一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法
2023-11-08 02:29:42 1
專利名稱：一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法
技術領域：
本發明涉及氣溶膠領域，具體而言，涉及一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法。
背景技術：
空氣中懸浮著難以計數的氣溶膠粒子，這些懸浮的顆粒極有可能存在或攜帶危害人類身體健康甚至生命安全的放射性物質、病原微生物粒子和化學毒氣。監測空氣中是否存在具有危害的氣溶膠粒子，並檢測其濃度及特性顯得尤為重要。 現在的一些核生化聯合監測系統只是對上述三種監測設備的簡單集成，雖然能夠實現對三種物質同時監測的功能，但操作不方便，效率低和信號幹擾等問題。2003年，美國專利US6539311B1披露了一種用於環境氣溶膠監測的化學/生物/核的探測器，不僅可以實時監測化學戰劑、生物戰劑、核元素，而且實現了系統集成運算、處理，可快速反應。該儀器存在的問題是監測預警條件採用氣溶膠樣品濃度變化率，這種報警條件存在著一定的誤差，且器件故障也會弓I起濃度變化，增加了誤報率。
發明內容
本發明提供一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法，用以提高系統預警可靠性。為達到上述目的，本發明提供了一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法，其包括以下步驟將氣溶膠粒子在基底上進行累積，並經過一定時間周期後達到動態平衡；由半導體探測器對核元素進行探測，當空氣中含有放射性核元素時動態平衡被破壞，發出核預警信號；根據氣溶膠粒子的設定參數建立濃度劑量模型，並根據實時測得的設定參數得到下個周期的預測濃度劑量；將預測濃度劑量與實際測得的下個周期的測量劑量進行比較，當二者的差值超過設定閾值時，發出一級預警信號；當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號。較佳的，當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號步驟包括採集液體樣品與已知生物特徵反應物進行定量反應從而確定病源微生物類型；對化學監測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值數據進行計算獲得比遷移率，與預先植入的資料庫數據進行配備，當相似度達到90%以上確定為哪種毒劑類型；以及根據檢測結果發出生物和/或化學二級預警信號。
較佳的，設定參數包括溫度、壓力和溼度。在上述實施例中，將核生化檢測信息整合在一個報警平臺上進行處理，進行核檢測信息預警判定，生物粒子檢測信息和化學毒劑檢測信息一級預警判定和二級預警判定，可直接判明氣溶膠的性質和種類，增加了一級預警準確性，同時也提高了系統預警可靠性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例的用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法原理圖；圖2為本發明一優選實施例的用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法流程圖；圖3為本發明一實施例的濃度劑量動態模型檢測圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。放射性元素的檢測是將放射性氣溶膠樣品積累在檢測基底上，由半導體探測器對核元素進行探測，經過一定時間後達到動態平衡，當空氣中含有放射性核元素時動態平衡被破壞產生核預警信號。生物粒子檢測通過生物螢光檢測技術對氣溶膠樣品中生物粒子進行識別，並記錄螢光脈衝數獲得生物粒子濃度，當空氣中生物粒子濃超標後進行生物特徵物特性檢測獲得生物粒子類型。化學戰劑或有毒有害氣體檢測採用粒子遷移技術獲得離子遷移圖譜，通過離子峰面積計算得到濃度，當空氣中毒劑濃度超標後，利用漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值計算比遷移率，並與資料庫進行配比達到90%以上相似後，確定毒劑類型並進行預警。圖I為本發明實施例的用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法原理圖。參見圖1，首先採集氣溶膠樣品分別進入核、生、化檢測區，核/放射性檢測單元利用半導體探測器和核電子線路獲得目標物質濃度劑量動態平衡數據，氣溶膠樣品在檢測基底上進行累積，在無核元素汙染的環境下，氣溶膠累積效應是一致的，因此經過一定時間後達到一個動態平衡，由半導體探測器對樣品進行檢測並由核電子線路獲得脈衝信號，對脈衝信號進行記錄獲得濃度劑量，當環境中出現核元素汙染後，樣品在檢測基底的累積發生變化將打破動態平衡，發出核預警信號。生物粒子檢測通過生物螢光檢測技術對氣溶膠樣品中生物粒子進行識別，採集到的氣溶膠樣品中同時包含有生物粒子和非生物粒子，生物氣溶膠粒子在雷射激發下發出螢光，通過光電接收器和生物電子線路獲得螢光脈衝信號，一個螢光脈衝信號對應一個生物粒子，通過記錄脈衝數獲得生物粒子濃度，當空氣中生物粒子濃超標後進行生物特徵物特性檢測獲得生物粒子類型。化學戰劑或有毒有害氣體檢測採用粒子遷移技術，將氣溶膠樣品注入電離區進行電離後，在電場作用下到達俘獲電極，獲得離子遷移圖譜，通過離子峰面積計算得到濃度，當空氣中毒劑濃度超標後，利用漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值計算比遷移率，並與資料庫進行配比達到90%以上相似後，確定毒劑類型並進行預警。