摘 要:本文介紹了秦山核電環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息化建設(shè)，闡述了監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、信息化改進(jìn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)踐，驗(yàn)證了信息化建設(shè)的有效應(yīng)用，結(jié)合輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作實(shí)際，提出后續(xù)優(yōu)化方向和建議。

0 引言

隨著核電的不斷建設(shè)與運(yùn)行，公眾對(duì)核電廠周邊環(huán)境的狀況也給予了充分的關(guān)注， 這對(duì)核電廠外圍環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)工作提出了更高的要求，建設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并做好輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)公開(kāi)的技術(shù)準(zhǔn)備顯得尤為必要[1-4]。

秦山是中國(guó)大陸核電的發(fā)源地，是目前我國(guó)核電機(jī)組數(shù)量最多、堆型最豐富、裝機(jī)容量最大的核電基地。由于秦山各電廠建設(shè)歷時(shí)跨度大，不斷擴(kuò)展完善的輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建筑條件、通訊手段、監(jiān)測(cè)設(shè)備性能等都有差異，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)工作效率不高、維修操作復(fù)雜、備品備件繁多，隨著信息化技術(shù)的提高和監(jiān)測(cè)站點(diǎn)全面管理要求的提升，秦山核電于 2018 年開(kāi)展了輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息化設(shè)計(jì)和建設(shè)工作，信息化改造完成后，實(shí)現(xiàn)了輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)設(shè)備控制自動(dòng)化、遠(yuǎn)程智能安防監(jiān)控信息化、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電子化、電源管理和通訊手段標(biāo)準(zhǔn)化，可以讓監(jiān)測(cè)管理人員全面實(shí)時(shí)了解各輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行狀況和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)公開(kāi)、核應(yīng)急決策、上級(jí)監(jiān)管單位信息化要求提供了技術(shù)支持。

1 輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

秦山核電基地在用野外輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)共 14 個(gè)，除貫穿輻射劑量率監(jiān)測(cè)外，其中的 8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)具有空氣氚、空氣碳、氣溶膠、沉降物等取放樣監(jiān)測(cè)功能，6 個(gè)兼具氣象觀測(cè)功能，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按照近密遠(yuǎn)疏原則分布于廠址 10 km 范圍內(nèi)，見(jiàn)圖 1。

1.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息化結(jié)構(gòu)

環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)有環(huán)境貫穿 γ 輻射在線監(jiān)測(cè)儀、氣氚取樣器、氣碳取樣器、氣溶膠取樣器、超大流量氣溶膠取樣器、溴化鑭 γ 譜儀、氣象觀測(cè)儀表等，通過(guò)硬件改造升級(jí)，對(duì)核監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換匯總，建立站級(jí)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，將主 要核監(jiān)測(cè)儀表的測(cè)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、取樣實(shí)時(shí)信息、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù) 以及測(cè)量過(guò)程中間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄，實(shí)現(xiàn)非在線式輻射監(jiān)測(cè)儀器在測(cè)量區(qū)間的連續(xù)監(jiān)測(cè)和無(wú)人值守。同時(shí)采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)機(jī) 狀態(tài)信息、空調(diào)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電源裝置、光纖交換機(jī)、無(wú)線通訊模塊的狀態(tài)信息，通過(guò)通訊或硬接線的形式接入站點(diǎn)平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能化調(diào)節(jié)控制，以保證所有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集上報(bào)，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定與網(wǎng)絡(luò)安全。建成后的環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息系統(tǒng)主要有四部分組成：

a.在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)原配置的 γ 輻射在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和氣象觀測(cè)系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳和查看功能。

b.非在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)已有的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，接入現(xiàn)場(chǎng)采集工控機(jī)。工控機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、匯總、聯(lián)鎖報(bào) 警，實(shí)現(xiàn)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)一個(gè)數(shù)據(jù)子站的模式，便于掌握實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)和對(duì)歷史數(shù)據(jù)的追溯。

c.設(shè)備運(yùn)行保障系統(tǒng)

對(duì)保障環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的環(huán)境條件數(shù)據(jù)(溫濕度、通風(fēng)、空調(diào)等)、電力系統(tǒng)(強(qiáng)電、UPS 狀態(tài)等)以及各設(shè)備裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)傳輸匯總、存儲(chǔ)，最后傳輸至秦山核電環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)中心服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程查看和控制。

d.安防系統(tǒng)

在主要監(jiān)測(cè)位置如：大門(mén)口、房間門(mén)口、以及機(jī)柜前端安裝網(wǎng)絡(luò)高清紅外攝像頭，同時(shí)在室內(nèi)安裝遠(yuǎn)控?zé)簦蛇h(yuǎn)程打開(kāi)照 明，方便夜間查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。電子圍欄和門(mén)禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控形成同步聯(lián)動(dòng)。視頻信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息化數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。

環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為后續(xù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體建設(shè)提供基礎(chǔ)。

1.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

a.物理連接架構(gòu)

在監(jiān)測(cè)站點(diǎn)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，利用已敷設(shè)的通訊光纜形成主網(wǎng)絡(luò)，并增加無(wú)線 4G 網(wǎng)絡(luò)(可升級(jí) 5G)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，將14 個(gè)站級(jí)服務(wù)器采集的數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)境監(jiān)測(cè)中心系統(tǒng)服務(wù)器。該服務(wù)器最終將數(shù)據(jù)提供給秦山核電環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多功能信息化數(shù)據(jù)收集。

b.軟件層級(jí)設(shè)計(jì)

