環境電磁輻射自動監測系統運行維護策略探討

許文琴，許文鋒，陳曉云，徐云鳳，龍 庚

（1.黔東南州輻射環境監測站，貴州凱里 556000；2.貴州大學科技園發展有限公司，貴州貴陽 550025）

0 引言

電磁輻射是電場和磁場交互變化產生的電磁波向空中發射或泄露的現象.電磁輻射從來源可分為天然電磁輻射源和人工電磁輻射源.天然電磁輻射是由自然界的自然現象所引起，主要來自地球熱輻射、太陽熱輻射、宇宙射線、雷電等，就目前而言，天然電磁輻射源帶來的污染幾乎可以忽略，環境中的電磁輻射污染主要來自人工電磁輻射源.人工電磁輻射源按頻率可分為工頻電磁輻射源和射頻電磁輻射源：工頻電磁輻射源主要包括工業、科學、醫學類的高頻爐和熱合機，軌道交通系統類的地鐵和電氣化鐵路，高壓輸變電設施中的輸電線路和變電站；射頻電磁輻射源包括廣播、電視、衛星地面站及通信基站等.目前，射頻電磁輻射源已經成為環境電磁輻射污染的主要因素.電磁輻射有較強的危害，會造成樹木的單側損傷、設備靈敏度下降，影響人體健康等［1］.

環境電磁輻射監測是了解電磁輻射污染現狀的手段，包括一般環境（環境質量）和電磁輻射污染源周邊環境的監測，監測方法有傳統網格手工監測法、固定自動監測法和車載巡測自動監測法.環境電磁輻射自動監測系統是電磁監測設備演進升級的重要成果，是從最簡單的便攜式單次數據采集設備發展成的系統化、專業化、實時性的一個監測體系，集電磁輻射監測技術、選頻分析技術和移動通信技術于一體，能夠對環境中的電磁輻射進行實時的、長期的監測與分析［2］，同時具備監測預警的功能.環境電磁輻射自動監測系統可利用數據公示平臺終端把電磁輻射實測數據直觀地展現在公眾面前，能科學、直觀、準確地引導公眾認識電磁輻射，是當前解決電磁輻射投訴糾紛最有力的工具之一［3］.意大利、德國、瑞士和西班牙等國家主要大城市早已開展環境電磁自動監測工作，我國環境電磁自動在線監測系統的建設始于2005 年，2018 年全國在建及運行中的電磁輻射自動監測站點約230 座，主要分布在四川、河南、廣東、北京、浙江、上海等地，其中固定監測系統有213座［4］.截至2021年，全國地級城市基本建成電磁輻射自動監測系統1套.以貴州省為例，目前共有電磁輻射固定自動監測系統9座，各地級1座，主要用于一般（環境質量）監測.

要想使環境電磁輻射自動監測系統能夠有效發揮監測預警和科普宣傳作用，就必須提升電磁輻射自動監測系統運行維護的質量來保障數據的準確性、可靠性和獲取率.探討電磁輻射自動監測系統運行維護的策略，可為運行維護機構的電磁輻射自動監測系統運行維護提供借鑒，有利于提高環境電磁輻射監測系統的運行維護質量，讓監測預警和科普宣傳功能有效發揮作用，不斷提升核與輻射安全保障能力，從而促進電磁輻射污染防治工作的高質量發展.

1 環境電磁輻射自動監測系統主要結構分析

環境電磁輻射自動監測系統包括多個監測子站、大數據中心、數據傳輸設備及數據公示終端（如圖1）.電磁輻射自動監測子站的核心設備是電磁輻射監測設備，它能實現區域環境全天候360°的不間斷監測，輻射監測區域的現場情況經傳輸設備反饋到大數據信息中心，監測子站的報警裝置能及時發現超標數據并發出警報.大數據信息中心對采集的數據進行存儲和管理.系統配備有遠程監控系統，維護監管人員可遠距離實施自動無人監控，系統配備的顯示屏終端能實時、直觀地將監測結果展示在顯示屏上，滾動傳播電磁輻射監測結果及相關電磁科普知識.

