專利名稱：一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣溶膠領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
空氣中懸浮著難以計(jì)數(shù)的氣溶膠粒子，這些懸浮的顆粒極有可能存在或攜帶危害人類身體健康甚至生命安全的放射性物質(zhì)、病原微生物粒子和化學(xué)毒氣。監(jiān)測空氣中是否存在具有危害的氣溶膠粒子，并檢測其濃度及特性顯得尤為重要。 現(xiàn)在的一些核生化聯(lián)合監(jiān)測系統(tǒng)只是對上述三種監(jiān)測設(shè)備的簡單集成，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對三種物質(zhì)同時監(jiān)測的功能，但操作不方便，效率低和信號干擾等問題。2003年，美國專利US6539311B1披露了一種用于環(huán)境氣溶膠監(jiān)測的化學(xué)/生物/核的探測器，不僅可以實(shí)時監(jiān)測化學(xué)戰(zhàn)劑、生物戰(zhàn)劑、核元素，而且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成運(yùn)算、處理，可快速反應(yīng)。該儀器存在的問題是監(jiān)測預(yù)警條件采用氣溶膠樣品濃度變化率，這種報(bào)警條件存在著一定的誤差，且器件故障也會弓I起濃度變化，增加了誤報(bào)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法，用以提高系統(tǒng)預(yù)警可靠性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法，其包括以下步驟將氣溶膠粒子在基底上進(jìn)行累積，并經(jīng)過一定時間周期后達(dá)到動態(tài)平衡；由半導(dǎo)體探測器對核元素進(jìn)行探測，當(dāng)空氣中含有放射性核元素時動態(tài)平衡被破壞，發(fā)出核預(yù)警信號；根據(jù)氣溶膠粒子的設(shè)定參數(shù)建立濃度劑量模型，并根據(jù)實(shí)時測得的設(shè)定參數(shù)得到下個周期的預(yù)測濃度劑量；將預(yù)測濃度劑量與實(shí)際測得的下個周期的測量劑量進(jìn)行比較，當(dāng)二者的差值超過設(shè)定閾值時，發(fā)出一級預(yù)警信號；當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。較佳的，當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號步驟包括采集液體樣品與已知生物特征反應(yīng)物進(jìn)行定量反應(yīng)從而確定病源微生物類型；對化學(xué)監(jiān)測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算獲得比遷移率，與預(yù)先植入的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行配備，當(dāng)相似度達(dá)到90%以上確定為哪種毒劑類型；以及根據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。
較佳的，設(shè)定參數(shù)包括溫度、壓力和濕度。在上述實(shí)施例中，將核生化檢測信息整合在一個報(bào)警平臺上進(jìn)行處理，進(jìn)行核檢測信息預(yù)警判定，生物粒子檢測信息和化學(xué)毒劑檢測信息一級預(yù)警判定和二級預(yù)警判定，可直接判明氣溶膠的性質(zhì)和種類，增加了一級預(yù)警準(zhǔn)確性，同時也提高了系統(tǒng)預(yù)警可靠性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法原理圖；圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法流程圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的濃度劑量動態(tài)模型檢測圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。放射性元素的檢測是將放射性氣溶膠樣品積累在檢測基底上，由半導(dǎo)體探測器對核元素進(jìn)行探測，經(jīng)過一定時間后達(dá)到動態(tài)平衡，當(dāng)空氣中含有放射性核元素時動態(tài)平衡被破壞產(chǎn)生核預(yù)警信號。生物粒子檢測通過生物熒光檢測技術(shù)對氣溶膠樣品中生物粒子進(jìn)行識別，并記錄熒光脈沖數(shù)獲得生物粒子濃度，當(dāng)空氣中生物粒子濃超標(biāo)后進(jìn)行生物特征物特性檢測獲得生物粒子類型?