移动放射源在线监控系统设计分析

范国华 杨正龙 刘岩

[摘 要]用源企业在日常生产作业过程中对移动放射源实时在线监控缺少必要的信息化手段支撑，加大了移动放射源在使用过程中丢失的风险，同时按照国家生态环境部在2020年年底之前实现全国全部高风险移动放射源实时监控的管理要求，建设移动放射源在线实时监控信息系统对各企业来说迫在眉睫。本文对用源企业移动放射源实时在线监控系统相关设计进行简要分析，主要从以下3个方面进行讨论：一是系统总体架构设计分析;二是前端监控设备设计分析;三是后端实时在线监控系统平台设计分析。

[关键词]移动放射源;实时;监控;设计分析

0     引 言

放射源广泛分布在石油勘探、无损检验等工业系统中，尤其是III类以上的危险性较高的放射源，由于其具备高能电离射线粒子，根据暴露时间长短可以对人体造成永久性伤害甚至导致死亡。同时，由于其相关作业流动性强、外形不具备特异性辨识的特点，加之使用过程中经手环节多，一旦丢失，或被暴恐分子偷窃，会对个人及社会造成极其严重和恶劣的后果。受到2014年南京铱-192二类放射源遗失事故影响，国家生态环境部核三司于2015年下半年正式启动了放射源“在线监管”的科研项目前期调研工作，并率先在新疆、江苏等省份开展相关科研试点工作，要求将“在线监管”技术应用于放射源存储、运输及作业的全过程中。因此，相关单位将物联网智能硬件技术和信息技术相结合，打造了移动放射源实时在线监控信息系统，功能设计上实现了实时辐射剂量监控、实时定位监控、实时视频监控、放射源基本信息管理、历史移动轨迹跟踪查询、综合信息查询和统计分析等重要功能。

1     系统总体架构设计

放射源监控系统总体架构描述了整个系统的设计思路、主要组件与其相互间的关系以及组件、用户和外部系统之间的关系，提供了一个简单明了、清楚而易于理解的模型，可以帮助系统相关设计、实施成员就目标系统的总体架构设计达成共识。系统整体的总体架构共包括两大部分：第一部分是前端现场监控设备，分别为源罐终端监控设备、源仓监控设备、手持一体机监控设备、车载主机终端及显示终端监控设备、源库终端监控设备;第二部分是后端监控系统操作平台，该操作平台分别包括监控系统平台、手持监控设备系统及车载显示终端显示系统。通过对用源企业业务需求的分析并结合相关企业放射源监控信息系统的应用情况，可初步整理形成系统总体架构图，如图1所示。

2     前端监控设备设计

2.1   源罐监控设备

源罐监控设备外壳可采用金属型材，安装方式可考虑固定在现有源罐内（需开孔嵌入）或者现有源罐表面，不影响源罐屏蔽效果，且拆卸方便。整机采用一体化设计，通过半导体辐射探测内置在源罐中的模块，实现对测井放射源辐射剂量、位置轨迹、出入库、装卸源和上下车状态、动作进行在线实时监测。其中，嵌入式罐载终端需具备非接触式充电功能，在保证监控设备密闭防水的同时进一步增加设备在现场充电操作时的方便性。

2.2   源仓监控设备

源仓监控设备包括彩色摄像头、源仓门开启检测器、天线、无线充电发射器，相关模块均通过专线与车载终端连接。彩色摄像头具备红外夜视和防水、防冲击功能，通过视频专线与车载终端连接。仓门开启检测器利用门磁开关检测两扇源仓门的开关状态。源舱内的放射源监测信息由智能车载主机通过无线方式自动采集并上传。无线充电发射器用于给源罐嵌入式监控设备充电，通过信号专线与车载终端连接，电量不足时自动充电，充满自动停充。

2.3   手持一体机监控设备

放射源现场作业人员使用的集成伽玛射线定量检测功能的手持监控设备，主要实现对放射源全过程的在线检查、记录及辐射剂量定量检定。整机采用一体化设计，辐射探测器采用光电倍增管，监测的辐射剂量数据与标定计量器具监测的辐射剂量数据误差小于10%。源罐监控设备的身份码识别信息通过蓝牙与手持监控设备连接。