圖1 環境電磁輻射自動監測系統結構圖

1.1 環境電磁輻射自動監測儀

電磁輻射監測子站包括電磁輻射監測儀、子站警報裝置和供電裝置，供電裝置分別與電磁輻射監測儀和子站警報裝置相連［5］.子站的電磁輻射監測儀包括電磁輻射監測主機，并根據電磁輻射監測實際針對性地選配選頻探頭、工頻探頭、射頻探頭組成不同的電磁輻射監測設備，監測參數有工頻電場強度、工頻磁場強度、射頻電場強度，可做到有的放矢.以貴州省凱里市萬博廣場自動站為例，電磁輻射監測儀為自主研發一體化在線監測OS 系列，主機為OS-8 型，配置OS-RF-06 型射頻電場探頭，量程為100KHZ-6GHZ，采集寬帶綜合電場強度；配套SRF-06 型全向選頻探頭，量程為30MHZ-6GHZ，采集電磁輻射源包括移動、聯通、電信基站和廣播、電視的窄帶射頻電場強度.電磁輻射監測儀作為整個電磁自動監測子站的核心設施，肩負著區域環境或輻射源電磁輻射水平的監測重任，它的功能具備極高的安全穩定性，極快的反應速度，能快速確獲取并以數據的形式反映環境中電磁輻射現狀.子站警報裝置用于監測預警，電磁輻射監測儀支持市政供電和太陽能供電，一種電源故障時能自動切換電源.

1.2 數據傳輸設備

數據傳輸設備是用來采集電磁輻射監測儀的監測數據，通過無線或有線通信方式遠程及時傳輸到大數據信息中心，配套設備包括數據加密傳輸和網絡交換等.

1.3 大數據信息中心

大數據中心是監測數據的總站，由大數據中心服務器和總站報警裝置、網絡設備及環境電磁輻射自動監測系統平臺組成，該中心的主要功能是連接監測子站包括電磁輻射監測儀和子站警報裝置，對子站的數據進行存儲、數據處理和統計.系統管理員和授權用戶通過大數據中心系統平臺管理報警裝置、服務器端、數據公示終端.大數據信息中心還能對遭遇意外情況導致監測數據出現遺失或竊取的被動狀況進行風險防范.

1.4 數據公示終端

數據公示終端包括公示顯示屏、網頁、微信公眾端及新媒體等.可根據需要選擇一個或多個戶外LED/LCD 顯示屏或高清液晶顯示屏，系統管理員和授權用戶通過大數據中心系統平臺從大數據信息中心選擇單個站點或多個站點的監測數據，通過動畫、視頻、文字等形式播放，進行一般環境電磁輻射安全的科普宣傳，也可用于變電站、基站、廣播、電視等輻射源電磁輻射強度的科普宣傳.

2 輻射環境電磁自動監測系統運行維護存在的問題

2.1 電磁輻射自動監測系統單電源供電存在斷電風險

早期建設的部分電磁輻射自動監測子站，其供電模式只有市政單一供電，因電源不穩定，多次出現斷電致使檢測設備掉線，影響數據采集傳輸，直接降低輻射環境電磁自動監測系統的數據獲取率.

2.2 數據傳輸渠道單一，支持制式少，易發生數據傳輸受阻

電磁輻射監測儀的監測數據經采集傳輸設備，通過無線或有線通信方式傳輸到遠程的大數據信息中心，并永久備份保存.以貴州省凱里市萬博廣場電磁自動監測系統為例，數據傳輸渠道只有無線一種方式，數據單一傳輸渠道一旦受阻，就會降低監測站點的數據獲取率.監測設備支持的網絡制式類型少，同樣是導致數據獲取率低的原因.

2.3 服務器系統存在不可避免的漏洞

隨著信息技術的不斷更新迭代，時刻都存在服務器操作系統本身存在的漏洞、中間件服務器本身存在的漏洞、服務器安全設置方面不合理或者不安全的漏洞及其他方面的漏洞被發現，這些漏洞如果不能及時修復將嚴重威脅系統安全，干擾電磁輻射監測系統的高質量運行.

2.4 LED/LCD顯示屏故障

數據公示終端LED/LCD 顯示屏長時間暴露在人口密集的戶外環境，受到風吹、日曬、雨淋、人為不可避免的碰撞以及因設備自身問題，會出現殘影、燒屏、黑屏、老化花屏等現象.

