秦山核电辐射环境监测系统信息化建设

0 引言

随着核电的不断建设与运行，公众对核电厂周边环境的状况也给予了充分的关注， 这对核电厂外围环境辐射监测工作提出了更高的要求，建设一个标准化、信息化的环境辐射监测系统并做好辐射环境监测数据实时公开的技术准备显得尤为必要[1-4]。

秦山是中国大陆核电的发源地，是目前我国核电机组数量最多、堆型最丰富、装机容量最大的核电基地。由于秦山各电厂建设历时跨度大，不断扩展完善的辐射环境监测点的建筑条件、通讯手段、监测设备性能等都有差异，导致现场工作效率不高、维修操作复杂、备品备件繁多，随着信息化技术的提高和监测站点全面管理要求的提升，秦山核电于 2018 年开展了辐射环境监测系统的信息化设计和建设工作，信息化改造完成后，实现了辐射环境监测站点设备控制自动化、远程智能安防监控信息化、监测数据采集存储电子化、电源管理和通讯手段标准化，可以让监测管理人员全面实时了解各辐射环境监测站的运行状况和监测数据，为环境监测数据公开、核应急决策、上级监管单位信息化要求提供了技术支持。

1 辐射环境监测系统建设

秦山核电基地在用野外辐射环境监测点共 14 个，除贯穿辐射剂量率监测外，其中的 8 个监测点具有空气氚、空气碳、气溶胶、沉降物等取放样监测功能，6 个兼具气象观测功能，监测点位按照近密远疏原则分布于厂址 10 km 范围内，见图 1。

1.1 环境监测站点信息化结构

环境监测点现有环境贯穿 γ 辐射在线监测仪、气氚取样器、气碳取样器、气溶胶取样器、超大流量气溶胶取样器、溴化镧 γ 谱仪、气象观测仪表等，通过硬件改造升级，对核监测仪表进行协议转换汇总，建立站级数据采集平台，将主 要核监测仪表的测量实时数据、取样实时信息、设备状态数据 以及测量过程中间数据进行采集记录，实现非在线式辐射监测仪器在测量区间的连续监测和无人值守。同时采集监测点风机 状态信息、空调数据、设备运行状态、电源装置、光纤交换机、无线通讯模块的状态信息，通过通讯或硬接线的形式接入站点平台系统，实现 24 小时实时监测与智能化调节控制，以保证所有数据的实时采集上报，设备运行环境的稳定与网络安全。建成后的环境监测站点信息系统主要有四部分组成：

a.在线监测数据采集系统

各监测站点原配置的 γ 辐射在线监测系统和气象观测系统均实现数据实时上传和查看功能。

b.非在线监测数据采集系统

对监测点内已有的环境监测设备进行通讯协议转换，接入现场采集工控机。工控机对监测数据进行存储、汇总、联锁报 警，实现一个监测点一个数据子站的模式，便于掌握实时监测 数据和对历史数据的追溯。

c.设备运行保障系统

对保障环境监测设备安全稳定运行的环境条件数据(温湿度、通风、空调等)、电力系统(强电、UPS 状态等)以及各设备装置运行状态进行实时监测，并通过传输汇总、存储，最后传输至秦山核电环境监测信息系统中心服务器，以实现对设备运行状态的远程查看和控制。

d.安防系统

在主要监测位置如：大门口、房间门口、以及机柜前端安装网络高清红外摄像头，同时在室内安装远控灯，可远程打开照 明，方便夜间查看设备运行状态。电子围栏和门禁系统与视频监控形成同步联动。视频信号通过光纤传输至中心服务器，实现对现场环境及设备状态的远程监控。

环境监测站点信息化数据系统架构如图 2 所示。

环境监测站点数据信息系统的构建，实现单点数据的统一管理，为后续环境监测系统的整体建设提供基础。

1.2 环境监测系统架构

a.物理连接架构

在监测站点系统建设的基础上，利用已敷设的通讯光缆形成主网络，并增加无线 4G 网络(可升级 5G)实现网络冗余，将14 个站级服务器采集的数据传输至环境监测中心系统服务器。该服务器最终将数据提供给秦山核电环境监测信息管理系统，实现多功能信息化数据收集。

b.软件层级设计

环境监测系统整体功能的实现依赖完整的平台软件架构， 整合系统内各环境监测要素，完成辐射监测数据采集平台的建立，实现以站级服务器为个体中心，与中心服务器形成点对多的伞状运维模式。针对监测系统的各层级需求，将整个软件架构分为数据资源层、基础平台层、业务控制层和展示报送层，各层分别具备相应的模块功能。

