寧德核電站控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)

鐘 鳴，譚玲龍，劉永杰，耿利新，溫作騰

(1.福建寧德核電有限公司，福建 寧德，355200；2.綿陽市維博電子有限責任公司，四川 綿陽,621000；3.中廣核(深圳)輻射監(jiān)測技術有限公司，廣東 深圳，518000)

1 控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)概況

控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，是專門針對核電廠人員進出控制區(qū)流程設計的一種方便、智能、快捷的管理系統(tǒng)，它用于改進控制區(qū)電子劑量計(EPD)和個人劑量計(TLD)的配發(fā)流程，優(yōu)化更衣間管理模式，提高配發(fā)效率，提升電廠和輻射防護整體形象。

智能配發(fā)系統(tǒng)包括更衣配發(fā)柜和劑量計配發(fā)柜，其實物如圖1、圖2所示，更衣柜分為操作區(qū)、讀卡區(qū)、箱格區(qū)，劑量計配發(fā)柜分為操作區(qū)、讀卡區(qū)、箱格區(qū)、掃描區(qū)。

圖1 更衣配發(fā)柜布局示意圖

配發(fā)柜硬件主要由工控機、讀卡器、掃碼槍、監(jiān)控設備、電控鎖、通用驅動板等組成，其控制邏輯原理如圖3所示。讀卡器用于讀取人員信息，進行身份認證，判斷人員授權情況；每塊TLD、EPD均粘貼條形碼，并與每個箱格一一對應，歸還時通過掃碼槍自動識別，防止錯放誤放；每組柜子還配備監(jiān)控設備，用于異常情況下的調查。更衣柜無掃碼槍。

圖3 智能配發(fā)系統(tǒng)控制邏輯圖

2 系統(tǒng)軟件架構和操作

2.1 軟件架構

智能配發(fā)系統(tǒng)主柜工控機采用Windows7系統(tǒng)，C#語言開發(fā)，以便更好的兼容。智能配發(fā)系統(tǒng)軟件包括前端交互軟件和后端系統(tǒng)管理軟件，與控制區(qū)出入監(jiān)測系統(tǒng)(KZC系統(tǒng))進行數(shù)據(jù)交互(如圖4所示)，將KZC服務器中的控制區(qū)授權人員信息同步至智能配發(fā)系統(tǒng)，并在智能配發(fā)系統(tǒng)建立本地數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)自動判斷人員授權的功能。智能配發(fā)系統(tǒng)還可以通過軟件實現(xiàn)遠程控制和管理，實時查看設備使用情況，在應急情況下可使用后臺軟件緊急開箱。

(1)前端交互軟件

前端交互軟件采用C/S架構，考慮到長時間與主柜硬件做接口交互，C/S架構更加穩(wěn)定可靠。前端交互軟件即為用戶操作界面，人員使用頻繁，若遇大修期間，使用頻次更高，因此前端交互軟件的穩(wěn)定性至關重要，一旦故障容易引起現(xiàn)場擁堵。

(2)后端系統(tǒng)管理軟件

智能配發(fā)系統(tǒng)后端管理軟件采用B/S框架開發(fā)，可在局域網內部署和訪問。后端系統(tǒng)管理軟件可進行二次開發(fā)，當用戶方的管理系統(tǒng)發(fā)生變更時，可進行適應性修改以便重新對接。總體架構邏輯結構及功能示于圖5。

圖4 智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互模式

圖5 后端系統(tǒng)管理邏輯及功能示意圖

(3)系統(tǒng)可擴展性

智能配發(fā)柜系統(tǒng)軟件預留擴展接口功能，如在未來其它類型柜子的擴展需求，在該軟件的基礎上，進行適度的修改和配置即可實現(xiàn)，有助于用戶降低成本和一體化管理。

2.2 軟件操作

2.2.1更衣配發(fā)柜

圖6 更衣柜用戶操作界面

智能更衣柜軟件操作界面分為用戶界面和系統(tǒng)管理員界面。在用戶界面上可以進行更衣柜的借用和歸還操作，如圖6所示。歸還流程結束后，存物箱在3分鐘后與使用人員解除綁定，因考慮到部分人員中途需要取物但不歸還更衣柜的情況，系統(tǒng)還特別設置了中間開箱的功能。

需要注意的是，存物箱內設有物品紅外檢測裝置，人員使用完后，若存物箱內有遺留物品，系統(tǒng)會自動觸發(fā)紅外檢測裝置，此時存物箱仍與使用人員綁定，其他人無法使用。

智能更衣柜授權管理人員，可點擊界面“管理”按鈕，刷國密卡并輸入管理密碼進入設備管理界面，對更衣柜存物箱進行“開箱、鎖定、解鎖、手動歸還”等遠程操作管理。因此，對于現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，管理人員可遠程進行查看和處理，

2.2.2EPD自動配發(fā)柜

EPD自動配發(fā)柜軟件操作界面分為用戶界面和系統(tǒng)管理員界面。在用戶界面上可以進行EPD的借用和歸還操作如圖所示，具體操作流程如圖7所示。

圖7 EPD配發(fā)柜操作流程

值得一提的是，EPD借用時間少于3 min時，系統(tǒng)將判定該EPD存在故障，系統(tǒng)會自動鎖定箱格，防止故障EPD被重復發(fā)放。故針對此項操作請審慎，以防操作不當導致正常EPD故障化。

