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無人機放射性航測系統

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PeterPan是中智核安研制的無人機放射性航測系統的型號總稱,根據配置的探測器不同,分別有PeterPan-LaBr3、PeterPan-NaI等型號。中智核安不僅提供無人機航測系統,同時也提供無人機航測服務。PeterPan的具有如下功能:

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一、產品簡介

        PeterPan是中智核安研制的無人機放射性航測系統的型號總稱,根據配置的探測器不同,分別有PeterPan-LaBr3、PeterPan-NaI等型號。中智核安不僅提供無人機航測系統,同時也提供無人機航測服務。PeterPan的具有如下功能:

  • 大氣中放射性搜尋與測量,通過能譜、瀑布圖和地理信息三者交互,發現被放射性污染空間和時間,分析污染水平和污染源;
  • 地面放射性巡測,通過巡測,形成地面放射性劑量率分布圖,識別污染源核素;
  • 放射性煙羽測量,通過航測,勾勒煙羽的范圍,放射性水平,識別放射性核素;
  • 放射源搜尋,尋找丟失的放射源,核素識別,初步確定放射性水平;
  • 放射性氣溶膠采用和測量,采用氣溶膠采樣器,收集收集放射性氣溶膠,可以配置探測器,實現一邊采樣一邊測量;
  • 數據實時地面采集與分析,采集數據通過數傳、圖傳電臺傳送到地面,并利用無人機航測集成軟件進行實時分析;
  • 數據遠程采集與分析,內置4G模塊,航測數據可以實時傳送到云端服務器,在任意有4G的地方,均可以實時顯示、分析航測數據;
  • 數據就地存儲回放,在無人機航測譜儀內,有數據就地存儲模塊,當通信鏈路受阻時,任然可以獲得完整的航測數據,待無人機飛回時,進行數據回放和分析;
  • 環境適應性支持:支持-400C到+500C工作,有減振機構,電磁屏蔽設計。


二、應用

        應用于環保部門大氣環境放射性監測、核應急監測、尋找放射源等,應用于進出口口岸、質檢部門對大型集裝箱、貨運車輛進行放射性物質立體檢測,應用于核工業、核電站對周邊放射性進行巡測。

 

          

 


  1 PeterPan-LaBr3與無人機匹配掛飛狀態圖

                              



三、產品配置與參數

        PeterPan配置包括探測器、無人機、氣溶膠取樣器(中間可帶探測器)、地面測控站、無人機航測集成軟件、通信鏈路等。


1、peterPan的探測器

        PeterPan-LaBr3分兩種型號,分別是PeterPan-LaBr3-2×2(重量6.5kg)、PeterPan-LaBr3-3×1(重量6.5kg)和PeterPan-Labr3-2×1(重量5kg),相應的配置分別為2個2英寸LaBr3探測器、一個3英寸LaBr3探測器和1個兩英寸LaBr3探測器。PeterPan-LaBr3-2×2、PeterPan-LaBr3-3×1配固定翼無人機,如圖1。PeterPan-Labr3-2×1配6旋翼油電混合動力無人機。

        PeterPan-NaI的型號,分別為PeterPan-NaI-4×2(重量36kg)和PeterPan-NaI-2×2(重量18kg),配置分別為兩個4.2升NaI探測器和2個2.1升NaI探測器。PeterPan-NaI配無人直升機。PeterPan的探測器還可以增加配置G-M探測器、中子探測器、CZT探測器等。


2、PeterPan配置的無人機

  • 油電混合動力6旋翼無人機

    起飛重量:30kg;

    載荷:12kg;

    續航時間:2小時

  • 固定翼無人機

    起飛重量:30kg;

    載荷:10kg;

    續航時間:12小時。

  • 無人直升機:
    起飛重量:260kg;
    載荷:80kg;
    續航時間:2小時。

 

3、氣溶膠取樣器

  • 工作原理:駐極體干燥過濾,高效離心風機;
  • 空氣采樣率:50升-310升/分鐘,用戶可調;
  • 采樣效率:0.5微米: 50% , 1微米:75% , 大于2微米:90%;
  • 工作溫度:-40- 70攝氏度;
  • 貯存溫度:-40- 70攝氏度;
  • 濕度范圍:全天候條件;
  • 洗消:可拆卸洗消;
  • 尺寸:15.60 x 17.00 x 19.81 cm;
  • 重量:3Kg;
  • 供電:交直流供電,內置充電電池一次充滿可連續工作24小時;
  • 耗電:8.4W;
  • 接口:標準:DB-9. 可選:CCSI;
  • 電腦連接方式:RS232有線或無線;
  • 軟件:全圖形化監控軟件,WINDOWS 32位系統 ;
  • 噪聲:46-61分貝(1米內);
  • 機殼:抗電磁,防水鋁質型材;
  • 固定方式:標準1/4-20 相機螺紋。