2.5 電磁輻射領域人才缺口大，現有專業技術人才能力提升培訓欠缺

環境電磁輻射自動監測系統的研究、管理、運行維護專業技術人才缺乏是國內電磁輻射行業領域的普遍現象，“十三五”期間國內地級市以上城市至少建成一座電磁輻射自動監測系統，但現有的大部分電磁輻射運維及監管人員對系統構建及系統監測缺乏深入了解，并且缺乏專業的技能培訓，處理運行維護管理問題的專業技術能力不足.

3 加強環境電磁輻射自動監測系統運行維護管理建議

3.1 集中優勢資源，做好技術交流與支撐

輻射環境電磁自動監測系統運行維護管理質量要取得新突破，把數據準確率、獲取率提高到一個新臺階，需要集中優勢資源，有效促進技術交流，為電磁輻射自動監測系統運行維護與構建做好全力技術支撐.技術交流形式可多樣化，包括開展技術培訓、課題項目研究合作、專題會議、輻射監測與運行維護問題處理大比武等.

相關部門可采取措施對電磁輻射自動監測系統的運維建立分片區雙向技術支撐制度，即可參照核技術單位的監督管理模式，對全國進行包括華北、西南、東北及西北在內的四片區劃分形式［6］，集中優勢資源管理四個片區，四個片區的技術支撐機構對管轄省（市）的運維機構和監管部門人員進行日常運維和質量控制管理的指導，四個片區的技術支撐機構和省（市）級電磁輻射運維管理技術專家都應加強對地級運維管理人員和屬地監管部門的技術指導，這樣可實現最大限度保證所有電磁輻射監測子站系統工作效率和數據質量的提升.

3.2 研究與運行維護機構參與

目前，對地級以上城市環境電磁輻射自動監測系統的建設已在2021 年達到了全面覆蓋，監管和運行維護機構相關專業高素質人才的增補勢在必行，針對當前電磁輻射專業人才奇缺的現狀，環境電磁輻射自動監測系統維護應積極吸納研發機構與社會性專業運行維護機構參與進來，通過合作方式對系統資源進行整合，實施運維管理與控制.研究機構能專業地指導監管和運行維護機構人員快捷深入地了解監測系統，也能通過搭建的密切交流渠道，實時了解自動監測系統運行存在的具體問題，有利于自主研發機構完善電磁輻射自動監測系統.引入第三方運維服務機構，可為監管單位節約精力，致力于處理自動監測系統的關鍵控制、數據分析與數據核準及研究等工作，多方面控制系統穩定的運行，保障工作效率和數據質量得到有效提高.

3.3 做好運行維護計劃和運維總結

環境電磁輻射自動監測系統監管部門，可根據系統運行的總體情況，優化完善下一年度的運行維護計劃，運行維護的重點在保持總部署不變的原則下，向問題多發環節傾斜，保障環境電磁輻射自動監測系統監測數據的準確性和獲取率，同時確保LED/LCD 顯示屏科普宣傳功能的有效應用.

負責具體運行維護人員應掌握電磁輻射自動監測系統的結構，充分了解設備的性能狀態，掌握如何識別和處理故障，按照計劃規范實施日常監視和月度巡檢，確保電磁輻射自動監測系統安全穩定運行，同步做好日常監視和月度巡檢記錄保存，總結運行維護經驗.

3.4 強化運行維護機構技術規范性評價

運維機構技術規范性決定了電磁輻射自動監測系統的運行質量.技術規范性評價可促使運維機構自覺履行相關法律法規和標準要求，強化自身能力建設、建立健全管理制度、規范運維技術操作能力、從而提高電磁輻射自動監測系統的數據質量，更好地實現電磁輻射自動監測系統的高效運行.技術規范性評價可從運維機構的資質水平、實驗室能力、管理制度、運維能力、運維質量和運維工作經驗等方面進行，可開展季度評價、半年度評價和年度評價.

4 加強環境電磁輻射自動監測系統建設的建議

電磁輻射自動監測是輻射環境監測工作的重要內容，是核與輻射安全監管工作的重要手段.電磁輻射環境質量監測成果能客觀真實的反映環境環保工作成效，為政府決策和電磁輻射環境管理提供技術支撐，為公眾了解輻射環境狀況提供監測信息.各部門強化電磁輻射自動監測系統的建設，應長遠規劃，擴建監測子站數量或類型時，應做好電磁輻射監測子站供配電、電磁輻射設備選型及系統安全的建設.

