本發(fā)明涉及事故防護(hù)，尤其涉及一種核輻射范圍追蹤式監(jiān)測、預(yù)警、輻射物轉(zhuǎn)移系統(tǒng)和終端。

背景技術(shù)：

1、隨著核能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用以及核設(shè)施退役、核廢處理處置工作的開展，發(fā)生核泄漏、核素擴(kuò)散、強(qiáng)放射源丟失等核安全事故的風(fēng)險增加。工作人員需要及時開展搶修工作。但是根據(jù)輻射暴露的時間長短以及劑量大小，工作人員身體會產(chǎn)生不同的健康損害。當(dāng)暴露于過量的輻射中，可引起急性、亞急性或遲發(fā)性組織反應(yīng)，嚴(yán)重的組織反應(yīng)包括永久性損傷，如組織壞死和死亡。如何根據(jù)核電站內(nèi)部的實際情況做好輻射防護(hù)措施以及如何關(guān)注每一工作人員在糾正行動中處于的不同輻射范圍、受到的不同輻射程度以及不同的暴露時間并以此進(jìn)行人員的更換調(diào)整以及后續(xù)輻射消除工作，是現(xiàn)有技術(shù)急需解決的問題。

2、cn114140602a公開了一種核輻射劑量場數(shù)據(jù)的混合繪制方法。該專利進(jìn)行了三維核輻射劑量的可視化呈現(xiàn)。但是該專利由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取的高難度以及未考慮實際事故現(xiàn)場的各自然因素影響，導(dǎo)致該專利僅能用于模擬訓(xùn)練。該專利僅能通過對事故現(xiàn)場的模擬，讓工作人員在虛擬空間中進(jìn)行事故搶修的演練，而無法通過虛實結(jié)合的方式進(jìn)行實際事故現(xiàn)場的支援以及數(shù)據(jù)支持。該專利僅能提供實際操作的參考和借鑒，但不能用于虛實結(jié)合的實際事故搶修工作。

3、cn113689496a公開了一種基于vr的核輻射環(huán)境場景構(gòu)建與人機(jī)交互方法。該專利提供的基于vr的核輻射環(huán)境場景構(gòu)建與人機(jī)交互方法，具有對核輻射環(huán)境進(jìn)行快速、準(zhǔn)確建模的特點和更具有沉浸性的交互方式。但是，工廠本身所具有的復(fù)雜環(huán)境導(dǎo)致現(xiàn)有機(jī)器人不足以實施完全自主行動，即使有工作人員進(jìn)行虛擬控制，其依然不能完成實際的事故搶修工作。

4、此外，一方面由于對本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解存在差異；另一方面由于申請人做出本發(fā)明時研究了大量文獻(xiàn)和專利，但篇幅所限并未詳細(xì)羅列所有的細(xì)節(jié)與內(nèi)容，然而這絕非本發(fā)明不具備這些現(xiàn)有技術(shù)的特征，相反本發(fā)明已經(jīng)具備現(xiàn)有技術(shù)的所有特征，而且申請人保留在背景技術(shù)中增加相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)之權(quán)利。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在事故發(fā)生后長時間的救援工作中，工作人員長期處于輻射區(qū)域內(nèi)會導(dǎo)致出現(xiàn)身體上的危害甚至出現(xiàn)生命危險?，F(xiàn)有的核泄漏安全系統(tǒng)不能準(zhǔn)確關(guān)注到每一工作人員的受輻射程度值以及暴露時間，不能及時進(jìn)行人員調(diào)整、體表洗消以及體內(nèi)促排，導(dǎo)致工作人員所受輻射劑量超過規(guī)定年劑量限值甚至導(dǎo)致工作人員受到足以產(chǎn)生急性健康影響的輻射劑量。

2、針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明涉及一種基于核泄漏事故的安全隔離方法，方法包括：在事故現(xiàn)場采集第一核輻射數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊；基于第一核輻射數(shù)據(jù)確定虛擬場景中的輻射禁區(qū)。方法還包括：在事故現(xiàn)場采集第二核輻射數(shù)據(jù)基于第二核輻射數(shù)據(jù)來實時調(diào)整由第一核輻射數(shù)據(jù)確定的輻射禁區(qū)的范圍。處理模塊以改變至少一個第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對輻射禁區(qū)的監(jiān)測。

