[实用新型]海洋放射性综合监测浮标集成系统

说明书

本实用新型属于海洋放射性污染监控技术领域，公开了一种海洋放射性综合监测浮标集成系统，包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块，北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。本技术方案不仅能够监测海水放射性γ核素的总量，而且能够甄别Cs‑137、Co‑60、I‑131、K‑40等多种我们感兴趣的目标核素并计算活度，具有现场、快速和连续监测的特点和能量分辨率高、探测灵敏度高和响应速度快等优点，建设放射性综合监测浮标系统，实现海洋放射性环境的连续监测并提供核污染的预警功能。

技术领域

本实用新型属于海洋放射性污染监控技术领域，具体的说是在浮标系统上搭载γ能谱测量模块，对海洋放射性环境进行长期、自动化和连续监测，并为海洋放射性污染应急监测、预警提供技术支撑。

背景技术

海洋放射性污染是指人类活动产生的放射性物质进入海洋而造成的污染。海洋放射性污染的特点是：持续性强，危害大，扩散范围广，防治困难。福岛核事故是迄今为止最严重的海洋放射性污染事故，事故后多个国家相继开展了大量的海洋放射性污染监测工作。对于放射性污染，我们不仅需要监测放射性核素总量，还需要有针对性的具体目标核素监测并计算活度，因此，对海洋放射性污染长期、自动化以及连续监测是很有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述技术问题，提出一种海洋放射性综合监测浮标集成系统，具体技术方案如下：

海洋放射性综合监测浮标集成系统包括浮标、设置在浮标上的北斗通讯模块、主控模块、供电模块和γ能谱测量模块，北斗通讯模块、供电模块和γ能谱测量模块均与主控模块连接。

γ能谱测量模块由NaI（Tl）晶体、光电倍增管、前置放大器、主放大器、数字化多通道脉冲幅度分析、数据接口系统组成。海水中的γ射线照射在NaI（Tl）晶体上发出荧光，照射在光电倍增管的光阴极上打出光电子，逐级倍增后，在光电倍增管的输出端负载上形成电压脉冲信号，该信号的幅度与射线能量成正比，因此用来分析检测γ射线。同时，该信号是极其微弱的电压脉冲信号，一步步的信号处理放大之后，通过脉冲幅度分析计数转换才能得到γ能谱图。γ能谱测量模块不仅能够监测海水放射性γ核素的总量，而且能够甄别Cs-137、Co-60、I-131、K-40等多种我们感兴趣的目标核素并计算活度。仪器整体拟采用圆柱形封装，封装材料选用热塑性材料乙缩醛（Acetal），该材料具有最低的光电吸收截面，很好的机械强度和可加工性，在海洋环境中具有优秀的耐性。γ能谱测量模块安装在现有浮标的实验井中，根据现有浮标井筒形式和尺寸，井架采用了常规的立方体框架结构，要求机械安装系统安装可靠，保证传感器正常工作，保护传感器抵抗海流、鱼类、植物和藻类影响。

主控模块是浮标的核心部分。因为GPS采用常加电连续工作模式，因此系统采用双微处理器设计，一个处理器C8051F021专门负责接收GPS信号。另一微处理器采用C8051F120，并嵌入操作系统RTX51，负责传感器的控制、数据处理、数据显示、数据存储、数据查询、报文打包发送等任务的执行。液晶显示器（LCD）和键盘的设计主要是为了方便在浮标上，在没有外接显示器和键盘时，也能使操作员方便的了解系统的状态和设置系统需要的参数而设计的。主控模块与γ能谱测量模块通信是采用RS-232C标准模式。系统控制部分的设计是利用一个系统单芯片（System-on-a-chip）系统对浮标电源进行控制，为各类设备供电和断电；对接收处理模块组织的数据或报文进行数据远程传输。

采用北斗通信模块进行数据传输，该模块可同时接收北斗卫星系统3颗卫星、6个通道的信号，具有体积小、功耗低、安装使用便捷等特点。开发了北斗模块的驱动程序，针对通信丢包的问题采取了重发机制，保证了数据的可靠发送。