核和輻射衛生應急監測平臺構建及其應用*

袁 龍 蘇 旭﹡

①中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所應急辦公室 北京 100088

核與輻射技術的廣泛應用，特別是核能的快速發展，對核和輻射突發事件的衛生應急工作提出了新的挑戰[1]。核和輻射突發事件一旦發生，不僅可能引起人員的輻射損傷，還可能導致社會心理恐慌，甚至影響社會穩定和國家安全[2]。為避免減少核事故對工作人員和公眾的危害，最大限度的減少核事故造成的損失，保證現場救援人員和公眾的健康和安全，核事故應急現場救援工作顯得非常重要[3-4]。

核和輻射突發事件發生后，往往會造成放射性污染物經大氣的擴散，在短時間內對環境產生影響，進而可能污染食品和飲用水，造成對工作人員及公眾的健康影響[5]。根據我國目前核衛生應急能力現狀，醫學部門應對核突發事件、防控和救治傷害的實際能力和水平還存在薄弱環節，對于專業性強的處置行動，需要有專業的應急處置隊伍，儲備充足的應急物資器材，才能保證急時所需[6-7]。按照職責任務要求，核輻射損傷救治基地、指定醫院及應急隊伍需要有綜合性的核和輻射衛生應急監測平臺，以滿足核和輻射突發事件衛生應急工作的開展。

1 核和輻射衛生應急監測平臺系統構成

核和輻射突發事件衛生應急監測是核應急中必不可少的環節之一，其作用在于事故發生前監測環境數據，做好相應的應急防范；事故發生后為輻射事故的探查、評價以及事故控制緩解行動和緊急輻射防護行動的決策提供依據。

核和輻射衛生應急監測平臺是以先進的核應急監測設備為基礎，以穩定高效的集成通訊方式為手段，以機動靈活性和實用性高的廂式客車為載體，實現核和輻射衛生應急狀態下的輻射監測、數據傳輸以及分析等應急保障功能。平臺由核應急監測設備、單兵數據圖像傳輸系統、車載通訊設備、信息展示、綜合監測系統、核應急去污洗消系統以及廂式客車等構成。

核和輻射衛生應急監測平臺與衛生部核事故醫學應急中心互聯網絡系統匹配，單兵檢測人員通過WIFI、3G無線網絡或微波通訊等方式，與監測平臺進行核輻射檢測數據、音頻、視頻通訊。監測平臺主要通過有線網絡、3G無線網絡等連接方式與衛生部核事故醫學應急中心進行雙向語音、數據及圖像傳輸。在緊急情況下，監測平臺通過海事衛星通訊方式與衛生部核事故醫學應急中心進行核應急檢測數據、指揮語音以及視頻的雙向實時通訊。

2 核和輻射衛生應急監測平臺基本功能

為加強和完善我國衛生應急體系建設，很多機構開發過應急指揮平臺，其建設中普遍存在重視硬件特別是通訊平臺的建設，而業務應用和信息系統建設相對薄弱[8]。應急平臺建設的關鍵是從業務問題入手而不僅是技術，首先需要對突發公共衛生事件涉及的應急業務流程與信息資源進行梳理，對業務功能進行深入策劃[9]。根據衛生部門的調查報告表明，以目前的衛生應急裝備與儲備，將難以滿足有效應對重大突發公共衛生事件或自然災害事件的需要。

核和輻射衛生應急監測平臺重點研究是針對核和輻射突發事件的偵查、檢測、洗消、防護、診斷和治療，特別是以高技術信息化手段快速準確偵檢，判讀累及的范圍與程度，尤其是所受的照射劑量，以消除事件后果影響的策劃與實施[6]。平臺構建為應急檢測、數據采集、傳輸分析以及現場指揮的移動工作平臺。應急監測方面實現核和輻射突發事件時移動監測、技術支撐和指導功能，可實現現場的食品、飲用水和環境污染導致健康效應的檢測和分析，完成復雜因素的判定工作。信息傳輸方面在核和輻射事故應急情況下其利用各種通信手段互相補充、互相結合構成通信網絡，為處理核和輻射突發事件和應急行動提供現場圖像、語音及數據等多種信息，保證指揮及決策者掌握現場實時、直觀及準確的第一手資料。指揮決策方面可作為核和輻射事故現場情況下指揮中心，成為基礎組建現場指揮部，開展現場輻射防護、采樣及檢測工作，實現現場醫學應急救治、轉運及救援的指揮平臺。

