扈君(大慶油田有限責任公司信息技術公司物聯(lián)網(wǎng)分公司)
放射源是指由放射性元素合成的,對外界能夠產生輻射照射的物質或實體[1]。放射源按照不同線型分為α放射源、β放射源、γ放射源、低能光子源和種子源等[2],按照放射源被封裝的方式分為密閉源與非密閉源。由于一些放射源輻射強度較大,被包裹在外殼中,屬于密閉放射源,對于一些放射強度小的放射源,不需要外殼包裹,為非密閉源。放射源發(fā)射出來的射線具有一定的能量,它能夠破壞細胞組織,對人體造成傷害。當人體受到大量射線照射時,會產生不同程度的傷害,嚴重會導致機體損傷,甚至死亡[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計,從1954年到2003年底,全國共發(fā)生各類輻射事故1500余起,平均每年發(fā)生事故30余起。因此如何有效監(jiān)管放射源,丟失后能否迅速找回是減少安全事件的關鍵。保證放射源時刻處于受控狀態(tài),保障人身安全和社會穩(wěn)定。
針對目前油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控的具體情況,設計油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng),目的是為了放射源本體的全方位、24 h不間斷管理,達到放射源安全的提前預防、及時報警、有效回溯,全面及時的了解放射源的狀況,便于決策層在遇到緊急情況果斷采取應對方案,避免不必要的損失。
文中介紹的油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)主要是綜合RFID射頻識別技術、GPS定位、位移、視頻監(jiān)控來設計的,采用非接觸式信息采集處理,基于地理信息系統(tǒng)的軟硬件結合的實時監(jiān)控與管理系統(tǒng),系統(tǒng)前端主要面向的放射源本體、放射源庫、運源車輛的實時監(jiān)控,后端一套完善的軟件管理平臺做支撐。
1.2.1 應用技術
1)RFID射頻識別技術:對于封裝后的放射源進行監(jiān)控,防止放射源本體移動出正常范圍,監(jiān)控系統(tǒng)將提示報警信息,附著在放射源本體的電子標簽啟動實時監(jiān)測、跟蹤功能,通過定位系統(tǒng)對放射源進行實時定位,實現(xiàn)放射源的自動監(jiān)管[4]。
2)GPS定位:對放射源本體、運源車的位置信息進行監(jiān)控。當放射源設備被異常移動超出正常范圍、運源車與放射源本體距離超出規(guī)定的安全范圍后進行報警,結合WebGIS系統(tǒng)對運源車的行車路線進行跟蹤。
3)位移:對放射源本體的安裝位置進行監(jiān)控,放射源本體與安裝位置出現(xiàn)位移,立即發(fā)出警報,提醒現(xiàn)場人員注意放射源安全。
4)視頻監(jiān)控:對放置放射源的源庫、運源車、施工現(xiàn)場進行24 h實時監(jiān)控和錄像,防止在放射源丟失后,對現(xiàn)場情況進行追蹤,及時掌握事發(fā)現(xiàn)場情況,保持放射源處于受控狀態(tài)[5]。
整合運源車輛的車載自動綜合監(jiān)控,通過前端的車載劑量率監(jiān)測儀、車輛狀態(tài)監(jiān)測儀、車門報警開關、GPS定位裝置、攝像機、3G無線傳輸裝置和綜合監(jiān)控記錄儀,可對整個高危移動源運輸單元進行監(jiān)控,并發(fā)出報警信息,為及時采取應急響應和處置措施提供依據(jù)。車門開關報警,通過該裝置,后端系統(tǒng)可以實時獲得車門是否正常開關的信號,保證了高危移動源運輸車輛在規(guī)定地點才能合規(guī)開啟。
系統(tǒng)設計的整體結構包括前端終端設備、后端軟件平臺及數(shù)據(jù)傳輸,結構圖如圖1所示。
圖1 油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)結構
1.2.2 數(shù)據(jù)傳輸機制
1)RFID監(jiān)測:采用 GPRS/CDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)主要是監(jiān)控數(shù)據(jù)信息或報警信息。
2)視頻監(jiān)控子系統(tǒng):采用 ADSL或2M光纖或3G/4G網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)主要是視頻信號。
3)GPS定位:采用GPRS/CDMA傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要是地理坐標數(shù)據(jù)。
監(jiān)測及定位信息經(jīng)過GPRS網(wǎng)絡傳輸,在后端的管理平臺接收、處理、展示并存儲放射源監(jiān)控數(shù)據(jù),通過Web服務器在局域網(wǎng)上提供放射源管理與數(shù)據(jù)訪問服務。
數(shù)據(jù)傳輸要保證數(shù)據(jù)的接收、處理、發(fā)送方面的安全有效進行。技術需求主要包括:保證實時響應大量終端連接請求;保證大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收處理效率;數(shù)據(jù)傳輸遠程配置管理;監(jiān)控數(shù)據(jù)實時展示;保證Web服務器的安全性。
