车载气象站,如何检测核辐射?
核辐射探测对核科学技术的发展至关重要。
我们知道原子中心是一个微小的核,其尺寸小至百万分之一厘米的百万分之一,而在这个微小的核内部,核子(中子和质子)以非常大的速度在轨道上移动,可与光速媲美。质子之间也存在强烈的库仑排斥力。
核子之间的存在强大的核力,所以原子核是一个稳定的结合系统。核物理研究的重点便是是对这些核力的起源有基本的了解。通过原子核的辐射的研究和分析,科学家已经了解了很多有关核力和核结构的知识,这些知识对人类文明产生了非常深刻的影响。
人类在二战时期便造出了原子弹,而此前物理学家已经发现了核裂变。核裂变的发现无疑是20世纪最重要的发现之一。核裂变的发现对社会产生的革命性影响也使各国意识到了科学的重要性,而且为科学铺平了道路。
中子和质子不是最基本的粒子,而且具有内部结构,它们被称为夸克。六个夸克和六个轻子构成了物质的基本组成部分。胶子介导的夸克之间产生强相互作用,光子介导的带电粒子之间存在电磁相互作用,夸克和胶子似乎是中子和质子的最终组成部分,但由于强烈的相互作用将它们限制在核子内,因此从未孤立地发现单个夸克。
但是,有一个有趣的理论认为,即在极高的能量密度或重子密度下,夸克和胶子的热致密相有望将单个夸克释放出来。目前,美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机正在进行实验,以寻找单个夸克的存在。
在核能领域,辐射探测器非常重要,核辐射的探测异常重要。
核电是重要的能源。到目前为止,科学家仅通过裂变过程来利用核能,科学家也希望用磁约束聚变和惯性约束聚变过程实现聚变能。由于核电的大力发展,核安全和核废料的处理特别受公众的关注,地球人也不希望切尔诺贝利事故再次发生。不管是核电还是核物理研究,核辐射的探测都是超级重要的,因为这可以检测核辐射以控制核安全,还能研究核的性质。
核辐射探测器越来越多地应用于核能发电,生命科学,环境科学,空间和等离子体研究,射线照相,地球科学和生物医学科学等领域。所以,核辐射的研究对整个科学领域占了举足轻重的地位。
安检设备如何高效安检?
物理学家发现了一种新的晶体,用于入境安全设备和行星探测中。
美国橡树岭国家实验室等正在进行晶体体和辐射检测的研究。科学家提高晶体探测器中使用的晶体的纯度和质量,提高了辐射探测传感器的灵敏度。这种传感器由含碘化锶制成,在受到X射线或伽马射线照射时发出光脉冲,所以这种晶体非常有利于检测X射线和伽马射线。
与入境安全设备的行业标准相比,这些晶体的光输出电势提高了100%。更大的光输出电势有助于减少用于货物检查和监视设备的传感器中的错误。因此这种晶体可以更高效的进行安检。不过这种晶体暂时没有商用,科学家也在试图让这种辐射检测晶体得到大规模商用,那么安检设备就会变得更加灵敏了。
如何检测到核事件信号?
