放射源在線監(jiān)控設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討

郭佑君

[摘 要]確保放射源安全使用和科學(xué)監(jiān)管是核輻射安全監(jiān)管工作的重點(diǎn)。為規(guī)范放射源在線監(jiān)控管理工作，提高放射源在線監(jiān)控水平，相關(guān)部門應(yīng)采取必要的在線監(jiān)控措施，不斷完善監(jiān)控手段。以自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)、輻射劑量率監(jiān)測(cè)為核心，將放射源監(jiān)測(cè)、GIS技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合，對(duì)分散性的放射源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程定位、自動(dòng)報(bào)警，以滿足放射源的安全監(jiān)控要求。

[關(guān)鍵詞]放射源監(jiān)管;自動(dòng)監(jiān)測(cè);共建共享

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.068

[中圖分類號(hào)]X327[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）20-0-03

0 ? ? 引 言

輻射監(jiān)管是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，是環(huán)保部門的法定職責(zé)，是環(huán)境保護(hù)工作的重要任務(wù)，是環(huán)境執(zhí)法的基本依據(jù)，是環(huán)境監(jiān)督的重要手段，是履行環(huán)境管理職責(zé)最基礎(chǔ)、最基本的技術(shù)支持。我國(guó)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)始于20世紀(jì)50年代核工業(yè)建立初期，當(dāng)時(shí)主要由核設(shè)施營(yíng)運(yùn)者自行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)范圍局限于核設(shè)施周圍地區(qū)。20世紀(jì)80年代，原國(guó)家環(huán)境保護(hù)局組織開展了全國(guó)環(huán)境天然放射性水平調(diào)查研究。隨后于20世紀(jì)90年代又組織開展了針對(duì)核設(shè)施和核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的放射性污染源調(diào)查和重點(diǎn)源監(jiān)測(cè)，通過調(diào)查基本掌握了全國(guó)放射性污染源的數(shù)量及行業(yè)與地區(qū)分布。

近年來，隨著核輻射監(jiān)測(cè)需求，各級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)每年需統(tǒng)計(jì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為環(huán)保部門的管理和決策提供了科學(xué)依據(jù)，但是數(shù)據(jù)挖掘處理、綜合分析方面仍然存在問題。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理方式工作效率低，很難保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為環(huán)境管理服務(wù)的效果。針對(duì)核輻射監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)量大、種類繁多、分析處理復(fù)雜、質(zhì)量難以保障且缺乏匯總分析手段的現(xiàn)狀，加之輻射源的分布較廣，需全面監(jiān)控的特點(diǎn)，相關(guān)部門需要利用GIS系統(tǒng)進(jìn)行地理信息定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輻射地理信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直觀展示，有效提高監(jiān)測(cè)管理工作效率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域輻射源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，還應(yīng)充分利用信息化系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)涉源單位對(duì)放射源的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高涉源單位的管理水平和對(duì)移動(dòng)放射源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。協(xié)助管理部門有效進(jìn)行輻射監(jiān)管，系統(tǒng)具有易用性、穩(wěn)定性、可恢復(fù)性和可維護(hù)性的特點(diǎn)，保證信息的高效性、準(zhǔn)確性、安全性。

1 ? ? 放射源現(xiàn)狀

核能開發(fā)利用是大國(guó)發(fā)展的戰(zhàn)略必爭(zhēng)，是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化、建設(shè)生態(tài)文明以及確保國(guó)家安全的重要手段。我國(guó)已經(jīng)成為世界最大的核技術(shù)利用國(guó)家之一，在用和廢棄放射源總數(shù)量超過20萬枚，在用射線裝置12萬多臺(tái)。核能與核技術(shù)利用的快速發(fā)展為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了強(qiáng)大助推力，但也使我國(guó)面臨的核輻射安全風(fēng)險(xiǎn)日益加大。我國(guó)放射源分布廣泛、種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，從生產(chǎn)、銷售、使用、轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸、貯存到處理，處置各環(huán)節(jié)在時(shí)間與空間上都存在較大動(dòng)態(tài)變化。目前，全國(guó)共有涉源單位1萬余家，在用放射源13萬多枚，其中，在用的Ⅰ類極高危險(xiǎn)源、Ⅱ類高危險(xiǎn)源和Ⅲ類危險(xiǎn)源共計(jì)3.2萬枚，廣泛分布于全國(guó)各個(gè)省份，監(jiān)管工作點(diǎn)多。放射源是把雙刃劍，既利國(guó)利民，又具有放射性和污染難以消除等危險(xiǎn)特征，利用或處理不當(dāng)會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境造成潛在危害。因此，放射源如何實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)管是一個(gè)難題。

