本發(fā)明涉及一種核電站輻射劑量實時熱圖的生成方法，它基于無線通信技術(shù)，可用于核電站實時監(jiān)測和輻射水平管理等應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，核電站控制區(qū)的輻射劑量數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、控制等管理過程的實時性不是很完善，許多核電站控制區(qū)的輻射劑量數(shù)據(jù)更新周期只能做到以天為單位。而對于核電站這樣的對輻射劑量數(shù)據(jù)高度敏感的工作單位來說，如果能及時地對上述數(shù)據(jù)進行采集、處理，并實時加以呈現(xiàn)，則會對核電站的安全運行起到很大的作用。而現(xiàn)實當中還缺乏對核電站控制區(qū)輻射劑量數(shù)據(jù)進行實時呈現(xiàn)的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于無線通信技術(shù)的核電站輻射劑量實時熱圖生成方法。

本方法的實現(xiàn)依賴于核電站內(nèi)已有基于802.11系列協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋，以及在該無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。輻射劑量數(shù)據(jù)的采集與傳輸由滿足ieee802.11系列協(xié)議，具有無線通信能力的個人用便攜式劑量計和其他輻射劑量監(jiān)測儀器完成的。

實現(xiàn)核電站輻射劑量實時熱圖，在核電站運行時刻，可以對核電站的安全運行起到很大的幫助，例如重新規(guī)劃輻射劑量較小的巡檢路線，提示輻射劑量異常點，等等；在緊急情況下，則可以為應(yīng)急處置提供幫助。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1：在核電站的核島廠房和核廢料廠房內(nèi)具有無線通信能力的個人用便攜式劑量計、輻射劑量監(jiān)測儀器將檢測到的gamma與neutron輻射劑量數(shù)據(jù)進行處理與協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)過處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換后的輻射劑量數(shù)據(jù)通過滿足ieee802.11系列協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至后臺處理設(shè)備。

步驟2：室內(nèi)定位系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)聽到的個人用便攜式劑量計、輻射劑量監(jiān)測儀器的wifi場強數(shù)據(jù)計算其所處位置，將位置信息送后臺處理設(shè)備。

步驟3：后臺處理設(shè)備將輻射劑量數(shù)據(jù)與位置信息相結(jié)合，得到結(jié)合定位信息的實時輻射劑量數(shù)據(jù)，并在核電站控制區(qū)域地圖上以熱圖的形式將輻射強度呈現(xiàn)出來。

生成核電站輻射劑量實時熱圖所需的輻射劑量數(shù)據(jù)具有輻射劑量數(shù)據(jù)值、輻射劑量數(shù)據(jù)采集定位地點、輻射劑量數(shù)據(jù)采集時間、輻射劑量數(shù)據(jù)來源、輻射劑量數(shù)據(jù)可信度、輻射劑量數(shù)據(jù)強度等屬性,以及熱圖顯示規(guī)則。

之所以區(qū)分輻射劑量數(shù)據(jù)的來源，是由于不同來源的數(shù)據(jù)，其準確程度不同。例如輻射劑量監(jiān)測儀器測得的輻射數(shù)據(jù)，要比個人用便攜式劑量計測得的數(shù)據(jù)準確；而個人用便攜式劑量計測得的數(shù)據(jù)，要比利用插值計算得到的輻射劑量數(shù)據(jù)準確，因為利用插值計算得到的輻射劑量數(shù)據(jù)是一種估計值。

引入可信度，是為了更好地描述數(shù)據(jù)的準確程度，從而更利于人們對輻射數(shù)據(jù)的使用和理解。我們有理由規(guī)定，較準確的數(shù)據(jù)具有較高可信度。同時，影響數(shù)據(jù)可信度的因素不僅僅是數(shù)據(jù)來源，數(shù)據(jù)采集的時間也會對可信度有影響。

對輻射劑量數(shù)據(jù)強度進行劃分，以及確定熱圖顯示規(guī)則，是為了將輻射劑量數(shù)據(jù)更好地以圖形化信息顯示的方式顯示出來。以視覺感知為主的圖形化信息顯示具有一定的文化和語言獨立性，可以提高視覺目標搜索的效率，提高信息傳遞的效率，所有信息一目了然，從而更有利于人們快速獲取重要信息。

