行人放射性监测物联网系统是可应用于机场、车站、海关、大型活动及场馆、医院、军事部门以及核电站等重要场所的一种针对行人携带放射性物质检测、测量与报警的系统。本文立足于北京中科坤润科技有限公司研制的核辐射检测项目“行人礼宾杆式γ能谱检测系统”,本文重点研究该系统的设计与分析方法,其中重点为核脉冲采集电路设计、数字能谱仪分析、嵌入式MCU控制块的设计、上位机与嵌入式软件开发、物联网服务端搭建、报警与识别算法的分析。本人在所述系统的研制过程中,具体工作体现为:1.通过学校图书馆、中国知网平台、万方数据库等多中途径,查阅了核技术的发展历程与相关专业知识,理解了放射性探测技术的探测原理;查阅了核监测仪器的研发与发展现状,以及关键原理与技术。2.完成了系统整体框架设计工作。3.完成了前置核脉冲采集电路、用高速运算放大器与高速ADC结合FPGA实现γ能谱仪的硬件电路部分数字能谱电路、嵌入式MCU控制板电路、Wi Fi通信电路等系统硬件电路的原理图设计、PCB设计、电路调试、嵌入式底层软件编写等工作。4.在FPGA数字能谱仪中采用了一种墨西哥草帽小波成形算法与小波分析法对γ能谱进行滤波成形与全能峰位、净峰面积和峰半高宽的推导计算。5.完成了能谱数据采集、快速报警识别算法的推导与编程语言实现工作,实现对来自能谱仪的每一秒数据进行实时分析和快速异常感知。6.完成了物联网服务器的搭建、数据库构建与数据接入工作。7.对研制的系统进行了功能实测,包括脉冲信号采集电路、FPGA数字能谱仪通信数据以及报警终端整机对外通信、报警测试和误报率等测试工作。该系统核心技术体现为:1.截至上世纪90年代,γ能谱仪依然以模拟形式为主,随着ADC的高速化,上百兆采样率的ADC以及FPGA的出现,γ能谱仪开始以数字化的形式出现,本系统则是使用高速运算放大器、高速ADC结合FPGA实现γ能谱仪的硬件电路部分。2.在数字化的γ能谱仪中,能谱的滤波成形成为了重中之重,一般可以采用FPGA设计专用的信号处理单元将指数脉冲波形转换成为梯形、三角形、高斯或墨西哥草帽型等信号,如此可以最大程度的减少信号噪声提高信噪比、消除脉冲堆积、去除基线,有利于进行指数脉冲参数辨识,进行核素识别。该系统则采用墨西哥草帽小波成形算法与小波分析法对γ能谱进行滤波成形与全能峰位、净峰面积和峰半高宽的推导计算。3.本系统将核探测技术与物联网技术紧密结合,后级使用ARM单片机作为CPU,其作用在于:处理与分析来自γ能谱仪的数据、声光报警器的驱动与控制、WIFI与GPRS物联网通信模组的驱动与控制、锂电池充电等外设管理;物联网Server端使用阿里云Linux系统服务器,搭建My SQL数据库与后端管理系统,实现监测数据与报警消息的云同步与管理。4.PC端使用当下最为流行的QT开发平台开发适用于windows环境下的γ能谱分析软件,能够快速、清晰、准确的分析来自本测量系统的γ能谱数据。