港口泄漏辐射剂量计算机监控预警系统设计

  本篇论文是一篇计算机硕士论文范文，为了保证港口集装箱透视安检通道系统附近区域辐射水平及放射性污染水平低于设定的安全阈值，确保在该区域环境内的人员处于相对安全的环境中，提出了港口泄漏辐射剂量监测预警系统。根据国家安全标准规定公众受照射的个人剂量每年不能超过1m Sv，因此该系统需要不间断监测港口安检区域的辐射剂量数据，以便发现异常及时报警，以便现场人员及时采取防护措施。同时加入预警模块，使得系统能够预测未来某一时刻安检区域环境内辐射剂量数据，提前采取相应的安全防护措施，以确保周围环境人员安全。

  1.2 本文研究内容和章节安排

  本文在阅读大量相关文献的基础上，结合项目现场情况，确定了港口泄漏辐射剂量监测预警系统的设计需求，提出了 RS-485 总线总线监测仪的自控系统设计方案，对系统硬件部分和软件部分进行设计。硬件设计主要包括硬件设备选型与硬件连接；软件设计主要包括复杂报表处理软件设计、组态监控软件设计以及系统仿真预警功能设计。论文提出了基于 BP 神经网络的监测预警系统，通过组态王 King View 设计监测预警系统界面，通过串口通讯对辐射剂量数据进行传输实现系统的监测功能，利用 DDE 通讯获取 MATLAB 预测数据实现系统的预警功能，同时采用 Power Builder 开发工具实现系统复杂报表处理功能。主要研究内容包括：查阅大量相关文献，对港口泄漏辐射剂量监测预警系统需求进行分析，系统功能主要包括实时监测、显示报警、复杂报表处理等。组态界面主要包括密码登录界面、工况图显示界面、系统监测预警界面。本文选取 BP 神经网络预测方法，通过确定神经网络隐含层节点，设置预测模型的重要参数，在 MATLAB 完成系统实验仿真。MATLAB 与组态王之间的数据通过 DDE 通讯进行传输，继而设计组态王监控界面将 MATLAB 的预测结果图示化显示出来，完成系统预警功能。由于组态王生成的报表文件只能在组态王软件上查看，无法在其他应用软件中浏览，因此客户下载组态王软件增加成本的同时给客户带来不便。相比之下，Power Builder 开发软件具有强大的查询、报表和图形功能，该系统采用 Power Builder 开发工具对辐射剂量数据进行处理分析，实现系统复杂报表功能。论文的章节安排如下：第一章：绪论，讨论了课题研究的目的及意义，对港口泄漏辐射剂量监测预警系统的国内外现状进行调查分析，介绍了本文主要研究内容及章节安排。第二章：分析了港口泄漏辐射来源以及电离辐射的危害，介绍软件相关技术包括软件系统架构以及数据通信协议，在港口泄漏辐射计算机监测预警系统开发过程中涉及到的相关技术理论概述做了简单介绍。第三章：根据系统的功能需求分析、设计原则以及系统特点制定港口泄漏辐射剂量监测预警系统的总体设计方案。第四章：港口泄漏辐射剂量监测预警系统的硬件方案设计，包括了硬件接线和系统硬件选型，完成系统的硬件设计。第五章：对比分析现有预测方法后选取 BP 神经网络对本系统的数据进行预测仿真。通过介绍在 MATLAB 中的构建过程以及各个参数的确定过程，最后对系统进行仿真实验。第六章：设计了港口泄漏辐射剂量监测预警系统的软件方案，通过组态王 King View软件设计监测预警系统界面，利用串口通讯完成上位机与现场之间的数据传输，采用DDE 通讯方式完成 MATLAB 与组态王之间预测结果数据的传输，实现了对现场泄漏辐射剂量预警。同时利用 Power Builder 开发工具完成港口泄漏辐射剂量监测预警系统的复杂报表功能。第七章：论文结论和展望。

  第二章 港口泄漏辐射剂量监测预警系统相关技术

  3.1 系统需求分析

  3.2 系统设计原则

  3.3 系统特点

  3.4 系统总体方案设计

  3.5 本章小结

  4.1 系统硬件构成

  4.2 系统硬件实现

  4.3 系统硬件连接

  第五章 BP 神经网络预测模型构建与仿真

  第六章 港口泄漏辐射剂量监测预警系统软件设计

  第七章 结论与展望

  本文提出了 RS-485 总线总线监测仪的自控系统设计方案，设计了基于 Power Builder开发工具与组态软件相结合的港口泄漏辐射剂量计算机监测与预警系统设计。PowerBuilder 强大的报表功能，解决了系统中复杂报表问题，应用效果良好。系统分为硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括设备选型与硬件连接；软件设计主要包括复杂报表处理软件设计、监测预警系统软件设计以及预测系统软件设计。港口泄漏辐射剂量计算机监测与预警系统的功能主要包括复杂报表处理、实时监测、提前报警。组态王 King View软件设计监测预警系统界面，利用串口通讯完成上位机与现场之间的数据传输。提出了基于 BP 神经网络的港口泄漏辐射剂量预警模型，采用 DDE 通讯方式完成 MATLAB 与组态王之间预测结果数据的传输，实现了泄漏辐射剂量预警功能。建立的预测模型也具有较高的准确率，满足项目整体设计要求。主要工作如下：（1）讨论了港口集装箱透视安检通道系统产生辐射原理以及泄漏辐射的危害，介绍系统相关技术，包括系统软件相关技术以及监测预警系统相关技术。通过对项目的需求分析，完成系统总体方案设计。（2）介绍了港口泄漏辐射剂量监测预警系统的硬件设计过程，从系统监控层以及系统采集层两个层面上具体介绍了每一层的硬件组成与选型，同时介绍了系统硬件连接方式。（3）建立 BP 神经网络预测模型的方法做出详细介绍，讨论了从网络层数到传递函数、阈值和连接权值以及学习速率等主要参数的设定，并且对预测模型和设计方案进行仿真验证，验证误差大小在合理的范围内，证明了该预测模型的可靠性。（4）港口泄漏辐射剂量监测预警系统的软件开发部分，利用 Power Builder 软件进行报表显示功能与打印功能设计，并在组态王界面上完成监测预警系统工况图界面的设计，以便于现场人员听到报警紧急撤离并启动安全应急预案对危险事故及时处理，满足了工业现场的实际运行需求。出于对该系统的实时性和安全性的考虑设计了港口区域环境内的泄漏辐射剂量监测预警系统，不仅实现了对辐射剂量数据的实时监测，而且还实现了对辐射剂量预测的功能。通过此系统，不仅保障了现场人员的安全，也方便现场工作人员的监控和管理。本文设计的港口泄漏辐射剂量监测预警系统还有许多地方不足需要改进和完善，主要有如下这几点：（1）添加监测种类，本系统的监测预警的数据过于单一，由于在系统的监测过程中只通过探测器去采集了港口安检系统周围的辐射剂量数据。接下来我们可以添加其他的环境传感器，比如 DHT11 温湿度传感器、GP2Y1014PM2.5 浓度传感器以及甲醛浓度ZE08-CH2O 传感器等等，将环境监测预警系统内容做到更加完善和全面。（2）改进预测算法，每种算法在实际运运用中都会产生误差，由于误差的产生会对实际问题的预测结果不那么准确，因此我们会引进组合型预测算法，例如结合遗传算法或者别的预测算法，建立新的预测模型，使得系统误差减小从而输出的预测结果更为精准。