核電行業----輻射監測系統

2012年,環境保護部(國家核安全局)和國家能源局聯合下發的環發[2012]16號《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設規范(試行)》要求,必須對核電廠實施監督性監測,核電廠輻射環境現場監測性監測系統是核電廠必須配套的環境保護設施,核電監督性監測系統建設包括廠區外圍輻射監測子站、前沿站數據匯總中心等部分。廠區外圍輻射監測子站與輻射環境自動監測站的功能及設備基本相同。每個核電站基本都要建設10個以上的輻射監測子站。每個子站的主要設備包括:(1)高氣壓電離室、(2)超大流量氣體采樣器、(3)碘采樣器、(4)3H采樣器、(5)14C采樣器、(6)氣象設備、(7)干濕沉降物、(8)數據采集器、通訊傳輸設備及軟件、(9)站房及基礎設施(站房一般由各核電站提供)。其工作示意圖見下圖



 

輻射環境自動監測站通過市電供電,可實現高穩定度的連續運行、實時獲取、存貯和發送輻射環境信息,并可實現自主/遠程操作,對不同的環境介質取樣,采樣介質包括氣溶膠、干濕沉降物、空氣中3H、14C和空氣中放射性總碘。使用自動監測站配套的氣象觀測設備,還可實時獲取現場的基本氣象信息,包括氣象五要素(溫度、濕度、氣壓、風速和風向)及太陽輻射信息等。同時,通過設備的信號控制可在控制中心觀測并控制設備的運行。
自動監測站通過有線和無線網絡組成網絡監測平臺,具備實時把監測數據和工作狀態傳輸到控制中心的能力,結合氣象信息,可實時展示輻射水平的狀況及趨勢,同時還可判斷異常輻射水平。

  • 自動化(遠程)控制及預防性維護

本系統可遠程配置前端所有設備,例如:采樣器的狀態、采樣時間、采樣流量等信息,還可與具體設備提供商的控制命令綁定和集成,提供遠程對設備的重啟、開機關機等操作。
自動監測站內的工控機上的數據傳輸服務軟件可以通過無線和有線的方式為遠端客戶提供數據服務,并且接收遠端客戶發送的指令進行參數設置等操作,見下圖。

hds3-2


工控機的主要功能:???????????????????????????????
(1)支持包括RS232、RS485、RJ45在內的多種標準數據接口;
(2)支持SNMP、TCP/IP、FTP等多種標準數據傳輸協議;
(3)能夠存儲至少3個月的各種探測數據(以數據文件形式存儲);
(4)可以有線和無線向遠端實時傳輸數據;
(5)可以接收從遠端發送過來的指令,并傳送給相應的探測器;
(6)具有較強的擴展性,方便系統增加功能;
(7)斷電后可以自動重新啟動。
為了保證自動監測站在核應急情況下隨時可用,必須對所有設備的狀態和壽命有一個全面的掌控,在設備失效之前預先進行維修和保養。具體包括以下功能:

  • 設備預期壽命
  • 機械磨損累計
  • 異常數據統計
  • 設備故障統計
  • 預防性維修計劃生成
  • 預防性維修記錄
  • 軟件開發

軟件研發目的是為了開發一個通用平臺,可以方便的實現對各種設備的監測數據進行采集、歸一化、存儲、傳輸。其主要的功能包括:數據的采集、數據的存儲、數據的傳輸、數據展示、自動化(遠程)控制及預防性維護。
(a)總體架構
自動監測站工作流程見圖4。

hds3-2

圖4? 自動監測站工作流程


軟件開發分3個層次:(1)設備層;(2)數據層:(3)應用層。見圖5。
hds3-2

圖5? 系統總體架構


(b)數據采集和存儲
??? 自動監測站的數據采集功能是將各監測設備的監測數據實時采集,并進行計算分析,然后通過協議轉換形成統一的通訊協議和數據格式,存儲數據。
采集程序通過RS485(RS232)~TCP/IP轉換接口采集監測設備的狀態和各種數據,數據的傳輸速率在9,600bps以上。發現某設備有故障時產生報警信號。對采集到的數據進行解析并進行歸一化處理,當數據超過閥值時,發出報警信號。歸一化處理完成后將該組數據存儲到數據庫中,同時保存一組臨時數據文件到固定目錄下,然后啟動上傳通信程序將該數據文件上傳到上級檢測中心,清除該臨時文件,等待下一組數據的到來。
(c)數據的傳輸
??? 自動監測站的數據采集、數據歸一化完成后,上傳數據文件同時通過發送程序將數據文件通過有線寬帶網絡系統或3G無線寬帶路由器、GPRS、CDMA及衛星通信等多種方式的其中一種傳輸到省級數據中心、環境保護部數據中心。網絡通信部分,要求在自動監測站中分別接入有線和無線寬帶進行數據傳輸,需要網絡和運營商提供相應服務。為了確保數據在運營商網絡和前沿站中的傳輸安全,有線網絡和無線網絡使用VPN虛擬專用網絡技術,所有接入網絡的設備和計算機與公共互聯網安全隔離,見圖6。
hds3-2

圖6? 數據傳輸方式


(d)數據展示
??? 數據展示的目的是通過對監測數據的理解,對現有數據進行挖掘,結合專業的角度,在有限的空間內給用戶提供最一目了然的圖表格式,使其快速了解子站的運行情況。
??? 展示方法為圖表結合,并要提供所展示圖表中的原始數據、另存為圖片等功能。另外,為了使數據展示更具靈活性,要實現圖、表相互轉化的功能,換句話說就是見到圖就能轉換為可供分析的數據,見到數據就可繪制圖。
??? 主要來說,展示圖的內容主要是時間和劑量率的關系,不同站點之間的趨勢、同一站點不同設備之間的關系,同一站點設備劑量率與雨量、溫度等的關系等等。
??? 展示的設計理念應為“一張圖”,也就是說要在一張圖上直觀地看到整個站房的工作狀態和關鍵信息,從目前站房的配置來說,電離室和譜儀的測量數據是最關鍵的,因此要在醒目的位置上凸顯出來。其他氣象和采樣設備則通過一定的組合利用圖標的形式展現,見圖7。
??? 展示的層次應至少包括以下幾個狀態:

  • 實時數據;
  • 設備工況(工作狀態),展示采樣器狀態,如工作、故障或正常但未運行等;
  • 歷史數據(對各類歷史數據進行處理、調用、分析、對比、導入、導出);
  • 設備故障、報警信息(如設備啟停故障、設備壽命報警、測量值超限報警等)。
hds3-2

圖7? 數據展示示意圖


恩啊别摸还在上课