2 ? ? 放射源在線監(jiān)控設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 ? 設(shè)計(jì)背景

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009-2011年，全國(guó)共發(fā)生輻射事故51起，平均每年發(fā)生17起。多數(shù)為一般事故級(jí)別，以放射源丟失、被盜和失控為主，主要由安全保衛(wèi)措施不到位、監(jiān)控手段不健全、閑置或廢舊放射源處置不當(dāng)幾種原因造成的。

2.2 ? 在線監(jiān)控目標(biāo)和架構(gòu)

通過實(shí)施放射源在線監(jiān)控建設(shè)，以信息標(biāo)準(zhǔn)化、操作自動(dòng)化、監(jiān)控全程化和決策智能化，切實(shí)提高放射源監(jiān)管工作的可靠性和管理效能，確保人民群眾生命安全，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與人類協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，為輻射其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供完善的、全面的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，打造一個(gè)集中的放射源信息化監(jiān)管平臺(tái)。用信息系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)涉源單位對(duì)放射源的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高生態(tài)環(huán)境管理部門對(duì)涉源單位的管理水平和對(duì)移動(dòng)放射源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。圖1為在線監(jiān)控整體系統(tǒng)架構(gòu)。

2.3 ? 在線監(jiān)控詳細(xì)設(shè)計(jì)

結(jié)合放射源管理現(xiàn)狀，相關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)聚焦于高危放射源和作業(yè)活動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)管。具體分析高危放射源的“高?！北举|(zhì)，來源于3個(gè)方面：一是放射源本身的放射性危害，尤其是Ⅲ類及以上放射源;二是移動(dòng)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，主要涉及移動(dòng)放射源;三是作業(yè)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，包括作業(yè)環(huán)境、操作方式、現(xiàn)場(chǎng)管理等。通過對(duì)高危放射源的作業(yè)行為分析，以及對(duì)監(jiān)控設(shè)備所依托的環(huán)境需求，可將監(jiān)控、流程劃分為明顯的兩大類，即固定場(chǎng)地監(jiān)控和非固定場(chǎng)地監(jiān)控，主要區(qū)別在于該類場(chǎng)合是否存在具備供電和有線網(wǎng)絡(luò)條件的固定監(jiān)控場(chǎng)地。

圖2是高危放射源全過程監(jiān)控示意圖。固定場(chǎng)地監(jiān)控包括在庫(kù)、出入庫(kù)和封存等環(huán)節(jié)監(jiān)控，此時(shí)，固定監(jiān)控場(chǎng)地可能是放射源庫(kù)房、廠內(nèi)作業(yè)車間（如曝光室、探傷室）等，可用于放射源監(jiān)控，其中，監(jiān)控設(shè)備包括輻射劑量?jī)x、RFID移動(dòng)識(shí)別終端、RFID固定識(shí)別終端和庫(kù)房視頻監(jiān)控終端。非固定場(chǎng)地監(jiān)控則包括運(yùn)輸、野外作業(yè)和暫存等環(huán)節(jié)監(jiān)控，由于無法解決供電和有線網(wǎng)絡(luò)接入，可用于放射源監(jiān)控的設(shè)備僅包括輻射劑量?jī)x、RFID移動(dòng)識(shí)別終端。