数据资源层：支持对各类服务器、数据库、非结构化数据、 应用系统、安全系统、网络设备等数据进行监控和管理，为上层的数据分析和数据监测提供底层支持。

基础平台层：对报警引擎、报表引擎、安全认证、公共组件 等做集成和封装，成为连接数据资源和控制层级的中间枢纽。 业务控制层：结合实时数据监测和数据分析两方面系统功能需求，分别实现对野外环境监测系统各软硬件资源的监控管理和数据统计、分析功能，实现对监测点部分控制信息的传输 和反馈。

展示报送层：是系统与用户之间的 UI 层，包括系统工况图、实时数据显示、实时曲线、实时报警状态、数据分析可视化 界面、报表输出等。提供直观、易用的操作界面，能够对数据价值分析的结果进行直观的可视化展现，辅助进行决策。

环境监测系统架构如图 3 所示。

2 系统运行与优化方向

辐射环境监测系统信息化改造完成后已运行近两年，总体运行情况良好，对比原有监测系统，改造后可以实现每个监测 点设备统一管理、数据统一服务，同时结合信息管理平台大数据、物联网、移动互联网技术创新环境监管方式，“多网合一”提升了监测站自动化运行水平，减少人工劳动强度，保障设备可 靠运行。

2.1 监测点实时状态监控与控制

环境监测点常年处于运转状态，且布点分散，工作人员需 定期开展各监测点的现场巡检以确认监测点安全及了解设备 运行情况。信息化改造后，可以通过远程视频每天对各监测点现场进行巡检，结合每周的现场巡检，提高了对监测点安全和 状态监控的频度。

因监测取放样的需要，各取样设备需定期开启，原系统下 工作人员在放样和取样阶段记录各设备运行状态和参数，取样中间过程的状态无法掌握，如遇停电或设备故障导致取样中 断，则该时间段内样品即缺失，无法满足环境监测的要求。新系 统运行后，各监测点取样设备信息可在监测中心实时查看，异常状态下同步向工作人员发出报警信息以便实施远程控制或及时赴现场进行消缺。近两年未发生因设备故障导致的样品取 样未完成的情况，样品完整性得到保障。图 4 为环境监测点实时监控系统的界面图。

2.2运行保障和工作量控制

新系统下各监测点配备大容量 UPS 电源，满足设备供电的冗余性;同时对监测点环境条件的监控，可以在温湿度超过规 定要求的情况下自动开启通风或空调设备，以改善现场环境条件，保障设备的运行。近两年，光纤机和流量计等温度敏感设备 未发生因温度过高而导致传输中断等故障。

核电厂从事野外辐射环境监测的工作人员有限，取样和分析的任务量大，质量控制和数据分析工作的时间被占用，势必 会影响监测数据的质量。信息化运行后，监测站点数据的自动化运行、巡检频度的降低和设备运行可靠性的提升都在一定程度上减少了工作人员外勤工作的频度和工作量，增加了实验室内部化学分析和质量控制的时间，确保环境监测的质量。

2.3 系统优化方向

环境监测系统通过两年的运行和完善后，整体运行效率和稳定性有了很大的提高。但从需求和使用角度考虑，还需要不断地对系统在多方面进行持续改进和提高。

a.融合目前已有的应急监测车监测系统、便携式监测仪表、移动基站子系统进入监测系统内统一协调管理。

b.开发移动端查看和控制功能，实现非工作时间段报警信息的接收和处理。

c.环境监测系统对接实验室信息管理系统，实现监测取样 信息与实验室分析数据的衔接，更大程度提高环境监测的信息化水平。

3 结论

建立高效的环境监测系统，确保监测数据的准确性，对核 电站接受社会监督、提升公众认可度有着积极的现实意义。秦山核电辐射环境监测系统经过几十年的运行，积累和沉淀了较多的实践经验。在新的信息化形势下，顺应科技发展，主动探索 和优化辐射环境监测系统信息化建设，可以满足监管部门和公众对核电厂辐射环境监测的更高要求，本文介绍的秦山核电环境辐射监测系统信息化建设设计思路和运行经验可为国内其 他核电站的辐射环境监测系统改进提供技术参考。