基于无线传感器网络的放射源库安全监测预警系统的设计.pdf

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1、石油仪器2013年第27卷第2期PETR0LEUMINSTRUMENIS·计算机与通讯技术·基于无线传感器网络的放射源库．安全监测预警系统的设计白盛明白婧(大庆测井公司黑龙江大庆)摘要：鉴于放射源存放安全的重要性，提出了一种基于无线传感器网络和LabVIEW的放射源安全监测预警系统设计方案。该系统采用无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)对源库环境进行监测，遵循zigbee协议将传感器采集的数据以无线方式传输给网关节点；网关节点通过串口将数据传给监控中心；监控中心采用LabVIEW

2、完成数据的实时显示、分析、存储，以及对异常情况的报警，系统实现了对源库的智能监控。关键词：放射源；监控；无线传感器网络；LabVIEW；Zigbe中图法分类号：P631．817文献标识码：B文章编号：1004—9134(2013)02—0075—03的，无需布线，节点密度大，数据采集精度高l2J。0引言LabV1EW是一种图形化的程序开发环境，丰富的库函数专门为信号处理、通信等功能而设计【3]。在地质勘探、油井工程和油田开发过程中，常常利用放射性测井仪器来探测各岩层的核物理信息，进为了更有效，安全地管理放射源库

3、，避免人为监管时和误人源库时对人体的伤害，本文提出了一种基而分析岩层的含油饱和度、孔隙度等流体特征。众所于无线传感器网络和LabVIEW的放射源安全监测预周知，放射性测井仪器所使用的放射性源对人身健康警系统设计方案，一旦出现外人误人，放射性源脱出及环境保护均有着极大的负面影响，为此国家对放射容器，放射性源丢失等特殊工况，将自动予以声、光性物质和放射性装置的储存、运输和使用等环节都制报警，提醒工作人员及时处理。定了一系列的管理法规以保障从事放射工作的人员和公众的健康与安全。根据石油测井行业的工作特点和1系统的总体

4、构成实际情况，在放射性源都储存在源罐中，然后统一放在源库中管理。然而，人为的管理，长时间积累也会基于无线传感器网络的源库监测预警系统由部署对人体造成伤害，并且人并不能近距离监测源罐的情在监测区域内大量的廉价微型传感器节点、无线网关况，如果出现放射性源脱落容器，甚至放射性源丢失以及监测中心组成。无线传感器网络拓扑结构包括星的现象。一旦出现这种情况而不能及时被发现，其后型、簇型、网状型。为了减小能量损失和数据包丢果将不堪设想。失，采用星型网络拓扑结构。系统结构如图1所示引。无线传感器网络WSN是由大量无处不在的、具

5、有通信与计算能力的微小传感器节点，密集布设在无人值守的监控区域，构成能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治监控网络系统⋯。网络中随机分布的集成有传感器、数据处理单元与通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络，借助于节点中内置的形式多样的传感器探测包括放射性、温度、湿度、噪声、光强度、压力和移动物体的大小、速度、方向等众多我们感兴趣的物理现象，并通过无线通信传送图1系统结构原理图信息。该网络系统以数据为中心，以获取信息为目第一作者简介：白盛明，男，1962年生，1998年毕业于大庆石油学院石油工程专业，大专

6、学历，现在测井公司研究一所从事仪器制造管理工作。邮编：163412石油仪器PETRoLEUMINSTRUMENIS2013年4月检测节点完成定位，放射性强度，红外线等数据如图3(b)所示。为了克服计数管尾堆积现象对辐感知和采集，并且通过路由协议定时将采集数据发送射粒子计数的影响，电路中采用了可调整触发时间的给无线网关；无线网关主要负责网络的建立，将采集单稳态触发器，处理后的信号波形如图3(C)所示。到的数据通过串行通信传送到监控中心；监控中心利之后再由微处理器的内部计数器对其计数，从而得到用LabVIEw图形化

7、的编程环境完成了收集、处理、放射性源的辐射粒子计数率引。监控和显示无线传感器节点数据，并支持信息查询终端的远程访问。本文以放射性强度采集为例，介绍了整个系统的设计过程。2系统硬件设计1)检测节点设计检测节点由传感器单元、处理器、无线通信单元和电源单元组成。节点硬件结构如图2所示。传感器模块处理器模块无线通讯模块(b)图2检测节点结构图传感器单元负责监测区域内信息的采集和数据转s换；处理器单元负责控制整个传感器节点的操作、存(c)储和处理本节点采集的数据以及其它节点发来的数图3盖革计数管的输出信号波形及处理据；无

8、线通信单元负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据；电源单元为传感2)网关节点设计器节点运行提供能量。网关主要完成将采集到的数据通过串口传递给监处理器和无线通信模块采用Chipcon公司最新推控中心，故不需要传感器模块，需增加RS一232接口出的符合2．4GIEEE802．15．4标准的射频收发器电路。CC2430。CC2430芯片集成了ZigBee射频前端、内存3