在美国华盛顿州里奇兰,一台计算机上的深度神经网络正在处理与国家安全有关的高度复杂的技术数据。即利用计算机AI技术检测核事件和地球波动信号。
这项研究从实验室的浅层地下探究了难以置信的复杂数据集,科学家们在那里可以探测到地球活动中微弱的信号。
泥土下方81英尺的实验室中,厚厚的屏蔽层可抑制来自宇宙射线,电子设备和其它来源的信号,这使科学家能够隔离和解密从地球上任何地方收集到的信号。所以说假如某某地方在进行核试验,那么这个实验室就能检测到,同时地球内部活动的信号也能捕捉到,即便它们很微弱。
例如,当电子的粒子从原子核中发射时,这就是放射性衰变,这个过程通过自然和人类活动不断发生。科学家可以监测核试验活动中氩含量的变化,也可以监测地下水年龄并了解更多有关地球的氩含量的变化。
不过,这种核事件检测工具也会受到干扰,也许是人的脚步声,也许是电话铃声。这些噪音都有自己的特征,科学家需要把这些噪音区分掉。
科学家艾米丽·梅斯是解释此类信号特征的专家,例如,某个事件可能表明某地区进行了地下核试验或含水层正在迅速耗尽时,梅斯会定期检查放射性衰变事件数据,以解释信号,能量,时间,峰值,斜率,持续时间和其他它特征。
深度学习技术提高信号分辨力
不过,有些脉冲信号很难解释,区分好数据和坏数据具有挑战性。
但是,计算机的发展给核事件检测带来了新的光明,AI深度学习技术可以帮助科学家区分不同的信号。
自2010年以来,地下实验室中检测到了200万个能量脉冲信息,深度学习技术使用32000个脉冲的干净样本集来训练网络,输入每个脉冲的许多功能并向网络展示如何解释数据。然后向网络提供成千上万的信号,因为深度学习技术可以自学,以区分“好”信号和构成有害噪声的“坏”信号。
训练集学习完毕后,便用训练好的模型测试实际中的脉冲信号,结果令很多人欣慰。机器可以解释很多脉冲信号,超过了专业的科学家。该深度学习程序可以正确分类99.9%以上的脉冲。
当数据嘈杂并且包含大量虚假信号时,人工智能检测的结果仍然让人吃惊。在给定的400个包含噪声的数据中,深度学习分辨出386个真实数据,而传统方法仅仅能分辨出1个。
通过海量数据筛选以寻找有意义的信号的问题具有广泛的含义,并扩展到许多科学领域。一个领域是寻找由暗物质产生的信号,暗物质是我们宇宙中绝大部分物质的起源。另一个领域是自动检测乳腺癌和其它组织异常,促进医学的发展。
深度学习使我们更容易过滤出不想要的坏数据,在核事件信号的检测中发挥了重大作用。
宇宙中也充满了射线,辐射检测技术的进步对研究宇宙射线很重要。科学家一直在寻找一种假定形式的暗物质,即弱相互作用的大颗粒或WIMP。
由于WIMP几乎不与其它粒子相互作用,因此检测它们特别困难。所以减少或过滤掉许多无关的信号非常重要。这时上述所说的深度学习技术便发挥了作用,可以帮助研究人员辨别与区分开噪声信号。
为了支持国防,美国国家核检测局(DNDO)的智能辐射传感器系统(IRSS)计划支持了辐射计数器网络的开发,以检测,定位和识别低水平的危险辐射源。
测试测量值与算法输出相结合,用于提取关键测量值和基准(KMB)数据集。
使用来自室外测试的KMB数据集,研究人员构建了一个边界监视方案,在一个方形区域放置若干检测工具,有一个放射源在该区域内移动。使用IRSS程序开发的粒子过滤器算法处理来自各个计数器和网络的测量数据。
KMB数据集的算法输出清楚地说明了组合所有联网计数器的测量值的好处,在放射源进入区域之前,放射信号在几米之外都被检测到。当使用单个计数器进行检测时,放射源的检测时间要短得多,有时会在内部区域中丢失。通过这种算法,研究人员得到了比较高的检测概率。
不过至于IRSS中的算法具体是啥我们也无需深究,只需知道它们可以提高放射性元素的检测成功率就可以了,有助于提高核能的安全性。
核电核废料掩埋深度测量。
核电厂会产生大量的放射性废物。这些废物是放射性物质的废料,它们发出放射性射线而污染环境。不过我们很难知道这些废料埋藏在地下的深度,或难以测定这些废料的辐射强度。
核废料一般被埋在混凝土中,核废料可能与混凝土成分相互作用,导致混凝土产生裂缝,随着时间的推移,污染物会更深地渗透到混凝土结构中。
