，使人员不进入辐射环境的前提下获取拟探测区域的辐射场信息判断环境的核辐射情况，有效的保护工作人员的辐射安全，给控制终端提供防护指示；同时还为辐射探测器的电量状态进行警报监控，以确保辐射探测器进入拟探测区域后可进行正常工作，提高了现有辐射探测器的实用性，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抛投式辐射探测装置，包括：封装壳体，所述封装壳体整体呈球形状，封装壳体内部的上端设置有北斗模块，封装壳体内部的下端分别设置有集成电路板和辐射探测器，且辐射探测器焊接在集成电路板上，集成电路板上还依次设置有充电锂电池、USB充电电路、高压电源、电压电源、报警灯电路及单片机控制电路。

进一步的，所述封装壳体外部的上端面开设有顶压盖，顶压盖的内部为贯通状，且贯通处分别设置有防水电源开关和USB接口。

进一步的，所述封装壳体包括硅胶套外壳和抗震缓冲尼龙内壳，硅胶套外壳的内壁与抗震缓冲尼龙内壳的外壁固定连接。

进一步的，所述北斗模块用于对封装壳体及其内部的辐射探测器进行定位，以此获取辐射探测器的北斗位置信息。

进一步的，所述辐射探测器为小型GM计数管、半导体探测器、硅光电倍增管和闪烁晶体中任意一种设备，通过高压电源为辐射探测器提供电力来源，以此采集拟探测区域的辐射信息，并将所采集拟探测区域的辐射信息传输至单片机控制电路。

进一步的，所述辐射探测器包括用于探测环境中辐射情况的辐射探头和与所述辐射探头信号连接的控制器；所述辐射探头包括辐射探测层，所述辐射探测层中掺杂铋氧溴(BiOBr)和/或氮化硼(BN)的惰性材料；

所述辐射探头包括：

信号采集模块，设置于所述辐射探测层，用于采集环境中辐射物的入射粒子发出的的辐射信息，并给出辐射响应信号；

信号接收模块，用于接收所述信号采集模块传递来的辐射响应信号，所述辐射响应信号为所述信号采集模块在每一个时间脉冲单元内采集的辐射信息的汇总；

信号处理模块，用于对所述信号接收模块接收的辐射响应信号进行预处理，获得辐射信息数字信号，计算在时间脉冲单元内的辐射信息数字信号平均值，并将获得的辐射信息数字信号平均值传递给控制器进行进一步的处理和分析，进而获得环境中辐射情况的探测结果，所述控制器将探测结果传递给所述单片机控制电路；

其中，所述控制器包括：

数据统计模块，用于接收所述信号处理模块传递来的辐射信息数字信号平均值，根据时间脉冲区间绘制辐射信息数字信号平均值的变化曲线，所述时间脉冲区间由若干个时间脉冲单元组成；

剂量转换模块，预设辐射信息数字信号与辐射剂量率之间的换算比例值，获取辐射探测器所处位置在时间脉冲区间内的检测到的辐射剂量，得到探测结果；

探测结果输出模块，用于将探测结果传递给所述单片机控制电路。

进一步的，所述单片机控制电路为单片机控制单元，用于控制辐射探测器采集拟探测区域的辐射信息，以及控制各模块的运行状态，具体包括：

无线通讯模块，用于将辐射探测器所获取的拟探测区域的辐射信息向上位机传输剂量率和剂量及其北斗模块的定位信息；

电源管理模块，用于对充电锂电池进行充放电管理，并预设出电量报警门限值；当充电锂电池的电量降低且达到报警门限值时，利用无线通讯模块将低电量信息上传至单片机模块处对声光进行控制；

报警声光模块，为报警指示灯和蜂鸣器组成，基于报警灯电路为报警指示灯和蜂鸣器提供电力来源，并通过电源管理模块在辐射探测器处于低电量状态时，分别控制报警指示灯和蜂鸣器发出红色灯光和报警声以做提醒；

单片机模块，通过无线通讯模块与外部终端连接，用于调控辐射探测器采集拟探测区域的辐射信息，以及控制无线通讯模块、电源管理模块以及报警声光模块的运行状态。

进一步的，所述硅胶套外壳和抗震缓冲尼龙内壳均包括主壳下、底座、配重块和主壳上，主壳下的内部设置有底座，底座呈碗状结构，底座的上端面设置有配重块，主壳下的正上方与主壳上相连接，且主壳下与主壳上均呈圆柱状结构；其中，硅胶套外壳与抗震缓冲尼龙内壳中的主壳下和主壳上为灌装硅胶相接闭合形成，且抗震缓冲尼龙内壳中的主壳下和主壳上之间卡接有两根固定螺丝。

