核辐射监测信息融合技术研究

核辐射监测信息融合技术研究

王晖

西安中核核仪器股份有限公司  陕西 西安  710061

摘要：随着信息化技术的发展与进步，在出现了核辐射事故后，监测节点就可以通过网络将受到污染的地区实时的监测出来并且上传信息，实现对数据的实时采集和动态检测，为核辐射危害信息的融合奠定基础。信息融合技术就是将各种信息整合起来处理的基础，能够保证核辐射危害检测的有效性和准确性。在发生了核辐射危害时间后，各种辐射监测信息都无法得到充分的应用，通过构建核辐射危害信息的融合模型，对检测融合技术、危害数据清洗系数和危害数据插值技术进行分析，为核辐射监测信息融合技术的应用奠定基础。

关键词：核辐射；监测信息；融合技术；应用效果

核辐射事故的发生具有突发性、杀伤力较大的特点，准确的评估核事故区域危险等级是保证国家和安全、国防安全的主要手段，能够提高核辐射危害的预警能力和监测能力，了解污染物时空传输情况，为做好防护奠定基础。核辐射监测节点关于辐射危害的报警和监测只能获取规定区域中的信息，无法将区域监测设备采集到的信息上传并且联合分析，而且受到技术的局限和天气的影响，大哥监测设备也有发生漏警和虚警的情况，辐射报警不能依赖某个设备的结果，需要接收到各个局部监测设备的报警信号，保证检测范围，提高检测结果的可信度。本文针对核辐射信息处理中常见问题进行分析，在核辐射信息融合的基础上，对检测融合技术、危害数据清洗系数和危害数据插值技术进行分析，系统融合后会高于各个单一设备的性能，减少单一设备监测虚警、漏警的几率，提高了报警信息的可信度。

一、关于核辐射危害信息融合技术的信息处理流程

核辐射危害信息的处理主要通过监测节点广泛分布来获得信息，具有实时获取信息的优势，通过核辐射监测传感器网络和数据采集格式化处理的手段，可以将核辐射监测到的数据通过采集、格式化打包等方式形成报警信息，通过间断的方式向传送到核监测信息处理中心中，并且通过信息融合技术等手段对上传的信息进行全面处理，识别出核与辐射事故问题，随着实施监测数据量的提高，采用数据拟合的方式进一步分析数据，也能生成核辐射剂量分布图，为防护工作的开展奠定基础[1]。

目前，核辐射监测感知节点包括移动式和固定式两种，移动节点比如移动监测车、固定节点包括辐射监测站，不管是移动式还是固定式监测，都是将探测设备与定位设备等结合起来，保证每个节点都能自动获取和感知辐射信息，提高了实时定位的能力，因此采集到的核辐射报警数据也包括空间、辐射沾染等信息。为后续融合处理提供了信息支持，并且将核辐射监测信息上传到信息处理中心中，提高了数据监测的时效性。

处理流程为：第一，数据采集。数据采集是最基础的部分，也是对辐射报警信息处理和评估危害等级的基础，一般会在传感器中安装定位设备、气象设备等，为核辐射报警信息提供更多的信息。核辐射仪、定位设备以及气象传感器等都具有数据接口，通过无线通信技术将辐射剂量、经度、纬度以及风速等信息传输到处理中心。核辐射包括α射线、β射线、γ射线等，核辐射主要是针对γ射线进行监测，在核辐射事故发生后，通过车载辐射警报器评估γ射线的强度，将其转变为剂量率，若是数值超过了报警阈值那么就会生成辐射报警数据报文。第二，数据格式化处理。通过某个感知节点向信息中心传输报警信息前必经的过程就是数据格式化处理，按照报文处理要求对传感器采集到的数据实施格式化处理，从而生成满足统一标准的核辐射报警信息。第三，数据上传。通过短超波电台无线分组网以及有线方式，将在事故区域中的设备联系起来形成监测网络，与信息处理中心连接起来，构建报警信息传输路径，及时将格式化后的信息传输到信息处理中心中。第四，数据接收预处理。数据接收预处理工作一般是在核辐射信息处理中心完成的，通过短报文传输服务将监测节点上报的核辐射报警信息开展接收、入库和解码工作[2]。第五，数据识别。数据的识别以及核辐射危害状态的生成是研究的重点内容，由于受到天气、环境等因素的影响，导致辐射监测很容易出现漏警、虚警的问题，通过分布式检测融合技术，就可以将区域中的多个设备采集到的信息进行联动分析，提高对事故的判断准确率，制定可靠的处理对策。第六，核辐射危害分布形势的生成。在掌握了核辐射事故发生的情况下，将核辐射报警中测量时间、地点、剂量率等数据提取出来，通过插值算法进行融合处理，从而能够了解区域内辐射危害的变化情况。

