物聯網技術在放射源在線監管中的利用

張學忠　蔡琛

摘 要：采用物聯網技術對放射源的儲存、運輸及使用狀況進行監管，同時實時監測放射源的輻射劑量率等安全信息。利用RFID技術、GIS技術、3G/4G通訊技術實現對放射源庫存信息、放射源移動信息自動采集、無線報警，并跟蹤放射源使用全過程，從而實現放射源安全信息化管理，有利于加強放射源的安全管理工作。

關鍵詞：放射源；物聯網；在線監管；信息化管理

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）04-00-03

0 引 言

近年來輻射和核安全事故時有發生，進行工業探傷、地質勘探、石油測井作業的輻射裝置在日常使用中更容易產生問題。放射源監管是環保領域的一個重要環節，尤其是移動放射源的監管，目前在國內仍是一個疑難問題，如工業探傷機，作業地點非常雜散，對放射源運輸、作業、泄露、丟失等情況不能形成有效實時的在線監管，往往造成事態反應不及時，原因追溯不清晰等現象。因此，開發一套對放射源儲存、移動及使用狀況進行實時監管的信息管理系統是非常重要的。

1 放射源在線監管系統研發背景

隨著輻射技術在醫療衛生、地質勘探、工業探傷、油井作業等領域的大面積推廣和使用，基于社會安全，對放射源特別是移動放射源的安全監管日益迫切。目前主要是以使用企業日常管理為主，政府監管部門定期現場檢查為輔，監管部門不能實時掌握移動放射源的輻射劑量和位置狀態。

在放射源的管理中，放射源的位置監控、放射源的輻射劑量率監控、放射源信息管理、放射源異地使用管理都是監管部門亟待解決的問題。

針對以上問題，從國家核安全管理的需求考慮，為實現對放射源的統一監管，有效提高環保部門的放射源監管水平和效率，為放射源的科學管理提供可靠技術手段，降低放射源丟失、被盜等事故發生機率，保障用源企業工作場所輻射安全，減免對人身安全的隱患，我公司研制了一套利用物聯網技術實現放射源在線監管的管理信息系統，目前已在寧夏、青海、河南等省區的多個行業進行推廣使用，取得了良好的效果。

2 放射源在線監管系統的總體技術框架

2.1 需求分析

（1）以物聯網技術為支撐，研制功能齊全的放射源在線監管系統。

（2）督促使用單位加強對放射源進行全面、系統的管理工作，提高放射源監管水平，降低放射源安全事故發生率，最大程度保障廣大人民群眾的生命財產安全。

（3）為環保部門提供高效管理手段，利用RFID技術、GIS技術、3G/4G通信技術對移動放射源的存儲、作業、運輸狀況進行實時監管，全方位保證放射源使用安全。

2.2 技術框架

移動放射源在線監管系統解決方案是在結合了國內、國外放射源管理的先進經驗的基礎上，以環保部核安全局已經實行的“一源一卡”放射源統一身份管理為依托，在全國聯網的“放射源動態跟蹤管理信息平臺”基礎上擴展用于移動放射源在線監控和實時監控方案。

系統采用物聯網、GIS（地理信息）、RFID（電子標簽）、輻射劑量采集、GPS全球定位、3G無線通訊、多傳感融合等先進的技術手段，以實現移動放射源在存儲、運輸、作業環節中的管理為目標，推出包括放射源在靜置、移動、室內、室外、運輸等各種情況的在線監控管理統一平臺化軟件與配套設備。

2.3 系統組成

2.3.1 系統架構

放射源在線監管系統是通過放射源在線監控管理平臺軟件與終端配套設備，對放射源在運輸、使用等環節進行全天候、高密度的監管，放射源在靜置、移動、室內、室外、運輸等全過程應用當中，都分別采用不同的監管設備組合與軟件平臺一起，進行全方位的數據采集、平臺展示、信息推送，以達到放射源實時監管的目的。

放射源在線監管系統由硬件終端設備、通信系統、中間服務器、放射源在線監管軟件平臺組成，如圖1所示。

2.3.2 多功能監管電子標簽

（1）內置有源2.4 GHz電子標簽，存儲放射源的基本信息。

（2）內置3G移動數據通信模塊，可在放射源出現異常情況下向監管系統發送實時的地理位置和放射劑量數據。

（3）內置GPS模塊，可為放射源提供地理位置數據。

（4）內置放射劑量采集模塊，可實時采集電子標簽周圍的放射劑量數據。

（5）電子標簽具備常規電池和應急電池，常規電池可保證電子標簽在監管狀態時能夠工作至少半年以上，在實時放射劑量測量狀態下可至少工作半年以上，在報警定位狀態下可至少工作24小時以上。

