基于NB-IoT的核辐射及磁场监测装置研制

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核辐射探测仪器广泛用于核电站,保障核电安全运行;核电站的核测控系统作为弱电信号处理系统,易受到外界的电磁干扰影响,导致设备的输出信号异常;而且对于新型反应堆,配置了大量电气设备,导致核电运行环境面临的电磁环境更加复杂,对核电设备运行维护产生困扰,严重情况下可能影响电厂效率。本文将探索在核辐射探测设备上集成电磁场测量功能,来对核探测装置所处环境进行电磁监测。NB-IoT是物联网领域的一个新兴技术,其带宽窄,信号覆盖面积广,广泛应用于环境监测、远程自动抄表、输电线路检测等各种移动物联网应用场景。NB-IoT具有更强的连接能力,设备接入量大,数据传输数率高,功耗极低。因此采用NB-IoT技术,开发能够集成核辐射探测和电磁场测量功能的辐射探测仪器,具有一定可行性和应用前景。本文提出基于NB-IoT的核辐射及磁场监测装置研制方案,该装置采用STM32F103系列单片机作为主控芯片,辐射剂量探测器选用G-M计数管,磁场探测器选用HMC5883L传感器模块,同时集成温湿度采集模块,经BC20物联网模块将采集数据发送到One Net云平台,平台能实时监控设备所在位置的辐射剂量率值,磁场强度值以及温湿度值,同时显示定位信息。该装置具备轻量化,低功耗,低成本,覆盖范围广等特点。同时该装置的研发对数字化等效辐射场模拟有重要参考价值。全文研究内容及创新总结如下:(1)该装置集成了核辐射探测功能与磁场测量功能,扩大了辐射探测领域范围。该装置还具备温湿度监测功能,便于对装置所处环境以及装置自身状态实时监测,及时做出预警,排查故障隐患。(2)该装置采用最新的NB-IoT技术,顺应当前物联网发展趋势,设备连接量大,功耗低,覆盖范围广,相比采用GPRS技术的辐射探测装置先进一代。该装置采用集成通讯和定位功能的BC20物联网模块,更进一步提高设备集成度和稳定性,优化设备硬件布局。该装置配置太阳能充电功能,优化了电源系统功能,。(3)该装置配置的核辐射探测功能,电磁场探测功能,定位功能,无线通讯功能以及显示屏接口可为数字化等效辐射场模拟系统的设备实验及研发提供相关的技术方向和路径,具有重要的参考价值。目前已开发出实验样机,经调试与改进,该实验样机满足设计要求,运行状态良好。该样机预留了扩展接口,便于对装置进行实验数据收集,设备性能调试,以及后期对装置的改造升级,以实现所在课题组其他项目设计需求。
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