油田測試專業(yè)放射源安防監(jiān)管設計

扈君（大慶油田有限責任公司信息技術公司物聯(lián)網(wǎng)分公司）

引言

放射源是指由放射性元素合成的，對外界能夠產生輻射照射的物質或實體[1]。放射源按照不同線型分為α放射源、β放射源、γ放射源、低能光子源和種子源等[2]，按照放射源被封裝的方式分為密閉源與非密閉源。由于一些放射源輻射強度較大，被包裹在外殼中，屬于密閉放射源，對于一些放射強度小的放射源，不需要外殼包裹，為非密閉源。放射源發(fā)射出來的射線具有一定的能量，它能夠破壞細胞組織，對人體造成傷害。當人體受到大量射線照射時，會產生不同程度的傷害，嚴重會導致機體損傷，甚至死亡[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計，從1954年到2003年底，全國共發(fā)生各類輻射事故1500余起，平均每年發(fā)生事故30余起。因此如何有效監(jiān)管放射源，丟失后能否迅速找回是減少安全事件的關鍵。保證放射源時刻處于受控狀態(tài)，保障人身安全和社會穩(wěn)定。

1 總體設計

1.1 系統(tǒng)目標

針對目前油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控的具體情況，設計油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)，目的是為了放射源本體的全方位、24 h不間斷管理，達到放射源安全的提前預防、及時報警、有效回溯，全面及時的了解放射源的狀況，便于決策層在遇到緊急情況果斷采取應對方案，避免不必要的損失。

1.2 系統(tǒng)設計

文中介紹的油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)主要是綜合RFID射頻識別技術、GPS定位、位移、視頻監(jiān)控來設計的，采用非接觸式信息采集處理，基于地理信息系統(tǒng)的軟硬件結合的實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)，系統(tǒng)前端主要面向的放射源本體、放射源庫、運源車輛的實時監(jiān)控，后端一套完善的軟件管理平臺做支撐。

1.2.1 應用技術

1）RFID射頻識別技術：對于封裝后的放射源進行監(jiān)控，防止放射源本體移動出正常范圍，監(jiān)控系統(tǒng)將提示報警信息，附著在放射源本體的電子標簽啟動實時監(jiān)測、跟蹤功能，通過定位系統(tǒng)對放射源進行實時定位，實現(xiàn)放射源的自動監(jiān)管[4]。

2）GPS定位：對放射源本體、運源車的位置信息進行監(jiān)控。當放射源設備被異常移動超出正常范圍、運源車與放射源本體距離超出規(guī)定的安全范圍后進行報警，結合WebGIS系統(tǒng)對運源車的行車路線進行跟蹤。

3）位移：對放射源本體的安裝位置進行監(jiān)控，放射源本體與安裝位置出現(xiàn)位移，立即發(fā)出警報，提醒現(xiàn)場人員注意放射源安全。

4）視頻監(jiān)控：對放置放射源的源庫、運源車、施工現(xiàn)場進行24 h實時監(jiān)控和錄像，防止在放射源丟失后，對現(xiàn)場情況進行追蹤，及時掌握事發(fā)現(xiàn)場情況，保持放射源處于受控狀態(tài)[5]。

整合運源車輛的車載自動綜合監(jiān)控，通過前端的車載劑量率監(jiān)測儀、車輛狀態(tài)監(jiān)測儀、車門報警開關、GPS定位裝置、攝像機、3G無線傳輸裝置和綜合監(jiān)控記錄儀，可對整個高危移動源運輸單元進行監(jiān)控，并發(fā)出報警信息，為及時采取應急響應和處置措施提供依據(jù)。車門開關報警，通過該裝置，后端系統(tǒng)可以實時獲得車門是否正常開關的信號，保證了高危移動源運輸車輛在規(guī)定地點才能合規(guī)開啟。

系統(tǒng)設計的整體結構包括前端終端設備、后端軟件平臺及數(shù)據(jù)傳輸，結構圖如圖1所示。

圖1 油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)結構

1.2.2 數(shù)據(jù)傳輸機制

1）RFID監(jiān)測:采用 GPRS/CDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)主要是監(jiān)控數(shù)據(jù)信息或報警信息。

2）視頻監(jiān)控子系統(tǒng):采用 ADSL或2M光纖或3G/4G網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要是視頻信號。

3）GPS定位:采用GPRS/CDMA傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要是地理坐標數(shù)據(jù)。

監(jiān)測及定位信息經(jīng)過GPRS網(wǎng)絡傳輸，在后端的管理平臺接收、處理、展示并存儲放射源監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過Web服務器在局域網(wǎng)上提供放射源管理與數(shù)據(jù)訪問服務。

數(shù)據(jù)傳輸要保證數(shù)據(jù)的接收、處理、發(fā)送方面的安全有效進行。技術需求主要包括：保證實時響應大量終端連接請求；保證大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收處理效率；數(shù)據(jù)傳輸遠程配置管理；監(jiān)控數(shù)據(jù)實時展示；保證Web服務器的安全性。

2 軟件架構

2.1 整體架構

油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)采用B/S結構，分為3層結構，展示層、應用服務層、數(shù)據(jù)層（圖2）。展示層為用戶展現(xiàn)服務內容的WEB端，用戶通過移動端及PC端訪問系統(tǒng)。應用服務層為系統(tǒng)提供核心的服務，分別為通信服務器、GIS服務器、視頻存儲服務器、中間件服務器、WEB服務器及數(shù)據(jù)備份服務器。第三層數(shù)據(jù)層為前兩層提供支撐，系統(tǒng)用到的空間數(shù)據(jù)、放射源數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)等。