2.1 現場應急監測

應急監測平臺利用便攜式核應急監測設備開展現場監測，自動采集、分析并存儲現場核輻射檢測儀器及車載儀器的核輻射檢測數據。平臺配備了多種現場核輻射監測設備：①場所輻射監測儀，用于核與輻射突發事件衛生應急、事件現場輻射污染測量，使用探測效率較高的大體積探測器，同時采用了NBR專利技術，可做到人工與天然放射性甄別以及真正的環境級別的伽瑪測量；②多用途γ/β射線巡測儀，用于核和輻射突發事件衛生應急中γ/β射線污染測量；③β/γ射線表面污染監測儀，用于核和輻射突發事件衛生應急中人員、物件及衣物放射性表面污染測量，內置刻度的54種核素，高探測效率，存儲的數據1000組，適合應急事故中比較復雜的環境測量，配套有活度測量附件，適合做復雜場所(人體體表)的擦拭樣品測量；④電致冷高純鍺γ核素甄別譜儀，匹配小型特制鉛室，作為車載實驗室譜儀，用于核和輻射突發事件衛生應急中食品、液體等材料中的γ射線放射性活度測量；⑤中子當量儀，用于核和輻射突發事件衛生應急中檢測環境中子劑量率(熱中子-快中子)，采用了經典慢化形狀慢化球，其方向性好，抗γ射線干擾優秀。

2.2 現場應急通信

應急監測平臺通過單兵無線數據傳輸系統，在無障礙物遮擋情況下，實現可實時采集1～3 km范圍內的監測小分隊所配放射性檢測儀器數據、GPS坐標等信息，并實時存儲至車載服務器專業數據庫內，再通過所配套的通訊系統，傳輸至衛生部核事故醫學應急中心。采集數據與核和輻射衛生應急監測有關的專業數據、內容和格式，要求可滿足核和輻射衛生應急監測工作的需要。

通過有線網絡、3G無線網絡的接入，并配置無線路由器為應急監測平臺成員提供網絡服務，實現與衛生部核事故醫學應急中心雙向語音、數據及音視頻傳輸，必要時可采用海事衛星通信系統實現監測平臺與衛生部核事故醫學應急中心之間的系統進行數據、雙向語音傳輸；通過集群車載超短波電臺和集群手持機實現隊伍成員之間的通訊聯絡；通過3G網絡及無線傳輸裝置，將監測平臺、隊伍成員地理位置及氣象參數信息實時傳輸到衛生部核事故醫學應急中心。

2.3 現場信息采集、存儲和傳輸

通過單兵無線傳輸系統和頭盔式數碼攝像機，實現現場音視頻信息采集、存儲和傳輸。利用車載數碼攝像機采集視頻、音頻信號并存儲。通過單兵無線圖像傳輸系統將現場采集的音頻、視頻信號傳送至車載音視頻處理平臺，再通過車載圖像數據服務器將現場實時圖像傳輸到衛生部核事故醫學應急中心(如圖1所示)。

圖1 核和輻射衛生應急監測平臺通信傳輸示意圖

(1)現場監測數據的業務流程。現場的監測數據能自動存儲至車載服務器，包括核輻射儀器監測數據、GPS坐標、氣象參數、行車軌跡、單兵系統的音頻及視頻數據等。

(2)現場圖像數據的業務流程。對于車內攝像機信號、車外攝像機信號及單兵系統視頻信號，能實時傳輸至車載視頻服務器并進行儲存，供日后調用查看。車內需配有大尺寸液晶電視和實驗室顯示器，用來顯示視頻信號或監測數據，并隨時自由切換顯示內容。

(3)現場語音數據的業務流程。通過車載擴音器，可向車外環境發送指揮語音；應急小隊可通過車載無線電電臺，快速及時的與指揮中心聯絡，接受指揮中心指令或反饋現場情況；應急小隊成員之間可通過單兵系統互相交流，同時可與指揮車進行雙向語音交流。音頻、視頻傳輸編碼，需采用穩定成熟的編碼技術，便于接收，進行音視頻本地的解碼、歸檔、存儲以及日后的查閱。

2.4 現場辦公功能

提供應急監測平臺成員基本實驗及辦公條件，實現傳真、打印、掃描以及復印等功能。

2.5 核應急去污洗消功能

輻射事故發生后應急人員應及時到達現場并展開必要行動，最大程度消除放射性污染，保護公眾和環境安全[10]。在重大核事故發生后去污洗消設備可對人員、物品進行全方位安全洗消，同時帶有污水回收裝置，防止放射性廢水二次污染。應能夠快速完整展開、撤收等操作，包含全面完整的核輻射洗消清潔流程，各配套設施齊全。針對衛生核應急突發事故，配備人員、物品放射性安全洗消系統，保障現場核應急檢測人員的生命安全，同時防止污染物流入檢測區。

3 核和輻射衛生應急監測分析系統

重特大突發事件應急響應通常面臨極端環境、資源緊張、信息匱乏、高度時效、心理壓力以及利益沖突等非常態的特殊問題，其現場實時信息紛繁復雜且高度動態變化，政府部門之間、社會民眾之間、政府與受災者等高度融合、相互關聯[11]。應急指令往往導致連鎖變化，因此核和輻射突發事件衛生應急需要高度的時效性、全面性、動態性和交互性的應急監測分析系統[12]。

3.1 綜合監測分析系統

核和輻射突發事件具有難以預料、事發突然，波及面廣、后果嚴重，恐核心理、社會效應，應急困難、投入巨大等特點[13]。全面獲取、分析及處理核和輻射衛生應急工作中所需要的現場核輻射檢測數據就顯得尤為重要，系統包括即時核應急數據和歷史核應急數據，同時可以實時接收衛生部核事故醫學應急中心的命令，并向單兵檢測人員發送指揮命令。