油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)采用B/S結構,分為3層結構,展示層、應用服務層、數(shù)據(jù)層(圖2)。展示層為用戶展現(xiàn)服務內容的WEB端,用戶通過移動端及PC端訪問系統(tǒng)。應用服務層為系統(tǒng)提供核心的服務,分別為通信服務器、GIS服務器、視頻存儲服務器、中間件服務器、WEB服務器及數(shù)據(jù)備份服務器。第三層數(shù)據(jù)層為前兩層提供支撐,系統(tǒng)用到的空間數(shù)據(jù)、放射源數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)等。
圖2 管理系統(tǒng)軟件架構
油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心是放射源管理軟件的設計開發(fā),分為放射源監(jiān)控中心、放射源視頻監(jiān)控中心及配置管理中心。3個中心主要實現(xiàn)放射源本體、源庫、運源車三者的無線視頻監(jiān)控、GPS定位、WebGIS地圖(A4底圖)實時展示定位、軌跡回放、歷史軌跡查詢、車輛與放射源狀態(tài)報警信息展示、車門開關報警信息展示、放射源信息統(tǒng)計分析、車輛管理、人員管理、工作路線規(guī)劃管理、系統(tǒng)管理等功能(圖3)。
圖3 系統(tǒng)功能模塊
1)放射源監(jiān)控中心。通過前端設備向后端傳輸實時的監(jiān)控數(shù)據(jù),可以實時展示GPS定位數(shù)據(jù)、WebGIS地圖(A4底圖)實時展示放射源車與放射源本體定位、放射源報警信息、事故應急處理、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)、門開關報警信息展示、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。
2)視頻監(jiān)控中心。系統(tǒng)有獨立的視頻監(jiān)控管理平臺、硬盤錄像機等一系列相關軟硬件系統(tǒng),通過現(xiàn)場視頻或現(xiàn)場實時對講,可以隨時掌握放射源工作的實時情況,并在放射源丟失后,對現(xiàn)場情況進行追溯,及時掌握現(xiàn)場動態(tài)。硬盤錄像機配置1T的存儲硬盤,可以存儲單路約2個月的錄像。
放射源視頻監(jiān)控中心只需在監(jiān)控現(xiàn)場通過硬盤錄像機將視頻通過網(wǎng)絡接入環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡中即可實現(xiàn)視頻監(jiān)控的接入。視頻向監(jiān)控中心的傳輸采用按需傳輸?shù)姆绞?,即平時不傳數(shù)據(jù),僅當監(jiān)控中心需要查看該點視頻時,向監(jiān)控中心傳輸視頻數(shù)據(jù)。
3)配置管理中心。主要配置放射源日常監(jiān)督管理信息、GIS模塊、配置運源車行駛路線規(guī)劃信息、配置位移報警范圍、車輛管理、人員管理、放射源基本信息管理、系統(tǒng)管理等。配置中心可提前對運源車設定工作路線,一旦駕駛人員偏離該預設路線,放射源監(jiān)控中心可及時得到報警信息并采取后續(xù)措施。
數(shù)據(jù)通信服務中間件位于前端設備與后端軟件系統(tǒng)之間的通用服務,這些服務具有標準的程序接口和協(xié)議,對于不同的操作系統(tǒng)與前端硬件平臺,可以提供多種符合的接口與協(xié)議規(guī)范[6]。
系統(tǒng)開啟數(shù)據(jù)通信服務后,現(xiàn)場的終端設備通過通信中間件程序與后端管理平臺進行通信,接收的數(shù)據(jù)包進行格式校驗,通過校驗后進行數(shù)據(jù)包解析,取出GPS經(jīng)緯度信息以及RFID電子標簽狀態(tài)數(shù)據(jù),通過提示文本或曲線在頁面上實時刷新,進而判斷位置是否存在異?;蛘邩撕灁?shù)據(jù)是否異常,存在異常情況提示報警信息,同時將數(shù)據(jù)存儲到業(yè)務數(shù)據(jù)庫中,為展示、統(tǒng)計查詢的業(yè)務提供支撐。
系統(tǒng)采用中間件技術,通過前端硬件設備與后端軟件平臺進行數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)信息的及時有效傳送(圖4)。
圖4 服務中間件結構
文中介紹對放射源實施24 h全方位的監(jiān)控管理方式,杜絕了放射源管理的疏漏,增強了放射源管理的安全性。通過實例應用證明,有如下特點:
1)在線監(jiān)測。通過各種監(jiān)控措施以集中監(jiān)測為主,實現(xiàn)24 h全方位監(jiān)控,并隨時報警異常情況,引起相關人員注意。
2)定位追溯。根據(jù)GPS和視頻監(jiān)控,可以追溯到事件發(fā)生時的影響,還可根據(jù)GPS路徑查看放射源的移動路徑,便于追查情況。
3)統(tǒng)計決策。由于監(jiān)控平臺有放射源的所有資料和實時數(shù)據(jù),萬一發(fā)生放射源丟失事件可以根據(jù)平臺數(shù)據(jù)挖掘行業(yè)統(tǒng)計分析,提供決策支持和統(tǒng)計報表功能。
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