安世峰, 楊京平, 孫博, 徐瑤瑤

(遼寧紅沿河核電有限公司,遼寧 大連,116319)

應急指揮中心(EM)是核電廠運營單位應急響應的指揮、管理和協(xié)調(diào)中樞,是應急響應期間全面指揮和協(xié)調(diào)場內(nèi)一切應急響應行動的場所[1]。在應急狀態(tài)下,可能出現(xiàn)因放射性釋放引起應急指揮中心輻射水平高而導致應急指揮中心不可用[2]。鑒于此,有必要采取相應的測量手段對應急響應期間相關輻射水平進行監(jiān)測[3],以輔助判斷應急指揮中心的可居留性,在場區(qū)應急及以上應急狀態(tài)下給應急指揮部決策是否后撤或者采取其他有效防護措施提供參考。

1 系統(tǒng)概述

現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)是通過EM廠房布置的便攜式輻射監(jiān)測儀表采取人工測量、記錄的方式對相關區(qū)域輻射水平進行手動測量,不利于對輻射水平的實時監(jiān)控、實時預警及事后數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。通過建設區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)并開發(fā)EM在線輻射監(jiān)測系統(tǒng)平臺,將多元化輻射監(jiān)測系統(tǒng)及設備監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),從而實現(xiàn)實時、統(tǒng)一的監(jiān)控管理。

某核電廠研發(fā)的區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 某核電廠區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)

2 技術特點

系統(tǒng)設計總體原則為“分散接入、集中管理、智能監(jiān)控”。

2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)的多維管理

通過將分散的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時提取、集中存儲,可實現(xiàn)各類型數(shù)據(jù)在空間、時間維度的多維管理。

(1) 監(jiān)測類型:包括區(qū)域γ劑量率、個人劑量、放射性氣溶膠、放射性碘、放射性惰性氣體等;

(2) 空間維度:布置于不同監(jiān)測位置的系統(tǒng)設備;

(3) 時間維度:實現(xiàn)各監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集存儲及歷史趨勢查詢。

2.2 支持技術和設備擴展

鑒于技術和管理的持續(xù)性發(fā)展需求,本系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)設備的技術協(xié)議(支持TCP協(xié)議、串聯(lián)接口等)、監(jiān)測設備類型等方面具備可擴展性。

2.3 可集成廠區(qū)各類網(wǎng)絡

車載設備具有移動監(jiān)測的特點,如果通過手工錄入,容易產(chǎn)生坐標不準確、易出錯等問題。系統(tǒng)預留擴展端口,可通過傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡,將車載或廠區(qū)固定點位監(jiān)測數(shù)據(jù)自動實時上傳及存儲。

基于核電廠廠區(qū)4G/5G網(wǎng)絡,為提高后續(xù)可擴展及智能化管理水平,系統(tǒng)具備廠區(qū)網(wǎng)絡接入功能。

2.4 支持擴展門戶入口

采用地圖為主,各類門戶入口為輔的界面風格?？梢愿鶕?jù)應用要求,設計不同的門戶入口,例如餅狀圖、柱狀圖、趨勢圖、表格等。系統(tǒng)界面設計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面

3 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)為3層架構,分別為現(xiàn)場設備層、數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)控管理層。系統(tǒng)架構如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)架構

3.1 現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層涵蓋需要聯(lián)網(wǎng)的各類監(jiān)測系統(tǒng)及設備,主要包括以下系統(tǒng)和設備。

(1) 區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)

區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)包括γ輻射探測器及測量數(shù)據(jù)處理顯示單元,分別布置于EM各樓層走廊,用于實時監(jiān)測EM內(nèi)部γ劑量率輻射水平。

(2) 個人劑量管理系統(tǒng)

個人劑量管理系統(tǒng)包括劑量系統(tǒng)服務器、劑量計激活及數(shù)據(jù)讀取裝置、電子式個人劑量計,用于應急響應期間人員受照劑量監(jiān)測及信息管理。

(3) 空氣污染監(jiān)測設備

包括布置在EM廠房的移動式空氣污染監(jiān)測設備(放射性氣溶膠、碘、惰性氣體監(jiān)測儀),輻射監(jiān)測車配備的空氣污染監(jiān)測設備。

3.2 數(shù)據(jù)采集層

系統(tǒng)配置一臺數(shù)據(jù)采集服務器(與數(shù)據(jù)庫部署在同臺服務器),負責定時發(fā)送指令,獲取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集服務器接收到實時監(jiān)測數(shù)據(jù)后,有兩條通路進行數(shù)據(jù)處理:

(1) 將關鍵數(shù)據(jù)定時存儲到關系數(shù)據(jù)庫;

(2) 將數(shù)據(jù)推送到監(jiān)視工作站(含大屏)。

3.3 監(jiān)控管理層

監(jiān)控管理層實現(xiàn)實時監(jiān)測、信息管理和數(shù)據(jù)分析等功能,系統(tǒng)基于.NET 平臺開發(fā),架構風格采用多層C/S結(jié)構。

考慮到界面表現(xiàn)的豐富性需求,該層顯示界面采用支持DirectX的WPF開發(fā),可以實現(xiàn)子界面縮放、旋轉(zhuǎn)、滾動及復雜動畫等效果。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲

通過以太網(wǎng)連接,將各系統(tǒng)、相關設備聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)實時監(jiān)測、集中存儲和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡拓撲圖

?區(qū)域γ劑量率監(jiān)測:聯(lián)網(wǎng)區(qū)域監(jiān)測主機,實時獲取EM樓各層的環(huán)境γ劑量率數(shù)據(jù);

?個人劑量管理系統(tǒng):聯(lián)網(wǎng)已建設的個人劑量管理系統(tǒng),可實時獲取區(qū)域在線人數(shù)、區(qū)域進出及人員劑量情況等詳細信息;

?空氣污染監(jiān)測設備:與布置在EM廠房的移動式空氣污染監(jiān)測設備(包括放射性氣溶膠、碘、惰性氣體監(jiān)測儀)聯(lián)網(wǎng),同時預留有同輻射監(jiān)測車無線聯(lián)網(wǎng)功能,可實現(xiàn)廠房空氣污染監(jiān)測數(shù)據(jù)及輻射監(jiān)測車位置及監(jiān)測數(shù)據(jù)在線獲取;

?數(shù)據(jù)存儲:提供關系數(shù)據(jù)庫,對數(shù)據(jù)進行集中存儲,便于監(jiān)測趨勢查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析;

?監(jiān)控大屏:將監(jiān)測畫面實時投屏到中控室,實現(xiàn)在線監(jiān)控及趨勢跟蹤。

5 結(jié)語

應急指揮中心在線輻射監(jiān)測系統(tǒng)平臺,將預設區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)、個人劑量管理系統(tǒng)、空氣污染監(jiān)測設備運行測量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)整合,實現(xiàn)了相關輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)在線實時監(jiān)視,并可設置報警定值為應急期間輻射防護措施啟動提供預警信息,同時可通過對其存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,為應急狀態(tài)下輻射防護措施的制定提供參考及判斷依據(jù),對增強核電廠應急響應能力具有重要意義。