2.4   车载主机及显示终端

车载主机是为放射源运输车辆专门设计的源车监测数据通信控制终端，外壳采用金属型材，供电系统、标准数据接口及插头、视频模块、报警、无线、近场、全网通、卫星报文模块等均进行深度融合一体化设计，实现对车辆源舱内放射源的辐状态数据、车辆定位数据的采集和分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）、北斗卫星报文的数据传输，同时可以作为运源车辆周边智能设备的网络热点使用。

车载主机与源罐、源仓和手持监控设备利用WiFi进行传输，辐射剂量、北斗定位、视频影像、身份识别码等数据信息通过电信无线信号实现数据上传，在网络信号传输不佳时，由实时传送自动转换为定时传送，并通过北斗报文定时转发罐载监控设备辐射剂量信息和车载北斗定位信息。现场暂存区域实时周界监控，50 m（可配置）范围自动识别内放射源移动自动识别。

2.5   源库监控设施

利用基于ARM方案的蓝牙近场通信出入库识读系统设计源库监控设备外壳，硬件进行一体化设计，具备放射源身份及出入库方向判断功能，同时支持手持检测一体机的通信与数据传输。根据现场源库物理布置特点设计、布置定向无死角出入库识读系统，能够批量、多方向、无差别速度地对放射源出入库进行合法性判断，对于不合规的出入库情况，触发声光报警。

3     后端实时在线监控系统设计分析

本部分主要陈述PC端的重要功能设计及分析，其中，后端实时在线监控系统具有以下6个主要功能。

3.1   配置管理

配置管理是系統的数据基础，将保证系统正常运转的静态数据配置在系统中。此类数据由企业业务管理员在系统上线前配置在系统中，如果变动则进行系统更新。此类配置数据包括：放射源库、放射源、手持监控设备、运源车、地图配置、报警配置等。

3.2   验证检测

验证检测属于监控系统的过程管理中的功能，查询和显示手持设备完成现场放射源检查后提交的验证检测数据。通过验证检查的查询功能，可以很方便地查看规定时间内的访问，指定队组的利用手持监控设备检查放射源的结果，内容包括：放射源编号、检测值、检测时间、放射源检测时状态和测试状态。

3.3   报警信息

报警信息属于监控系统的过程管理中的功能，查询和显示系统的报警信息。通过报警信息的查询功能，可以很方便地查看规定时间内的访问，指定系统报警的信息，报警信息包括：报警涉及的放射源、报警内容、报警时间、报警方式、报警发送设备信息等内容。

3.4   历史追溯

历史追溯功能是过程管理中的重要功能，用于显示和展示放射源在不同时间的关键历史状态的信息。通过历史追溯的查询功能，可以很方便地查看规定时间内的访问，指定放射源的历史信息。其中，历史信息包括：放射源的信息、历史状态类型、发生时间以及发送历史信息时的手持设备的检测信息、地理坐标信息、源罐检测信息等。

3.5   实时展示

实时展示功能是用户主要使用的功能，一般在调度大屏进行实时展示。该功能通过地图方式展示放射源的实时信息和轨迹信息，并展示放射源涉及的放射源库的信息、报警信息、源车信息、历史状态信息等内容。

3.6   历史查询

历史查询，是对放射源历史的发生出库开始截至入库后整段过程的查询和展示。历史查询的功能和实时展示的功能相近，区别在于历史查询是通过查询条件的方式获取指定放射源不同出入库时间的历史展示信息，而实时展示则采用定时刷新的方式，获得当前时间内已出库的放射源的实时状态。

4     结 语

移动放射源在线实时监控系统对各放射源应用企业来说意义重大。系统建设可为移动放射源全过程监控提供完整的解决方案，可以有效遏制放射源的丢失以及在丢失后便于及时寻回，从而有效预防辐射污染事故发生，提升企业移动放射源在线监管水平，在可预期的未来还可以带来较好的经济效益和社会效益。同时，通过物联网技术对放射源进行实时监控管理、失控报警提醒，从而实现对放射源的安全高效监控，也为坚决打好污染防治攻坚战、持续改善生态环境质量、满足人们日益增长的优美生态环境需求奠定基础。

主要参考文献

[1]潘雨青，杨鑫焱.放射源在线监控系统设计[J].软件导刊，2016（5）：71-73.

[2]黄凯，张有田.放射源在线监控管理系统的研究与实现[J].数字技术与应用，2012（8）：96.

[3]惲立群，汤潜之.放射源在线监控管理系统的应用探讨[J].环境保护科学，2015（2）：34-36.