放射污染物可以通过几种途径最终进入土壤,其中包括地下废物运输管道和存储箱的泄漏,故意将废物埋葬在土壤中以及放射性沉淀物沉淀到土壤中的颗粒中。据报道,苏格兰北部海滩的污染面积约为200000平方米,这是因为当地的铯废料埋藏的非常浅。
科学家也很想知道哪些地方存在核废料污染,污染源有多深。不过定位起来很困难。
定位土壤中废物的主要困难是确定污染物渗透的深度。这是因为这些多孔材料在视觉上不透明。如果发现污染物的渗透程度超出预期,则进行修复是昂贵的,而且会浪费时间。另一方面,如果污染较浅,则会大大增加要处置的废物的体积和成本。
因此,不能过分强调有效的深度剖析方法对核污染的重要性。传统的深度剖析方法包括:日志记录,微钻孔和Core采样。但是,这些方法具有破坏性且耗时,此外,它们的采样空间范围也很有限。
因此很多科学家使用各种远程深度剖析方法。这些方法包括,相对衰减方法和主成分分析(PCA)方法。相对衰减方法利用了测得的放射性核素能谱中两个突出峰(通常是X射线和伽马峰)的衰减的相对差异。
但是,由于X射线的高度衰减,使用X射线照片峰将最大可检测深度限制为小于2 cm。此外,该技术对不能发射足够X射线的放射性核素无效。PCA方法基于非线性回归模型,该模型将导出的变量(称为合成角)与掩埋在地下的放射性核素的深度相关联。
合成角指不同埋深下放射源的一组测量光谱中前两个主要成分之比的反正切。但是,这样的经验模型取决于数据。因此,每当将新光谱添加到原始数据时,模型参数就会发生变化。这使得模型的使用效能比较低。
后来科学家提出了一种基于近似三维线性衰减模型的放射性污染物的远程深度估算方法。仿真和实验结果均表明,与现有的远程技术相比,该方法在混凝土和土壤中的深度剖析能力都有显着提高,从而扩大了其应用范围。
科学家测试了沙子和混凝土中Cs和Co污染物,实验结果表明,和传统方法相比,远程深度估算能力得到了显着提高,可以有效检测核废料污染物的深度。
吉利博越怎么定位城市天气?
吉利博越是通过内置的气象传感器以及与第三方气象服务平台的信息对接来定位城市天气的。1.该车型在设计之初就配备了气象传感器,可用来感知车外环境温度和湿度等气象数据。2.通过与第三方气象服务平台的信息对接,可以实现根据当前车辆所处的位置自动获取当地的天气信息。3.此外,车辆还会根据天气预报情况自动提醒车主注意气象变化,增强驾驶安全性,这也是该车型的一大亮点。
物联网的核心技术是什么?
从概念说起,物联网的定义极其宽泛。简单说,从智慧城市,例如照明、停车以及交通,都可以被连接并有效地管理起来;到移动健康,包括病人的诊断、病人情况的跟踪、各种环境监控;到智能家居,譬如水表、电表、煤气表等自动抄表;到楼宇的安全及智能化、工业自动化的控制;到零售商业及资产追踪;再到个人财产的安全监控、小朋友的足迹追踪…
如此多样复杂的场景,无法只通过一个技术、一个网络、一个系统触发所有服务,其技术之灵活,要根据实际情况所需的通信能力和计算能力决定。
也正因此,催生物联网未来的主要技术,分为两块:一个是连接,一个是计算。
前者就是连接各个物体,它们互相“通话”,有短距、中距和广域的连接技术。后者包括CPU、GPU、多媒体、图像、传感器、定位等这些在手机里的计算技术,将被转移应用到物联网。
细说连接。1、短距的连接,可以使用蓝牙、NFC、ZigBee这种一两米范围的连接技术。如果是局域网,在家庭、办公室、机场、咖啡厅,也可以使用有增强型的蓝牙,或者ZigBee、Wi-Fi。当然Wi-Fi也有各个等级、数据率、覆盖范围,可以使用802.11ac、802.11a/b/g/n、802.11ax、1x1、2x2,最高级可以使用802.11ad。2、如果是再大一点的范围,如广域网的连接,例如智慧城市的应用,毫无疑问就需要蜂窝网络技术,就是2G、3G、4G、未来的5G技术,它是广域覆盖、全球范围内最成熟、部署最广泛的技术。
连接技术何其多,物联网在蜂窝和非蜂窝的通讯技术之间怎么选择?告诉你,蜂窝通讯技术是未来物联网的主流连接。
又或许有人会问,为什么手机中的技术可以用到物联网?