3、現(xiàn)有的事故仿真模型主要聚焦于事故場景的預(yù)期仿真結(jié)果，即通過預(yù)設(shè)的位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域以起到參考預(yù)警的作用。例如，cn105701322a公開了一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、機(jī)理仿真模塊和實景渲染仿真模塊，其中的數(shù)據(jù)輸入模塊接收用戶輸入的運行參數(shù)、位置參數(shù)和場景參數(shù)等基礎(chǔ)參數(shù)，機(jī)理仿真模塊根據(jù)運行參數(shù)對油氣管道可能發(fā)生的泄漏、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實時輸出數(shù)值仿真結(jié)果，實景渲染仿真模塊根據(jù)場景參數(shù)建立事故場景的三維模型，并將數(shù)值仿真結(jié)果通過三維渲染的方式動態(tài)演示出來，根據(jù)位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。該技術(shù)方案中的模型構(gòu)建過程主要依賴于固定設(shè)置的傳感設(shè)備對基礎(chǔ)參數(shù)的監(jiān)測，其模型的動態(tài)更新過程也僅限于根據(jù)上述固定設(shè)置的傳感設(shè)備所采集的特定范圍內(nèi)的參數(shù)。然而，實際的核泄漏事故輻射范圍并不是一成不變的，需要結(jié)合動態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對核泄漏事故模型進(jìn)行實時更新調(diào)整，從而為處理事故檢修的工作人員提供更為準(zhǔn)確的核輻射范圍參考，有助于工作人員直觀了解核輻射環(huán)境，并通過合理的工作安排來提高搶修效率。具體地，本發(fā)明能夠基于在事故現(xiàn)場的第一監(jiān)測模塊所采集第一核輻射數(shù)據(jù)確定虛擬場景中的輻射禁區(qū)，相當(dāng)于通過固定設(shè)置的第一監(jiān)測模塊搭建類似于“人體骨架”的核泄漏事故模型主體，以確定核輻射的主體覆蓋范圍。然而，固定設(shè)置的監(jiān)測模塊存在以下缺陷：一方面，固定設(shè)置的監(jiān)測模塊只能夠覆蓋一定的監(jiān)測范圍，不同位置處的監(jiān)測模塊將其范圍內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)相互組合構(gòu)成整體的核泄漏事故模型，因此，一旦實際的輻射變化范圍超出固定設(shè)置的監(jiān)測模塊的監(jiān)測范圍，將直接導(dǎo)致核泄漏事故模型在局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)危險區(qū)域指示上的“失真”，進(jìn)而導(dǎo)致工作人員誤入輻射范圍變化后產(chǎn)生的危險區(qū)域；另一方面，固定設(shè)置的監(jiān)測模塊之間通常存在相互重疊的規(guī)則的監(jiān)測范圍，然而真實場景下的輻射禁區(qū)并非為規(guī)則分布的范圍，其在風(fēng)向或其余自然因素的干擾下，極易進(jìn)行不規(guī)則擴(kuò)散，因此，一旦相鄰的監(jiān)測模塊同時產(chǎn)生核輻射危險的警示時，只能在規(guī)則的范圍內(nèi)形成危險警示區(qū)域，這與實際的核輻射分布區(qū)域明顯不同，從而顯著降低危險區(qū)域劃分的準(zhǔn)確程度。針對上述問題，本發(fā)明進(jìn)一步通過在事故現(xiàn)場采集第二核輻射數(shù)據(jù)的移動式第二監(jiān)測模塊來實時調(diào)整由第一核輻射數(shù)據(jù)確定的輻射禁區(qū)的范圍，即通過移動設(shè)置的第二監(jiān)測模塊對核泄漏事故模型進(jìn)行細(xì)節(jié)上的補(bǔ)充或調(diào)整，相當(dāng)于在核泄漏事故模型主體上添加類似于“人體肌肉”的核輻射變化范圍的特征，以實時動態(tài)更新核輻射的變化范圍，從而提供更為準(zhǔn)確的輻射禁區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

