【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核辐射，具体涉及一种基于边缘计算的环境辐射快速监测系统及方法。
技术介绍
1、环境辐射监测是指对操作放射性物质的设施周界之外的辐射和放射性水平所进行的与该设施运行有关的测量，环境辐射监测的对象是环境介质和生物。环境辐射监测的目的在于检验核设施运行在周围环境中造成的辐射和放射性水平是否符合国家的和地方的有关规定，并对人为的核活动所引起的环境辐射的长期变化趋势进行监视。
2、环境辐射监测是一种重要的核应急任务。为了避免核辐射对人体的影响，对环境的辐射监测一般采用机器人进入到辐射环境中，由机器人携带辐射传感器进入污染区域，可以高效、安全地自动化监测环境辐射。现有方法对环境辐射的监测通常是先由机器人进入作业区域采集环境辐射数据，然后通过存储带回拷贝或实时远程传输等方法，将采集到的辐射数据交由专人处理，这种在两个不同的阶段由不同的人员和设备分别完成数据采集和数据处理的方法速度较慢、实时性较差。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能够在数据采集的同时就对数据进行处理，从而实现快速对环境辐射进行监测的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统及方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括遥控设备和机器人，所述机器人上搭载运动导航系统，所述机器人上还搭载辐射传感模块、空间插值模块和任务规划模块；
4、所述辐射传感模块的数据输
5、所述任务规划模块的数据输出端同时与所述空间插值模块和所述运动导航系统的数据输入端通信连接，所述任务规划模块用于将作业区域进行分块处理形成多个区域块，并设置各个区域块内的监测点发送给所述空间插值模块和所述运动导航系统；
6、所述空间插值模块的数据输出端同时与所述遥控设备和所述任务规划模块的数据输入端通信连接，所述空间插值模块根据所述辐射传感模块传递的辐射强度数据和所述任务规划模块传递的区域块监测点数据得到整个区域连续空间的辐射强度，并评估辐射强度数据的可信度发送给所述遥控设备和所述任务规划模块；
7、所述遥控设备的数据输出端与所述任务规划模块的数据输入端通信连接，所述遥控设备发送控制指令到所述任务规划模块。
8、优选的，所述辐射传感模块包括辐射传感器，所述辐射传感器包括粒子探测器、伽马射线探测器。
9、一种基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，采用上述基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括以下步骤：
10、步骤1）所述任务规划模块根据作业区域、机器人可到达位置将作业区域进行分块处理生成多个区域块和监测点；
11、步骤2）所述机器人运动到各个监测点，通过所述辐射传感模块采集各个监测点位置的辐射强度数据；
12、步骤3）所述空间插值模块根据采集到的各个监测点位置的辐射强度数据还原得到各个区域块中环境辐射的空间分布以及整体作业区域环境辐射的空间分布，并计算各个区域块和整体作业区域的估计方差以评估辐射强度数据的可信度；
13、步骤4）根据步骤3）评估得到的辐射强度数据的可信度判断还原得到的各个区域块环境辐射的空间分布以及整体作业区域环境辐射的空间分布是否接近最优解，若是则执行步骤6），若否则执行步骤5）；
14、步骤5）所述任务规划模块根据还原的各个区域块环境辐射的空间变化率调整区域块的划分和监测点的数量及位置，然后返回执行步骤2）；
15、步骤6）结束本次监测任务。
16、优选的，所述空间插值模块在每个区域块中分别执行空间局部插值法以得到各个区域块环境辐射的空间分布，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的空间分布。
17、优选的，所述空间插值模块在每个区域块中执行空间局部插值法计算各个区域块的估计方差，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的估计方差，估计方差作为评估辐射强度数据可信度的指标，估计方差越大则可信度越低，估计方差越小则可信度越高。
18、优选的，首次在一个作业区域开展环境辐射监测时，所述任务规划模块根据作业区域、机器人可到达位置生成多个初始区域块和初始监测点，多个初始区域块在作业区域均匀分布，多个初始监测点在各个初始区域块内均匀分布。
19、优选的，步骤5）中，在空间变化率大的位置，减少监测点数量、扩大区域块面积；在空间变化率小的位置，增加监测点数量、减小区域块面积。
20、优选的，在各个区域块的边界上设置监测点。
21、优选的，步骤2）中，所述机器人逐个对区域块各个监测点位置的辐射强度数据进行采集，当采集完一个区域块内的辐射强度数据后再进行下一个区域块内辐射数据的采集。
22、优选的，空间局部插值法的计算流程为：建模变异函数、计算临近点的kriging权重、插值和预测中间数据、评估还原和预测。
