核電廠應(yīng)急指揮中心在線輻射監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)

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(yīng)急指揮中心(EM)是核電廠運(yùn)營單位應(yīng)急響應(yīng)的指揮、管理和協(xié)調(diào)中樞,是應(yīng)急響應(yīng)期間全面指揮和協(xié)調(diào)場內(nèi)一切應(yīng)急響應(yīng)行動(dòng)的場所[1]。在應(yīng)急狀態(tài)下,可能出現(xiàn)因放射性釋放引起應(yīng)急指揮中心輻射水平高而導(dǎo)致應(yīng)急指揮中心不可用[2]。鑒于此,有必要采取相應(yīng)的測量手段對(duì)應(yīng)急響應(yīng)期間相關(guān)輻射水平進(jìn)行監(jiān)測[3],以輔助判斷應(yīng)急指揮中心的可居留性,在場區(qū)應(yīng)急及以上應(yīng)急狀態(tài)下給應(yīng)急指揮部決策是否后撤或者采取其他有效防護(hù)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(duì)相關(guān)區(qū)域輻射水平進(jìn)行手動(dòng)測量,不利于對(duì)輻射水平的實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)預(yù)警及事后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。通過建設(shè)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(tái),將多元化輻射監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、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(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)行實(shí)時(shí)提取、集中存儲(chǔ),可實(shí)現(xiàn)各類型數(shù)據(jù)在空間、時(shí)間維度的多維管理。

(1) 監(jiān)測類型:包括區(qū)域γ劑量率、個(gè)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(shè)備;

(3) 時(shí)間維度:實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)及歷史趨勢查詢。

2.2 支持技術(shù)和設(shè)備擴(kuò)展

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

2.3 可集成廠區(qū)各類網(wǎng)絡(luò)

車載設(shè)備具有移動(dòng)監(jiān)測的特點(diǎn),如果通過手工錄入,容易產(chǎn)生坐標(biāo)不準(zhǔn)確、易出錯(cuò)等問題。系統(tǒng)預(yù)留擴(kuò)展端口,可通過傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò),將車載或廠區(qū)固定點(diǎn)位監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)上傳及存儲(chǔ)。

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

2.4 支持?jǐn)U展門戶入口

采用地圖為主,各類門戶入口為輔的界面風(fēng)格?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用要求,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面

3 系統(tǒng)架構(gòu)

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

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層涵蓋需要聯(lián)網(wǎng)的各類監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備,主要包括以下系統(tǒng)和設(shè)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(shí)時(shí)監(jiān)測EM內(nèi)部γ劑量率輻射水平。

(2) 個(gè)人劑量管理系統(tǒng)

個(gè)人劑量管理系統(tǒng)包括劑量系統(tǒng)服務(wù)器、劑量計(jì)激活及數(shù)據(jù)讀取裝置、電子式個(gè)人劑量計(jì),用于應(yīng)急響應(yīng)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(shè)備

包括布置在EM廠房的移動(dòng)式空氣污染監(jiān)測設(shè)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(shè)備。

3.2 數(shù)據(jù)采集層

系統(tǒng)配置一臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器(與數(shù)據(jù)庫部署在同臺(tái)服務(wù)器),負(fù)責(zé)定時(shí)發(fā)送指令,獲取實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器接收到實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)后,有兩條通路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:

(1) 將關(guān)鍵數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)到關(guān)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(tái)開發(fā),架構(gòu)風(fēng)格采用多層C/S結(jié)構(gòu)。

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(shí)現(xiàn)子界面縮放、旋轉(zhuǎn)、滾動(dòng)及復(fù)雜動(dòng)畫等效果。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>

通過以太網(wǎng)連接,將各系統(tǒng)、相關(guān)設(shè)備聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、集中存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

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

?個(gè)人劑量管理系統(tǒng):聯(lián)網(wǎng)已建設(shè)的個(gè)人劑量管理系統(tǒng),可實(shí)時(shí)獲取區(qū)域在線人數(shù)、區(qū)域進(jìn)出及人員劑量情況等詳細(xì)信息;

?空氣污染監(jiān)測設(shè)備:與布置在EM廠房的移動(dòng)式空氣污染監(jiān)測設(shè)備(包括放射性氣溶膠、碘、惰性氣體監(jiān)測儀)聯(lián)網(wǎng),同時(shí)預(yù)留有同輻射監(jiān)測車無線聯(lián)網(wǎng)功能,可實(shí)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(chǔ):提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ),便于監(jiān)測趨勢查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析;

?監(jiān)控大屏:將監(jiān)測畫面實(shí)時(shí)投屏到中控室,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控及趨勢跟蹤。

5 結(jié)語

應(yīng)急指揮中心在線輻射監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái),將預(yù)設(shè)區(qū)域γ劑量率監(jiān)測系統(tǒng)、個(gè)人劑量管理系統(tǒng)、空氣污染監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行測量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)整合,實(shí)現(xiàn)了相關(guān)輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)視,并可設(shè)置報(bào)警定值為應(yīng)急期間輻射防護(hù)措施啟動(dòng)提供預(yù)警信息,同時(shí)可通過對(duì)其存儲(chǔ)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,為應(yīng)急狀態(tài)下輻射防護(hù)措施的制定提供參考及判斷依據(jù),對(duì)增強(qiáng)核電廠應(yīng)急響應(yīng)能力具有重要意義。