进一步的，所述单片机模块包括：

预置信息导入子模块，用于在使用前预先导入并存储拟探测区域地图以及拟探测区域和周边的信号基站网络布局；

目标基站确定子模块，用于在抛投后，获取北斗模块的定位信息，根据定位信息、信号基站网络布局和预设目标基站数量，确定信号传输的目标基站及距离各目标基站的距离；

信号强度确定子模块，用于根据最远的目标基站的距离，确定传输需要的信号强度；

强度调节子模块，用于根据传输需要的信号强度，实现发射信号强度调节，实现将包含辐射的剂量率、剂量及其北斗模块的定位信息的待传输数据通过目标基站传输给上位机。

进一步的，辐射探测装置还包括陀螺传感器、加速度传感器和重心调节组件，重心调节组件包括微型电机、螺杆以及安装在所述抗震缓冲尼龙内壳或者配重块中的多个重心调节柱；

所述抗震缓冲尼龙内壳内的主壳下和主壳上结合平面上呈周向均匀设置有多个带导向槽的径向长孔；或者，所述配重块设置圆盘状的中心腔体和围绕中心腔体呈周向均匀分布的多个带导向槽的径向长孔；

每个所述径向长孔都安装有一个重心调节柱，径向长孔的长度大于重心调节柱的长度，重心调节柱沿长度方向设有与导向槽适配的凸条；重心调节柱朝向其分布中心的端头设有安装螺杆的螺纹孔，重心调节柱朝向其分布中心端配置有微型电机，微型电机的输出轴与螺杆传动连接；

所述单片机模块包括：

状态检测子模块，用于连接并获取陀螺传感器测量的方向角度数据以及加速度传感器测量的加速度数据；

姿态确定子模块，用于根据方向角度数据确定北斗模块的姿态信息；

姿态判断子模块，用于根据北斗模块的姿态信息判断是否需要进行调整，若北斗模块的姿态信息表示对于辐射探测存在不利影响，则需要调节姿态；否则不需要调节姿态；

调节策略生成子模块，用于根据姿态信息确定需要调位的重心调节柱，通过模拟调节分析生成相应的姿态调节策略，姿态调节策略包括重心调节柱的位移调节量；

调姿子模块，用于根据姿态调节策略控制微型电机启动改变对应重心调节柱在径向长孔中的径向位置，使得装置重心偏移发生滚动；

调节跟踪子模块，用于在姿态调节时，通过陀螺传感器和加速度传感器进行跟踪检测，根据跟踪检测情况和当前姿态预测准备复位时间，到达准备复位时间时则控制微型电机反转让重心调节柱复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，通过机械抛投方式将装载有辐射探测器的封装壳体抛投至拟探测区域，利用北斗模块和辐射探测器获取拟探测区域的位置信息和辐射信息，单片机会根据GM计数管获取的数据频率判定当前位置的辐射信息，并利用北斗定位信息确定当前区域的具***置，使人员不进入辐射环境的前提下获取拟探测区域的辐射场信息判断环境的核辐射情况，有效的保护工作人员的辐射安全，给控制终端提供防护指示；通过电源管理模块和报警声光模块为辐射探测器的电量状态进行警报监控，在电量降低后会上传电量信息，当达到报警门限时对报警声光模块进行控制，控制报警指示灯启用红灯闪烁，以方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收；当近距离寻查时，可通过蜂鸣器判断报警和位置，以判断现场的抛投球初步位置，从而将不同定位信息上传终端；通过灯光闪烁和声音报警提醒应急工作人员，有效的保护工作人员的辐射安全，降低人员的受照剂量；同时以确保辐射探测器进入拟探测区域后可进行正常工作，提高了现有辐射探测器的实用性。

