核辐射环境监测中的ZigBee技术研究

周鹏　刘晓莉

摘要：目前，我国的环境问题越来越多地显现出来，其中核辐射环境污染已经成为现在环境污染中的重要问题。环境监测水平的提高是保证避免核辐射污染的有效措施，因此，需要利用ZigBee无线技术实现ZigBee无线传感网络的区域环境核辐射监测系统的建立。文章通过对核辐射及环境监测的分析，对ZigBee技术在核辐射环境监测中的应用进行了分析。

关键词：核辐射；环境监测；ZigBee技术；环境问题；环境污染；ZigBee无线传感网络 文献标识码：A

中图分类号：TP274 文章编号：1009-2374（2015）22-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.010

作为人类赖以发展的基础，生态环境的好坏对于人类来说具有非常重要的意义。现代社会，人们过于追求经济的发展，这就自然或不自然地造成对生态环境的破坏，而遭到破坏的生态环境又反过来对经济进行制约，严重的甚至会对人们的生命安全造成危害，所以就需要对生态环境进行一定的保护，并以此来进行环境与经济之间的关系维护。环境保护是一项长期的、连续性的工作，其工作过程会涉及到整个工程的方方面面，例如环境调查、环境监测、环境分析、环境治理等工作。所以，在核辐射环境检测中对ZigBee技术进行应用具有非常重要的意义。

1 核辐射及环境监测概述

对于核辐射来说，其可以简单地称为放射性，而放射性存在于许多的物质之中，是在经过了很长时间之后客观存在的事物，属于正常现象。对于天然性的核辐射来说，一般可以分为三个辐射来源，即宇宙射线、陆地射线以及体内放射性物质。通常情况下，放射性物质都是以波或颗粒的形式进行能量的发射，而此现象就称为核辐射，常见的核辐射现象经常出现在核爆炸及核事

故中。

环境监测在核辐射条件下，其监测的内容有很多，例如对湿度、水质、噪声、空气、辐射等，所以就需要对环境的各个方面进行有效的监测，同时又因为环境在实际的监测过程中可变因素太多，这就造成在实际的环境监测过程中需要根据实际情况进行不同仪器的选择，同时进行不同监测技术的应用。对于环境监测工作来说，首先需要做的工作就是要进行技术的合理选择及应用，进而进行方案的合理安排。

对于环境监测技术来说，一般可以分为三种，即信息技术、3s技术、物化生科学。信息技术简单地说就是运用现代的科学技术进行环境监测工作，具体的有对环境的信息采集工作、处理分析等。3s技术相对来说非常复杂，此技术对于各个领域都有着非常广泛的应用，所以此技术的有效应用能够保证环境监测工作的有效进行。对于物化生科学来说，在实际的应用中非常普遍。

2 我国环境监测技术现状

对于我国现代环境监测体系来说，其还没有建立起相应的技术体系，在实际的环境监测工作过程中还存在许多问题，特别是环境的自动监测相比于国外来说还有很长的一段差距。环境监测工作所涉及到的方面有很多，但是在实际的监测过程中并不能真正实现对环境的监测结果的显示。同时，因为专业的环境监测人员的缺乏，经常会造成环境监测工作不能长期有效地进行下去，特别是对于专业的高素质队伍建立来说，更是难上加难。对于核辐射环境监测来说，就更加需要专业人员的操作，所以，现代环境监测很多都是因为相关工作人员的技术水平不能达到要求。

3 ZigBee技术的基本原理及框架

ZigBee技术简单地说就是不同于传统的环境监测技术，其主要是一种新型的短距离无线通信技术，在运行过程中主要的优点就具有组网灵活性、结构简单性、功耗小、成本低的优点。对于无线传感器网络拓扑结构的建立来说，其在ZigBee技术为基础的建立过程中，具体的可以分为三种结构，即星型网络结构、树型网络结构及网状网络结构。其中，全功能设备所代表的是协调器或传感器节点，其可以与所有的设备进行通讯；而对于半功能设备来说，其作用就是作为传感器的节点在使用。对于星型网络结构来说，其主要的构成部分就是由单个协调器与多个终端节点在一起进行使用，星型网络结构主要的应用范围就是特定环境中的环境监测；对于树状网络结构来说，其主要的功能就是其应用范围就是监测范围较大的环境，而其主要的结构构成是由单个协调器及多个星型网络结构共同构成；对于网状结构来说，其结构中各个设备之间都具有相等的通信，而每个节点都能够与其他节点进行有效的通信。在网状结构中，存在多个节点，所以网状网络结构具有非常高的可靠性。

4 ZigBee技术系统的硬件设计

4.1 系统的芯片选择及总体硬件设计

在当前情况下，ZigBee技术的标准芯片种类非常多，而经常使用到的种类有TI公司的CC2430、CC2530以及飞思卡尔公司的MCI3192芯片。通过对整体环境的考虑，选择TI公司的芯片作为核心进行研究。

对于CC2530芯片来说，其主要的工作频段一般为2.4GHz，其在工作过程中主要包含有收发器、CPU以及存储器等，其在正常情况下的工作电压一般为2.0～3.6V之间。

4.2 传感器节点的软设计

对于传感器节点的设计来说，其主要采用的节点采集原理就是通过对γ辐射剂量的数据进行节点的设计。通过对γ辐射剂量进行收集之后，还需要运用路由器将所收集到的数据进行一定的打包，进而实现协调器发布命令的目的。启动之后，首先需要做的工作就是进行硬件及协议栈的初始化；其次才能够进行信道扫描，并将扫描之后的数据进行并通，并通之后再进行无线网络的建立，而建立的无线网络主要是根据协调器进行的；最后就是节点的工作，其主要就是保证对数据的有效

采集。

4.3 上位机软件设计

上位机简单地说其平台主要就是中央处理平台，所运用的都是VB编写功能。中央处理平台的有效应用可以保证对各个网络节点都实现实时的监测，并能够保证将所监测到的数据有效地传输到中央监测平台中，进而实现对数据的有效储存。上位机的有效应用有效地保证了无线传感网络中各个节点对于数据存储的传送，同时还能够保证各个监测数据及波动曲线都能够得到有效的波动曲线。

5 结语

综上所述，基于Zigbee技术的核辐射监测的设计无需布线，传感节点可以移动位置以满足监测需要，新加入节点可轻松入网。相比之有线核辐射监测系统有成本低、数据采集频率高、在恶劣环境下的安全性高等优点。经过试验表明，本系统的性能可靠，能够很好地完成区域内核辐射的监测。

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（责任编辑：周 琼）