一种氡室周边房间氡浓度连续检测系统的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种氡室周边房间氡浓度连续检测系统。

背景技术：

电离辐射计量工作中涉及到测氡仪器的检定，通常用的是体积较大的标准氡室。在放置氡室的房间内氡浓度就很可能由于开关操作，或者氡室气密性的原因，引起室内的氡浓度高。可以采用在房间内放一台测氡仪来测量房间内的氡浓度，由于检定人员在氡室房间内工作时间、位置的不确定性，这种方法不能准确地计算对检定人员的影响。

zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术，与wi—fi、蓝牙、红外等无线通信技术相比⋯，其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本，主要适用于无线传感器网络、自动控制和远程控制领域，可以嵌人各种设备。

技术实现要素：

本发明的目的是为了准确评估测氡仪检定人员的工作有效剂量，设计了一种氡室周边房间氡浓度连续检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

氡室周边房间氡浓度连续检测系统由pc上位机、zigbee协调器、zigbee终端设备、rad7测氡仪组成，通过串口将rad7测氡仪与zigbee组成的无线传感器网络中的终端没备相连。

所述的zigbee无线传感器网络采用的是cc2530芯片,采用无线标准双排20针功能引脚。它采用的是zigbee片上系统cc2530作为微控制器。zigbee模块主要由zigbee芯片，晶振，天线，扩展引脚及led灯等组成。zigbee无线模块cc2530工作于2.4g的ism频段。

所述的zigbee协调器是启动和配置网络的一种设备，协调器可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和进行其他活动。协调器负责网络正常工作以及保持同网络其他设备的通信。

所述的zigbee终端设备可以执行相关功能，并使用zigbee网络到达其他需要与其通信的设备，它的存储其容量要求最少，其可以实现zigbee低功耗设计。

所述的zigbee网络层支持星型、树型和网状网络拓扑。本系统采用最简单的星型网络拓扑，网络中有一个协调器设备和三个终端设备。网络由协调器设备控制，它负责发起和维护网络中的其他终端设备，而终端设备直接与协调器通信。

所述的系统硬件中还包含红外传感器能够和继电器通过i/o口与终端设备相连。

所述的红外传感器采用hr—sr501人体红外感应模块。

本发明的有益效果是：

氡室周边房间氡浓度连续检测系统经实际测试，稳定、有效的无线传输距离可以达到10m。与其它无线网络技术相比，具有低功耗、低成本、低复杂度、可在特殊工作环境中安全、长期自动检测，能够为氡室意外状况进行报警，并为评估氡室检定人员的安全状况提供有效的监测数据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统结构框图。

图2是硬件系统组成框图。

图3是终端设备软件流程图。

图4是协调器设备软件流程图。

图5是上位机软件流程图。

具体实施方式

如图1所示，氡室周边房间氡浓度连续检测系统由pc上位机、zigbee协调器、zigbee终端设备、rad7测氡仪组成。通过串口将rad7测氡仪与zigbee组成的无线传感器网络中的终端没备相连，测氡仪的数据先传输给终端设备，再通过zigbee无线模块传输给协调器设备，协调器设备再通过串口传输给pc的上位机；同时终端设备上的红外传感器也将在检定人员进入和离开氡室时发送一个标志到上位机，上位机就获取到了检定人员进入和离开氡室的时间，上位机将解析后的氡浓度数据和时间数据存人数据库，之后就可以通过数据库中得到的的大量氡浓度数据和工作时间数据进一步评估检定人员的有效剂量。

氡是广泛存在于环境中无色、无味的放射性气体，是铀、镭等放射性元素衰变的产物。人们在呼吸过程中，会将空气中的氡及其子体吸人体内，被吸人体内的氡及其子体在衰变过程中会导致以呼吸器官为主的内照射，造成器官损伤。置身于一定浓度氡及其子体的空气中，人体所受到的照射量包括氡的“放射能照射量”和氡子体的“α潜能照射量”或称“暴露量”。氡齐ij量学研究表明，吸人含氡气体在呼吸道形成的辐射剂量主要不是来自氡α衰变，而是来自氡的短寿命子体²¹⁸po(raa)和²¹⁴hpo(rac)的α衰变。吸入氡子体可以导致对人体的辐射照射，通常称为暴露。在对氡子体的暴露进行剂量评价时，需要把氡子体的暴露量换算成有效剂量。氡及其子体对公众所致年有效剂量估算使用unscear1993年报告推荐的氡剂量估算方法，计算公式为：年有效剂量=平衡当量浓度×年照射时间×剂量转换系数；式中：剂量转换系数根据unscear2000报告为9×10^-9(sv／bq.h.m^-3)；平衡当量浓度为室内氡浓度与平衡因子的乘积，室内平衡因子为0.4；年照射时间为365×24h×居留因子，居留因子为0.8。在本系统中，测量的是特殊环境氡室周边的氡浓度，而且系统中使用了红外传感器来准确的计算检定人员的工作时间，所以这里的年照射时间取测量的准确的一年内的工作时间。

如图2所示，系统中的zigbee无线传感器网络采用的是cc2530芯片，rad7测氡仪能够通过r232串口与zigbee终端设备相连，及红外传感器能够和继电器通过i／o口与终端设备相连。

下位机和上位机软件的应用程序都有相应操作串口的api，在它们两者之间定义一个串口通信的数据格式，就可以实现上位机和下位机的通信，本系统定义了一个32字节的数据格式，开头和结尾各是一个字节的起始和结束标志，命令头用3字节来区分不同的设备的读写操作，分别用8字节和2字节来表示物理地址和网络地址是因为zigbee的物理地址和网络地址是8字节和2字节的，数据部分16字节用来存储要传送的数据，1字节的校验位用于校验数据传送是否正确。

如图3所示，下位机软件程序是在iarembeddedworkbench开发环境下通过调用zigbee协议栈的api编写的c语言程序实现的。由于zigbee有协调器、路由器、终端设备3种不同的设备，但是由于本系统采用的简单的星型网络，所以程序分为协调器程序和终端设备程序，不同设备的程序分别处理不同的事情。终端设备控制器收到的信号分为协调器发送过来的zigbee无线信号、rad7通过串口发送过来的氡浓度数据和红外传感器的触发信号3种。zigbee无线信号又分为控制rad7和控制继电器两种，分别是向rad7发送读数命令和控制报警灯的关闭。当控制器收到rad7发送过来的氡浓度数据时会做出判断，判断是否超过阈值，继而决定是否触发报警灯；同时判断红外传感器是否触发，决定是否将氡浓度数据发送到协调器。即当房间中有工作人员的时候才需要将氡浓度的数据发送到协调器。

如图4所示，协调器设备收到的信号分为pc通过串口发送过来的控制命令和终端设备发送过来的zigbee无线信号。

如图5所示，本系统的上位机软件是在microsoftvisualsudio2012开发环境下用c#语言实现的。软件界面上可以设置读取rad7数据的时间周期，这样每个周期都会向串口发送一条读取rad7数据的命令。而当软件收到串口发送过来的数据时，应用程序就会分析数据，得到相应终端设备的rad7测定的氡浓度和红外传感器的信号，通过红外传感器的触发时间就可以得到检定人员进入和离开的时间。得到了这些数据应用程序就会将其存人数据库中，供以后计算有效剂量使用。