附图说明

图1为本发明的抛投式辐射探测装置整体结构剖面示意图；

图2为本发明的抛投式辐射探测装置整体结构外形示意图；

图3为本发明的抛投式辐射探测装置内部结构剖面示意图；

图4为本发明的抛投式辐射探测装置外形另一状态示意图；

图5为本发明的抛投式辐射探测装置工作原理示意图。

图中：1、封装壳体；101、硅胶套外壳；102、抗震缓冲尼龙内壳；1011、主壳下；1012、底座；1013、配重块；1014、主壳上；1015、固定螺丝；2、北斗模块；3、集成电路板；4、辐射探测器；5、充电锂电池；6、USB充电电路；7、高压电源；8、电压电源；9、报警灯电路；10、单片机控制电路；11、顶压盖；12、防水电源开关；13、USB接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有辐射探测型号种类较多，但是在处理军用、核事故任务、特殊环境、坑洼、泥泞、水域、沼泽等地，辐射环境复杂，机器人、无人机也不无法抵达，战士及防护人员无法进入特殊区域完成监测任务，使得作业人员的人身安全存在较大风险，也无法进行操作作业完成紧急任务的技术问题，请参阅图1-图5，本实施例提供以下技术方案：

一种抛投式辐射探测装置，包括封装壳体1，封装壳体1整体呈球形状，球形状的外壳不仅方便人员携带，同时可利用车载抛投机进行抛投，从而通过外部的机械抛投方式将装载有辐射探测器4的封装壳体1抛投至拟探测区域；封装壳体1内部的上端设置有北斗模块2，北斗模块2主要用于对装载有辐射探测器4的封装壳体1进行定位，以此确定封装壳体1所抛投的具***置，从而便于利用外部的无人机器人、无人机对抛投出的封装壳体1进行回收；封装壳体1内部的下端分别设置有集成电路板3和辐射探测器4，且辐射探测器4焊接在集成电路板3上，其中，辐射探测器4可采用J305型号小型GM计数管、半导体探测器、硅光电倍增管和闪烁晶体中任意一种设备，主要完成γ射线的探测，将γ射线转换为脉冲信号，通过高压电源7为辐射探测器4提供电力来源，其工作在430V的电压条件下，采用DC430-5V高压模块给计数管，使用获取辐射信息；将辐射探测器4焊接在集成电路板3上，以此采集拟探测区域的辐射信息，并将所采集拟探测区域的辐射信息传输至单片机控制电路10；同时将其共同封装在硅胶套外壳101和抗震缓冲尼龙内壳102中，以此对辐射探测器4起到抗震防护作用；集成电路板3上还依次设置有充电锂电池5、USB充电电路6、高压电源7、电压电源8、报警灯电路9及单片机控制电路10，充电锂电池5主要用于对集成电路板3及其表面所连接的部件提供电力来源，USB充电电路6主要通过USB接口13接入外部电源，以此对充电锂电池5进行充电；高压电源7主要用于为辐射探测器4提供高压电来源，以确保辐射探测器4的正常用电及运行；电压电源8主要用于为报警灯电路9及单片机控制电路10提供电力来源，报警灯电路9用于确保报警指示灯和蜂鸣器的正常用电及运行；单片机控制电路10用于确保单片机模块的正常用电及运行；封装壳体1外部的上端面开设有顶压盖11，顶压盖11的内部为贯通状，且贯通处分别设置有防水电源开关12和USB接口13；防水电源开关12为辐射探测器4的控制开关，主要用于控制辐射探测器4的运行状态；USB接口13为USB充电电路6接通外部电源的路径，并结合外部USB数据线为USB充电电路6进行充电，以确保装载有辐射探测器4的封装壳体1的长久运行。

具体的，辐射探测器4用于探测辐射情况，辐射探测器4包括用于探测环境中辐射情况的辐射探头和与辐射探头信号连接的控制器；辐射探头包括辐射探测层，辐射探测层中掺杂铋氧溴(BiOBr)和/或氮化硼(BN)的惰性材料，用于提高辐射探测性能；

辐射探头包括：

信号采集模块，设置于辐射探测层，用于采集环境中辐射物的入射粒子发出的的辐射信息，并给出辐射响应信号，环境中辐射物通常会发出γ射线等，被辐射探测层感应和采集到；

信号接收模块，用于接收信号采集模块传递来的辐射响应信号，辐射响应信号为信号采集模块在每一个时间脉冲单元内采集的辐射信息的汇总，由于辐射为持续进行的事件，将辐射响应信号按照时间周期进行持续检测，为了方便统计，将时间周期划分为时间脉冲区间，其中时间脉冲区间包括很多个时间脉冲单元，每个时间脉冲单元作为一个统计辐射情况的节点；

