引 言

近年來輻射和核安全事故時有發(fā)生，進行工業(yè)探傷、地質(zhì)勘探、石油測井作業(yè)的輻射裝置在日常使用中更容易產(chǎn)生問題。放射源監(jiān)管是環(huán)保領(lǐng)域的一個重要環(huán)節(jié)，尤其是移動放射源的監(jiān)管，目前在國內(nèi)仍是一個疑難問題，如工業(yè)探傷機， 作業(yè)地點非常雜散，對放射源運輸、作業(yè)、泄露、丟失等情況不能形成有效實時的在線監(jiān)管，往往造成事態(tài)反應(yīng)不及時， 原因追溯不清晰等現(xiàn)象。因此，開發(fā)一套對放射源儲存、移動及使用狀況進行實時監(jiān)管的信息管理系統(tǒng)是非常重要的。

1 放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)研發(fā)背景

隨著輻射技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生、地質(zhì)勘探、工業(yè)探傷、油井作業(yè)等領(lǐng)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(jiān)管日益迫切。目前主要是以使用企業(yè)日常管理為主，政府監(jiān)管部門定期現(xiàn)場檢查為輔，監(jiān)管部門不能實時掌握移動放射源的輻射劑量和位置狀態(tài)。

在放射源的管理中，放射源的位置監(jiān)控、放射源的輻射劑量率監(jiān)控、放射源信息管理、放射源異地使用管理都是監(jiān)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(xiàn)對放射源的統(tǒng)一監(jiān)管，有效提高環(huán)保部門的放射源監(jiān)管水平和效率，為放射源的科學管理提供可靠技術(shù)手段，降低放射源丟失、被盜等事故發(fā)生機率，保障用源企業(yè)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(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)放射源在線監(jiān)管的管理信息系統(tǒng)，目前已在寧夏、青海、河南等省區(qū)的多個行業(yè)進行推廣使用，取得了良好的效果。

2 放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)的總體技術(shù)框架

2.1 需求分析

(1) 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，研制功能齊全的放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)。

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

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

2.2 技術(shù)框架

移動放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)解決方案是在結(jié)合了國內(nèi)、國外放射源管理的先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以環(huán)保部核安全局已經(jīng)實行的“一源一卡”放射源統(tǒng)一身份管理為依托，在全國聯(lián)網(wǎng)的“放射源動態(tài)跟蹤管理信息平臺”基礎(chǔ)上擴展用于移動放射源在線監(jiān)控和實時監(jiān)控方案。

系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)、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(shù)手段，以實現(xiàn)移動放射源在存儲、運輸、作業(yè)環(huán)節(jié)中的管理為目標，推出包括放射源在靜置、移動、室內(nèi)、室外、運輸?shù)雀鞣N情況的在線監(jiān)控管理統(tǒng)一平臺化軟件與配套設(shè)備。

2.3 系統(tǒng)組成

2.3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)是通過放射源在線監(jiān)控管理平臺軟件與終端配套設(shè)備，對放射源在運輸、使用等環(huán)節(jié)進行全天候、高密度的監(jiān)管，放射源在靜置、移動、室內(nèi)、室外、運輸?shù)热^程應(yīng)用當中，都分別采用不同的監(jiān)管設(shè)備組合與軟件平臺一起，進行全方位的數(shù)據(jù)采集、平臺展示、信息推送，以達到放射源實時監(jiān)管的目的。

放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)由硬件終端設(shè)備、通信系統(tǒng)、中間服務(wù)器、放射源在線監(jiān)管軟件平臺組成，如圖 1 所示。

2.3.2 多功能監(jiān)管電子標簽

(1) 內(nèi)置有源 2.4 GHz 電子標簽，存儲放射源的基本信息。

(2) 內(nèi)置 3G移動數(shù)據(jù)通信模塊，可在放射源出現(xiàn)異常情況下向監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)送實時的地理位置和放射劑量數(shù)據(jù)。

(3) 內(nèi)置 GPS模塊，可為放射源提供地理位置數(shù)據(jù)。

(4) 內(nèi)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(shù)據(jù)。

(5) 電子標簽具備常規(guī)電池和應(yīng)急電池，常規(guī)電池可保證電子標簽在監(jiān)管狀態(tài)時能夠工作至少半年以上，在實時放射劑量測量狀態(tài)下可至少工作半年以上，在報警定位狀態(tài)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(huán)境下工作。

(8) 電子標簽具有無線充電功能，在內(nèi)置電池電壓過低時，可采用配套的無線充電器對其內(nèi)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(shè)備上，提供各種放射源設(shè)備的安裝支架。