；瘜W(xué)戰(zhàn)劑或有毒有害氣體檢測采用粒子遷移技術(shù)獲得離子遷移圖譜，通過離子峰面積計(jì)算得到濃度，當(dāng)空氣中毒劑濃度超標(biāo)后，利用漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值計(jì)算比遷移率，并與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行配比達(dá)到90%以上相似后，確定毒劑類型并進(jìn)行預(yù)警。圖I為本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法原理圖。參見圖1，首先采集氣溶膠樣品分別進(jìn)入核、生、化檢測區(qū)，核/放射性檢測單元利用半導(dǎo)體探測器和核電子線路獲得目標(biāo)物質(zhì)濃度劑量動態(tài)平衡數(shù)據(jù)，氣溶膠樣品在檢測基底上進(jìn)行累積，在無核元素污染的環(huán)境下，氣溶膠累積效應(yīng)是一致的，因此經(jīng)過一定時間后達(dá)到一個動態(tài)平衡，由半導(dǎo)體探測器對樣品進(jìn)行檢測并由核電子線路獲得脈沖信號，對脈沖信號進(jìn)行記錄獲得濃度劑量，當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)核元素污染后，樣品在檢測基底的累積發(fā)生變化將打破動態(tài)平衡，發(fā)出核預(yù)警信號。生物粒子檢測通過生物熒光檢測技術(shù)對氣溶膠樣品中生物粒子進(jìn)行識別，采集到的氣溶膠樣品中同時包含有生物粒子和非生物粒子，生物氣溶膠粒子在激光激發(fā)下發(fā)出熒光，通過光電接收器和生物電子線路獲得熒光脈沖信號，一個熒光脈沖信號對應(yīng)一個生物粒子，通過記錄脈沖數(shù)獲得生物粒子濃度，當(dāng)空氣中生物粒子濃超標(biāo)后進(jìn)行生物特征物特性檢測獲得生物粒子類型。化學(xué)戰(zhàn)劑或有毒有害氣體檢測采用粒子遷移技術(shù)，將氣溶膠樣品注入電離區(qū)進(jìn)行電離后，在電場作用下到達(dá)俘獲電極，獲得離子遷移圖譜，通過離子峰面積計(jì)算得到濃度，當(dāng)空氣中毒劑濃度超標(biāo)后，利用漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值計(jì)算比遷移率，并與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行配比達(dá)到90%以上相似后，確定毒劑類型并進(jìn)行預(yù)警。參見圖I當(dāng)一級預(yù)警后，生物監(jiān)測開始采集液體樣品與已知生物特征反應(yīng)物進(jìn)行定量反應(yīng)從而確定病源微生物類型；報(bào)警平臺對化學(xué)監(jiān)測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算獲得比遷移率，與預(yù)先植入的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行配備，當(dāng)相似度達(dá)到90%以上確定為哪種毒劑類型。此時發(fā)出生物或化學(xué)二級預(yù)警信號。 核生化各種信號由一個報(bào)警平臺進(jìn)行整合處理，核監(jiān)測、生物監(jiān)測和化學(xué)監(jiān)測同時對空氣中的氣溶膠顆粒進(jìn)行檢測并將檢測信號上傳到報(bào)警平臺，由于核生化檢測響應(yīng)時間不同，報(bào)警平臺將依次處理化學(xué)信號、核信號和生物信號，從而依次確定或排除化學(xué)、核和生物潛在威脅。圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法流程圖。如圖2所示，其包括以下步驟S101，將氣溶膠粒子在基底上進(jìn)行累積，并經(jīng)過一定時間周期后達(dá)到動態(tài)平衡；S102,由半導(dǎo)體探測器對核元素進(jìn)行探測，當(dāng)空氣中含有放射性核元素時動態(tài)平衡被破壞，發(fā)出核預(yù)警信號；S103，根據(jù)氣溶膠粒子的設(shè)定參數(shù)建立濃度劑量模型，并根據(jù)實(shí)時測得的設(shè)定參數(shù)得到下個周期的預(yù)測濃度劑量；S104，將預(yù)測濃度劑量與實(shí)際測得的下個周期的測量劑量進(jìn)行比較，當(dāng)二者的差值超過設(shè)定閾值時，發(fā)出一級預(yù)警信號；S105，當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。在本實(shí)施例中，將核生化檢測信息整合在一個報(bào)警平臺上進(jìn)行處理，進(jìn)行核檢測信息預(yù)警判定，生物粒子檢測信息和化學(xué)毒劑檢測信息一級預(yù)警判定和二級預(yù)警判定，可直接判明氣溶膠的性質(zhì)和種類，增加了一級預(yù)警準(zhǔn)確性，同時也降低了由系統(tǒng)故障等引起的誤報(bào)。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的濃度劑量動態(tài)模型檢測圖。參見圖3，報(bào)警平臺在接收到生物、化學(xué)第一個周期T1濃度劑量數(shù)據(jù)后，分別與相關(guān)參數(shù)建立濃度劑量模型，如圖中曲