原因之一,蜂窝通讯技术经历30多年发展,具备覆盖广的先决条件,不需要重新部署,最直白的例证就是,无论走到任何一个地方,手机基本都有信号。GSMA数据显示,截至2016年4月,在全球160多个国家中,超过500家运营商部署了LTE,超过400个厂家发布了超过5000款支持LTE的各种产品——借助过去数年智能手机的发展脉络,LTE已经成为最容易获得且性能最容易保证的无线通信主流技术。
原因之二,运营商花费了很大精力部署蜂窝通讯技术,在连接性、安全、质量方面都有充分保证,确保了它是始终在线、安全可靠的一个基础设施。
一个手机,里面的通信系统尽管五花八门——有4G、GPS、FM、Wi-Fi、蓝牙等,这些都是射频系统,要收发数据、处理各种信号,还要全部塞在一个极其轻薄、小面积的金属壳子里,且壳子里的电池、相机等机械构件还都在抢占资源。能在这么一个严苛的设计环境里,既兼顾技术的进步,又兼顾多个系统的兼容、功耗、成本和散热等其他指标,说明经过了一个长期融合的过程,自然适合低成本模块的物联网。
原因之三,蜂窝通讯行业生态系统的从业者非常多,在网络侧有全球主流的基础设施厂商们,终端侧有手机厂商们,芯片侧有高通等从业者,大家从标准的制定到技术的发展和验证,到产品的研发和上市,以及整个网络、整个手机的优化和完善,已经形成了一条成熟的产业链。
当然,仅仅把现有的LTE技术平移到物联网终端是行不通的,为了支持更广泛的物联网终端连接,低功耗和较低数据传输速率也是一个需求,如何解决?答案是eMTC/NB-IoT/EC-GSM技术。
先不解释这三个技术,先来看看它们是怎么来的:LTE七八年以前在全球标准化组织3GPP Release 8中最早被定义下来之后,就从来没有停止过演进。它发展大概有两个方向:一个是不断追求更高的用户体验,另外一个就是追求整个网络和终端的简化,面向海量部署、低成本、低功耗的物联网技术。
所以,目前3GPP制定了三种关于物联网的标准连接技术,一种是eMTC(Cat-M1),是机器之间通讯的标准;第二种叫NB-IoT(Cat-NB1,窄带物联网) ;第三种是EC-GSM。行业标准制定之后,基站、芯片、应用服务等等往后都会跟进应用。
前两种技术的主要任务是降低系统复杂度、降低系统成本、提高系统的续航时间,去掉不必要的能力,比如高数据率、高移动性、超强传输能力,而是根据物联网的要求量身定制,达到提升电池寿命、降低成本、提升小区内部署总量的要求,实现其他的益处。EC-GSM是基于GSM(2G)技术,主要针对一些还保留原来2G网络的运营商,EC-GSM会在传统GSM基础上继续演进,加入增强的特性,比如更深的覆盖。在很长的一段时间里面,这三者都会共同发展共同存在。
而Cat是指LTE的类别,根据LTE的速率,给出了不同的等级划分:比如手机的入门级是LTE Cat.4,达到上行50Mbps、下行150Mbps的速率,那么LTE Cat.6的下行速度就是300Mbps,到了LTE Cat.12,下行速率达到600Mbps。
那么如何区分eMTC/NB-IoT/EC-GSM技术?
1、eMTC强调的是移动性、较高数据速率、支持语音,对LTE的能力保留相对较多,适合应用在一些类似楼宇安防、穿戴设备等领域,但其在网络覆盖和功耗上逊于NB-IoT;
2、和NB-IoT相比,eMTC的网络反应速度更快,而NB-IoT对实时性没有要求,原因是后者穿透性好,即便在地下三层的车库也能把数据传回去,过程中它会自动反复发送,只要有一次发送成功就可以,当然无法保证送达时间;
3、NB-IoT在网络覆盖、功耗、部署灵活性以及成本优化方面相较eMTC表现更好。
对于企业而言,最取巧的办法就是选择多模。
企业在选择应用服务或者网络部署时,只能根据相关技术优势进行选择,需要精准预测未来3年、5年或15年之后所部署的服务和采用的技术,这是个考验。但企业无法避免运营商将相关网络、频段和模式重新调整的可能。试想一下,如果那些在墙里、在地底下已被部署好的模块能够自适应调整,就省去了重新部署的麻烦。
这就是双模模块的原理,如果将eMTC与NB-IoT集成于一个模块中,可以同时兼得两个技术优势,无论未来相关条件发生什么变化,模块总能够满足各类需求和调整,并可以通过升级软件应对相关调整。
而在双模的基础上还有全球双模技术,意味着这两个模式也能够部署在4G LTE的频段上。目前世界各国在规划部署15-16个eMTC与NB-IoT的频段,而绝大部分是中频和低频,这是因为考虑到高频的穿透性欠佳,而低频的部署在一直放大。
如果有一个模块同时拥有这两种技术并支持所有频段,那么该模块可以在全球任何应用场景部署。
——以上回答来自科技行者团队的周老师
你对物联网了解吗?
