本發(fā)明屬于海洋放射性環(huán)境監(jiān)測與核事件應(yīng)急技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋放射性現(xiàn)場測量與擴散跟蹤監(jiān)測的測量裝置。

背景技術(shù)：

國際和國內(nèi)核電運行的經(jīng)驗表明，核電是安全高效的能源，但凡事無絕對，在大力發(fā)展核電的同時，不能忽略的是核技術(shù)也是把“雙刃劍”，一旦核電發(fā)生事故，將帶來巨大的災(zāi)難，2011年3月，日本福島核泄漏事故的發(fā)生震驚全世界，核泄漏事故給日本周邊海洋環(huán)境造成了巨大的災(zāi)難，4月12日，日本政府宣布，根據(jù)國際原子能機構(gòu)《國際核事件和放射事件分級表(INES)》的規(guī)定，將福島第一核電站事故定級為7級，為特大事故，放射性物質(zhì)大量排放入海，會對海洋環(huán)境和公眾健康產(chǎn)生大范圍影響，應(yīng)采取長期的應(yīng)對措施。國際相關(guān)研究機構(gòu)認(rèn)為，這些放射性物質(zhì)隨海流5年后可到達(dá)北美，10年后到達(dá)亞洲東部，30年后幾乎擴散至整個太平洋。日本核泄漏事件會對西太平洋會造成長期的污染，同時也存在對我國海洋環(huán)境造成影響的潛在風(fēng)險。

我國大量的核設(shè)施都位于濱海地區(qū)，為長期有效監(jiān)測核事件后放射性核素進(jìn)入海洋后的隨水體的擴散，必須將放射性監(jiān)測設(shè)備投放于核事件發(fā)生海域，進(jìn)行海洋水體放射性的實時、連續(xù)監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種船載投放的海洋環(huán)境放射性監(jiān)測與擴散跟蹤監(jiān)測裝置，所述裝置能夠由船載快速布放與核事件發(fā)生海域，對現(xiàn)場進(jìn)行實時應(yīng)急監(jiān)測，并通過跟隨洋流漂流，實現(xiàn)對放射性核素擴散的跟蹤監(jiān)測。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：船載投棄式放射性監(jiān)測漂流浮標(biāo)，包括浮體和水密艙；

所述水密艙內(nèi)設(shè)有放射性探測器；

所述浮體設(shè)有電源、控制模塊和通訊模塊，所述電源、通訊模塊連接控制模塊；

所述浮體和水密艙之間通過系留鋼纜相連，所述系留鋼纜設(shè)有纜卡，根據(jù)不同海水深度中宇宙射線對測量結(jié)果影響程度進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為1.5-6米；

所述放射性探測器通過水密接插件和電纜連接控制模塊以及電源，所述電纜與所述系留鋼纜集成一起；

所述控制模塊控制電源為通訊模塊、放射性探測器提供分時供電。

進(jìn)一步的，所述浮體內(nèi)還設(shè)有GPS定位模塊，所述GPS定位模塊連接控制模塊。

進(jìn)一步的，所述浮體為球形，內(nèi)部還設(shè)有填充物和浸沒傳感器，用以調(diào)節(jié)浮力。

進(jìn)一步的，所述通訊模塊為衛(wèi)星通訊模塊，設(shè)有通訊天線。

更進(jìn)一步的，所述通訊模塊還包括GPS定位模塊。

進(jìn)一步的，所述電源采用ER34615M鋰電池，4節(jié)電池串聯(lián)成組，9-14組并聯(lián)。

進(jìn)一步的，所述水密艙下端還設(shè)有水帆。

進(jìn)一步的，所述水密艙內(nèi)還設(shè)有CTD傳感器，用于測量CTD數(shù)據(jù)，對放射性數(shù)據(jù)和CTD數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，所述CTD傳感器通過水密接插件和電纜連接控制模塊以及電源，所述電纜與所述系留鋼纜集成一起。

進(jìn)一步的，所述控制模塊包括CPU、數(shù)據(jù)存儲器、晶體振蕩器、擴展接口電路、電源控制電路；所述數(shù)據(jù)存儲器、晶體振蕩器、擴展接口電路、電源控制電路連接CPU，所述CPU連接電源，通過電源控制電路為各外圍設(shè)備提供分時供電，所述CPU通過所述擴展接口電路與各外圍設(shè)備進(jìn)行通信。

更進(jìn)一步的，所述擴展接口電路為RS232接口或422接口。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的球形船載投棄式放射性監(jiān)測漂流浮標(biāo)具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明能夠由船載快速布放與核事件發(fā)生海域，對現(xiàn)場進(jìn)行實時應(yīng)急監(jiān)測，并通過跟隨洋流漂流，實現(xiàn)對放射性核素擴散的跟蹤監(jiān)測；測量參數(shù)包括海洋水體環(huán)境放射性、表層海水溫度和電導(dǎo)率；

(2)本發(fā)明采用分時供電方式工作，衛(wèi)星通信單元和傳感器等外圍設(shè)備平時處于斷電狀態(tài)，只有工作時才給予供電，以降低系統(tǒng)靜態(tài)功耗；

(3)本發(fā)明電纜和系留鋼纜集成一起，使鋼纜承載，同時避免電纜在浮標(biāo)漂移時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，解決傳感器與水面浮球內(nèi)控制模塊之間的電纜傳輸可靠性問題；

