油田測試專業放射源安防監管設計

扈君（大慶油田有限責任公司信息技術公司物聯網分公司）

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]。據不完全統計，從1954年到2003年底，全國共發生各類輻射事故1500余起，平均每年發生事故30余起。因此如何有效監管放射源，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，保障人身安全和社會穩定。

1 總體設計

1.1 系統目標

針對目前油田測試專業放射源監控的具體情況，設計油田測試專業放射源監控管理系統，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 系統設計

文中介紹的油田測試專業放射源監控管理系統主要是綜合RFID射頻識別技術、GPS定位、位移、視頻監控來設計的，采用非接觸式信息采集處理，基于地理信息系統的軟硬件結合的實時監控與管理系統，系統前端主要面向的放射源本體、放射源庫、運源車輛的實時監控，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控，防止放射源本體移動出正常范圍，監控系統將提示報警信息，附著在放射源本體的電子標簽啟動實時監測、跟蹤功能，通過定位系統對放射源進行實時定位，實現放射源的自動監管[4]。

2）GPS定位：對放射源本體、運源車的位置信息進行監控。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定的安全范圍后進行報警，結合WebGIS系統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控，放射源本體與安裝位置出現位移，立即發出警報，提醒現場人員注意放射源安全。

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

整合運源車輛的車載自動綜合監控，通過前端的車載劑量率監測儀、車輛狀態監測儀、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控記錄儀，可對整個高危移動源運輸單元進行監控，并發出報警信息，為及時采取應急響應和處置措施提供依據。車門開關報警，通過該裝置，后端系統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定地點才能合規開啟。

系統設計的整體結構包括前端終端設備、后端軟件平臺及數據傳輸，結構圖如圖1所示。

圖1 油田測試專業放射源監控管理系統結構

1.2.2 數據傳輸機制

1）RFID監測:采用 GPRS/CDMA方式傳輸數據。傳輸數據主要是監控數據信息或報警信息。

2）視頻監控子系統:采用 ADSL或2M光纖或3G/4G網絡傳輸數據，數據主要是視頻信號。

3）GPS定位:采用GPRS/CDMA傳輸數據。數據主要是地理坐標數據。

監測及定位信息經過GPRS網絡傳輸，在后端的管理平臺接收、處理、展示并存儲放射源監控數據，通過Web服務器在局域網上提供放射源管理與數據訪問服務。

數據傳輸要保證數據的接收、處理、發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；保證大量數據的數據接收處理效率；數據傳輸遠程配置管理；監控數據實時展示；保證Web服務器的安全性。

2 軟件架構

2.1 整體架構

油田測試專業放射源監控管理系統采用B/S結構，分為3層結構，展示層、應用服務層、數據層（圖2）。展示層為用戶展現服務內容的WEB端，用戶通過移動端及PC端訪問系統。應用服務層為系統提供核心的服務，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服務器及數據備份服務器。第三層數據層為前兩層提供支撐，系統用到的空間數據、放射源數據、屬性數據、視頻數據及其他數據等。

圖2 管理系統軟件架構

2.2 系統功能

油田測試專業放射源監控管理系統的核心是放射源管理軟件的設計開發，分為放射源監控中心、放射源視頻監控中心及配置管理中心。3個中心主要實現放射源本體、源庫、運源車三者的無線視頻監控、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、車輛與放射源狀態報警信息展示、車門開關報警信息展示、放射源信息統計分析、車輛管理、人員管理、工作路線規劃管理、系統管理等功能（圖3）。

圖3 系統功能模塊

1）放射源監控中心。通過前端設備向后端傳輸實時的監控數據，可以實時展示GPS定位數據、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、車輛狀態數據、門開關報警信息展示、各類數據統計分析等。

2）視頻監控中心。系統有獨立的視頻監控管理平臺、硬盤錄像機等一系列相關軟硬件系統，通過現場視頻或現場實時對講，可以隨時掌握放射源工作的實時情況，并在放射源丟失后，對現場情況進行追溯，及時掌握現場動態。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。

放射源視頻監控中心只需在監控現場通過硬盤錄像機將視頻通過網絡接入環境視頻監控系統網絡中即可實現視頻監控的接入。視頻向監控中心的傳輸采用按需傳輸的方式，即平時不傳數據，僅當監控中心需要查看該點視頻時，向監控中心傳輸視頻數據。

3）配置管理中心。主要配置放射源日常監督管理信息、GIS模塊、配置運源車行駛路線規劃信息、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，放射源監控中心可及時得到報警信息并采取后續措施。

2.3 數據通信服務中間件

數據通信服務中間件位于前端設備與后端軟件系統之間的通用服務，這些服務具有標準的程序接口和協議，對于不同的操作系統與前端硬件平臺，可以提供多種符合的接口與協議規范[6]。

系統開啟數據通信服務后，現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，接收的數據包進行格式校驗，通過校驗后進行數據包解析，取出GPS經緯度信息以及RFID電子標簽狀態數據，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?；蛘邩撕灁祿欠癞惓?，存在異常情況提示報警信息，同時將數據存儲到業務數據庫中，為展示、統計查詢的業務提供支撐。

系統采用中間件技術，通過前端硬件設備與后端軟件平臺進行數據通信，實現前端數據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）在線監測。通過各種監控措施以集中監測為主，實現24 h全方位監控，并隨時報警異常情況，引起相關人員注意。

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

3）統計決策。由于監控平臺有放射源的所有資料和實時數據，萬一發生放射源丟失事件可以根據平臺數據挖掘行業統計分析，提供決策支持和統計報表功能。

[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技術的放射源監控系統的設計與實現[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].中國煤炭工業醫學雜志，2011（1）：90-92.

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

[5]左驥.淺談智能視頻監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.面向智能電網通信中間件的關鍵技術研究[J].低碳世界，2016（9）：35-36.