提起物联网你会想到什么?智慧城市?智能交通?无人驾驶?智能家居?但是如果要你系统的说一下物联网是什么,你知道吗?
究竟“物联网”是何物,如何快速的清理行业脉络,建立起知识框架,今天我们就来讲讲。
物联网的发展
物联网的概念来源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书,在《未来之路》中,比尔盖茨已经提起物联网的概念,只是当时受限于无线网络、硬件及传感器设备的发展,并未引起重视。
2005年,突尼斯信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式将“物联网”称为“The Internet Of Things”。
报告中指出:无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFIO)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。
当然,物联网的发展不是一蹴而就的,这是一个循序渐进逐渐成熟的过程,欧盟根据物联网的发展现状提出了四阶段的产业规划:
第一阶段(2010年前):基于RFID技术实现低功耗、低成本的单个物体间的互联、并在物流、零售、制药等领域开展局部的应用。
第二阶段(2010-1015年):利用传感网与无处不在的RFID标签实现物与物之间的广泛互联,针对特定的产业制定技术标准,并完成部分网络的融合。
第三阶段(2015年-2020年):具有可执行指令的RFID标签广泛应用,物体进入半智能化,物联网中异构网络互联的标准制定完成,网络具有高速数据传输能力。
第四阶段(2020年之后):物体具有完全的智能相应能力,异构系统能够实现协同工作,人、物、服务与网络达到深度地融合。
物联网的概念
物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,以有线或无线的方式把任何物品与互联网连接起来,以计算、存储等处理方式构成所关心事物静态与动态的信息的知识网络,用以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的关键技术
1、传感器技术:这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签:也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术:是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
物联网的技术架构
物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
物联网的应用
1. 物流
自动化仓库:自动检测物品的出入,向供货商自动发送订单
自动化运输:物品上的电子标签根据后台系统信息,自动选择合适路径
供应链商业模式变化:用户直接通过物联网向商品本身发订单。
2. 智能交通
实时获取路况信息,监视和控制交通流量。
可以实现车辆与网络相连,优化行车路线。
可以无缝地检测、标识车俩并收取行驶费用。
3. 医疗物联网
体内智能诊断设备,有助于疾病的早期诊断,增强康复效果。
生物降解材料的智能设备,能够检测体内温度湿度,防止皮肤问题。
新型个人医疗设备,使得病人在家即可接受医疗,远程医疗可避免昂贵路费,减少病人的压力。
家庭中的智能设备,在老人出现意外时发出求助信号。
4. 机场防入侵系统
可防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。
5. 世博会门票
纸质门票:基于RFID技术,以无线方式与遍布园区的传感器交换信息,安全防伪,快速验票;跟踪查询,人员分流。
手机门票:用户使用的RFID-SIM卡,是基于RFID技术,以手机SIM卡位载体实现的一种全新电子票。可直接购买附带门票信息的SIM卡,或通过网上下载写入SIM卡,“刷”手机即可入网。
物联网的日趋成熟的背后是传感器技术、信息技术成熟的结果,这使得物联网应用能够逐渐深入日常生活中,向智能化转变。
cqx是什么缩写?
CQX是车载气象站缩写
车载气象站是专门针对车辆、船舶等应急环境检测设备而设计的可移动式综合观测自动气象站。
概述:车载气象站系统采用先进的高精度GPS及三轴电子罗盘可实现车行驶时的风速、风向检测;整机为野外型设计同时整机还可对气温、相对湿度、雨量、气压、太阳辐射等气象要素进行全方位检测及分析,为气象应急服务现场提供基础决策科学数据。