一种多功能生物有害因子监测仪器的制作方法

1.本实用新型涉及检测器领域，更具体地说，涉及一种多功能生物有害因子监测仪器。


背景技术：

2.近年，世界范围内各种矛盾所引发的地区性冲突和局部战 争时有出现 大规模杀伤性武器 ，尤其是生物战剂的使用一直存在着现实的威胁。美国2001 年的炭疽事件、2003 年和 2004 年蓖麻毒素邮件事件证明 了恐怖分子 有能力制造 和使用生物武器，这对全球所有地区构成了现实的威胁。生物战剂具有生产容易、成本低廉、隐蔽性强、释放方式多样等特点，最有可能成为恐怖分子使用的武器。 伴随着贸易和人员往来的快速增加，境外的一些烈性传染病和 生物恐怖 战剂传入我国的风险也日益增加。 广州、北京、深圳、厦门、西安等口岸先后发生 64起可疑白色粉末事件，导致国际候机楼停用数日，造成一定程度的人员恐慌和局面失控。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种多功能生物有害因子监测仪器，包括：检测设备、预处理设备、搬运机器人、报警装置、无人机模块、显示屏、分析模块以及无害化处理系统，其特征在于：
4.所述无害化处理系统包括：热解炉、粉碎机、烟道、冷却系统；
5.所述检测设备包括：红外光谱检测设备、拉曼光谱检测设备、离子迁移谱仪、高光谱图像设备、声传感器、机器视觉检测设备、气相色谱仪、x射线机、爆炸物检测设备、毒品检测设备以及闪烁体探测；
6.所述预处理设备包括：高温高压灭菌区、紫外线灭菌区、生物样品灭活区、超滤装置、离心装置、萃取装置；
7.所述报警装置，用于在根据检测结果发出声光警报；
8.所述搬运机器人，用于将样品搬运至预处理设备，并且将预处理后的样品搬运至检测设备；
9.所述分析模块，用于根据检测设备的检测结果分析是否具有生物有害因子；
10.所述无人机模块包括：无人机、探测器、生物战剂检测装置、图像采集设备；
11.所述探测器为：labr3 探测器、三层闪烁体探测器、溴化澜探测器；
12.所述三层闪烁体探测器的结构从左至右依次为：zns(ag)、caf2(eu)、nai(tl)、光电倍增管；
13.所述生物战剂检测装置，用于根据生物战剂的形状判定生物战剂的种类，其中所述生物战剂的为：炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔氏菌、布鲁氏菌、土拉菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、肉毒毒素；
14.所述生物战剂检测装置还包括图像预处理设备，用于对图像采集模块采集到的图
像进行图像增强后，再进行高通滤波，最后再进行二值化处理；
15.显示屏用于显示分析模块的分析结果。
16.由上可见，本实用新型实施例中，采用生物战剂检测装置用过物战剂的形状判定生物战剂的种类，从而实现生物战剂的检测，并且通过无人机带动生物战剂检测装置在空中飞行，从而可以检测空气中弥散的生物战剂，还可以获得生物战剂的空间浓度分布图，无人机上配置有探测器，可以探测各种辐射，从而可以获知不同位置出的辐射量，通过无人机开展大范围巡测，迅速锁定放射源所在区域。同时还包括了无害化处理系统，对检疫出的有害物品进行及时的销毁从而避免危险。通过所述搬运机器人对检验样品搬运至相对位置，实现检验检疫的自动化从而减少人工投入，也可以减少人工产生的失误对检验检疫准确性的影响。
17.在一个可能的设计中，所述无害化处理系统还包括：温度传感器、压力传感器。
18.在一个可能的设计中，所述所测设备还包括：maldi靶板、病毒质量图谱。
19.在一个可能的设计中，所述温度检测装置为红外成像测温仪。
20.可以看出，本实用新型的实施例中，通过温度传感器以及压力传感器准确的获知无害化处理系统的温度和压力从而可以对无害化过程进行更好地控制。通过maldi靶板、病毒质量图谱完成对病毒的检测。通过温度检测装置为红外成像测温仪从而获取环境温度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型的系统方框图；
23.图2多层闪烁体探测器的结构；
24.图3为带有大气电子发射装置的离子迁移谱仪示意图；
25.图4为本实用新型是双探头切换流程图；
26.图5为生物战剂检测装置的工作流程图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.下面结合具体实施例进行详细说明。
31.请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供本实用新型提供一种多功能生物有害因子监测仪器，包括：检测设备、预处理设备、搬运机器人、报警装置、无人机模块、显示屏、分析模块以及无害化处理系统，其特征在于：
32.所述无害化处理系统包括：热解炉、粉碎机、烟道、冷却系统；
33.所述检测设备包括：红外光谱检测设备、拉曼光谱检测设备、离子迁移谱仪、高光谱图像设备、声传感器、机器视觉检测设备、气相色谱仪、x射线机、爆炸物检测设备、毒品检测设备以及闪烁体探测；
34.所述预处理设备包括：高温高压灭菌区、紫外线灭菌区、生物样品灭活区、超滤装置、离心装置、萃取装置；
35.所述报警装置，用于在根据检测结果发出声光警报；
36.所述搬运机器人，用于将样品搬运至预处理设备，并且将预处理后的样品搬运至检测设备；
37.所述分析模块，用于根据检测设备的检测结果分析是否具有生物有害因子；
38.所述无人机模块包括：无人机、探测器、生物战剂检测装置、图像采集设备；
39.所述探测器为：labr3 探测器、三层闪烁体探测器、溴化澜探测器；
40.所述三层闪烁体探测器的结构从左至右依次为：zns(ag)、caf2(eu)、nai(tl)、光电倍增管；
41.所述生物战剂检测装置，用于根据生物战剂的形状判定生物战剂的种类，其中所述生物战剂的为：炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔氏菌、布鲁氏菌、土拉菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、肉毒毒素；
42.所述生物战剂检测装置还包括图像预处理设备，用于对图像采集模块采集到的图像进行图像增强后，再进行高通滤波，最后再进行二值化处理；
43.显示屏用于显示分析模块的分析结果。
44.具体的，显示器（display, screen）是属于电脑的i/o设备，即输入输出设备。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。它可以分为crt、lcd等多种类型。
45.crt显示器是一种使用阴极射线管（cathode ray tube）的显示器。它主要由五部分组成：电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层及玻璃外壳。crt纯平显示器虽然具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可凋节的多分辨率模式、响应时间极短等lcd显示器难以超越的优点，但目前已经退出市场 。
46.lcd显示器即液晶显示器。它的优点有机身薄、占地小和辐射小 。
