江蘇省生態環境監控系統輻射環境應用系統研究與建設

茅晶晶，張 斌，李建生

（1.江蘇省生態環境監控中心，江蘇南京 210036；2.江蘇省輻射環境監測管理站，江蘇南京 210036；3.中科宇圖天下科技有限公司，北京 100101）

1 研究背景

輻射環境監測是環境監測的重要組成部分，也是輻射環境管理的基礎，江蘇省輻射環境監測管理站較早的開展了信息化系統的建設工作，已建成多套業務和監控系統，取得了良好的應用效果，在輻射安全監管信息化建設和應用中處于全國領先的水平。但是原有各系統建設缺乏統一規劃，獨立運行，信息零散，形成了一個個獨立的信息“孤島”，無法充分利用各系統的數據信息資源。根據江蘇省生態環境監控系統項目（以下簡稱：1831項目）建設的總體要求，需要對輻射業務和監控各個系統進行二次開發，做進一步的整合，從而加強信息系統間的協同工作，有效組織信息資源，全面覆蓋監測、管理和監控等數據信息，提高江蘇省生態環境監管能力。

2 總體設計

2.1 邏輯結構

本項目主要對原有系統進行整合，在數據資源內部共享基礎上，建立統一的核電站監控、放射性廢物庫監控、核與輻射數據業務應用系統等，具體內容如圖1所示。

2.2 關鍵技術

本項目所采用的關鍵技術包括xml數據交換標準、3S集成技術和三維地圖。

2.2.1 基于XML數據交換標準

XML（eXtensible Markup Language，可擴展置標語言）是由W3C（互聯網聯合組織）發布的一種標準，它是一種數據交換格式，允許在不同的系統或應用程序之間交換數據，通過一種網絡化的處理機構來遍歷數據，每個網絡節點存儲或處理數據并且將結果傳輸給相鄰的節點。它是一組用于設計數據格式和結構的規則和方法，易于生成便于不同的計算機和應用程序讀取的數據文件。

XML的特性主要有：（1）復雜數據處理的優勢。（2）使底層數據更具可讀性和標準性。（3）使用XML模板構建被管網元模型，可最大限度地增強網絡管理軟件的靈活性和可擴展性。（4）增強了基于WEB的網絡管理方式。

2.2.2 3S集成技術

采用GIS（地理信息系統）技術對空間數據庫進行管理，并對空間數據進行分析，采用RS（遙感）和GPS（全球定位系統）對空間數據進行更新。

（1）GIS與RS的集成。GIS是管理和分析空間數據的有力工具，而遙感（RS）是進行大面積空間數據采集和信息提取的有效手段。兩者是相互支持、相互補充的關系，兩者的結合，既能保證信息是最新的又能保證信息分析手段的強大和有效。

圖1 總體框架

（2）GIS與GPS的集成。GPS采集的數據可以對空間數據庫及時更新，同時它還可以為動態目標提供位置信息，結合GIS的圖形顯示功能可對臨時目標（如環境流動監測車）進行動態監控，從而為環保應急指揮提供服務。

2.2.3 三維地圖

三維電子地圖是以三維電子地圖數據庫為基礎，按照一定比例對現實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述（或綜合），其形象性、功能性遠強于二維電子地圖。結合目前發展迅速的網絡通信技術和豐富的計算機網絡資源，三維電子地圖和通信網絡技術相結合，就形成了簡單易用的網絡三維電子地圖。網絡三維電子地圖通常運用網絡拓撲技術、數據庫管理系統對物體實體的坐標進行數學建模，并且基于GIS系統處理、WEB技術、計算機圖形學、三維仿真技術和虛擬現實技術所實現。

3 系統功能

3.1 輻射環境監控系統

系統由前端監控設備、企業監控中心、省市環保監控中心構成。前端接入設備18種，主要包括視頻設備、劑量設備、安防設備、車載GPS、監測點設備、五參數氣象儀、監測車設備等（見圖 2）。

圖2 系統網絡物理結構圖

3.1.1 輻射劑量監控

放射源輻射監控系統能實現對放射源工作場所劑量的實時監控和數據傳輸，實現對監測數據進行相應的管理。可在監控中心根據相應權限設定監測數據的上下限范圍，出現異常情況時進行系統報警和短消息報警，所監控的放射源現場畫面在顯示器上自動彈出。

輻射監控器由探測器、測量部件、顯示部件和電源組成。探測儀監控產品可根據儀器的功能和需要加以選定。探測后的測量部件將收集到的型號轉化為GPRSCDMA的數據傳輸模塊的型號，并按照統一標準發送到環境監察支隊監控平臺實現了整體的監控。

