托卡马克核聚变装置辐射监测系统研究

论文编码82626  专业 核能科学与工程     摘要：大型核聚变装置托卡马克在放电期间会产生高能中子和γ射线，部分辐射会通过屏蔽墙直射或天空反散射到达公众。对托卡马克工作场所和环境辐射的监测对保障工作人员和公众的安全具有重大意义。托卡马克的辐射监测系统客观上要求具有近、中、远程三种应用条件下的计算机集中监控功能，论文工作主要包含三大部分：a)设计并实现了对托卡马克的工作场所监测的CAN总线中子和γ辐射监测系统；b)提出了一种新的TRP蓝牙树型拓扑AdHoc网络的形成机制和路由协议，目的是实现托卡马克在研究单位区域内移动状态下的环境辐射监测网络。c)设计并实现了对托卡马克在研究单位区域外的远程环境辐射监测的移动GPRS系统。关键字：辐射监测 CAN总线 蓝牙adhoc网络 GPRS 核聚变装置 托卡马克装置 托卡马克核聚变装置 环境辐射监测 GPRS 监测网络 状态 移动 区域 单位 路由协议 形成机制 拓扑 树型 蓝牙 γ辐射监测系统 中子 CAN总线 场所监测 设计 论文 监控功能 
论文章节文摘  
英文文摘  
第一章引言  
1.1核聚变与超导托卡马克装置  
1.1.1核聚变反应  
1.1.2托卡马克工作原理  
1.1.3 east超导托卡马克实验装置  
1.2电离辐射对生物体的损伤  
1.2.1电离辐射和非电离辐射  
1.2.2电离辐射对生物体的损伤  
1.2.3国家辐射防护标准  
1.3托卡马克有线和无线辐射监测概况 
1.4论文的主要工作 
第二章can总线辐射监测系统设计 
2.1引言 
2.1.1中子和γ辐射监测系统(ngrms)现状 
2.1.2实现can总线的ngrms系统的困难之处 
2.1.3 can总线的特点 
2.2系统功能与设计考虑 
2.2.1系统功能 
2.2.2信号获取 
2.2.3探测器选择 
2.3系统实现 
2.3.1系统组成 
2.3.2节点控制器原理 
2.3.3 can系统设计 
2.4软件组态与设计 
2.5辐射监测结果与评估 
2.6小结 
第三章蓝牙ad hoc网络和trp网络形成仂议设计 
3.1 ad hoc网络 
3.1.1 ad hoc网络的起源与特点 
3.1.2 ad hoc网络拓扑结构 
3.1.3 ad hoc网络面临的新问题 
3.2蓝牙ad hoc网络 
3.2.1蓝牙协议 
3.2.2蓝牙ad hoc网络的特殊性 
3.2.3蓝牙ad hoc网络几种形成协议 
3.3 trp网络形成协议设计 
3.3.1 trp概貌 
3.3.2 trp新概念定义 
3.3.3树型网络一级节点的生长 
3.3.4树型网络n级节点的生长 
3.3.5 lmp链路管理层操作 
3.4小结 
第四章trp路由协议设计及trp网络层仿真 
4.1 trp路由协议设计思想 
4.2数据采集的路由协议 
4.2.1 n级数据采集过程 
4.2.2 n级叶节点的遍历 
4.3节点移出范围处理和网络自修复 
4.4子树脱离后的处理 
4.5 trp与其它三种蓝牙ad hoc多跳拓扑类协议比较 
4.6 trp网络层计算机仿真 
4.7小结 
第五章蓝牙和gprs无线辐射数据采集系统实现设计 
5.1蓝牙无线辐射数据采集系统实现设计 
5.1.1蓝牙无线传输模块 
5.1.2蓝牙hci协议 
5.1.3 pc104辐射数据采集模块 
5.1.4软件集成设计 
5.2 gprs无线辐射数据采集系统实现设计 
5.2.1 gprs无线数据通讯 
5.2.2 gprs辐射数据采集系统构成 
5.2.3软硬件集成实现 
5.3小结 
第六章总结 
参考文献 
读博士期间发表文章 
附录a：辐射监测结果曲线图 
附录b：trp算法程序流程图 
