Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время существует острая необходимость в обнаружении, локализации и моннторпровании территорий с очагами радиоактивного загрязнения окружающей среды. Эти очаги имеют, как правило, техногенное происхождение и не исключена вероятность их возникновения сегодня. Поэтому проблема получения и обработки информации о радиационной обстановке на обследуемой территории, в том числе в условиях быстро меняющихся характеристик процессов загрязнения среды, имеет особую актуальность.
При решении задач радиационной разведки и мониторинга локальной территории группа радиационного контроля перемешается по территории по заданной сетке и сканирует поверхность земли или объектов приборами регистрации ихчучения, отмечая изменения уровня радиации на сетке. Области с пиками излучения помечаются для дальнейшего обследования. Затем на сетку наносятся объекты с определенным уровнем радиации.
После анализа полученных результатов выделяются области или объекты для повторного обследования с целью уточнения данных. После проведения этих работ все данные заносятся в компьютер и формируется радиационная карта обследованной территории, на основании которой принимаются решения по сложившейся ситуации.
Поэтому актуальной задачей является совместное использование технологии целенаправленного детектирования источников у -ихчучения с применением панорамного датчика, теории поиска объектов, геоннформационной системы (ГИС) и системы глобального позиционирования (СГП) на базе мобильной экологической лаборатории.
Такой подход позволяет за меньший промежуток времени целенаправленно провести большее количество измерений. Более высокая плотность измерений повышает точность локализации радиоактивных аномалий и позволяет более точно построить изолинии, которые локализуют области с определенным уровнем радиации. Также значительно упрощается поиск источников у-излучения. Сбор, обработка и анализ данных о радиационной обстановке проводится в режиме реального времени.
4 Цель работы состоит в разработке и создании компьютерного комплекса с панорамным датчиком для проведения радиационной разведки и мониторинга заданной территории.
Для достижения этой цели решаются следующие задачи:
-
Разработка методов пространственной селекции нескольких локальных источников у-излучения на основе компьютерного комплекса с панорамным датчиком.
-
Разработка модели поиска нескольких источников у-излучения на заданной территории адаптивной мобильной экологической лабораторией и методов перемещения лаборатории как по градиенту потока излучения, так и при локализации нескольких источников излучения.
-
Разработка методики восстановления радиационных полей в реальном времени по данным, получаемым в ходе перемещения адаптивной лаборатории.
-
Разработка алгоритмического и программного обеспечения для проведения радиационной разведки и мониторирования.
-
Комплексирование аппаратных и программных компонент компьютерного комплекса с панорамным датчиком.
-
Экспериментальная апробация опытного макета компьютерного комплекса с панорамным датчиком в полевых условиях при поиске источников у-излучения.
Методы исследования, применявшиеся при решении поставленных задач, основаны на использовании теории поиска объектов, теории вероятностей и математической статистики, методов интерполяции данных.
Научная новизна результатов состоит в следующем:
предложен новый подход к организации службы радиационного контроля на основе комплексирования панорамного датчика и компьютерной системы со специализированным программным обеспечением;
разработаны методы пространственной селекции источников у-излучения как объектов поиска;
на основе разработанной математической модели поиска нескольких объектов предложена методика организации целенаправленного перемещения
5 экологической лаборатории по заданной территории при поиске и локализации источников излучения;
предложен метод организации информационной подсистемы комплекса как элемента нижнего уровня иерархии распределенной автоматизированной информационно-управляющей системы экологической безопасности;
предложен метод восстановления радиационной карты обследуемой территории по данным, получаемым в ходе перемещения лаборатории, с учетом градиента плотности потока излучения в точке проведения измерения;
разработаны алгоритмы целенаправленного перемещения мобильной лаборатории по обследуемой территории с кспользоиаиисм панорамного датчика по градиенту плотности потока излучения к с учетом направлении на источники излучения, алгоритм организации последовательности действии экологической лаборатории при поиске и мошпорнровашш нескольких источников. Предложенные критерии эффективности процесса поиска позволяют проводить оптимизацию алгоритмов поиска при адаптации к текущей обстановке.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
создано специализированное программное обеспечение для организации и
реализации поиска нескольких источников у-излучення, предназначенное для
функционирования в составе комплекса на персональном компьютере типа
Pentium в среде Windows;
; создан действующий образец компьютерного комплекса радиационной разведки и мониторинга с панорамным датчиком, обеспечивающий целенаправленный поиск, обнаружение и локализацию источников у-излучения, восстановление радиационных полей в реальном времени и их отображение на картах местности;
проведено успешное экспериментальное исследование функционирования
комплекса в реальных полевых условиях для решения задачи радиационной
разведки и мониторинга.
Автор защищает:
принципы построения мобильного терминала службы радиационного
контроля на основе комнлексировапия панорамного датчика и компьютерной
системы со специализированным программным обеспечением;
методы пространственной селекции непротяженных источников^ у-излучения;
методику целенаправленного перемещения экологической лаборатории по заданной территории при поиске и локализации источников излучения;
алгоритм организации последовательности действий экологической лаборатории при поиске и мониторировании нескольких источников излучения;
алгоритмы восстановления радиационной карты обследуемой территории по данным измерений в реальном времени и ее визуализации;
действующий образец компьютерного комплекса радиационной разведки и мониторинга с панорамным датчиком для адаптивной мобильной экологической лаборатории.
Реализация результатов работы. Научные и -практические результаты, изложенные в диссертации, внедрены и использованы в организациях: МИФИ (каф. "Прикладная ядерная физика") для проведения работ в области создания многомодульных детектирующих устройств с анизотропной чувствительностью; Ассоциации разработчиков и пользователей профаммных средств Минатома РФ (АРиППС) при разработке Концепции и Федеральной целевой профаммы в области экологической безопасности, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Научно -технической конференции "Контрольно - аналитическое аппаратурное обеспечение в различных областях промышленного производства и природопользования" (Москва, 1995); V Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика-96" (Санкт-Петербург,1996); семинаре "Радиационный мониторинг ядерных материалов на Российских предприятиях" (Обнинск, 1996); второй Всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа России: конверсия и приоритетные технологии" (выставочный экспонат, Москва, 1996).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в семи научных трудах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 169
страниц, в том числе 51 рисунок и 7 таблиц. Список литературы включает 81 наименование.