4、現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)出現(xiàn)通過移動機(jī)器人的方式對核輻射工廠的輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測的技術(shù)方案。例如，cn115291241a公開了一種基于slam的針對輻射工廠的α/β輻射地圖構(gòu)建方法，該技術(shù)方案中的機(jī)器人在移動過程中，通過激光雷達(dá)獲取環(huán)境激光數(shù)據(jù)，通過表面污染監(jiān)測儀獲取場景的輻射數(shù)據(jù)，處理獲取到的環(huán)境激光數(shù)據(jù)，從而得到關(guān)于核輻射工廠的柵格地圖，同時處理獲取的輻射數(shù)據(jù)，將表面污染監(jiān)測儀探測到的α/β輻射信息映射到代價地圖中，從而將柵格地圖與輻射地圖進(jìn)行融合，最后對輻射強(qiáng)度進(jìn)行劃分，設(shè)置不同的輻射等級，并顯示在最終得到的融合結(jié)果中。該技術(shù)方案通過移動式的監(jiān)測裝置來對環(huán)境中的輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，以實現(xiàn)不同的輻射分布等級并實時顯示場景中的輻射強(qiáng)度。然而，該技術(shù)方案中的移動監(jiān)測裝置的目的在于替換現(xiàn)有技術(shù)中固定設(shè)置的監(jiān)測裝置，從而實現(xiàn)對輻射環(huán)境靜態(tài)分布情況的總體測量，無法根據(jù)實際情況中的核輻射變化情況建立實時更新的模型修正技術(shù)方案。與上述現(xiàn)有技術(shù)不同的是，一方面，本發(fā)明的處理模塊能夠基于第二核輻射數(shù)據(jù)來實時調(diào)整由第一核輻射數(shù)據(jù)確定的輻射禁區(qū)的范圍，從而實現(xiàn)對根據(jù)固定設(shè)置的第一監(jiān)測模塊所獲得的核泄漏事故模型進(jìn)行動態(tài)更新；另一方面，本發(fā)明的處理模塊能夠以改變至少一個第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對輻射禁區(qū)的監(jiān)測，通過該方式能夠根據(jù)輻射的變化情況對第二監(jiān)測模塊的移動路徑進(jìn)行及時調(diào)整，以使其能夠以跟隨輻射范圍變化的方式調(diào)整具體的監(jiān)測移動路徑，從而對輻射范圍的變化情況進(jìn)行“追蹤式”監(jiān)測，以提高輻射范圍變化的監(jiān)測精度。

5、在核電站事故發(fā)生后的核輻射實際泄漏情況中，具體的核輻射的劑量分布是連續(xù)的，現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)技術(shù)手段通常是在事故現(xiàn)場預(yù)先設(shè)置各傳感器或監(jiān)測設(shè)備以獲取相關(guān)的輻射數(shù)據(jù)。上述現(xiàn)有技術(shù)或常規(guī)技術(shù)手段中通過固定設(shè)置的監(jiān)測裝置獲得的核輻射數(shù)據(jù)是間隔分布的，即相鄰兩個監(jiān)測裝置之間獲取的核輻射監(jiān)測值是不連續(xù)的。然而，隨著核輻射的擴(kuò)散，核泄漏事故的核輻射范圍和劑量均處在不斷變化，上述現(xiàn)有技術(shù)中通過預(yù)設(shè)在事故現(xiàn)場的監(jiān)測裝置難以有效獲取能夠準(zhǔn)確表征輻射禁區(qū)及其范圍變化的相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，上述現(xiàn)有技術(shù)與常規(guī)技術(shù)手段的結(jié)合也無法獲得本發(fā)明根據(jù)高精度監(jiān)測獲取的核輻射數(shù)據(jù)實時更新并調(diào)整輻射禁區(qū)范圍的技術(shù)方案。

6、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，基于第一核輻射數(shù)據(jù)確定虛擬場景中的輻射禁區(qū)的步驟包括：處理模塊將第一監(jiān)測模塊獲取的第一核輻射數(shù)據(jù)處理為模型數(shù)據(jù)，以在三維模型中進(jìn)行輻射禁區(qū)的呈現(xiàn)。本發(fā)明通過第一核輻射數(shù)據(jù)建立初步的第一輻射禁區(qū)，其能夠用于對第二監(jiān)測模塊的調(diào)度提供指示，并且由此形成的輻射禁區(qū)精準(zhǔn)度高，避免工作人員對現(xiàn)場情況做出錯誤判斷。

7、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊將第一監(jiān)測模塊獲取的第一核輻射數(shù)據(jù)處理為模型數(shù)據(jù)的步驟包括：基于若干個第一監(jiān)測模塊的空間維度、空間坐標(biāo)以及間隔確定若干個第一監(jiān)測模塊的位置和對應(yīng)的第一核輻射數(shù)據(jù)；基于最小二乘法將第一核輻射數(shù)據(jù)網(wǎng)格化以獲取表征若干個核輻射監(jiān)測值的網(wǎng)格點；在相鄰兩個第一監(jiān)測模塊的網(wǎng)格點之間插入均勻核輻射監(jiān)測值以將第一核輻射數(shù)據(jù)處理為模型數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過將第一核輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，從而形成能夠在三維模型中構(gòu)建輻射禁區(qū)的模型數(shù)據(jù)，便于工作人員查看核電場內(nèi)的核輻射情況。