將固定場(chǎng)地監(jiān)控和非固定場(chǎng)地監(jiān)控?zé)o縫銜接，實(shí)現(xiàn)高危放射源在庫(kù)、出入庫(kù)、運(yùn)輸、野外作業(yè)、暫存和封存環(huán)節(jié)的閉環(huán)監(jiān)控，是整個(gè)放射源在線監(jiān)控的重點(diǎn)。本著以技防促人防的原則，將監(jiān)控設(shè)備和智能報(bào)警技術(shù)相結(jié)合，可有效提高放射源監(jiān)管能力和效率。技防指系統(tǒng)對(duì)放射源在庫(kù)、出入庫(kù)、運(yùn)輸、野外作業(yè)、暫存和封存等環(huán)節(jié)，分別進(jìn)行輻射劑量、位置、RFID和視頻監(jiān)控。系統(tǒng)可自動(dòng)提醒用戶巡檢，用戶使用手機(jī)端APP，配合RFID移動(dòng)識(shí)別終端，對(duì)放射源進(jìn)行“三位一體”（劑量、位置、RFID）巡檢確認(rèn)。人防根據(jù)移動(dòng)放射源在庫(kù)房、運(yùn)輸、作業(yè)（包括探傷、測(cè)井、勘探等）、野外暫存等不同狀態(tài)下，需要使用/管理人員進(jìn)行人為狀態(tài)切換和強(qiáng)制性巡檢巡查，以此約束移動(dòng)放射源使用/管理人員定期對(duì)移動(dòng)放射源進(jìn)行安全管理，達(dá)到安全用源的目的。

2.4 ? 放射源在線監(jiān)控在四川省的實(shí)際應(yīng)用

四川省是放射源大省，全國(guó)約60%的放射性同位素在四川生產(chǎn)，同時(shí)，全省現(xiàn)有各類放射源共計(jì)3 700余枚，遍布全省21個(gè)市州。四川省委、省政府高度重視核輻射安全監(jiān)管工作，中國(guó)共產(chǎn)黨第十八次代表大會(huì)以來，四川省提出核輻射安全監(jiān)管工作要適應(yīng)全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新常態(tài)，這對(duì)高危放射源及相關(guān)作業(yè)活動(dòng)的安全管控提出了更高要求。2016年3月29日，四川省召開的第十二屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十四次會(huì)議上通過了《四川省輻射污染防治條例》，該條例明確要求：“野外（室外）使用國(guó)家規(guī)定的Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類放射源，運(yùn)輸國(guó)家規(guī)定的一類、二類放射性物品單位，應(yīng)當(dāng)建立放射源或者放射性物品運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)”。該條例的頒布施行，為四川省開展高危放射源及作業(yè)活動(dòng)在線監(jiān)控相關(guān)工作提供了有力的法律支撐。

在系統(tǒng)建設(shè)方面，堅(jiān)持“資源整合、共建共享、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護(hù)”的思路，開展平臺(tái)搭建和數(shù)據(jù)整合工作，監(jiān)控范圍以Ⅲ類及以上放射源，優(yōu)先覆蓋移動(dòng)放射源。同時(shí)，明確劃分各類作業(yè)環(huán)節(jié)和狀態(tài)定義，將實(shí)際業(yè)務(wù)中的在庫(kù)、出入庫(kù)、運(yùn)輸、作業(yè)、暫存、巡檢等多個(gè)關(guān)鍵流程標(biāo)準(zhǔn)化，形成閉環(huán)管理，配合信息化軟件，在操作層面提高人員作業(yè)的規(guī)范化程度。在各市州環(huán)保局的大力協(xié)調(diào)下，相關(guān)涉源單位積極配合。經(jīng)過近1年的集成建設(shè)，截至目前，建設(shè)范圍覆蓋全省21市州中的16個(gè)，包括60余家涉源企業(yè)和醫(yī)院，使用監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)管和作業(yè)的各級(jí)環(huán)保部門和企業(yè)操作人員近300人。