信号处理模块，用于对信号接收模块接收的辐射响应信号进行预处理，获得辐射信息数字信号，计算在时间脉冲单元内的辐射信息数字信号平均值，并将获得的辐射信息数字信号平均值传递给控制器进行进一步的处理和分析，进而获得环境中辐射情况的探测结果，控制器将探测结果传递给单片机控制电路10；

其中，控制器包括：

数据统计模块，用于接收信号处理模块传递来的辐射信息数字信号平均值，根据时间脉冲区间绘制辐射信息数字信号平均值的变化曲线，时间脉冲区间由若干个时间脉冲单元组成；

剂量转换模块，预设辐射信息数字信号与辐射剂量率之间的换算比例值，获取辐射探测器4所处位置在时间脉冲区间内的检测到的辐射剂量，得到探测结果；

探测结果输出模块，用于将探测结果传递给单片机控制电路10。

上述技术方案的原理和效果为，通过信号采集模块实时的采集环境中辐射物散发的辐射信息，并针对辐射信息给出辐射响应信号，通过辐射响应信号能够对辐射信息的辐射量等有了分析和判断的基本依据，为了更加直观的了解辐射信息，将辐射响应信号进行预处理，转换为辐射信息数字信号，再结合辐射信息数字信号根据与辐射剂量率之间的换算比例值，换算获取辐射剂量，从而获得探测结果。本发明中的辐射探测器4采用信号处理和转化的方式，能够根据时间周期对环境中辐射剂量进行统计，以准确快速获得环境中的辐射剂量，另外通过辐射探测层中掺杂铋氧溴(BiOBr)和/或氮化硼(BN)的惰性材料，也能够提高辐射探测性能。

单片机控制电路10为单片机控制单元，用于控制辐射探测器4采集拟探测区域的辐射信息，此处的辐射信息可指在时间脉冲区间内事实采集的辐射剂量，以及控制各模块的运行状态，具体包括：

无线通讯模块，用于将辐射探测器4所获取的拟探测区域的辐射信息向上位机传输剂量率和剂量及其北斗模块2的定位信息；具体的，无线通讯模块可为LORA模块，Lora模块是一种能够进行长距离低功耗通信的射频模块，采用Lora技术实现无线通信；该模块内部包括：Lora调制解调器、射频收发器、微控制器等组件，可以通过串口或SPI等接口与其他设备进行通信，实现简单、快速、稳定的无线传输；从而为辐射探测器4与外部的接收终端提供无线传输路径，由此方便外部的接收终端实时接收北斗模块2所获取的北斗定位信息及其辐射探测器4所获取的辐射信息，从而便于工作人员做出下一步指示。

电源管理模块，基于HM4042芯片对充电锂电池5进行充放电管理，并预设出电量报警门限值；当充电锂电池5的电量降低且达到报警门限值时，利用无线通讯模块将低电量信息上传至单片机模块处对声光进行控制；具体的，通过HM4042芯片预先设定出符合充电锂电池5正常最低电量阈值，以此作为低电量报警门限值，在电量降低后会上传电量信息，当达到低电量报警门限时对报警声光模块进行控制，控制报警指示灯启用红灯闪烁，以方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收。

在本实施例中，如：通过电源管理模块获取充电锂电池5的容量为：3200mAh，基于该容量预先设定出充电锂电池5的低电量报警门限值为：20％，即：640mAh；经由HM4042芯片对充电锂电池5进行电量监测，若充电锂电池5的电量为：＞640mAh时，则表明当前辐射探测器4用电正常，进而确定辐射探测器4当前运行正常；若充电锂电池5的电量为：≤640mAh时，则表明当前辐射探测器4可用电量降低，进而确定辐射探测器4当前运行异常；并将上述电量判断信息上传至单片机模块进行处理，经由单片机模块发出声光提醒指令。