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)完整的平臺(tái)軟件架構(gòu)， 整合系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)境監(jiān)測(cè)要素，完成輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的建立，實(shí)現(xiàn)以站級(jí)服務(wù)器為個(gè)體中心，與中心服務(wù)器形成點(diǎn)對(duì)多的傘狀運(yùn)維模式。針對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各層級(jí)需求，將整個(gè)軟件架構(gòu)分為數(shù)據(jù)資源層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、業(yè)務(wù)控制層和展示報(bào)送層，各層分別具備相應(yīng)的模塊功能。

數(shù)據(jù)資源層：支持對(duì)各類(lèi)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、 應(yīng)用系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和管理，為上層的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)提供底層支持。

基礎(chǔ)平臺(tái)層：對(duì)報(bào)警引擎、報(bào)表引擎、安全認(rèn)證、公共組件 等做集成和封裝，成為連接數(shù)據(jù)資源和控制層級(jí)的中間樞紐。 業(yè)務(wù)控制層：結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析兩方面系統(tǒng)功能需求，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)野外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各軟硬件資源的監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部分控制信息的傳輸 和反饋。

展示報(bào)送層：是系統(tǒng)與用戶(hù)之間的 UI 層，包括系統(tǒng)工況圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警狀態(tài)、數(shù)據(jù)分析可視化 界面、報(bào)表輸出等。提供直觀、易用的操作界面，能夠?qū)?shù)據(jù)價(jià)值分析的結(jié)果進(jìn)行直觀的可視化展現(xiàn)，輔助進(jìn)行決策。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖 3 所示。

2 系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化方向

輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化改造完成后已運(yùn)行近兩年，總體運(yùn)行情況良好，對(duì)比原有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，改造后可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)監(jiān)測(cè) 點(diǎn)設(shè)備統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)，同時(shí)結(jié)合信息管理平臺(tái)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境監(jiān)管方式，“多網(wǎng)合一”提升了監(jiān)測(cè)站自動(dòng)化運(yùn)行水平，減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，保障設(shè)備可 靠運(yùn)行。

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控與控制

環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)常年處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且布點(diǎn)分散，工作人員需 定期開(kāi)展各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)巡檢以確認(rèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安全及了解設(shè)備 運(yùn)行情況。信息化改造后，可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻每天對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢，結(jié)合每周的現(xiàn)場(chǎng)巡檢，提高了對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安全和 狀態(tài)監(jiān)控的頻度。

因監(jiān)測(cè)取放樣的需要，各取樣設(shè)備需定期開(kāi)啟，原系統(tǒng)下 工作人員在放樣和取樣階段記錄各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，取樣中間過(guò)程的狀態(tài)無(wú)法掌握，如遇停電或設(shè)備故障導(dǎo)致取樣中 斷，則該時(shí)間段內(nèi)樣品即缺失，無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。新系 統(tǒng)運(yùn)行后，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)取樣設(shè)備信息可在監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)查看，異常狀態(tài)下同步向工作人員發(fā)出報(bào)警信息以便實(shí)施遠(yuǎn)程控制或及時(shí)赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行消缺。近兩年未發(fā)生因設(shè)備故障導(dǎo)致的樣品取 樣未完成的情況，樣品完整性得到保障。圖 4 為環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的界面圖。

2.2運(yùn)行保障和工作量控制

新系統(tǒng)下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)配備大容量 UPS 電源，滿(mǎn)足設(shè)備供電的冗余性;同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境條件的監(jiān)控，可以在溫濕度超過(guò)規(guī) 定要求的情況下自動(dòng)開(kāi)啟通風(fēng)或空調(diào)設(shè)備，以改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，保障設(shè)備的運(yùn)行。近兩年，光纖機(jī)和流量計(jì)等溫度敏感設(shè)備 未發(fā)生因溫度過(guò)高而導(dǎo)致傳輸中斷等故障。

核電廠從事野外輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作人員有限，取樣和分析的任務(wù)量大，質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)分析工作的時(shí)間被占用，勢(shì)必 會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。信息化運(yùn)行后，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化運(yùn)行、巡檢頻度的降低和設(shè)備運(yùn)行可靠性的提升都在一定程度上減少了工作人員外勤工作的頻度和工作量，增加了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部化學(xué)分析和質(zhì)量控制的時(shí)間，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。

2.3 系統(tǒng)優(yōu)化方向

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)兩年的運(yùn)行和完善后，整體運(yùn)行效率和穩(wěn)定性有了很大的提高。但從需求和使用角度考慮，還需要不斷地對(duì)系統(tǒng)在多方面進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)和提高。

a.融合目前已有的應(yīng)急監(jiān)測(cè)車(chē)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、便攜式監(jiān)測(cè)儀表、移動(dòng)基站子系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

b.開(kāi)發(fā)移動(dòng)端查看和控制功能，實(shí)現(xiàn)非工作時(shí)間段報(bào)警信息的接收和處理。

c.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)接實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)取樣 信息與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)的銜接，更大程度提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的信息化水平。

3 結(jié)論

建立高效的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)核 電站接受社會(huì)監(jiān)督、提升公眾認(rèn)可度有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。秦山核電輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行，積累和沉淀了較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在新的信息化形勢(shì)下，順應(yīng)科技發(fā)展，主動(dòng)探索 和優(yōu)化輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化建設(shè)，可以滿(mǎn)足監(jiān)管部門(mén)和公眾對(duì)核電廠輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的更高要求，本文介紹的秦山核電環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化建設(shè)設(shè)計(jì)思路和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可為國(guó)內(nèi)其 他核電站的輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改進(jìn)提供技術(shù)參考。

免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自合作媒體、機(jī)構(gòu)或其他網(wǎng)站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。本網(wǎng)所有信息僅供參考，不做交易和服務(wù)的根據(jù)。本網(wǎng)內(nèi)容如有侵權(quán)或其它問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)告之，本網(wǎng)將及時(shí)修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者，視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。