4、無人機航測地面測控站

        采用帶差分GPS基站的地面控制站,如圖4。由數據鏈路、地面控制計算機、控制操縱機構、電源供電機構、無人機航測集成軟件等組成,并集成在兩個便攜式工作箱內。完成任務規劃、航跡顯示、遙測數據顯示、遙控數據發送、無人機飛行狀態檢測任務。

  • 具備電子地圖顯示功能,支持實時航跡、飛行參數顯示、可實時變更飛行航路點;
  • 能夠顯示飛機當前姿態、位置坐標、速度、高度、GPS 狀態、數據鏈狀態、電池狀態等信息,具備報警信息窗口報警信息突出顯示;
  • 具備“返航” 、 “降落”等特殊功能按鍵;
  • 顯示屏:14 寸×2;
  • 顯示分辨率:1024×768;
  • 存儲容量: 500G。

 

5、無人機航測系統集成軟件

  • 飛行任務規劃;
  • 飛行航跡及飛行參數顯示;
  • 飛行與載荷控制;
  • 實時記錄無人機的飛行航跡、遙控遙測參數、系統工作狀態和下行原始數據, 用于資料存檔和事后的分析;
  • 支持原始數據模式、大氣污染模式、地面巡測模式尋源模式和煙羽模式等,內置對應的分析模型,各種模式獨立的顯示界面;
  • 具有與NaI 、CZT、LaBr3等探測器,以及γ相機、三維成像儀等的通信接口;
  • 內置地圖,Goole earth,顯示放射性測量數據在空間的變化,包括隨航跡的變化,地面放射性分布圖等;
  • 瀑布圖顯示能譜隨時間的變化,劑量率時間變化曲線等;
  • 支持空間、時間和能譜的交互,即在瀑布圖上發現異常,可以對異常時間段的累積譜進行分析,在地圖上發現異常區域,可以對異常區域的累積譜進行分析。

 

6、通信鏈路

        無人機數傳電臺,采用的跳頻擴頻技術,工作在902-928MHz/2.4-2.483 GHz ISM頻段,提供一個長距離,速率達115.2Kbps,工業級的無人機通信設備。它提供透明的數據傳輸,支持幾乎所有的飛控、監控和數據采集協議和EFM協議,包括MODBUS協議。配置4G模塊,可實時上傳數據到云端服務器,可遠程實時傳輸數據。

a)  總體技術指標

  • 作用距離大于40km(無線電通視);
  • 無人機飛行速度大于200km/h 
  • 工作波段S波段;
  • 有效信息傳輸速率:上行1Mbps;下行20Mbps;
  • 傳輸誤碼率:1×10-5 ;
  • 遙測數據接口:100BASE-T(RJ45)全雙工;
  • 遙控數據接口:UART×2,全雙工,波特率 115200bps,一位起始位,一位停止位,無校驗位。

 

b)天線

  • 極化方式:圓極化
  • 地面天線形式:收發共用定向天線;
  • 地面天線增益:上行(Tx): 21dBi; 下行(Rx): 23  dBi 
  • 機載天線形式:收發共用、全向天線;
  • 機載天線增益: ≥-1.5dBi;
  • 機載設備發射功率:≥0.5--3W 
  • 機載設備重量:≤2.5kg;
  • 機載設備功耗:≤30W 
  • 供電,機載設備:10-15VDC;地面設備:12V 直流供電或 220VAC (市電或油機)。


c)環境條件

  • 工作溫度:-40 °C ~+55  °C;(作業時間 2.0 小時以上);
  • 儲存溫度:-55 °C ~+70 °C;
  • 相對濕度:20% <RH <90%;
  • 防護等級:IP54;
  • 不與無人機飛控鏈路產生相互干擾;
  • 機載設備能承受無人機振動和起飛、著陸時的沖擊;
  • 所有設備能承受汽車運輸和行軍過程中各種路面的環境條件。

 

7、整機性能指標

  • 核素識別能力:在超過本底劑量率10%以上時,5秒內識別核素;
  • 對地面探測能力:對于地面大面積污染的情況,在地面一米處產生的劑量率≥300nGy/h時,旋翼無人機輻射監測系統在距離地面45米高度處,以30-50km/h速度飛行可發現劑量率異常,并進行監測和核素識別;
  • 尋源能力:多旋翼無人機輻射監測系統在距離地面45米高度處,以30-50km/h速度飛行,可探測到≥100mCi 137Cs源和≥25m Ci 60Co源。飛行條件如下:在距離地面45米高度,多旋翼無人機輻射監測系統在在地面點源正上方以30-50km/h速度,往返飛行兩次;
  • 工作溫度:-40 °C ~+55 °C;(作業時間1.0小時以上);
  • 儲存溫度:-55 °C ~+70 °C;
  • 相對濕度:10% < RH < 95%。


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