參見圖I當一級預警後，生物監測開始採集液體樣品與已知生物特徵反應物進行定量反應從而確定病源微生物類型；報警平臺對化學監測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值等數據進行計算獲得比遷移率，與預先植入的資料庫數據進行配備，當相似度達到90%以上確定為哪種毒劑類型。此時發出生物或化學二級預警信號。 核生化各種信號由一個報警平臺進行整合處理，核監測、生物監測和化學監測同時對空氣中的氣溶膠顆粒進行檢測並將檢測信號上傳到報警平臺，由於核生化檢測響應時間不同，報警平臺將依次處理化學信號、核信號和生物信號，從而依次確定或排除化學、核和生物潛在威脅。圖2為本發明一優選實施例的用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法流程圖。如圖2所示，其包括以下步驟S101，將氣溶膠粒子在基底上進行累積，並經過一定時間周期後達到動態平衡；S102,由半導體探測器對核元素進行探測，當空氣中含有放射性核元素時動態平衡被破壞，發出核預警信號；S103，根據氣溶膠粒子的設定參數建立濃度劑量模型，並根據實時測得的設定參數得到下個周期的預測濃度劑量；S104，將預測濃度劑量與實際測得的下個周期的測量劑量進行比較，當二者的差值超過設定閾值時，發出一級預警信號；S105，當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號。在本實施例中，將核生化檢測信息整合在一個報警平臺上進行處理，進行核檢測信息預警判定，生物粒子檢測信息和化學毒劑檢測信息一級預警判定和二級預警判定，可直接判明氣溶膠的性質和種類，增加了一級預警準確性，同時也降低了由系統故障等引起的誤報。圖3為本發明一實施例的濃度劑量動態模型檢測圖。參見圖3，報警平臺在接收到生物、化學第一個周期T1濃度劑量數據後，分別與相關參數建立濃度劑量模型，如圖中曲
線I所示，然後預判出第二個周期T2濃度劑量,此時探測器繼續進行測試並通過測得的
溫度、壓力、溼度等參數對計算出的濃度劑量模型進行修正獲得第二周期的濃度劑量如圖中曲線2所示，同時與實際測得的濃度劑量'進行比較，如此周而復始形成動態濃度劑量模型。當實時測得的濃度劑量'與預判出的濃度劑量'進行求差超出設定閾值a後進行內部一級預警處理。圖中最後一個周期T所示為濃度異常狀態，曲線I所示實時監測數據大於曲線3所示濃度預警限值。從上述實施例中可以看出，本發明的上述實施例實現了以下有益效果(I)檢測識別空氣中核生化氣溶膠粒子採用兩級預警算法，首先建立濃度劑量動態模型，通過實時監測相關溫度、壓力、溼度等參數對濃度劑量模型進行修正使得模型數據更加接近實際情況，增加了一級預警準確性；其次通過與目標物質一一對應的生物特徵物和化學特徵峰的測試使得結果更加可靠，同時也降低了由系統故障等引起的誤報。(2)將核生化檢測信息整合在一個報警平臺上，利用核、生、化檢測響應時間的不同可依次排除或確定化學毒劑、放射性元素和病源微生物的潛在威脅，有利於指導有針對性地防護和處置。本領域普通技術人員可以理解附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本發明所必須的。 本領域普通技術人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成，前述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法，其特徵在於，包括以下步驟 將氣溶膠粒子在基底上進行累積，並經過一定時間周期後達到動態平衡； 由半導體探測器對核元素進行探測，當空氣中含有放射性核元素時動態平衡被破壞，發出核預警信號； 根據氣溶膠粒子的設定參數建立濃度劑量模型，並根據實時測得的所述設定參數得到下個周期的預測濃度劑量； 將所述預測濃度劑量與實際測得的下個周期的測量劑量進行比較，當二者的差值超過設定閾值時，發出一級預警信號； 當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號。
2.根據權利要求I所述的預警方法，其特徵在於，當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號步驟包括 採集液體樣品與已知生物特徵反應物進行定量反應從而確定病源微生物類型； 對化學監測上傳的離子漂移時間、溫度、壓力和漂移電場的電壓值數據進行計算獲得比遷移率，與預先植入的資料庫數據進行配備，當相似度達到90%以上確定為哪種毒劑類型；以及 根據檢測結果發出生物和/或化學二級預警信號。
3.根據權利要求I所述的預警方法，其特徵在於，所述設定參數包括 溫度、壓力和溼度。
全文摘要
本發明公開了一種用於檢測和識別空氣中核生化氣溶膠粒子的預警方法，其包括以下步驟將氣溶膠粒子在基底上進行累積，並經過一定時間周期後達到動態平衡；由半導體探測器對核元素進行探測，當空氣中含有放射性核元素時動態平衡被破壞，發出核預警信號；根據氣溶膠粒子的設定參數建立濃度劑量模型，並根據實時測得的設定參數得到下個周期的預測濃度劑量；將預測濃度劑量與實際測得的下個周期的測量劑量進行比較，當二者的差值超過設定閾值時，發出一級預警信號；當發出一級預警信號後，根據生物粒子檢測和化學毒劑檢測確定生物粒子類型和/或化學毒劑類型，並發出生物和/或化學二級預警信號。
文檔編號G01N33/00GK102890140SQ20111020691
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者劉毅, 劉航, 劉強, 張曉清, 寧海波 申請人:北京滙豐隆經濟技術開發有限公司