8、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊在三維模型中進(jìn)行輻射禁區(qū)的呈現(xiàn)的步驟包括：基于三角網(wǎng)絡(luò)和模型數(shù)據(jù)將核輻射監(jiān)測值表面重建以生成表面網(wǎng)格；基于表面網(wǎng)格以及對應(yīng)核輻射監(jiān)測值在三維模型中構(gòu)建出可視化的輻射禁區(qū)。本發(fā)明通過三角網(wǎng)絡(luò)核模型數(shù)據(jù)在三維模型中對輻射禁區(qū)進(jìn)行繪制，由此繪制的輻射禁區(qū)能夠具有不同的輻射劑量表明，從而能夠通過將第一輻射禁區(qū)映射成不同顏色的方式去標(biāo)準(zhǔn)輻射禁區(qū)的核輻射劑量，便于工作人員判斷危險區(qū)域。

9、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊以改變至少一個第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對輻射禁區(qū)的監(jiān)測的步驟包括：以改變至少一個具有與待排查位置相應(yīng)監(jiān)測功能的第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對待排查位置的進(jìn)一步監(jiān)測；基于調(diào)整后輻射禁區(qū)的覆蓋范圍按照待排查位置重要程度不同的方式調(diào)派若干個第二監(jiān)測模塊。本發(fā)明通過第二監(jiān)測模塊所具有的對應(yīng)監(jiān)測功能進(jìn)行調(diào)度，從而能夠快速監(jiān)測區(qū)域內(nèi)可能存在的危險，便于公知人員后續(xù)救援或搶修工作的開展。

10、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊以改變至少一個第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對輻射禁區(qū)的監(jiān)測的步驟還包括：基于第二監(jiān)測模塊的移動軌跡與待排查位置獲取核輻射監(jiān)測值的梯度改變的采集點以獲取第二核輻射數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過第二監(jiān)測模塊的各采集點的排查以及輻射禁區(qū)內(nèi)核輻射監(jiān)測值變化較快以及較高的區(qū)域進(jìn)行重點排查，以接力的方式對輻射禁區(qū)內(nèi)輻射值分布進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，輔助工作人員完成搶修工作。

11、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，方法還包括：處理模塊基于第二監(jiān)測模塊獲取的第二核輻射數(shù)據(jù)在三維模型中進(jìn)行輻射禁區(qū)的修正。由于第一輻射禁區(qū)中相鄰兩個第一監(jiān)測模塊之間存在間隔，需要通過插入均勻核輻射監(jiān)測值的方式進(jìn)行準(zhǔn)確構(gòu)建。但是，實際輻射范圍和劑量并非是均勻分布，僅為連續(xù)分布。由此，本發(fā)明通過第二核輻射數(shù)據(jù)修改第一輻射禁區(qū)，以構(gòu)建出符合事故現(xiàn)場的不規(guī)則第二輻射禁區(qū)。

12、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊在三維模型中進(jìn)行第一輻射禁區(qū)的修正的步驟包括：基于第一核輻射數(shù)據(jù)和第二核輻射數(shù)據(jù)中的核輻射監(jiān)測值數(shù)值相同的采集點進(jìn)行擬合連接以建立等值線；基于等值線對水平方向上和豎直方向上的輻射禁區(qū)進(jìn)行調(diào)整。上述等值線能夠反映出核輻射在水平方向和豎直方向上的擴(kuò)散程度。由于核輻射污染物會擴(kuò)散在空中的不同高度，同時具有對應(yīng)的擴(kuò)散軌跡，工作人員難以通過便攜式蓋格計數(shù)器對空中核輻射擴(kuò)散情況進(jìn)行監(jiān)測。對此，本發(fā)明通過第二監(jiān)測模塊的監(jiān)測對核輻射監(jiān)測值的等值線進(jìn)行修正，從而獲取能夠表征空中核輻射程度分布的輻射禁區(qū)，從而有利于應(yīng)急部門進(jìn)行核輻射處理決策。

