江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)輻射環(huán)境應用系統(tǒng)研究與建設

茅晶晶，張 斌，李建生

（1.江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，江蘇南京 210036；2.江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，江蘇南京 210036；3.中科宇圖天下科技有限公司，北京 100101）

1 研究背景

輻射環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，也是輻射環(huán)境管理的基礎，江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站較早的開展了信息化系統(tǒng)的建設工作，已建成多套業(yè)務和監(jiān)控系統(tǒng)，取得了良好的應用效果，在輻射安全監(jiān)管信息化建設和應用中處于全國領先的水平。但是原有各系統(tǒng)建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，獨立運行，信息零散，形成了一個個獨立的信息“孤島”，無法充分利用各系統(tǒng)的數據信息資源。根據江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)項目（以下簡稱：1831項目）建設的總體要求，需要對輻射業(yè)務和監(jiān)控各個系統(tǒng)進行二次開發(fā)，做進一步的整合，從而加強信息系統(tǒng)間的協(xié)同工作，有效組織信息資源，全面覆蓋監(jiān)測、管理和監(jiān)控等數據信息，提高江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力。

2 總體設計

2.1 邏輯結構

本項目主要對原有系統(tǒng)進行整合，在數據資源內部共享基礎上，建立統(tǒng)一的核電站監(jiān)控、放射性廢物庫監(jiān)控、核與輻射數據業(yè)務應用系統(tǒng)等，具體內容如圖1所示。

2.2 關鍵技術

本項目所采用的關鍵技術包括xml數據交換標準、3S集成技術和三維地圖。

2.2.1 基于XML數據交換標準

XML（eXtensible Markup Language，可擴展置標語言）是由W3C（互聯(lián)網聯(lián)合組織）發(fā)布的一種標準，它是一種數據交換格式，允許在不同的系統(tǒng)或應用程序之間交換數據，通過一種網絡化的處理機構來遍歷數據，每個網絡節(jié)點存儲或處理數據并且將結果傳輸給相鄰的節(jié)點。它是一組用于設計數據格式和結構的規(guī)則和方法，易于生成便于不同的計算機和應用程序讀取的數據文件。

XML的特性主要有：（1）復雜數據處理的優(yōu)勢。（2）使底層數據更具可讀性和標準性。（3）使用XML模板構建被管網元模型，可最大限度地增強網絡管理軟件的靈活性和可擴展性。（4）增強了基于WEB的網絡管理方式。

2.2.2 3S集成技術

采用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術對空間數據庫進行管理，并對空間數據進行分析，采用RS（遙感）和GPS（全球定位系統(tǒng)）對空間數據進行更新。

（1）GIS與RS的集成。GIS是管理和分析空間數據的有力工具，而遙感（RS）是進行大面積空間數據采集和信息提取的有效手段。兩者是相互支持、相互補充的關系，兩者的結合，既能保證信息是最新的又能保證信息分析手段的強大和有效。

圖1 總體框架

（2）GIS與GPS的集成。GPS采集的數據可以對空間數據庫及時更新，同時它還可以為動態(tài)目標提供位置信息，結合GIS的圖形顯示功能可對臨時目標（如環(huán)境流動監(jiān)測車）進行動態(tài)監(jiān)控，從而為環(huán)保應急指揮提供服務。

2.2.3 三維地圖

三維電子地圖是以三維電子地圖數據庫為基礎，按照一定比例對現(xiàn)實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述（或綜合），其形象性、功能性遠強于二維電子地圖。結合目前發(fā)展迅速的網絡通信技術和豐富的計算機網絡資源，三維電子地圖和通信網絡技術相結合，就形成了簡單易用的網絡三維電子地圖。網絡三維電子地圖通常運用網絡拓撲技術、數據庫管理系統(tǒng)對物體實體的坐標進行數學建模，并且基于GIS系統(tǒng)處理、WEB技術、計算機圖形學、三維仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術所實現(xiàn)。

3 系統(tǒng)功能

3.1 輻射環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端監(jiān)控設備、企業(yè)監(jiān)控中心、省市環(huán)保監(jiān)控中心構成。前端接入設備18種，主要包括視頻設備、劑量設備、安防設備、車載GPS、監(jiān)測點設備、五參數氣象儀、監(jiān)測車設備等（見圖 2）。

圖2 系統(tǒng)網絡物理結構圖

3.1.1 輻射劑量監(jiān)控

放射源輻射監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對放射源工作場所劑量的實時監(jiān)控和數據傳輸，實現(xiàn)對監(jiān)測數據進行相應的管理?？稍诒O(jiān)控中心根據相應權限設定監(jiān)測數據的上下限范圍，出現(xiàn)異常情況時進行系統(tǒng)報警和短消息報警，所監(jiān)控的放射源現(xiàn)場畫面在顯示器上自動彈出。

輻射監(jiān)控器由探測器、測量部件、顯示部件和電源組成。探測儀監(jiān)控產品可根據儀器的功能和需要加以選定。探測后的測量部件將收集到的型號轉化為GPRSCDMA的數據傳輸模塊的型號，并按照統(tǒng)一標準發(fā)送到環(huán)境監(jiān)察支隊監(jiān)控平臺實現(xiàn)了整體的監(jiān)控。

3.1.2 輻射定位監(jiān)控

根據安裝的GPS定位設備，在監(jiān)控系統(tǒng)上實現(xiàn)對當前位置的實時查詢、歷史運動軌跡的回放等功能。同時可以在電子地圖上設定輻射源的活動區(qū)域，當輻射源位置超出設定的區(qū)域后，進行報警。