论文内容预览信息、修改信息或者冒充某一节点，从而破坏了可用性、完整性和安全认证。由于节点的能量有限，并且CPU的计算能力较低，无法实现复杂的加密算法，这增加了被窃密的可能性。但攻和防是永无止境的战争，这就要求Ad妇oc网络的设计采用较新的MAC接入协议，通过多层鉴权和密钥加密增加对方破译的难度。事实上专用的数据采集Adhoc网络要比通用的Adhoc网络安全的多，如果专用的数据采集Adhoc网络节点根本就不设计对内存修改的权利，那么病毒就很难达到删除信息和修改信息的目的。在安全问题上，蓝牙有一整套的鉴权和加密体制，3.2可以说是比较健壮的一种安全协定。蓝牙AdHoc网络3.2.1蓝牙协议蓝牙是蓝牙SIG(SpecialInterestGroup)组织所制定的一种短距离无线技术标准仁88]，其最初目的是为满足逐渐增多的便携式电子设备之间的无线互联，它使用跳频技术使近距离设备形成一个无线局域网络，真正实现设备之间可移动的自动互联。蓝牙规范的目的是保证所有蓝牙设备具有无线互操作性。整个蓝牙协议体系结构可分为底层硬件模块、中间协议层和高端可选协议层三大部分。电缆替代协议(RFCOMM)服务发现协议SDP电话控制协议TCS逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)}}音94主机控叙接口链路管理层(LMP)基带层(BaseBand)(FF)图3.6蓝牙协议栈蓝牙AdHo,网络和TRP网络形成协议设计底层硬件模块包括RF射频层、BaseBand基带层和LMP链路管理层。RF层通过2.4GHz无须授权的ISM(IndustrialScienceMedical)频段通过跳频方式实现无线数据的发送和接收;为提高抗干扰和防窃听能力，采用了跳频扩频(FHSS)技术，1600跳//S。在79个JMhz的信道中按伪随机序列方式跳频，收发双方都必须按相同的跳频频率和时间相位跳频才能收到。蓝牙基带负责执行链路级的操作，响应来自高层的LM命令，同时负责信道编码和解码、底层的定时控制以及对单个分组传输的链路进行管理。LMP链路管理层负责蓝牙各设备间连接的建立和设置，它通过连接的起动、交换、核实，进行身份验证和加密等，通过协商确定基带数据分组大小;它还控制无线设备的节能模式和工作周期，以及微微网内设备单元的连接状态。中间协议层包括L2CAP逻辑链路控制和适配协议、SDP服务发现协议、RFCOMM电缆替代协议和TCS电话控制协议等。L2CAP完成数据拆装、服务质量控制、协议复用和组提取等功能，是运行在主机上的蓝牙协议栈的核心成分。SDP为上层应用程序提供一种机制来发现网络中的某种可用服务及其特性。RFCOMM是一种仿真RS-232串口的用无线替代有线电缆的协议。TCS提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制信令。高端可选协议层包括点对点协议PPP、互联网通信协议UDP/TCP八P、对象交换协议OBEX、无线应用协议WAP、电子名片交换格式vCard、电子日历及日程交换格式vCal等。3.2.2蓝牙AdHoc网络的特殊性1)蓝牙微微网是主从结构的，这意味着蓝牙AdHoc网络上的节点不是完全平等的，这样它就无法构建传统的AdHoc网络，但它可以作为AdHoc网络分级簇结构的一个特例。所以很多通用的AdHoc网络路由协议【89-91〕在这里就不适用。2)蓝牙是79跳通信系统，蓝牙构建的AdHoc网络属于多频信道，蓝牙散射网中一个微微网的跳频序列和另一个微微网的跳频序列是不一样的，这样就避免了采用单频信道MAC接入协议时所存在的隐藏终端和暴露终端问题。3)蓝牙的数据链路层和网络层协议有时是紧密联系的，比如蓝牙的路由协议有时就必须得考虑蓝牙节点的低功耗工作模式:呼吸模式(sni仔)、保持樟