2.3.3 智能運輸監(jiān)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(jiān)控。

(1) 監(jiān)管用鉛箱具有放射劑量采集報警裝置，可實時對鉛箱內(nèi)的放射源進行監(jiān)測，一旦發(fā)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(nèi)的放射源進行監(jiān)控的功能，監(jiān)控放射源是否在鉛箱內(nèi)。

(3) 監(jiān)管鉛箱自帶 3G移動數(shù)據(jù)通信和 GPS，在移動過程中會將地理信息以及鉛箱內(nèi)的放射源狀態(tài)實時發(fā)送到監(jiān)管平臺。

(4) 監(jiān)管鉛箱集成了無線充電模塊，可對放置在內(nèi)的放射源電子標簽進行充電。

(5) 監(jiān)管鉛箱具有加強放射性防護功能。

2.3.4 手持式智能監(jiān)管終端（PDA）

手持放射源監(jiān)管終端（PDA）可以實時監(jiān)控作業(yè)范圍內(nèi)的放射源，采集作業(yè)區(qū)域的放射劑量，并將作業(yè)現(xiàn)場狀態(tài)和數(shù)據(jù)以及地理位置信息實時上傳到監(jiān)管平臺。該終端具有以下特點：

(1) 基于 Windows 或Android 操作系統(tǒng)；

(2) 3.5 寸LED 大屏幕液晶顯示；

(3) 內(nèi)置 3G通訊模塊，具備電話、短信功能；

(4) 內(nèi)置 GPS模塊；

(5) 內(nèi)置放射劑量采集模塊；

(6) 內(nèi)置 200萬像素攝像頭，可攝像、拍照；

(7) 可實時上傳現(xiàn)場視頻、圖片和聲音；

(8) 可顯示所在區(qū)域的放射源狀態(tài)和放射劑量；

(9) 具有 2 500 mAh電池，可連續(xù)工作 10小時以上。

2.3.5 智能監(jiān)管庫房終端

放射源智能監(jiān)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(fā)電系統(tǒng)，可以在無供電環(huán)境的野外放射源庫房中使用，放射源智能監(jiān)管庫房終端在無太陽光的狀態(tài)下可連續(xù)工作 15 天以上。

放射源智能監(jiān)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(jiān)管電子標簽識別和人員識別；

(2) 內(nèi)置 GPS模塊；

(3) 具有 3G通訊功能；

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

(5) 可在惡劣環(huán)境下工作。

2.4 系統(tǒng)工作過程

放射源存儲及作業(yè)過程監(jiān)管

放射源作業(yè)過程監(jiān)控示意圖如圖 2所示。

圖 2放射源作業(yè)過程監(jiān)控示意圖

安裝在輻射裝置上的電子標簽，集成了輻射劑量檢測、GPS 衛(wèi)星定位、GPRS 移動數(shù)據(jù)通信三個功能模塊。通過移動通信網(wǎng)絡(luò)，輻射裝置的輻射劑量率和位置信息會在經(jīng)過加密后發(fā)送到監(jiān)管平臺中存儲。在現(xiàn)場作業(yè)過程中，電子標簽會每隔幾分鐘就上傳一次數(shù)據(jù)，確保上端平臺能夠及時掌握現(xiàn)場放射源各種信息。

2.4.2 放射源運輸過程監(jiān)管

當放射源在不同的現(xiàn)場作業(yè)，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(jiān)測放射源的劑量情況，并隨時上報鉛箱的其他相關(guān)監(jiān)測信息。運輸過程監(jiān)控示意圖如圖 3 所示。

圖 3 放射源運輸過程監(jiān)控示意圖

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(jiān)管，一旦超出特定的監(jiān)控距離， 由PDA 及時報警。以此保證使用手持監(jiān)管終端的工作人員始終在運輸監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，防止在輻射裝置運輸時被盜或丟失。

3 放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)揮的管理作用和社會效益

放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)對完善放射源監(jiān)管，促進輻射應(yīng)用行業(yè)健康發(fā)展，建立放射源安全監(jiān)管的長效機制，保證人民的生命財產(chǎn)安全和社會的和諧穩(wěn)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(fā)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(tǒng)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(xiàn)放射源丟失事故后，可通過查閱放射源全程監(jiān)控數(shù)據(jù)，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(xiàn)場，利用電子監(jiān)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(jiān)管的針對性和有效性；

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

結(jié) 語

放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)采用了先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實時采集放射源儲存、運輸和使用過程中的各類數(shù)據(jù)，記錄放射源的狀態(tài)，可對異常數(shù)據(jù)提前報警；當發(fā)生放射源丟失事故后， 及時通知相關(guān)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(chǎn)安全。

通過放射源在線監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)對放射源管理的全過程監(jiān)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(yīng)用前景。