报警声光模块，为报警指示灯和蜂鸣器组成，基于报警灯电路9为报警指示灯和蜂鸣器提供电力来源，并通过电源管理模块在辐射探测器4处于低电量状态时，分别控制报警指示灯和蜂鸣器发出红色灯光和报警声以做提醒；具体的，通过电源管理模块对充电锂电池5进行充放电管理，当达到报警门限时对报警声光模块进行控制，并控制报警指示灯启用红灯闪烁，以方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收；当近距离寻查时，可通过蜂鸣器判断报警和位置，以判断现场的抛投球初步位置，从而将不同定位信息上传终端。

接上述实施例，如：通过电源管理模块预先设定出充电锂电池5的低电量报警门限值为：20％，即：640mAh；经由HM4042芯片监测到充电锂电池5的电量≤640mAh时，则表明当前辐射探测器4可用电量降低，进而确定辐射探测器4当前运行异常；此时通过单片机模块控制报警指示灯和蜂鸣器发出警告提醒，进一步的可理解为：控制报警指示灯启用红灯闪烁，同时通过蜂鸣器判断报警和位置，以判断现场的抛投球初步位置，从而将不同定位信息上传终端，以便进一步确定装载有辐射探测器4的封装壳体1的具***置，从而方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收。

单片机模块，通过无线通讯模块与外部终端连接，用于调控辐射探测器4采集拟探测区域的辐射信息，以及控制无线通讯模块、电源管理模块以及报警声光模块的运行状态，其中，单片机的型号不限定任何Mcu、FPGA、DSP等。

上述内容的工作原理：通过机械抛投方式将装载有辐射探测器4的封装壳体1抛投至拟探测区域，利用北斗模块2和辐射探测器4获取拟探测区域的位置信息和辐射信息，单片机模块会根据GM计数管获取的数据频率判定当前位置的辐射信息，并利用北斗定位信息确定当前区域的具***置，使人员不进入辐射环境的前提下，获取拟探测区域的辐射场信息判断环境的核辐射情况，并给控制终端提供防护指示；通过电源管理模块和报警声光模块为辐射探测器4的电量状态进行警报监控，在电量降低后会上传电量信息，当达到报警门限时对报警声光模块进行控制，控制报警指示灯启用红灯闪烁，以方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收；当近距离寻查时，可通过蜂鸣器判断报警和位置，以判断现场的抛投球初步位置，从而将不同定位信息上传终端。

上述内容所达到的有益效果：通过北斗定位信息确定当前区域的具***置，使人员不进入辐射环境的前提下，获取拟探测区域的辐射场信息判断环境的核辐射情况，有效的保护工作人员的辐射安全；通过灯光闪烁和声音报警提醒应急工作人员，有效的保护工作人员的辐射安全，降低人员的受照剂量；同时以确保辐射探测器4进入拟探测区域后可进行正常工作，提高了现有辐射探测器4的实用性。

封装壳体1包括硅胶套外壳101和抗震缓冲尼龙内壳102，硅胶套外壳101的内壁与抗震缓冲尼龙内壳102的外壁固定连接，通过硅胶套外壳101和抗震缓冲尼龙内壳102形成一个抗震外壳，利用通过硅胶套外壳101保证了封装壳体1及辐射探测器4被投掷后设备的完成性，结合内部的抗震缓冲尼龙内壳102确保辐射探测器4和集成电路板3的正常使用；其中，硅胶套外壳101和抗震缓冲尼龙内壳102均包括主壳下1011、底座1012、配重块1013和主壳上1014，主壳下1011的内部设置有底座1012，底座1012呈碗状结构，底座1012主要便于安装集成电路板3及其所连接的辐射探测器4与充电锂电池5；底座1012的上端面设置有配重块1013，配重块1013主要用于提高底座1012及封装壳体1的重量，以便进行抛投；主壳下1011的正上方与主壳上1014相连接，且主壳下1011与主壳上1014均呈圆柱状结构，且硅胶套外壳101与抗震缓冲尼龙内壳102中的主壳下1011和主壳上1014为灌装硅胶相接闭合形成，且抗震缓冲尼龙内壳102中的主壳下1011和主壳上1014之间卡接有两根固定螺丝1015，固定螺丝1015主要用于提高主壳下1011和主壳上1014灌装密封的稳固性。

上述内容所达到的有益效果：通过将北斗模块2、集成电路板3、辐射探测器4、充电锂电池5、USB充电电路6和单片机控制电路10装载于封装壳体1内，利用封装壳体1中硅胶套外壳101和抗震缓冲尼龙内壳102对其内部的配件起到减震缓冲作用；从而确保封装壳体1及辐射探测器4被投掷后设备的完成性，保证了辐射探测器4和集成电路板3的正常使用，进而提高了装载有辐射探测器4的封装壳体1发热使用年限。