線I所示，然后預(yù)判出第二個周期T2濃度劑量,此時探測器繼續(xù)進(jìn)行測試并通過測得的
溫度、壓力、濕度等參數(shù)對計(jì)算出的濃度劑量模型進(jìn)行修正獲得第二周期的濃度劑量如圖中曲線2所示，同時與實(shí)際測得的濃度劑量'進(jìn)行比較，如此周而復(fù)始形成動態(tài)濃度劑量模型。當(dāng)實(shí)時測得的濃度劑量'與預(yù)判出的濃度劑量'進(jìn)行求差超出設(shè)定閾值a后進(jìn)行內(nèi)部一級預(yù)警處理。圖中最后一個周期T所示為濃度異常狀態(tài)，曲線I所示實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)大于曲線3所示濃度預(yù)警限值。從上述實(shí)施例中可以看出，本發(fā)明的上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了以下有益效果(I)檢測識別空氣中核生化氣溶膠粒子采用兩級預(yù)警算法，首先建立濃度劑量動態(tài)模型，通過實(shí)時監(jiān)測相關(guān)溫度、壓力、濕度等參數(shù)對濃度劑量模型進(jìn)行修正使得模型數(shù)據(jù)更加接近實(shí)際情況，增加了一級預(yù)警準(zhǔn)確性；其次通過與目標(biāo)物質(zhì)一一對應(yīng)的生物特征物和化學(xué)特征峰的測試使得結(jié)果更加可靠，同時也降低了由系統(tǒng)故障等引起的誤報(bào)。(2)將核生化檢測信息整合在一個報(bào)警平臺上，利用核、生、化檢測響應(yīng)時間的不同可依次排除或確定化學(xué)毒劑、放射性元素和病源微生物的潛在威脅，有利于指導(dǎo)有針對性地防護(hù)和處置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個或多個裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟 將氣溶膠粒子在基底上進(jìn)行累積，并經(jīng)過一定時間周期后達(dá)到動態(tài)平衡； 由半導(dǎo)體探測器對核元素進(jìn)行探測，當(dāng)空氣中含有放射性核元素時動態(tài)平衡被破壞，發(fā)出核預(yù)警信號； 根據(jù)氣溶膠粒子的設(shè)定參數(shù)建立濃度劑量模型，并根據(jù)實(shí)時測得的所述設(shè)定參數(shù)得到下個周期的預(yù)測濃度劑量； 將所述預(yù)測濃度劑量與實(shí)際測得的下個周期的測量劑量進(jìn)行比較，當(dāng)二者的差值超過設(shè)定閾值時，發(fā)出一級預(yù)警信號； 當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)警方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號步驟包括 采集液體樣品與已知生物特征反應(yīng)物進(jìn)行定量反應(yīng)從而確定病源微生物類型； 對化學(xué)監(jiān)測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算獲得比遷移率，與預(yù)先植入的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行配備，當(dāng)相似度達(dá)到90%以上確定為哪種毒劑類型；以及 根據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)警方法，其特征在于，所述設(shè)定參數(shù)包括 溫度、壓力和濕度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預(yù)警方法，其包括以下步驟將氣溶膠粒子在基底上進(jìn)行累積，并經(jīng)過一定時間周期后達(dá)到動態(tài)平衡；由半導(dǎo)體探測器對核元素進(jìn)行探測，當(dāng)空氣中含有放射性核元素時動態(tài)平衡被破壞，發(fā)出核預(yù)警信號；根據(jù)氣溶膠粒子的設(shè)定參數(shù)建立濃度劑量模型，并根據(jù)實(shí)時測得的設(shè)定參數(shù)得到下個周期的預(yù)測濃度劑量；將預(yù)測濃度劑量與實(shí)際測得的下個周期的測量劑量進(jìn)行比較，當(dāng)二者的差值超過設(shè)定閾值時，發(fā)出一級預(yù)警信號；當(dāng)發(fā)出一級預(yù)警信號后，根據(jù)生物粒子檢測和化學(xué)毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學(xué)毒劑類型，并發(fā)出生物和/或化學(xué)二級預(yù)警信號。
文檔編號G01N33/00GK102890140SQ20111020691
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉毅, 劉航, 劉強(qiáng), 張曉清, 寧海波 申請人:北京匯豐隆經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)有限公司