4.1 硬件設施雙向保障，穩控數據獲取和傳輸

要穩控數據獲取率，建設初期應長遠籌劃，電磁自動監測系統供電應采用雙電源供電，前期建設的單電源供電應升級改造為雙電源供電，即支持太陽能供電和市政供電，且重點關注探頭到電源控制箱的供電方式，以排除供電對探頭讀數的影響.電磁輻射自動監測系統的數據傳輸系統應采用或升級為雙通道傳輸，即支持有線傳輸和4G/5G的無線傳輸.

4.2 建立安全防護措施，保障系統安全

為了保證數據安全，需要建立強有力的安全防護措施，通過網絡隔離、防火墻隔離、安全策略等手段，阻擊外部攻擊.此外，系統還需要建立健全漏洞掃描機制，能夠定期和不定期掃描系統漏洞，并及時進行修復和更新系統補丁.

4.3 選擇性能穩定可靠的設備

運行維護是保障儀器設備正常運行的方法之一，選擇性能優良的儀器設備是避免故障重復出現的重要措施.可多咨詢調研，選擇具有長期可靠運行記錄和良好口碑的品牌型號.

電磁輻射自動監測系統目前供應廠家主要有北京森馥科技、北京天創、天創信測、杭州湘婷、瑞萊保等.貴州省9 個地級市安裝使用的電磁輻射分析儀80%是北京森馥科技股份有限公司生產，設備穩定可靠的性能良好.LED/LCD顯示屏選擇應關注生產工藝和燈珠/燈管器件的性能.

4.4 運行維護機構加強自身能力建設

要高質量發揮電磁自動監測系統的潛能，切實做好電磁輻射自動監測的運維，運維機構須從機構、人員、設備、管理體系等方面落實保障.參考中國環境監測總站發布的《環境質量自動監測運維機構質量管理體系建設通用要求（試行）》的通知，負責電磁自動監測系統運行維護的單位應建立質量管理體系，配備最高管理者、技術負責人和質量負責人.技術負責人和質量負責人應掌握電磁自動站監測系統運維工作范圍內的相關專業技術知識，培訓、指導運行維護人員業務能力并確保自身能力的持續提升，加強電磁自動監測站運行維護的綜合素質；明確質量監督員具體負責自動站運行維護活動的質量監督與改進.運行維護機構應強化對電磁自動監測系統的標識管理和授權操作，配置符合電磁自動監測系統及質控要求的電磁輻射監測設備.

4.5 增加電磁輻射自動監測子站數量和類型，并合理布局

移動通信基站、輸變電設施、廣播電視等，因公眾的關注度較高，加之潛在的電磁輻射危害是存在的，因此，電磁輻射污染源周邊環境的定點實時監測是必要的.增加電磁輻射自動監測子站數量和類型，合理選址優化布局，選定的電磁輻射自動監測子站安裝點應符合代表性、整體性、可比性、穩定性要求，并考慮市政供電的長期可靠性.

一般環境（環境質量）電磁輻射自動監測站點選址應綜合考慮電磁輻射源的種類、數量、人口密度等因素，盡可能地覆蓋居住區、商業交通居民混合區、公共服務區、高新技術產業區等關注點，并使電磁輻射監測儀器儀距離附近的電磁輻射源有一定的距離.

電磁輻射源周邊環境自動監測站點選址應根據直流輸變電工程、交流輸變電工程、移動通信基站、短波廣播發射塔、中波廣播發射塔等具體電磁輻射源，執行相應的監測技術規范，重點選擇住宅、學校、醫院、辦公樓、工廠等有公眾居住、工作或學習的建筑物作為安裝站點.

5 總結及展望

環境電磁輻射自動監測系統是監測技術發展的重要成果，應增加環境電磁輻射自動監測子站的數量和類型，強化運行維護確保電磁輻射監測結果的可靠、穩定，突破大部分地級沒有電磁輻射源自動監測子站的現狀，打造覆蓋面更寬廣的電磁輻射自動監測系統，建立健全監測預警系統為政府決策和電磁輻射環境管理提供技術支撐，讓公眾能實時了解一般環境（環境質量）中的電磁輻射水平，也能直觀掌握輻射源周邊的環境電磁輻射水平，營造電磁輻射技術不斷發展與公眾電磁輻射知識同步提升的良好局面.