我們個人用便攜式劑量計和輻射劑量監(jiān)測儀器檢測得到的數(shù)據(jù)稱為測量數(shù)據(jù)。

生成輻射劑量實時熱圖的數(shù)據(jù)一般來自輻射劑量監(jiān)測儀器。但是核電站寬闊的核島廠房和核廢料廠房、廣闊的區(qū)域和昂貴的輻射劑量監(jiān)測儀器，使得在所有區(qū)域都安裝輻射劑量監(jiān)測儀器成為一件奢侈的事。對于沒有安裝輻射劑量監(jiān)測儀器的區(qū)域，其生成輻射劑量實時熱圖所需的輻射劑量數(shù)據(jù)來源是本發(fā)明要解決的問題。

輻射劑量數(shù)據(jù)來源：

(1)當區(qū)域內(nèi)放置有輻射劑量監(jiān)測儀器時，取輻射劑量監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)作為該區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)；

(2)當區(qū)域內(nèi)沒有放置輻射劑量監(jiān)測儀器，但區(qū)域內(nèi)有攜帶了個人用便攜式劑量計的工作人員時，取區(qū)域內(nèi)所有個人用便攜式劑量計的數(shù)據(jù)的平均值作為該區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)；

(3)當區(qū)域內(nèi)既沒有放置輻射劑量監(jiān)測儀器，又沒有攜帶個人用便攜式劑量計的工作人員時，可以通過數(shù)據(jù)插值算法進行插值計算，將這樣的區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)計算出插值。對某區(qū)域進行插值計算時可以參考設(shè)計值和歷史值。利用插值計算得到的輻射劑量數(shù)據(jù)是一種估計值。

(4)當某區(qū)域有多種數(shù)據(jù)來源時，取可信度高的數(shù)據(jù)作為本區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)。例如某區(qū)域無論是否有測量數(shù)據(jù)，都可以用插值計算法計算出該區(qū)域的插值數(shù)據(jù)。因此要對各種數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)的可信度進行比較。

輻射劑量數(shù)據(jù)可信度：

不同來源的輻射劑量數(shù)據(jù)其可信度是不同的。對此我們有輻射劑量數(shù)據(jù)評價函數(shù)來描述其可信度conf。影響輻射劑量數(shù)據(jù)可信度的因素有：

(1)數(shù)據(jù)來源：輻射劑量監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)、個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)、插值數(shù)據(jù)；

(2)數(shù)據(jù)采集時間：當數(shù)據(jù)來源是測量數(shù)據(jù)時，可信度應(yīng)隨數(shù)據(jù)采集后所經(jīng)歷的時間增加而降低；

(3)當數(shù)據(jù)來源是個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)時，區(qū)域內(nèi)個人用便攜式劑量計的數(shù)量對輻射劑量數(shù)據(jù)可信度有一定影響；

(4)當數(shù)據(jù)來源是插值數(shù)據(jù)時，需要考慮插值計算所依據(jù)的測量數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間情況，可信度隨經(jīng)歷時間增加而有所降低。

輻射劑量數(shù)據(jù)強度劃分及熱圖顯示規(guī)則：

(1)輻射劑量數(shù)據(jù)按強度可以劃分為若干個等級。

(2)由于插值數(shù)據(jù)的可信度與測量數(shù)據(jù)的可信度有很大不同，可以在顯示時使其明顯有別于測量數(shù)據(jù)的顯示。

(3)輻射劑量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)采集定位地點、數(shù)據(jù)采集時間、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)可信度、數(shù)據(jù)強度等信息可以在呈現(xiàn)熱圖時一并顯示。

因此，輻射劑量實時熱圖可以根據(jù)輻射劑量數(shù)據(jù)強度劃分將區(qū)域著色為不同色彩，以區(qū)分不同輻射強度等級。

附圖說明

圖1為核電站輻射劑量實時熱圖示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的實現(xiàn)依賴核電站內(nèi)已有基于802.11系列協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，同時在該無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)上部署了室內(nèi)定位系統(tǒng)。gamma與neutron的輻射劑量數(shù)據(jù)采集由具有無線通信能力的個人用便攜式劑量計和其它輻射劑量監(jiān)測儀器完成。