3.1.2 輻射定位監控

根據安裝的GPS定位設備，在監控系統上實現對當前位置的實時查詢、歷史運動軌跡的回放等功能。同時可以在電子地圖上設定輻射源的活動區域，當輻射源位置超出設定的區域后，進行報警。

此模塊設計實現了放射源報警界限的初始設置，通過此模塊可以實現輻射源定期監控時間間隔（即每個多長時間對輻射源的位置信息和使用狀態進行自動監控一次）、設定最大偏移距離值（即輻射源被移開正常使用位置多大距離時才啟動報警功能）、開啟或關閉監控狀態和短信報警（只有處在開啟時才能夠實現自動監控和自動報警）、軌跡記錄與回放等功能。

3.1.3 設備運行監控

顯示系統各監測點、監測車各設備運行工作狀態，以綠色表示正常運行，紅色為退出。方便實現故障原因的排查和故障解除。

3.1.4 網絡運行監控

對系統整體網絡的運行狀況進行監控，包括網絡通信狀態、各監測點檢測車網絡運行狀態等。

3.1.5 輻射報警

建立報警模型，提供多種報警模式，對監測數據和設備運行狀態提供報警監控功能。當監控數據超出了預先設定的報警閾值或設備運行狀態出現偏離時，系統自動告警。

對于輻射源工作場所環境量超出設定的指標時以及非法入侵發生時，前端監控設備檢測到異常，會及時準確的向監控中心發送報警信息。接收到報警信息后，中心處理后軟件聲光報警，并將異常數據突出顯示，同時在地圖上可以顯示出異常情況發生的位置。

3.2 核與輻射業務系統

所有環境管理的業務工作，包括建設項目管理、環境監察、各類環境監測以及更高層面的環境分析、決策支持（如應急環境預測等）等等，都是與全生命周期內的輻射源密不可分的。所以，通過理順在整個輻射源源生命周期過程中，對環境管理工作的直接或間接的影響，不僅使業務更加清晰和嚴謹，另一方面也保證了數據中心所需管理數據的全面和有效，同時也更容易明確可能產生的冗余數據以哪一塊的管理結果為準（或源頭）。

輻射源全生命周期的管理依據江蘇省環保廳關于核與輻射工作的業務內容進行，并考慮輻射源在生產實踐過程中的各個環節，以輻射源為主線，實現核與輻射相關建設項目申報審批管理、核與輻射安全管理、核與輻射監督管理、放射性廢物庫管理的全生命周期管理過程。

3.3 輻射集成系統數據庫

集成系統數據庫是輻射環境監督管理站所有環境信息化業務應用的基礎。核心設計理念是建立好數據標準規范體系、規劃好環境資源目錄及數據結構及各業務之間的邏輯關系，從日常分散的業務數據庫加工提煉重要的業務數據形成供全局調用訪問的數據庫，同時對輻射環境監測歷史數據進行整合，通過數據比對分析為領導決策提供依據。預留各業務數據建設接口為后期建設打下良好的基礎。實現環境業務數據的統一管理、統一應用。集成系統數據庫主要內容如表1所示。

4 系統特色

4.1 三網合一

實現省庫與權力陽光、國家系統三網數據自動同步，將多處申報的難題建設為“一次申報、多次使用”，提高工作效率。

4.2 平臺統一

在與國家、省內系統集成的基礎上，將原有輻射站7個系統的功能統一建設。打破系統之間的壁壘，統一界面和操作。

4.3 數據庫統一

建立7個系統的統一數據庫，并與省內系統共享數據。打破原7個系統存在多個數據庫的隔閡，實現輻射信息“一處錄入，共享使用”。

表1 服務器配置

4.4 接口統一管理

將系統對外的10多個數據采集接口、數據交換接口統一管理，設備數據采集接口統一管理，達到系統“接口統一，擴展簡單”的要求。

4.5 廢物庫三維場景

建立廢物庫三維模型，形象、靈活的實時劑量和視頻展示。

4.6 應急響應措施全

數據偏離正常值報警、數據采集中斷報警等等有將近20多種類型的報警模式，可以短信報警、工況圖報警、界面彈出報警信息等多種報警提醒方式。能在最快的速度將信息傳達給相關人員做應急處理。

4.7 一張圖數據展示

在地圖上顯示核電站實時監測劑量，顯示放射源使用企業的環評、驗收、許可、監察信息。

5 結語

江蘇省“1831”項目，實現數據一數一源、一源多用，環境管理決策"智慧化。依托該項目工程，輻射環境應用系統集成項目在整體項目的框架下，實現了數據的整合和共享，提高了核與輻射相關業務的工作效率，同時提高了核與輻射監管能力。