應急監測平臺能自動識別系統連接的核和輻射專用監測設備型號，自動設置通訊接口協議。實時監控設備工作狀態，若設備出現故障或通訊異常，要求給出醒目的提示反饋。自動采集衛生應急監測平臺上的核輻射檢測儀器數據，以及單兵系統中所集成的便攜式核應急檢測設備數據，實現現有便攜式核應急監測設備數據傳輸，對于過于老舊或無數據接口的儀器，可使用手動輸入的方式，進行數據采集；將采集到的核和輻射衛生應急檢測數據，自動保存到車載服務器專用的核和輻射衛生應急數據庫內，并進行數據備份，以保證數據的長期安全、穩定和可靠；分析處理采集到的核和輻射衛生應急檢測數據，并將結果提交給車載信息展示系統，供現場監測人員查閱。同時，通過平臺所配備的有線網絡、3G無線網絡或衛星數據通道，將現場最新數據實時傳輸回衛生部核事故醫學應急中心。

核和輻射衛生應急監測平臺提供現場的實時核輻射檢測數據展示功能，包括劑量率隨時間變化曲線圖，車輛或單兵移動路徑上的放射性數據監控，單兵數據回放，環境放射性水平綜合評估，人員洗消檔案管理等多種核和輻射衛生應急檢測專項數據報告。提供核輻射突發事件信息與監測數據相關聯功能，配合監測數據對事件進行綜合分析；需要針對重大的核應急監測歷史事件，提供詳細的數據索引。提供按照時間、設備及監測數據類型等條件對核輻射歷史數據查詢統計分析功能；系統參數配置功能，包含對設備參數配置，系統維護配置，使用者權限設置等。

3.2 放射性污染監控系統

該應急監測平臺與洗消設備一體化設計，且高集成度，專門負責跟蹤監控洗消帳篷內部，洗消人員或物品的放射性污染程度，同時使用電子病歷登記，具備快速查詢、統計分析、海量存儲、信息安全以及數據共享等優勢，數據實時傳輸回衛生應急指揮車內。可設定現場報警閾值及時反饋報警信息；可在現場或衛生核應急指揮車上查看實時監測數據；可對洗消人員的各個部位、洗消物品的各個位置進行詳細監測；同時與衛生核應急指揮車的通訊連接安全可靠，保密性強，配套設施堅固耐用(如圖2所示)[14]。

圖2 核和輻射衛生應急監測平臺拓撲圖

3.3 信息展示系統

應急監測平臺利用車載大屏幕電視，顯示車載儀器核輻射檢測數據，GIS電子地圖信息，單兵系統視頻圖像，單兵系統核輻射檢測數據，行車軌跡，氣象參數等信息。車載實驗室顯示器顯示核輻射檢測數據處理結果，數據報表內容等分項信息，并可以隨時切換到車載大屏幕顯示器。車載辦公系統打印、復印及傳真檢測數據。

結合國內主流GIS軟件、電子地圖和衛生應急監測平臺提供的GPS數據進行地圖關聯分析，需要具備的功能為：①地圖基本操作，放大、縮小、自由縮放、打印、距離量算及面積量算等；②核和輻射衛生應急監測平臺及核應急單兵檢測小分隊GPS查詢定位，查看核應急單兵檢測小分隊核和輻射衛生應急監測平臺攜帶核輻射檢測設備的數據，可查閱單兵核和輻射衛生應急監測平臺視頻記錄；③歷史軌跡回放，選擇車輛和單兵，可以查詢特定移動監測點(車)在一段時間內的歷史行徑軌跡，并綁定該時段內，核和輻射衛生應急檢測數據；④核和輻射衛生應急數據按照其值的不同范圍以不同的顏色在地圖上矢量標識分析；⑤提供歷史數據查詢統計分析，可查詢數據生成報表、曲線圖及柱狀圖等。

4 結論

目前，我國正處于核電發展的敏感時期，核電廠建設前的選址已從濱海擴展至內陸地區，部分內陸地區的前期選址工作已相繼展開[15]。然而，核輻射是一把“雙刃劍”，核與輻射在造福人類的同時核輻射突發事件時有發生，尤其是2011年日本福島核電站事故再次表明，核電站并非絕對安全。因此，需要構建一個反應迅速、處置科學的核和輻射衛生應急監測平臺，以應對核和輻射事件，保障工作人員及公眾安全。

核和輻射衛生應急監測平臺設備以及技術充分利用移動通信技術、計算機網絡技術、GPS定位系統以及數據庫技術等完成衛生應急監測。系統集成科學的信息處理技術和現代化的管理手段實現對核和輻射公共衛生事件相關數據采集、數據分析、存儲管理、監測預警、通信保障以及信息發布等功能，實現事故應急信息處理。同時，平臺將現有的核輻射監測儀表綜合利用起來，一改以往單獨檢測、單獨記錄的方式，改造為集約化管理數據的先進平臺，對現有的檢測儀表進行數據采集集成，并預留與現有監測系統對接的數據接口，使待建系統與現有系統良好融合和數據共享，提升了核和輻射突發事件衛生應急處置能力。

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