江苏省生态环境监控系统辐射环境应用系统研究与建设

2014-09-20茅晶晶李建生

江苏科技信息 2014年1期

茅晶晶，张斌，李建生

（1.江苏省生态环境监控中心，江苏南京 210036；2.江苏省辐射环境监测管理站，江苏南京 210036；3.中科宇图天下科技有限公司，北京 100101）

1 研究背景

辐射环境监测是环境监测的重要组成部分，也是辐射环境管理的基础，江苏省辐射环境监测管理站较早的开展了信息化系统的建设工作，已建成多套业务和监控系统，取得了良好的应用效果，在辐射安全监管信息化建设和应用中处于全国领先的水平。但是原有各系统建设缺乏统一规划，独立运行，信息零散，形成了一个个独立的信息“孤岛”，无法充分利用各系统的数据信息资源。根据江苏省生态环境监控系统项目（以下简称：1831项目）建设的总体要求，需要对辐射业务和监控各个系统进行二次开发，做进一步的整合，从而加强信息系统间的协同工作，有效组织信息资源，全面覆盖监测、管理和监控等数据信息，提高江苏省生态环境监管能力。

2 总体设计

2.1 逻辑结构

本项目主要对原有系统进行整合，在数据资源内部共享基础上，建立统一的核电站监控、放射性废物库监控、核与辐射数据业务应用系统等，具体内容如图1所示。

2.2 关键技术

本项目所采用的关键技术包括xml数据交换标准、3S集成技术和三维地图。

2.2.1 基于XML数据交换标准

XML（eXtensible Markup Language，可扩展置标语言）是由W3C（互联网联合组织）发布的一种标准，它是一种数据交换格式，允许在不同的系统或应用程序之间交换数据，通过一种网络化的处理机构来遍历数据，每个网络节点存储或处理数据并且将结果传输给相邻的节点。它是一组用于设计数据格式和结构的规则和方法，易于生成便于不同的计算机和应用程序读取的数据文件。

XML的特性主要有：（1）复杂数据处理的优势。（2）使底层数据更具可读性和标准性。（3）使用XML模板构建被管网元模型，可最大限度地增强网络管理软件的灵活性和可扩展性。（4）增强了基于WEB的网络管理方式。

2.2.2 3S集成技术

采用GIS（地理信息系统）技术对空间数据库进行管理，并对空间数据进行分析，采用RS（遥感）和GPS（全球定位系统）对空间数据进行更新。

（1）GIS与RS的集成。GIS是管理和分析空间数据的有力工具，而遥感（RS）是进行大面积空间数据采集和信息提取的有效手段。两者是相互支持、相互补充的关系，两者的结合，既能保证信息是最新的又能保证信息分析手段的强大和有效。

图1 总体框架

（2）GIS与GPS的集成。GPS采集的数据可以对空间数据库及时更新，同时它还可以为动态目标提供位置信息，结合GIS的图形显示功能可对临时目标（如环境流动监测车）进行动态监控，从而为环保应急指挥提供服务。

2.2.3 三维地图

三维电子地图是以三维电子地图数据库为基础，按照一定比例对现实世界或其中一部分的一个或多个方面的三维、抽象的描述（或综合），其形象性、功能性远强于二维电子地图。结合目前发展迅速的网络通信技术和丰富的计算机网络资源，三维电子地图和通信网络技术相结合，就形成了简单易用的网络三维电子地图。网络三维电子地图通常运用网络拓扑技术、数据库管理系统对物体实体的坐标进行数学建模，并且基于GIS系统处理、WEB技术、计算机图形学、三维仿真技术和虚拟现实技术所实现。

3 系统功能

3.1 辐射环境监控系统

系统由前端监控设备、企业监控中心、省市环保监控中心构成。前端接入设备18种，主要包括视频设备、剂量设备、安防设备、车载GPS、监测点设备、五参数气象仪、监测车设备等（见图 2）。

图2 系统网络物理结构图

3.1.1 辐射剂量监控

放射源辐射监控系统能实现对放射源工作场所剂量的实时监控和数据传输，实现对监测数据进行相应的管理。可在监控中心根据相应权限设定监测数据的上下限范围，出现异常情况时进行系统报警和短消息报警，所监控的放射源现场画面在显示器上自动弹出。

辐射监控器由探测器、测量部件、显示部件和电源组成。探测仪监控产品可根据仪器的功能和需要加以选定。探测后的测量部件将收集到的型号转化为GPRSCDMA的数据传输模块的型号，并按照统一标准发送到环境监察支队监控平台实现了整体的监控。

3.1.2 辐射定位监控

根据安装的GPS定位设备，在监控系统上实现对当前位置的实时查询、历史运动轨迹的回放等功能。同时可以在电子地图上设定辐射源的活动区域，当辐射源位置超出设定的区域后，进行报警。

此模块设计实现了放射源报警界限的初始设置，通过此模块可以实现辐射源定期监控时间间隔（即每个多长时间对辐射源的位置信息和使用状态进行自动监控一次）、设定最大偏移距离值（即辐射源被移开正常使用位置多大距离时才启动报警功能）、开启或关闭监控状态和短信报警（只有处在开启时才能够实现自动监控和自动报警）、轨迹记录与回放等功能。

3.1.3 设备运行监控

显示系统各监测点、监测车各设备运行工作状态，以绿色表示正常运行，红色为退出。方便实现故障原因的排查和故障解除。

3.1.4 网络运行监控

对系统整体网络的运行状况进行监控，包括网络通信状态、各监测点检测车网络运行状态等。

3.1.5 辐射报警

建立报警模型，提供多种报警模式，对监测数据和设备运行状态提供报警监控功能。当监控数据超出了预先设定的报警阈值或设备运行状态出现偏离时，系统自动告警。

对于辐射源工作场所环境量超出设定的指标时以及非法入侵发生时，前端监控设备检测到异常，会及时准确的向监控中心发送报警信息。接收到报警信息后，中心处理后软件声光报警，并将异常数据突出显示，同时在地图上可以显示出异常情况发生的位置。

3.2 核与辐射业务系统

所有环境管理的业务工作，包括建设项目管理、环境监察、各类环境监测以及更高层面的环境分析、决策支持（如应急环境预测等）等等，都是与全生命周期内的辐射源密不可分的。所以，通过理顺在整个辐射源源生命周期过程中，对环境管理工作的直接或间接的影响，不仅使业务更加清晰和严谨，另一方面也保证了数据中心所需管理数据的全面和有效，同时也更容易明确可能产生的冗余数据以哪一块的管理结果为准（或源头）。

辐射源全生命周期的管理依据江苏省环保厅关于核与辐射工作的业务内容进行，并考虑辐射源在生产实践过程中的各个环节，以辐射源为主线，实现核与辐射相关建设项目申报审批管理、核与辐射安全管理、核与辐射监督管理、放射性废物库管理的全生命周期管理过程。

3.3 辐射集成系统数据库

集成系统数据库是辐射环境监督管理站所有环境信息化业务应用的基础。核心设计理念是建立好数据标准规范体系、规划好环境资源目录及数据结构及各业务之间的逻辑关系，从日常分散的业务数据库加工提炼重要的业务数据形成供全局调用访问的数据库，同时对辐射环境监测历史数据进行整合，通过数据比对分析为领导决策提供依据。预留各业务数据建设接口为后期建设打下良好的基础。实现环境业务数据的统一管理、统一应用。集成系统数据库主要内容如表1所示。