13、本發(fā)明還提供了一種基于核泄漏事故的安全隔離系統(tǒng)，包括處理模塊和第一監(jiān)測模塊。第一監(jiān)測模塊在事故現(xiàn)場采集第一核輻射數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊。處理模塊基于第一核輻射數(shù)據(jù)確定虛擬場景中的輻射禁區(qū)。系統(tǒng)還包括在事故現(xiàn)場采集第二核輻射數(shù)據(jù)的第二監(jiān)測模塊。處理模塊基于第二核輻射數(shù)據(jù)來實時調(diào)整由第一核輻射數(shù)據(jù)確定的輻射禁區(qū)的范圍。優(yōu)選地，處理模塊以改變至少一個第二監(jiān)測模塊的移動路徑的方式完成對輻射禁區(qū)的監(jiān)測。本發(fā)明針對已經(jīng)完成數(shù)字孿生的核電站建立出與事故現(xiàn)場對應(yīng)的三維模型，從而進(jìn)行核事故情況的把控。本發(fā)明通過對事故現(xiàn)場進(jìn)行模擬和建立向工作人員預(yù)警核泄漏事故現(xiàn)場情況，以虛實結(jié)合的方式監(jiān)控場外工作人員進(jìn)行核電站輻射源糾正行動的過程，并且提供輻射禁區(qū)的相關(guān)警示信息，為后續(xù)工作人員的救援時長監(jiān)控、事后輻射消除提供數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明通過輻射禁區(qū)三維呈現(xiàn)出核電站內(nèi)的核輻射范圍，有助于工作人員直觀、準(zhǔn)確地分析核輻射環(huán)境，提高搶修效率。

14、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，處理模塊還被配置為：基于第二監(jiān)測模塊獲取的第二核輻射數(shù)據(jù)在三維模型中進(jìn)行輻射禁區(qū)的修正。

15、通過本發(fā)明的安全隔離方法和安全隔離系統(tǒng)，能夠針對已經(jīng)完成數(shù)字孿生的核電站進(jìn)行核事故情況的把控，通過對事故現(xiàn)場進(jìn)行模擬和建立向工作人員預(yù)警核泄漏事故現(xiàn)場情況。本發(fā)明通過虛實結(jié)合的方式監(jiān)控場外工作人員進(jìn)行核電站輻射源糾正行動的過程，并且提供警示信息，為后續(xù)工作人員的救援時長監(jiān)控、事后輻射消除提供數(shù)據(jù)支持。不僅如此，本發(fā)明還能將場內(nèi)工作人員在核泄漏發(fā)生時的位置情況以及暴露在輻射范圍的情況進(jìn)行記錄，以進(jìn)行快速救援。本發(fā)明所涉及的虛實結(jié)合并非是針對真實實體和虛擬場景的簡單結(jié)合。本發(fā)明的虛實結(jié)合是通過虛擬場景模擬真實事故的發(fā)生，并且通過真實場景下所能夠快速獲取的虛擬場景中不具有的參數(shù)以進(jìn)行虛擬場景模擬的修正。在上述情況下，虛擬場景能夠提供真實場景下事故搶修或救援所需的數(shù)據(jù)支持，以高精準(zhǔn)度和高效率的方式監(jiān)控核泄漏事故的發(fā)展進(jìn)程，保障工作人員的生命安全。

16、需要說明的是，通常已經(jīng)完成數(shù)字孿生的核電站具有相關(guān)工廠數(shù)據(jù)，但是在該核電站發(fā)生核泄漏事故時，其安全措施均為通過真實預(yù)案以預(yù)判性的方式處理核泄漏事故。現(xiàn)有技術(shù)往往通過模擬核輻射劑量場的方式去為實際現(xiàn)場中的實際操作提供參考和借鑒。但是實際現(xiàn)場中，核輻射劑量場會不斷變化，并且該虛擬現(xiàn)實的方式不能高效針對實際現(xiàn)場的具體行動，僅能提供模擬，無法保障工作人員的人身安全?，F(xiàn)有技術(shù)對已經(jīng)發(fā)生核泄漏的事故措施較少，并且缺乏通過虛實結(jié)合的方式去保障各場內(nèi)和場外工作人員的安全，導(dǎo)致在核事故發(fā)生之后，需要工作人員面臨核輻射危險去執(zhí)行應(yīng)急防護(hù)行動。上述缺陷導(dǎo)致工作人員不能及時進(jìn)行人員換崗以及輻射消除處理，僅依靠經(jīng)驗判斷自身受輻射程度值，嚴(yán)重危害了工作人員的身體健康。