47.lcd显示器内部有很多液晶粒子，它们有规律地排列成一定的形状，并且它们每一面的颜色都不同，分为红色、绿色和蓝色。这三原色能还原成任意的其他颜色。当显示器收到显示数据时，会控制每个液晶粒子转动到不同颜色的面，从而组合成不同的颜色和图像。
也因为这样，lcd显示器的缺点有色彩不够艳和可视角度不大等。
48.led显示器是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式来显示文字、图形、图像、动画的显示屏幕。
49.led的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，led只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用。随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，led显示器迅速崛起。
50.led显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示设备。目前，led显示器已广泛应用于大型广场、体育场馆、证券交易大厅等场所，可以满足不同环境的需要。
51.3d显示器一直被公认为显示技术发展的终极梦想，多年来有许多企业和研究机构从事这方面的研究。日本、欧美、韩国等发达国家和地区早于20世纪80年代就纷纷涉足体显示技术的研发，于90年代开始陆续获得不同程度的研究成果，现已开发出需佩戴立体眼镜和不需佩戴立体眼镜的两大立体显示技术体系。随着《阿凡达》等3d大片的热播，人们对3d技术的了解逐步加深。
52.利用自动立体显示技术，即所谓的“真3d技术”，用户不用戴眼镜就可以观看立体影像。这种技术利用所谓的“视差栅栏”，使两只眼睛分别接受不同的图像，来形成立体效果，平面显示器要形成立体感的影像，必须至少提供两组相位不同的图像。其中，不闪式3d技术是如今显示器中最常使用的技术。
53.图2为三层闪烁体探测器的机构示意图，所述三层闪烁体探测器的结构从左至右依次为：zns(ag)、caf2(eu)、nai(tl)、光电倍增管。
54.图3为带有大气电子发射装置的离子迁移谱仪示意图。
55.在探测过程中，开机后，实时采用nai探头进行剂量率测量，当发现剂量率大于本底值，同步用nai探头与溴化澜探头进行采集谱线数据，先采用nai探头进行核素识别，如果无法识别出核素，则采用三层闪烁体探测器的核素进行识别核素。工作流程图如图4所示。
56.由上可见，本实用新型实施例中，采用生物战剂检测装置用过物战剂的形状判定生物战剂的种类，从而实现生物战剂的检测，并且通过无人机带动生物战剂检测装置在空中飞行，从而可以检测空气中弥散的生物战剂，还可以获得生物战剂的空间浓度分布图，无人机上配置有探测器，可以探测各种辐射，从而可以获知不同位置出的辐射量，通过无人机开展大范围巡测，迅速锁定放射源所在区域。同时还包括了无害化处理系统，对检疫出的有害物品进行及时的销毁从而避免危险。通过所述搬运机器人对检验样品搬运至相对位置，实现检验检疫的自动化从而减少人工投入，也可以减少人工产生的失误对检验检疫准确性的影响。
57.在一个可能的设计中，所述无害化处理系统还包括：温度传感器、压力传感器。
58.具体的，具体的，温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。
59.接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精
度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120k以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300k范围内的温度。
60.它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。
61.最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。
62.非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温 逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。
63.在一个可能的设计中，所述所测设备还包括：maldi靶板、病毒质量图谱。
64.在一个可能的设计中，所述温度检测装置为红外成像测温仪。
65.具体的，红外成像测温仪可实现远距离、多目标、非接触体温检测。 利用红外原理、人脸识别、ai等技术的红外热成像测温仪，能够在毫秒之间完成体温筛查，检测距离可达到10米，并自动记录温度异常信息、及时发出警报，甚至自动抓取发热人群。
66.可以看出，本实用新型的实施例中，通过温度传感器以及压力传感器准确的获知无害化处理系统的温度和压力从而可以对无害化过程进行更好地控制。通过maldi靶板、病毒质量图谱完成对病毒的检测。通过温度检测装置为红外成像测温仪从而获取环境温度。
67.参见图5，图5为生物战剂检测装置的工作流程图，通过cd摄像机采集显微镜采集到的样品图像，并对采集到的样品图像进行处理和识别。
68.其中，分析模块可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器（central processing unit，cpu），通用处理器，数字信号处理器（digital signal processor，dsp），专用集成电路（application-specific integrated circuit，asic），现场可编程门阵列（field programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本实用新型公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。
69.需要说明的是，对于前述的各产品实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本实用新型所必须的。
70.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
71.在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
72.所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
73.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
74.以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的产品及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的产品，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。