二、核辐射危害信息融合的内容

第一，融合的重要元素。（1）空间融合。核辐射监测点通过获取事故区域的信息，对核辐射报警数据进行采集与监测，由于核辐射沾染范围较大，因此河南获取沾染区域的准确数据，因此通过融合技术可以提取事故区域中的有效信息，重组后提高了信息判断的时效性和准确性，从而了解核辐射剂量场的空间分布情况。（2）能力融合。核辐射危害报警一般通过监测节点对环境辐射受影响情况进行分析，在特定的环境中辐射剂量超过了阈值就会报警，但是这种方法只能获取这一区域中的信息，无法了解其他区域的核辐射危害情况。通过信息融合技术可以提高对事故的判断能力，也提高了监测能力。

第二，检测融合。（1）集中式监测融合。集中式监测融合就是将不同监测阶段获取的数据上传到信息融合中心，然后对信息的关系进行分析，得出目标是否存在的判决结果。集中式监测的优势就是可以针对原始数据进行判断，保留了原始数据的信息，融合算法得到了更大的优化空间，但是缺点就是对通信宽带的要求较高，传输成本较高。（2）分布式检测融合。采用分布式检测融合的识别和检测工作中，每个节点都会将检测和判断结果上传到融合中心，相比集中式检测融合的数据传输通信量明显减少，通信开销得到降低，分布式融合采用了分工合作的方式，从而也减轻了融合中心处理信息的负担。由于核辐射污染的评估结果是一个个独立设备监测信息整合出来的结果，因此每个设备的检测值都是相互独立的，因此核辐射危害信息融合就是分布式检测融合，通过该融合方法能够将区域中所有节点产生的判断结果进行整合分析，得出最终的判断结果，提高检测的准确度，也提高了报警的可靠性[3]。

第三，插值融合技术。核辐射危害信息的插值融合就是通过数据模型对节点采集到的数据进行整合，也就是通过已知监测点的数据来评估未知点的数据，从而获取整个区域核辐射剂量的完整数据，掌握该区域中核辐射剂量分布的实际情况。数据插值融合就是对分散的采样点将已知的函数关系转变为连续数据曲面，从而计算出其他任意未知点的数据。其目的是对区域中缺失数据和数据量较少的情况实施插值补充，完成对数据的扩种，然后通过等值线来显示数据的空间分布情况。见图1。

图1  核辐射危害插值融合计算流程

三、小结

    针对核辐射危害信息处理流程的分析，对核辐射危害信息的处理中各个环节都进行了详细的解释，核辐射危害信息融合的定义和层次的分析后发现，核辐射危害信息具有多样性、独立度、互补性和实时性的特点，针对这些特点确定了核辐射危害信息融合要素，然后通过分布式检测融合和数据插值融合作为核辐射危害信息融合模型的内容。在核辐射信息融合的基础上，对检测融合技术、危害数据清洗系数和危害数据插值技术进行分析，系统融合后会高于各个单一设备的性能，减少单一设备监测虚警、漏警的几率，提高了报警信息的可信度。

参考文献：

[1]徐瑶. 核辐射监测信息融合技术研究[D].军事科学院,2022.

[2]王丽坤,袁宏,柳芳,陈进超.核辐射环境安全多传感器信息融合方法研究[J].四川地质学报,2016,36(03):516-520.

[3]钟鹏. 辐射监测地理信息系统的设计与实现[D].南京理工大学,2013.