工作原理：通过机械抛投方式将装载有辐射探测器4的封装壳体1抛投至拟探测区域，利用北斗模块2和辐射探测器4获取拟探测区域的位置信息和辐射信息，使人员不进入辐射环境的前提下，获取拟探测区域的辐射场信息判断环境的核辐射情况给控制终端提供防护指示，有效的保护工作人员的辐射安全；通过电源管理模块和报警声光模块为辐射探测器4的电量状态进行警报监控，在电量降低后会上传电量信息，当达到报警门限对报警声光模块进行控制，控制报警指示灯启用红灯闪烁，以方便无人机器人、无人机对抛投出的球型仪器进行回收；当近距离寻查时，可通过蜂鸣器判断报警和位置，以判断现场的抛投球初步位置，从而将不同定位信息上传终端，提高了现有辐射探测器4的实用性。

在前述实施例的基础上，所述单片机模块包括：

预置信息导入子模块，用于在使用前预先导入并存储拟探测区域地图以及拟探测区域和周边的信号基站网络布局；

目标基站确定子模块，用于在抛投后，获取北斗模块2的定位信息，根据定位信息、信号基站网络布局和预设目标基站数量，确定信号传输的目标基站及距离各目标基站的距离；

信号强度确定子模块，用于根据最远的目标基站的距离，确定传输需要的信号强度；

强度调节子模块，用于根据传输需要的信号强度，实现发射信号强度调节，实现将包含辐射的剂量率、剂量及其北斗模块2的定位信息的待传输数据通过目标基站传输给上位机。

上述方案的工作原理和所达到的有益效果：根据准备要进行检测的拟探测区域目标，通过提前获取并导入拟探测区域地图和拟探测区域及其周边的信号基站网络布局，根据信号传输保障要求设定保障远程传输作为信号中转需要的目标基站数量，实施抛投后，根据抛投定位，即可确定需要数量的距离较近目标基站和距离，取最远目标基站的距离，即最远距离作为确定传输信号强度的依据，从而控制实施传输时的信号强度；本方案通过设定目标基站数量，结合采集最远距离确定传输信号强度，同时让所有选定的目标基站都参与信号中转传输，一方面能够有效保障传输的安全性和可靠性，另一方面避免传输信号强度过大增加能量消耗而缩减了探测装置的使用时长。

在前述实施例的基础上，辐射探测装置还包括陀螺传感器、加速度传感器和重心调节组件，重心调节组件包括微型电机、螺杆以及安装在所述抗震缓冲尼龙内壳102或者配重块1013中的多个重心调节柱；

所述抗震缓冲尼龙内壳102内的主壳下1011和主壳上1014结合平面上呈周向均匀设置有多个带导向槽的径向长孔；或者，所述配重块1013设置圆盘状的中心腔体和围绕中心腔体呈周向均匀分布的多个带导向槽的径向长孔；

每个所述径向长孔都安装有一个重心调节柱，径向长孔的长度大于重心调节柱的长度，重心调节柱沿长度方向设有与导向槽适配的凸条；重心调节柱朝向其分布中心的端头设有安装螺杆的螺纹孔，重心调节柱朝向其分布中心端配置有微型电机，微型电机的输出轴与螺杆传动连接；

所述单片机模块包括：

状态检测子模块，用于连接并获取陀螺传感器测量的方向角度数据以及加速度传感器测量的加速度数据；

姿态确定子模块，用于根据方向角度数据确定北斗模块2的姿态信息；

姿态判断子模块，用于根据北斗模块2的姿态信息判断是否需要进行调整，若北斗模块2的姿态信息表示对于辐射探测存在不利影响，则需要调节姿态；否则不需要调节姿态；

调节策略生成子模块，用于根据姿态信息确定需要调位的重心调节柱，通过模拟调节分析生成相应的姿态调节策略，姿态调节策略包括重心调节柱的位移调节量；

调姿子模块，用于根据姿态调节策略控制微型电机启动改变对应重心调节柱在径向长孔中的径向位置，使得装置重心偏移发生滚动；

调节跟踪子模块，用于在姿态调节时，通过陀螺传感器和加速度传感器进行跟踪检测，根据跟踪检测情况和当前姿态预测准备复位时间，到达准备复位时间时则控制微型电机反转让重心调节柱复位。