圖2 管理系統(tǒng)軟件架構

2.2 系統(tǒng)功能

油田測試專業(yè)放射源監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心是放射源管理軟件的設計開發(fā)，分為放射源監(jiān)控中心、放射源視頻監(jiān)控中心及配置管理中心。3個中心主要實現(xiàn)放射源本體、源庫、運源車三者的無線視頻監(jiān)控、GPS定位、WebGIS地圖（A4底圖）實時展示定位、軌跡回放、歷史軌跡查詢、車輛與放射源狀態(tài)報警信息展示、車門開關報警信息展示、放射源信息統(tǒng)計分析、車輛管理、人員管理、工作路線規(guī)劃管理、系統(tǒng)管理等功能（圖3）。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

1）放射源監(jiān)控中心。通過前端設備向后端傳輸實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)，可以實時展示GPS定位數(shù)據(jù)、WebGIS地圖（A4底圖）實時展示放射源車與放射源本體定位、放射源報警信息、事故應急處理、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)、門開關報警信息展示、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。

2）視頻監(jiān)控中心。系統(tǒng)有獨立的視頻監(jiān)控管理平臺、硬盤錄像機等一系列相關軟硬件系統(tǒng)，通過現(xiàn)場視頻或現(xiàn)場實時對講，可以隨時掌握放射源工作的實時情況，并在放射源丟失后，對現(xiàn)場情況進行追溯，及時掌握現(xiàn)場動態(tài)。硬盤錄像機配置1T的存儲硬盤，可以存儲單路約2個月的錄像。

放射源視頻監(jiān)控中心只需在監(jiān)控現(xiàn)場通過硬盤錄像機將視頻通過網(wǎng)絡接入環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡中即可實現(xiàn)視頻監(jiān)控的接入。視頻向監(jiān)控中心的傳輸采用按需傳輸?shù)姆绞?，即平時不傳數(shù)據(jù)，僅當監(jiān)控中心需要查看該點視頻時，向監(jiān)控中心傳輸視頻數(shù)據(jù)。

3）配置管理中心。主要配置放射源日常監(jiān)督管理信息、GIS模塊、配置運源車行駛路線規(guī)劃信息、配置位移報警范圍、車輛管理、人員管理、放射源基本信息管理、系統(tǒng)管理等。配置中心可提前對運源車設定工作路線，一旦駕駛人員偏離該預設路線，放射源監(jiān)控中心可及時得到報警信息并采取后續(xù)措施。

2.3 數(shù)據(jù)通信服務中間件

數(shù)據(jù)通信服務中間件位于前端設備與后端軟件系統(tǒng)之間的通用服務，這些服務具有標準的程序接口和協(xié)議，對于不同的操作系統(tǒng)與前端硬件平臺，可以提供多種符合的接口與協(xié)議規(guī)范[6]。

系統(tǒng)開啟數(shù)據(jù)通信服務后，現(xiàn)場的終端設備通過通信中間件程序與后端管理平臺進行通信，接收的數(shù)據(jù)包進行格式校驗，通過校驗后進行數(shù)據(jù)包解析，取出GPS經(jīng)緯度信息以及RFID電子標簽狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過提示文本或曲線在頁面上實時刷新，進而判斷位置是否存在異?；蛘邩撕灁?shù)據(jù)是否異常，存在異常情況提示報警信息，同時將數(shù)據(jù)存儲到業(yè)務數(shù)據(jù)庫中，為展示、統(tǒng)計查詢的業(yè)務提供支撐。

系統(tǒng)采用中間件技術，通過前端硬件設備與后端軟件平臺進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)信息的及時有效傳送（圖4）。

圖4 服務中間件結構

3 結論

文中介紹對放射源實施24 h全方位的監(jiān)控管理方式，杜絕了放射源管理的疏漏，增強了放射源管理的安全性。通過實例應用證明，有如下特點：

1）在線監(jiān)測。通過各種監(jiān)控措施以集中監(jiān)測為主，實現(xiàn)24 h全方位監(jiān)控，并隨時報警異常情況，引起相關人員注意。

2）定位追溯。根據(jù)GPS和視頻監(jiān)控，可以追溯到事件發(fā)生時的影響，還可根據(jù)GPS路徑查看放射源的移動路徑，便于追查情況。

3）統(tǒng)計決策。由于監(jiān)控平臺有放射源的所有資料和實時數(shù)據(jù)，萬一發(fā)生放射源丟失事件可以根據(jù)平臺數(shù)據(jù)挖掘行業(yè)統(tǒng)計分析，提供決策支持和統(tǒng)計報表功能。

[1]孫樹正.放射源的制備與應用[M].北京：北京原子能出版社，1992：1-50.

[2]何海洋.基于GPRS技術的放射源監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].浙江：浙江大學，2012.

[3]曹向可，錢慶增，沈福海，等.2008年唐山市放射工作人員血象檢測結果分析[J].中國煤炭工業(yè)醫(yī)學雜志，2011（1）：90-92.

[4]王中華.基于RFID技術的危險品運輸監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].安徽：安徽理工大學，2014.

[5]左驥.淺談智能視頻監(jiān)控技術及其在安防領域的應用[J].科技視界，2017（7）：230.

[6]朱文生.面向智能電網(wǎng)通信中間件的關鍵技術研究[J].低碳世界，2016（9）：35-36.