（6）電子標簽具備重力傳感、振動傳感功能，在受到錘擊、跌落、振動時報警。

（7）電子標簽具備防水、防塵、防暴功能，可在野外惡劣環境下工作。

（8）電子標簽具有無線充電功能，在內置電池電壓過低時，可采用配套的無線充電器對其內部電池進行充電。

（9）電子標簽可以多種方式安裝在探傷機及其他移動放射源設備上，提供各種放射源設備的安裝支架。

2.3.3 智能運輸監管鉛箱

該鉛箱主要用于放射源（如探傷機）在移動或運輸過程中對放置在鉛箱的放射源進行不間斷的在線監控。

（1）監管用鉛箱具有放射劑量采集報警裝置，可實時對鉛箱內的放射源進行監測，一旦發生放射性泄露，立即開始報警，采用防護方式打開鉛箱進行報警。

（2）具備對鉛箱內的放射源進行監控的功能，監控放射源是否在鉛箱內。

（3）監管鉛箱自帶3G移動數據通信和GPS，在移動過程中會將地理信息以及鉛箱內的放射源狀態實時發送到監管平臺。

（4）監管鉛箱集成了無線充電模塊，可對放置在內的放射源電子標簽進行充電。

（5）監管鉛箱具有加強放射性防護功能。

2.3.4 手持式智能監管終端（PDA）

手持放射源監管終端（PDA）可以實時監控作業范圍內的放射源，采集作業區域的放射劑量，并將作業現場狀態和數據以及地理位置信息實時上傳到監管平臺。該終端具有以下特點：

（1）基于Windows 或Android操作系統；

（2）3.5寸LED大屏幕液晶顯示；

（3）內置3G通訊模塊，具備電話、短信功能；

（4）內置GPS模塊；

（5）內置放射劑量采集模塊；

（6）內置200萬像素攝像頭，可攝像、拍照；

（7）可實時上傳現場視頻、圖片和聲音；

（8）可顯示所在區域的放射源狀態和放射劑量；

（9）具有2 500 mAh電池，可連續工作10小時以上。

2.3.5 智能監管庫房終端

放射源智能監管庫房終端主要用于無人值守的放射源庫房，具有太陽能發電系統，可以在無供電環境的野外放射源庫房中使用，放射源智能監管庫房終端在無太陽光的狀態下可連續工作15天以上。

放射源智能監管庫房終端具有如下功能：

（1）具有RFID讀卡器，可用于多功能監管電子標簽識別和人員識別；

（2）內置GPS模塊；

（3）具有3G通訊功能；

（4）具備電子門磁感應裝置，當庫房門打開后，終端會將開門信息發送到系統平臺；

（5）可在惡劣環境下工作。

2.4 系統工作過程

2.4.1 放射源存儲及作業過程監管

安裝在輻射裝置上的電子標簽，集成了輻射劑量檢測、GPS衛星定位、GPRS移動數據通信三個功能模塊。通過移動通信網絡，輻射裝置的輻射劑量率和位置信息會在經過加密后發送到監管平臺中存儲。在現場作業過程中，電子標簽會每隔幾分鐘就上傳一次數據，確保上端平臺能夠及時掌握現場放射源各種信息。

2.4.2 放射源運輸過程監管

當放射源在不同的現場作業，需要進行一定距離的運輸時，通過一個智能運輸鉛箱，在運輸過程中，自動監測放射源的劑量情況，并隨時上報鉛箱的其他相關監測信息。運輸過程監控示意圖如圖3所示。

另外，為了防止鉛箱在運輸過程當中丟失，護送人員將手持PDA打開，對鉛箱進行監管，一旦超出特定的監控距離，由PDA及時報警。以此保證使用手持監管終端的工作人員始終在運輸監控區域內，防止在輻射裝置運輸時被盜或丟失。

3 放射源在線監管系統發揮的管理作用和社會效益

放射源在線監管系統對完善放射源監管，促進輻射應用行業健康發展，建立放射源安全監管的長效機制，保證人民的生命財產安全和社會的和諧穩定具有重要意義。

（1）保障放射源儲存、運輸、使用的安全，避免和減少安全事故的發生；

（2）幫助消除放射源管理安全隱患，提高放射源使用效率，降低人員看護成本；

（3）可隨時對放射源的儲存、運輸和使用情況進行查詢、統計和分析，方便放射源管理人員隨時了解、掌握放射源使用狀況；

（4）在出現放射源丟失事故后，可通過查閱放射源全程監控數據，分析原因，采取有效補救措施；

（5）在有限的人力資源情況下，不用到現場，利用電子監管平臺，即可知道放射源的儲存、運輸和使用情況，大大提高了對放射源監管的針對性和有效性；

（6）顯著提高了環保單位人員工作效率，有效解決了安全監察中人員嚴重不足導致對放射源監管難以監控評估的問題。

4 結 語

放射源在線監管系統采用了先進的物聯網技術，可實時采集放射源儲存、運輸和使用過程中的各類數據，記錄放射源的狀態，可對異常數據提前報警；當發生放射源丟失事故后，及時通知相關部門，并實時跟蹤放射源運動軌跡，提高搜救效率，降低事故造成的損失，盡可能保證人民群眾的生命財產安全。

通過放射源在線監管系統，實現對放射源管理的全過程監管，提高放射源使用安全性，對人民群眾安全有極大保障，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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