23、与现有技术相比，本专利技术中辐射传感模块对环境中的辐射强度数据进行采集并实时传输给空间插值模块，空间插值模块在接收到辐射强度数据时就对辐射强度数据进行处理，由此实现了辐射强度数据采集和处理的同步进行，同时，本专利技术通过将作业区域进行分块处理生成多个区域块，并在每个区域块内设置多个监测点，通过对每个区域块内的辐射强度数据分别执行空间局部插值法，然后再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域的辐射强度数据，使得在整个计算过程中采用了算力需求更小、数据间依赖性更低、运算更分散的方法来获取连续空间上的辐射强度分布，并通过在机器人的边缘计算节点上执行，以此实现机器人在高速运动中快速准确地监测环境辐射的目的。
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1.一种基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括遥控设备和机器人，所述机器人上搭载运动导航系统，其特征在于，所述机器人上还搭载辐射传感模块、空间插值模块和任务规划模块；
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，其特征在于，所述辐射传感模块包括辐射传感器，所述辐射传感器包括粒子探测器、伽马射线探测器。
3.一种基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，所述空间插值模块在每个区域块中分别执行空间局部插值法以得到各个区域块环境辐射的空间分布，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的空间分布。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，所述空间插值模块在每个区域块中执行空间局部插值法计算各个区域块的估计方差，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的估计方差，估计方差作为评估辐射强度数据可信度的指标，估计方差越大则可信度
6.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，首次在一个作业区域开展环境辐射监测时，所述任务规划模块根据作业区域、机器人可到达位置生成多个初始区域块和初始监测点，多个初始区域块在作业区域均匀分布，多个初始监测点在各个初始区域块内均匀分布。
7.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，步骤5）中，在空间变化率大的位置，减少监测点数量、扩大区域块面积；在空间变化率小的位置，增加监测点数量、减小区域块面积。
8.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，其特征在于，在各个区域块的边界上设置监测点。
9.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，其特征在于，步骤2）中，所述机器人逐个对区域块各个监测点位置的辐射强度数据进行采集，当采集完一个区域块内的辐射强度数据后再进行下一个区域块内辐射数据的采集。
10.根据权利要求5所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，其特征在于，空间局部插值法的计算流程为：建模变异函数、计算临近点的Kriging权重、插值和预测中间数据、评估还原和预测误差。
...【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括遥控设备和机器人，所述机器人上搭载运动导航系统，其特征在于，所述机器人上还搭载辐射传感模块、空间插值模块和任务规划模块；
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，其特征在于，所述辐射传感模块包括辐射传感器，所述辐射传感器包括粒子探测器、伽马射线探测器。
3.一种基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测系统，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，所述空间插值模块在每个区域块中分别执行空间局部插值法以得到各个区域块环境辐射的空间分布，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的空间分布。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的环境辐射快速监测方法，其特征在于，所述空间插值模块在每个区域块中执行空间局部插值法计算各个区域块的估计方差，再通过连接相邻区域块的边界得到整个作业区域环境辐射的估计方差，估计方差作为评估辐射强度数据可信度的指标，估计方差越大则可信度越低，估计方差越小则可信度越高。
【专利技术属性】
技术研发人员：吴会寅，史元清，汤勇强，杨林，汪坤露，艾翔，王子南，张媛，
申请(专利权)人：重庆建安仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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