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1：核電站的核島廠房和核廢料廠房內(nèi)具有無線通信能力的個人用便攜式劑量計、輻射劑量監(jiān)測儀器將檢測到的gamma與neutron輻射劑量數(shù)據(jù)進行處理與協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)過處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換后的輻射劑量數(shù)據(jù)通過滿足ieee802.11系列協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至后臺處理設(shè)備。

個人用便攜式劑量計檢測其所處的位置附近的輻射劑量，并將檢測到的輻射劑量數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺處理設(shè)備；

若干輻射劑量監(jiān)測儀器放置在核電站的核島廠房和核廢料廠房的不同位置，實時檢測其周圍的輻射劑量強度，并將檢測到的輻射劑量數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺處理設(shè)備。

考慮數(shù)據(jù)安全性和完整性，待發(fā)送的數(shù)據(jù)可以增加認證和校驗信息。

步驟2：室內(nèi)定位系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)聽到的個人用便攜式劑量計、輻射劑量監(jiān)測儀器的wifi場強數(shù)據(jù)計算其所處位置，將位置信息送后臺處理設(shè)備。

室內(nèi)定位系統(tǒng)對具有無線通信能力的個人用便攜式劑量計和輻射劑量探測儀器進行實時定位。

步驟3：后臺處理設(shè)備將輻射劑量數(shù)據(jù)與位置信息相結(jié)合，得到結(jié)合定位信息的實時輻射劑量數(shù)據(jù)，并在核電站控制區(qū)域地圖上以熱圖的形式將輻射強度呈現(xiàn)出來。

后臺處理設(shè)備處理從個人用便攜式劑量計和輻射劑量探測儀器獲得的實時輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)，并從室內(nèi)定位系統(tǒng)獲得當時所處位置，由此得到結(jié)合定位信息的實時輻射劑量監(jiān)測數(shù)據(jù)。在核電站控制區(qū)域地圖上以熱圖的形式將輻射強度呈現(xiàn)出來。

生成輻射劑量實時熱圖的數(shù)據(jù)一般來自輻射劑量監(jiān)測儀器。但是核電站寬闊的核島廠房和核廢料廠房、廣闊的區(qū)域和昂貴的輻射劑量監(jiān)測儀器，使得在所有區(qū)域都安裝輻射劑量監(jiān)測儀器成為一件奢侈的事。對于沒有安裝輻射劑量監(jiān)測儀器的區(qū)域，其生成輻射劑量實時熱圖所需的輻射劑量數(shù)據(jù)來源是本發(fā)明要解決的問題。

輻射劑量數(shù)據(jù)來源：

(1)當區(qū)域內(nèi)放置有輻射劑量監(jiān)測儀器時，取輻射劑量監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)作為該區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)；

(2)當區(qū)域內(nèi)沒有放置輻射劑量監(jiān)測儀器，但區(qū)域內(nèi)有攜帶了個人用便攜式劑量計的工作人員時，取區(qū)域內(nèi)所有個人用便攜式劑量計的數(shù)據(jù)的平均值作為該區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，可以去掉最大、最小值，或去掉偏離平均值較大的值，然后再求平均值；

(3)當區(qū)域內(nèi)既沒有放置輻射劑量監(jiān)測儀器，也沒有攜帶個人用便攜式劑量計的工作人員時，可以通過數(shù)據(jù)插值算法進行插值計算，將這樣的區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)計算出插值。優(yōu)選的插值計算方法可以是徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，最近鄰點插值法等。對某區(qū)域進行插值計算時可以參考設(shè)計值和歷史值。利用插值計算得到的輻射劑量數(shù)據(jù)是一種估計值。優(yōu)選的，我們設(shè)rd為該區(qū)域輻射劑量的設(shè)計值，rh為該區(qū)域輻射劑量歷史測量值，ri為插值計算得到的值。則我們定義最終的估計值re為，

re＝λdrd+λhrh+(1-λd-λh)ri

其中λd和λh是設(shè)計參數(shù)，且滿足，

0≤λd≤1,0≤λh≤1,0≤λd+λh≤1；

一般地，rd≠0；當rh＝0時，λh＝0.