此模塊設計實現(xiàn)了放射源報警界限的初始設置，通過此模塊可以實現(xiàn)輻射源定期監(jiān)控時間間隔（即每個多長時間對輻射源的位置信息和使用狀態(tài)進行自動監(jiān)控一次）、設定最大偏移距離值（即輻射源被移開正常使用位置多大距離時才啟動報警功能）、開啟或關閉監(jiān)控狀態(tài)和短信報警（只有處在開啟時才能夠實現(xiàn)自動監(jiān)控和自動報警）、軌跡記錄與回放等功能。

3.1.3 設備運行監(jiān)控

顯示系統(tǒng)各監(jiān)測點、監(jiān)測車各設備運行工作狀態(tài)，以綠色表示正常運行，紅色為退出。方便實現(xiàn)故障原因的排查和故障解除。

3.1.4 網絡運行監(jiān)控

對系統(tǒng)整體網絡的運行狀況進行監(jiān)控，包括網絡通信狀態(tài)、各監(jiān)測點檢測車網絡運行狀態(tài)等。

3.1.5 輻射報警

建立報警模型，提供多種報警模式，對監(jiān)測數據和設備運行狀態(tài)提供報警監(jiān)控功能。當監(jiān)控數據超出了預先設定的報警閾值或設備運行狀態(tài)出現(xiàn)偏離時，系統(tǒng)自動告警。

對于輻射源工作場所環(huán)境量超出設定的指標時以及非法入侵發(fā)生時，前端監(jiān)控設備檢測到異常，會及時準確的向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息。接收到報警信息后，中心處理后軟件聲光報警，并將異常數據突出顯示，同時在地圖上可以顯示出異常情況發(fā)生的位置。

3.2 核與輻射業(yè)務系統(tǒng)

所有環(huán)境管理的業(yè)務工作，包括建設項目管理、環(huán)境監(jiān)察、各類環(huán)境監(jiān)測以及更高層面的環(huán)境分析、決策支持（如應急環(huán)境預測等）等等，都是與全生命周期內的輻射源密不可分的。所以，通過理順在整個輻射源源生命周期過程中，對環(huán)境管理工作的直接或間接的影響，不僅使業(yè)務更加清晰和嚴謹，另一方面也保證了數據中心所需管理數據的全面和有效，同時也更容易明確可能產生的冗余數據以哪一塊的管理結果為準（或源頭）。

輻射源全生命周期的管理依據江蘇省環(huán)保廳關于核與輻射工作的業(yè)務內容進行，并考慮輻射源在生產實踐過程中的各個環(huán)節(jié)，以輻射源為主線，實現(xiàn)核與輻射相關建設項目申報審批管理、核與輻射安全管理、核與輻射監(jiān)督管理、放射性廢物庫管理的全生命周期管理過程。

3.3 輻射集成系統(tǒng)數據庫

集成系統(tǒng)數據庫是輻射環(huán)境監(jiān)督管理站所有環(huán)境信息化業(yè)務應用的基礎。核心設計理念是建立好數據標準規(guī)范體系、規(guī)劃好環(huán)境資源目錄及數據結構及各業(yè)務之間的邏輯關系，從日常分散的業(yè)務數據庫加工提煉重要的業(yè)務數據形成供全局調用訪問的數據庫，同時對輻射環(huán)境監(jiān)測歷史數據進行整合，通過數據比對分析為領導決策提供依據。預留各業(yè)務數據建設接口為后期建設打下良好的基礎。實現(xiàn)環(huán)境業(yè)務數據的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一應用。集成系統(tǒng)數據庫主要內容如表1所示。

4 系統(tǒng)特色

4.1 三網合一

實現(xiàn)省庫與權力陽光、國家系統(tǒng)三網數據自動同步，將多處申報的難題建設為“一次申報、多次使用”，提高工作效率。

4.2 平臺統(tǒng)一

在與國家、省內系統(tǒng)集成的基礎上，將原有輻射站7個系統(tǒng)的功能統(tǒng)一建設。打破系統(tǒng)之間的壁壘，統(tǒng)一界面和操作。

4.3 數據庫統(tǒng)一

建立7個系統(tǒng)的統(tǒng)一數據庫，并與省內系統(tǒng)共享數據。打破原7個系統(tǒng)存在多個數據庫的隔閡，實現(xiàn)輻射信息“一處錄入，共享使用”。

表1 服務器配置

4.4 接口統(tǒng)一管理

將系統(tǒng)對外的10多個數據采集接口、數據交換接口統(tǒng)一管理，設備數據采集接口統(tǒng)一管理，達到系統(tǒng)“接口統(tǒng)一，擴展簡單”的要求。

4.5 廢物庫三維場景

建立廢物庫三維模型，形象、靈活的實時劑量和視頻展示。

4.6 應急響應措施全

數據偏離正常值報警、數據采集中斷報警等等有將近20多種類型的報警模式，可以短信報警、工況圖報警、界面彈出報警信息等多種報警提醒方式。能在最快的速度將信息傳達給相關人員做應急處理。

4.7 一張圖數據展示

在地圖上顯示核電站實時監(jiān)測劑量，顯示放射源使用企業(yè)的環(huán)評、驗收、許可、監(jiān)察信息。

5 結語

江蘇省“1831”項目，實現(xiàn)數據一數一源、一源多用，環(huán)境管理決策"智慧化。依托該項目工程，輻射環(huán)境應用系統(tǒng)集成項目在整體項目的框架下，實現(xiàn)了數據的整合和共享，提高了核與輻射相關業(yè)務的工作效率，同時提高了核與輻射監(jiān)管能力。