上述方案的工作原理和所达到的有益效果：通过设置陀螺传感器、加速度传感器和重心调节组件，检测确定探测装置的当前姿态，根据探测装置的结构特点，在有些姿态情况下会对探测不利，例如辐射传达到辐射探测器4的主要入口朝向地面被石土阻挡可以认为对辐射探测是不利的；在此情况下，本方案设置的重心调节组件在控制下造成短时重心偏移来实现探测装置的滚动，从而达到调整姿态改善探测的目的；通过模拟分析提前确定姿态调节策略，结合调整过程中实时跟踪检测，从而避免或者减少调整过度的可能，防止需要回调或者降低需要回调的次数，最终重心调节柱复位让探测装置在比较有利于探测的姿态下达到平衡，从而保障探测的真实性和可信度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种抛投式辐射探测装置，包括封装壳体(1)，其特征在于：所述封装壳体(1)整体呈球形状，封装壳体(1)内部的上端设置有北斗模块(2)，封装壳体(1)内部的下端分别设置有集成电路板(3)和辐射探测器(4)，且辐射探测器(4)焊接在集成电路板(3)上，集成电路板(3)上还依次设置有充电锂电池(5)、USB充电电路(6)、高压电源(7)、电压电源(8)、报警灯电路(9)及单片机控制电路(10)。

2.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述封装壳体(1)外部的上端面开设有顶压盖(11)，顶压盖(11)的内部为贯通状，且贯通处分别设置有防水电源开关(12)和USB接口(13)。

3.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述封装壳体(1)包括硅胶套外壳(101)和抗震缓冲尼龙内壳(102)，硅胶套外壳(101)的内壁与抗震缓冲尼龙内壳(102)的外壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述北斗模块(2)用于对封装壳体(1)及其内部的辐射探测器(4)进行定位，以此获取辐射探测器(4)的北斗位置信息。

5.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述辐射探测器(4)为小型GM计数管、半导体探测器、硅光电倍增管和闪烁晶体中任意一种设备，通过高压电源(7)为辐射探测器(4)提供电力来源，以此采集拟探测区域的辐射信息，并将所采集拟探测区域的辐射信息传输至单片机控制电路(10)。

6.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述辐射探测器(4)包括用于探测环境中辐射情况的辐射探头和与所述辐射探头信号连接的控制器；所述辐射探头包括辐射探测层，所述辐射探测层中掺杂铋氧溴或氮化硼的惰性材料；

所述辐射探头包括：

信号采集模块，设置于所述辐射探测层，用于采集环境中辐射物的入射粒子发出的的辐射信息，并给出辐射响应信号；

信号接收模块，用于接收所述信号采集模块传递来的辐射响应信号，所述辐射响应信号为所述信号采集模块在每一个时间脉冲单元内采集的辐射信息的汇总；

信号处理模块，用于对所述信号接收模块接收的辐射响应信号进行预处理，获得辐射信息数字信号，计算在时间脉冲单元内的辐射信息数字信号平均值，并将获得的辐射信息数字信号平均值传递给控制器进行进一步的处理和分析，进而获得环境中辐射情况的探测结果，所述控制器将探测结果传递给所述单片机控制电路(10)；

其中，所述控制器包括：

数据统计模块，用于接收所述信号处理模块传递来的辐射信息数字信号平均值，根据时间脉冲区间绘制辐射信息数字信号平均值的变化曲线，所述时间脉冲区间由若干个时间脉冲单元组成；

剂量转换模块，预设辐射信息数字信号与辐射剂量率之间的换算比例值，获取辐射探测器(4)所处位置在时间脉冲区间内的检测到的辐射剂量，得到探测结果；

探测结果输出模块，用于将探测结果传递给所述单片机控制电路(10)。

7.根据权利要求1所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述单片机控制电路(10)为单片机控制单元，用于控制辐射探测器(4)采集拟探测区域的辐射信息，以及控制各模块的运行状态，具体包括：