(4)當某區(qū)域有多種數(shù)據(jù)來源時，取可信度高的數(shù)據(jù)作為本區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)。例如某區(qū)域無論是否有測量數(shù)據(jù)，都可以用插值計算法計算出該區(qū)域的插值數(shù)據(jù)。因此要對各種數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)的可信度進行比較。

輻射劑量數(shù)據(jù)可信度：

不同來源的輻射劑量數(shù)據(jù)其可信度是不同的。對此我們有輻射劑量數(shù)據(jù)評價函數(shù)來描述其可信度conf。影響輻射劑量數(shù)據(jù)可信度的因素有：

(1)數(shù)據(jù)來源：輻射劑量監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)、個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)、插值數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，可以設(shè)輻射劑量監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)、個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)和插值數(shù)據(jù)的初始可信度conf0分別為0.95、0.8和0.6；

(2)數(shù)據(jù)采集時間：當數(shù)據(jù)來源是測量數(shù)據(jù)時，可信度應(yīng)隨數(shù)據(jù)采集后所經(jīng)歷的時間增加而降低。優(yōu)選的，刻畫這一過程的函數(shù)選取為，

f(t)＝e^-at，t≥0

其中所經(jīng)歷的時間t的單位為小時，a是設(shè)計參數(shù)，e是自然常數(shù)。優(yōu)選的，當數(shù)據(jù)來源是輻射劑量監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)時，a取0.013372；當數(shù)據(jù)來源是個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)時，a取0.009792。這樣，優(yōu)選的隨時間增長而變化的可信度為，

conf＝conf0*f(t)

(3)當數(shù)據(jù)來源是個人用便攜式劑量計數(shù)據(jù)時，區(qū)域內(nèi)個人用便攜式劑量計的數(shù)量對輻射劑量數(shù)據(jù)可信度有一定影響。優(yōu)選的，當個人用便攜式劑量計數(shù)量大或等于5時，其對輻射劑量數(shù)據(jù)可信度的影響可以不計，此后個人用便攜式劑量計數(shù)量每減少1，其對輻射劑量數(shù)據(jù)可信度的影響為3％。即，

conf＝conf0*f(t)，當m≥5時；

conf＝conf0*(1-0.03*(5-m))*f(t)，當0<m<5時。

(4)當數(shù)據(jù)來源是插值數(shù)據(jù)時，需要考慮插值計算所依據(jù)的測量數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間情況，可信度隨經(jīng)歷時間增加而有所降低。優(yōu)選的，刻畫這一降低過程的函數(shù)選取為，

g(t)＝e^-bt，當0≤t≤48時；

g(t)＝5/6，當t>48時。

其中所依據(jù)的測量數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的平均時間t的單位為小時，b是設(shè)計參數(shù)，e是自然常數(shù)。優(yōu)選的，b取0.003798。這樣，優(yōu)選的插值數(shù)據(jù)的可信度為，

conf＝conf0*g(t).

輻射劑量數(shù)據(jù)強度劃分及熱圖顯示規(guī)則：

(1)優(yōu)選的，輻射劑量數(shù)據(jù)按強度可以劃分為4個等級。

(2)由于插值數(shù)據(jù)的可信度與測量數(shù)據(jù)的可信度有很大不同，可以在顯示時使其明顯有別于測量數(shù)據(jù)的顯示。

(3)輻射劑量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)采集定位地點、數(shù)據(jù)采集時間、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)可信度、數(shù)據(jù)強度等信息可以在呈現(xiàn)熱圖時一并顯示。

因此，輻射劑量實時熱圖可以根據(jù)輻射劑量數(shù)據(jù)強度劃分將區(qū)域著色為不同色彩，以區(qū)分不同輻射強度等級。優(yōu)選的，輻射劑量實時熱圖關(guān)于輻射劑量數(shù)據(jù)的色彩顯示規(guī)則可以是：

當輻射劑量數(shù)據(jù)≤0.01msv/hr時，相應(yīng)區(qū)域著色為綠色；

當輻射劑量數(shù)據(jù)≤0.15msv/hr時，相應(yīng)區(qū)域著色為黃色；

當輻射劑量數(shù)據(jù)≤1msv/hr時，相應(yīng)區(qū)域著色為橙色；

當輻射劑量數(shù)據(jù)>1msv/hr時，相應(yīng)區(qū)域著色為紅色。

附圖1為核電站輻射劑量實時熱圖示意圖，圖中左部的一個著黃色區(qū)域其著色部分的輪廓為圓角，有別于其它著色區(qū)域的直角輪廓。圓角輪廓顯示法表示該區(qū)域的數(shù)據(jù)來源是插值計算而來的。