EPD自動配發(fā)柜授權管理人員，可點擊界面“管理”按鈕，可對EPD自動配發(fā)柜進行“存放劑量計、更換電子劑量計、取出劑量計、箱管理”等操作。

1)存放劑量計：對未綁定EPD的箱格綁定EPD；

2)更換電子劑量計：對已綁定EPD的箱格重新綁定新的EPD；

3)取出劑量計：對已綁定EPD的箱格解除EPD綁定；

4)箱管理：可進行開箱、鎖定、解鎖和手動歸還操作。

2.2.3TLD動態(tài)配發(fā)柜

TLD配發(fā)柜的操作流程與EPD配發(fā)柜類似，此處不再贅述。不同之處在于，EPD配發(fā)柜每次均隨機配發(fā)，不與人員一一對應；而TLD配發(fā)柜在一個周期內初次借用后，使用人員信息將與TLD綁定，即在一個TLD更換周期內只能使用此TLD。

TLD動態(tài)配發(fā)柜授權管理人員，可點擊界面“管理”按鈕，刷卡并輸入管理密碼進入設備管理界面，可對TLD動態(tài)配發(fā)柜進行“周期切換、掃碼開箱、箱管理”等操作。

1)周期切換：清除現(xiàn)有TLD綁定人員信息，解除TLD與箱格綁定；

2)掃碼開箱：將TLD與箱格綁定；

3)箱管理：可進行開箱、鎖定、解鎖和手動歸還操作。

3 智能配發(fā)系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制區(qū)進出流程的優(yōu)勢比較

傳統(tǒng)控制區(qū)進出流程采用“以證換鑰匙取劑量計”模式，配備24小時值班人員進行人工發(fā)放，流程如圖8所示。

智能配發(fā)系統(tǒng)上線后，進入控制區(qū)流程均可自主完成，實現(xiàn)TLD、EPD、更衣柜動態(tài)無人配發(fā)，流程示于圖9。

圖8 傳統(tǒng)進出控制區(qū)流程

圖9 智能配發(fā)系統(tǒng)進出控制區(qū)流程

3.1 提高控制區(qū)的出入效率

傳統(tǒng)控制區(qū)進出流程中，工作人員憑控制區(qū)通行證(RP證)換取存物箱鑰匙、TLD和EPD，出控制區(qū)后歸還值班室。控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，人員存物、領取EPD與TLD全部由系統(tǒng)自動配發(fā)，節(jié)省了人工借用流程所耗的時間。根據(jù)我們的試驗數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)進出流程平均總耗時需9分鐘，引入智能配發(fā)系統(tǒng)后僅需5分鐘即可完成，大大提高了進出控制區(qū)的效率，降低了不必要的人工時。

3.2 降低生產成本

智能配發(fā)系統(tǒng)投產后，實現(xiàn)控制區(qū)出入口的無人值守，節(jié)省了人工費用，節(jié)約了對這部分人員投入的管理、培訓等資源。

3.3 優(yōu)化TLD配發(fā)流程

傳統(tǒng)控制區(qū)進出流程，發(fā)表間需預備大量的TLD，無論人員是否進入控制區(qū)，只要有RP證的人員均需配發(fā)TLD，浪費大量的TLD，增加TLD的測讀工作量。而智能配發(fā)系統(tǒng)流程，只有進入控制區(qū)的人員才配發(fā)TLD，并在一個使用周期內與此TLD綁定，無需再為不進入控制區(qū)的工作人員預備TLD。

3.4 提高安全性和準確性

傳統(tǒng)控制區(qū)進出流程中的人工發(fā)放過程，可能由于人為原因出現(xiàn)錯發(fā)鑰匙、儀表或錯開箱門等情況。智能配發(fā)柜系統(tǒng)上線后，整個存取物的過程完全由系統(tǒng)進行精準控制，配合兩側的實時監(jiān)控設備，提高了配發(fā)過程的準確性和安全性。

4 系統(tǒng)存在的問題及合理化建議

4.1 人員長期占用更衣柜的問題

在2.2.1章節(jié)中已闡述更衣柜用戶操作界面共有三個按鈕：借用、中間開箱、歸還。一個完整的借還流程應該是“借用→中間開箱(如有)→歸還”，流程結束后柜子才會恢復空閑狀態(tài)。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)部分人員在應該歸還時卻點擊“中間開箱”取走衣物，造成柜子一直處于被占用狀態(tài)，使他人無法使用。

對于此問題，一方面可以從管理上進行改進，制定用戶操作手冊，對使用人員進行培訓宣貫，現(xiàn)場設立操作指引；另一方面建議修改后端軟件的邏輯判斷，使功能更人性化，減少人因問題導致出錯。

4.2 新增授權人員信息無法實時更新

智能配發(fā)系統(tǒng)設備自建獨立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)同步更新于KZC服務器數(shù)據(jù)庫。智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與KZC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫每天交互一次，對于新增授權人員信息，無法第一時間傳輸至智能配發(fā)系統(tǒng)，即新增人員將無法立即使用智能配發(fā)系統(tǒng)。后續(xù)，在不影響KZC系統(tǒng)網絡的情況下，可適當增加智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與KZC系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步的頻率。

5 結語

總之，寧德核電上線控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，結束了多年來傳統(tǒng)的人工管理流程，實現(xiàn)進出控制區(qū)的自動化管理，優(yōu)化了傳統(tǒng)進出入管理流程，提高了人員進出控制區(qū)的效率，實現(xiàn)無人化管理流程。當前系統(tǒng)雖然還有一些不完善之處，但隨著系統(tǒng)的不斷優(yōu)化以及RFID、重力感應、人臉圖像識別等技術的不斷更新及應用，未來必定會在核電廠更多領域得到應用。