无线通讯模块，用于将辐射探测器(4)所获取的拟探测区域的辐射信息向上位机传输剂量率和剂量及其北斗模块(2)的定位信息；

电源管理模块，用于对充电锂电池(5)进行充放电管理，并预设出电量报警门限值；当充电锂电池(5)的电量降低且达到报警门限值时，利用无线通讯模块将低电量信息上传至单片机模块处对声光进行控制；

报警声光模块，为报警指示灯和蜂鸣器组成，基于报警灯电路(9)为报警指示灯和蜂鸣器提供电力来源，并通过电源管理模块在辐射探测器(4)处于低电量状态时，分别控制报警指示灯和蜂鸣器发出红色灯光和报警声以做提醒；

单片机模块，通过无线通讯模块与外部终端连接，用于调控辐射探测器(4)采集拟探测区域的辐射信息，以及控制无线通讯模块、电源管理模块以及报警声光模块的运行状态。

8.根据权利要求3所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述硅胶套外壳(101)和抗震缓冲尼龙内壳(102)均包括主壳下(1011)、底座(1012)、配重块(1013)和主壳上(1014)，主壳下(1011)的内部设置有底座(1012)，底座(1012)呈碗状结构，底座(1012)的上端面设置有配重块(1013)，主壳下(1011)的正上方与主壳上(1014)相连接，且主壳下(1011)与主壳上(1014)均呈圆柱状结构；其中，硅胶套外壳(101)与抗震缓冲尼龙内壳(102)中的主壳下(1011)和主壳上(1014)为灌装硅胶相接闭合形成，且抗震缓冲尼龙内壳(102)中的主壳下(1011)和主壳上(1014)之间卡接有两根固定螺丝(1015)。

9.根据权利要求7所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：所述单片机模块包括：

预置信息导入子模块，用于在使用前预先导入并存储拟探测区域地图以及拟探测区域和周边的信号基站网络布局；

目标基站确定子模块，用于在抛投后，获取北斗模块(2)的定位信息，根据定位信息、信号基站网络布局和预设目标基站数量，确定信号传输的目标基站及距离各目标基站的距离；

信号强度确定子模块，用于根据最远的目标基站的距离，确定传输需要的信号强度；

强度调节子模块，用于根据传输需要的信号强度，实现发射信号强度调节，实现将包含辐射的剂量率、剂量及其北斗模块(2)的定位信息的待传输数据通过目标基站传输给上位机。

10.据权利要求8所述的一种抛投式辐射探测装置，其特征在于：还包括陀螺传感器、加速度传感器和重心调节组件，重心调节组件包括微型电机、螺杆以及安装在所述抗震缓冲尼龙内壳(102)或者配重块(1013)中的多个重心调节柱；

所述抗震缓冲尼龙内壳(102)内的主壳下(1011)和主壳上(1014)结合平面上呈周向均匀设置有多个带导向槽的径向长孔；或者，所述配重块(1013)设置圆盘状的中心腔体和围绕中心腔体呈周向均匀分布的多个带导向槽的径向长孔；

每个所述径向长孔都安装有一个重心调节柱，径向长孔的长度大于重心调节柱的长度，重心调节柱沿长度方向设有与导向槽适配的凸条；重心调节柱朝向其分布中心的端头设有安装螺杆的螺纹孔，重心调节柱朝向其分布中心端配置有微型电机，微型电机的输出轴与螺杆传动连接；

所述单片机模块包括：

状态检测子模块，用于连接并获取陀螺传感器测量的方向角度数据以及加速度传感器测量的加速度数据；

姿态确定子模块，用于根据方向角度数据确定北斗模块(2)的姿态信息；

姿态判断子模块，用于根据北斗模块(2)的姿态信息判断是否需要进行调整，若北斗模块(2)的姿态信息表示对于辐射探测存在不利影响，则需要调节姿态；否则不需要调节姿态；

调节策略生成子模块，用于根据姿态信息确定需要调位的重心调节柱，通过模拟调节分析生成相应的姿态调节策略，姿态调节策略包括重心调节柱的位移调节量；

调姿子模块，用于根据姿态调节策略控制微型电机启动改变对应重心调节柱在径向长孔中的径向位置，使得装置重心偏移发生滚动；

调节跟踪子模块，用于在姿态调节时，通过陀螺传感器和加速度传感器进行跟踪检测，根据跟踪检测情况和当前姿态预测准备复位时间，到达准备复位时间时则控制微型电机反转让重心调节柱复位。