(4)本發(fā)明中數(shù)據(jù)由控制模塊的緩沖區(qū)轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)存儲器，當(dāng)全部傳感器測量數(shù)據(jù)存儲完畢后，控制模塊開啟通信模塊天線的電源，將數(shù)據(jù)發(fā)送至岸站，增強了數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性；

(5)本發(fā)明中放射性探測器位于海水水下2-6m可調(diào)，該設(shè)計方式可有效的減少宇宙射線對測量結(jié)果的影響，提高測量放射性測量精度。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中控制模塊的原理框圖。

其中：

1：通訊天線、 2：衛(wèi)星和GPS通訊模塊、 3：控制模塊、

4：電池、 5：填充物、 6：鋼纜連接頭、

7：纜卡、 8：水密接插件、 9：放射性探測器、

10：水帆、 11：浸沒傳感器、 12：CTD傳感器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種船載投棄式放射性監(jiān)測漂流浮標(biāo)，包括通訊天線1、衛(wèi)星和GPS通訊模塊2、控制模塊3、電池4、填充物5、鋼纜連接頭6、纜卡7、水密接插件8、放射性探測器9、水帆10、浸沒傳感器11、CTD傳感器12。

本發(fā)明的浮體采用浮球形式，內(nèi)含有電池4和填充物5，為浮標(biāo)提供通訊、測量能源和浮力。

本發(fā)明的最下端為水帆10，然后是放射性探測器9和CTD傳感器12通過線纜與控制模塊3連接進(jìn)行信號傳輸和電源傳輸。設(shè)計時將電纜和系留鋼纜集成一起，使鋼纜承載，同時避免電纜在浮標(biāo)漂移時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，解決傳感器與水面浮球內(nèi)控制模塊3之間的電纜傳輸可靠性。在傳感器的控制中，增加一些狀態(tài)輸出，便于故障判斷。

本發(fā)明采用間歇工作方式，通過船舶投放，每隔固定的時間控制模塊3控制傳感器電源給CTD傳感器12和放射性探測器9供電，各傳感器供電后即按預(yù)先設(shè)定的流程開始工作，控制模塊3開始采集傳感器的測量數(shù)據(jù)，測量傳送完畢后控制模塊3控制傳感器電源斷電，此時將數(shù)據(jù)由控制模塊3的緩沖區(qū)轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)存儲器，當(dāng)全部傳感器測量數(shù)據(jù)存儲完畢后，控制模塊3開啟通訊天線1的電源，將數(shù)據(jù)發(fā)送至岸站。

為了使所述放射性探測器9能夠適應(yīng)海洋作業(yè)環(huán)境，放射性探測器9安裝于非金屬水密艙內(nèi)，水密艙具有防水、耐壓功能，通過水密接插件8與外部浮球內(nèi)的控制模塊3進(jìn)行數(shù)據(jù)和電源連接。

本發(fā)明在測量放射性的同時將測量CTD數(shù)據(jù)，可用于對放射性數(shù)據(jù)和CTD數(shù)據(jù)相關(guān)性分析。

本發(fā)明通過浸沒傳感器11判斷海水平面處于浮球的具體位置。

本發(fā)明的核輻射探測位于海水水下2-6m可調(diào)，通過在鋼纜上設(shè)有纜卡7來實現(xiàn)，該設(shè)計方式可有效的減少宇宙射線對測量結(jié)果的影響，提高測量放射性測量精度

本發(fā)明設(shè)有通訊模塊和通訊天線1，均安裝于浮標(biāo)內(nèi)部，體積小、重量輕、低電壓和低功耗，通訊模塊為衛(wèi)星和GPS通訊模塊2，選用北斗衛(wèi)星通信、ARGOS衛(wèi)星通信或銥星衛(wèi)星通信，GPS模塊可實時回傳漂流浮標(biāo)所處位置。

本發(fā)明選用高容量、具有大電流輸出能力、小體積的ER34615M鋰電池(單節(jié)3.6V，12Ah)作為浮標(biāo)電源。采用4節(jié)電池串聯(lián)成組，9-14組并聯(lián)的形式，能夠滿足浮標(biāo)工作要求。

本發(fā)明采用分時供電方式工作，衛(wèi)星通信單元和傳感器等外圍部件平時處于斷電狀態(tài)，只有工作時才給予供電，以降低系統(tǒng)靜態(tài)功耗。

如圖2所示，控制模塊3功能主要包括數(shù)據(jù)采集、存貯、衛(wèi)星通信單元電源控制及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。根?jù)電源能量分配，浮標(biāo)控制電路的靜態(tài)工作電流應(yīng)不大于2mA。

電路以微功耗PIC16F877單片機為控制核心，包括電平轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存貯器、外圍電源控制電路和RS232擴展接口電路等。

控制模塊3通過RS232或422擴展接口電路分別與CTD傳感器、放射性探測器、衛(wèi)星通信電路進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，同時預(yù)留兩個RS232接口，使浮標(biāo)可以連接其他合適的傳感器，增加測量參數(shù)，形成多用途的浮標(biāo)產(chǎn)品。

本發(fā)明通過上述設(shè)計，實現(xiàn)在線監(jiān)測功能，測量參數(shù)包括海洋水體環(huán)境放射性、表層海水溫度和電導(dǎo)率；從船舶投放后自動進(jìn)入工作狀態(tài)，持續(xù)在位時間六個月。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。