項(xiàng)目以自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)、輻射劑量率監(jiān)測(cè)為核心，將RFID射頻識(shí)別、GPS/GIS追蹤、視頻監(jiān)控技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建高危放射源在線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并建設(shè)相應(yīng)的管理系統(tǒng)和APP，面向企業(yè)操作人員和環(huán)保部門管理者，對(duì)分散的、作業(yè)狀態(tài)各異的放射源實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程定位、定期巡檢、自動(dòng)報(bào)警，以滿足放射源的全面安全監(jiān)控要求。建設(shè)目標(biāo)本著“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、協(xié)同推進(jìn)、全面監(jiān)管”的原則，計(jì)劃在“十三五”期間，完成高危放射源在線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)全面建設(shè)，將全省高危放射源和相關(guān)涉源單位全部納入實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖2所示。

2.5 ? 應(yīng)用成果

項(xiàng)目集成了包括輻射劑量監(jiān)測(cè)儀、RFID固定識(shí)別終端、RFID移動(dòng)識(shí)別終端、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)在內(nèi)的多種監(jiān)控設(shè)備，結(jié)合信息化管理軟件和移動(dòng)APP，實(shí)時(shí)回傳輻射劑量、GPS、RFID狀態(tài)和視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)放射源和曝光室、庫(kù)房等固定場(chǎng)地的貼身監(jiān)控。通過項(xiàng)目建設(shè)，初步達(dá)到了以下3個(gè)方面的預(yù)期效果。第一，作業(yè)操作規(guī)范化。涉源單位操作人員使用配發(fā)的手機(jī)APP，配合監(jiān)控設(shè)備，規(guī)范、便捷、高效地完成各類業(yè)務(wù)操作，將在庫(kù)、出入庫(kù)、運(yùn)輸、作業(yè)、暫存和巡檢等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)無縫銜接，構(gòu)成管理上的完整閉環(huán)。第二，業(yè)務(wù)監(jiān)管實(shí)時(shí)化。省、市、縣三級(jí)輻射管理者均可以通過網(wǎng)絡(luò)迅速獲取屬地內(nèi)任何一個(gè)受監(jiān)控放射源的位置、輻射劑量曲線、作業(yè)狀態(tài)和報(bào)警信息以及任何一個(gè)受控曝光室或庫(kù)房的RFID射頻識(shí)別數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分級(jí)、分區(qū)全面共享，落實(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管。第三，風(fēng)險(xiǎn)管控智能化。依托智能管控機(jī)制和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，與配套建設(shè)的四川省核與輻射安全監(jiān)管決策分析平臺(tái)相結(jié)合，自動(dòng)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、研判，高效和準(zhǔn)確識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，并可對(duì)各放射源、作業(yè)環(huán)節(jié)和操作人進(jìn)行回溯，為放射源安全和輻射應(yīng)急提供可靠保障。

3 ? ? 結(jié) 語

本文從放射源在線監(jiān)控建設(shè)的背景條件下，通過分析國(guó)內(nèi)當(dāng)前放射源監(jiān)管形勢(shì)，探討了在線監(jiān)控設(shè)計(jì)和在四川省的實(shí)際應(yīng)用以及應(yīng)用成果，認(rèn)為在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)企業(yè)開展在線監(jiān)控非常必要，對(duì)各省放射源監(jiān)管業(yè)務(wù)開展將是一個(gè)巨大的支持。作為國(guó)家級(jí)平臺(tái)建設(shè)，需要有完善的頂層設(shè)計(jì)，包括政策法規(guī)、相關(guān)文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。充分考慮各地實(shí)際的監(jiān)管需求和已建成在線監(jiān)控系統(tǒng)情況，最大限度兼容已有系統(tǒng)并支持預(yù)期擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)國(guó)家級(jí)平臺(tái)與省級(jí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)雙向共享。同時(shí)，有效打通監(jiān)管業(yè)務(wù)中各省之間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)橫向業(yè)務(wù)協(xié)同，加大各省的監(jiān)管力度，提升監(jiān)管水平。

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