輻射環境自動監測站運維淺談

于現臣 喬 冕 王治海

（山東省核與輻射安全監測中心，山東濟南 250117）

0 引言

海洋和大氣是全體人類共享的地球資源，嚴重的核與輻射環境污染事故能夠通過海洋和大氣影響到全球生態環境。2021 年，日本政府決定將福島第一核電站核污水在2023 年排入大海，受到國際社會的強烈反對。日本作為我國的鄰近國家，我們十分關注其排放核污水對于我國海洋環境與生物的影響，生態環境部門作為輻射環境安全的守護者，會密切關注核污水對我國海洋環境造成的影響。生態環境部門采用輻射環境空氣自動監測站和輻射環境海洋自動監測站實時監測我國大氣和海洋的輻射環境水平，對保障我國輻射環境安全、保護公眾健康、消除公眾涉核恐懼具有非常重要的作用[1]。

1 建設背景

山東省是核能與核技術利用大省，放射源和射線裝置單位和數量均為全國前列；海陽核電廠與石島灣核電廠運行核電機組3 臺，在建核電機組4 臺，數臺核電機組開展前期準備工作，核電項目進入發展“快車道”，監督性監測的任務日趨繁重；近年來，朝鮮先后進行了6 次核試驗，山東省處于東北邊境地區，在境外核試驗影響范圍內，核與輻射應急任務繁重；同時，山東省還肩負著鄰省的江蘇田灣核電廠、遼寧紅沿河核電廠的核事故應急監測工作；伴生放射性礦產資源開發利用活動增多，高風險移動放射源轄區內作業頻繁。核與輻射安全保障任務日益繁重，公眾核與輻射安全訴求不斷提高，為時刻保障公眾與輻射環境安全[2]，成熟、高效、穩定運營輻射環境，自動監測是生態環境部門的職責使命。

2 大氣輻射環境自動站構成及功能

輻射環境自動站（以下簡稱“自動站”）以連續在線監測儀器為核心，由數據采集系統、安全加密系統、供電系統、安防系統、采樣系統、傳輸系統、站房基礎設施等部分組成。自動站的主要功能為數據連續監測和樣品采集，采集的數據有瞬時環境γ 輻射劑量率、空氣中典型核素實時分析圖譜、溫濕度、氣壓、風向、風速、雨量等，采集到的數據經過計算后實時傳輸至數據匯總平臺，通過生態環境部（國家核安全局）全國空氣吸收劑量率發布系統可以查看全國環境監測點和核電廠監測點的小時數據均值；根據年度采樣計劃和應急任務要求，自動站可以完成氣溶膠、碘、干沉降物、濕沉降物、氚、碳等采集任務，樣品經自動采集后送回實驗室用于分析。

3 自動站日常管理

3.1 完善運行管理制度

一是嚴格按照《國控輻射環境空氣自動監測站運行管理辦法》[3]等上級部門的要求和規定，編制《輻射環境空氣自動監測站運行手冊》，成立自動站運行管理小組，配備專職運維管理人員，把運維職責落實到人。二是每年年初制定自動站采樣、監測方案，明確自動站的采樣頻次、采樣時間、數據獲取率要求，按照任務分解表定期調度自動站運維工作。三是每年組織運維人員開展集中培訓，通過現場教學和理論知識相結合的方式考核運維人員的實操能力。

3.2 精細現場巡查

每月對各自動站進行1 次巡檢[4]，巡檢人員至少2 名，巡檢工作一般安排在月初，巡檢路線由巡檢人員自行安排。巡檢人員在工作過程中，對發現的問題立即開展原因排查，及時排除故障。自動站巡檢結束后，應填寫自動站月度巡檢表，將巡檢情況進行記錄并存檔。

巡檢時攜帶的裝備有：工具箱、萬用表、記錄表、便攜式氣象儀、便攜式劑量率儀、豁免標準源、清潔工具、密封條等。

巡檢自動站外觀情況：（1）檢查站房內外支撐設備是否完好和銹蝕；（2）對站房、機柜進行清潔，對所有設備上的灰塵進行清掃（干濕沉降采集內的灰塵不能清除）；（3）對站房周圍的環境進行清潔，保持干凈、整潔；（4）檢查配電箱內空氣開關、防雷模塊是否在正常工作位置；（5）檢查站房、機柜大門密封條是否老化，防止雨水滲入。

自動站儀器設備：（1）檢查輻射監測儀器（包括γ 譜儀和γ 空氣吸收劑量率監測儀）、氣象設備（包括雨量計、風速風向儀等）是否完好，是否正常運行，并清除雨量計內的灰塵、落葉等雜物；（2）檢查采樣器（包括超大流量采樣器、大流量氣溶膠與碘采樣器、空氣中氚采樣器、空氣中碳-14采樣器、干濕沉降采樣器等）是否能夠正常工作（開機測試），流量顯示是否正常，是否需要添加潤滑劑，并對進氣口和出氣口進行清潔；（3）檢查站房、機柜內溫度是否正常；（4）根據現場顯示器查看通信是否正常，斷開有線網絡測試無線網絡是否正常；（5）檢查系統供電情況，檢查蓄電池是否漏液，如漏液，應及時進行清理并及時更換蓄電池。蓄電池每年1 次完全充放電，并視蓄電池使用情況進行更換。

極端天氣到來之前，巡檢人員應提前到各站點進行設備加固等檢查工作。在極端天氣期間，值班人員必須在崗，密切關注各自動站的運行情況。在極端天氣后，巡檢人員立即對各監測子站進行全面檢查。

3.3 完備的保障體系

自動站的連續運行要求出現故障后人員和儀器設備第一時間到位，自動站故障率主要分為電路故障、通信故障、監測設備故障、采樣器故障4 類。電路故障主要是由于自動站長年累月運行中線路老化導致的短路和電流不穩定，對于這種故障應防患于未然，線路定期更換，防止線路短路對自動站造成更大的損傷。通信故障，一是有線網絡可能受到大風等天氣的影響而中斷，及時報修的同時應盡量選擇穩定的安裝線路；二是VPN 出現故障，VPN 在東部沿海潮濕環境中故障概率較高，需要按比例配備備品。監測設備故障，監測設備長期戶外運行，出現故障的概率最高，為保障監測設備出現故障后數據不中斷，需根據不同的型號配備充足的監測設備，一旦發現問題及時更換，更換時應考慮校準系數的修正。采樣器故障，采樣器故障分為兩種：一種是日常頻次較少的設備，如干濕沉降采樣器，日常采樣時只用干沉降采樣，導致長時間的軸承不運行；另一種是與外界環境關聯較多的設備，比如氣溶膠采樣器，外界空氣質量差，采樣時容易導致采樣器電流過大。針對上述兩種情況，一是要注意日常保養，現場檢查時對干濕沉降采樣器添加潤滑油；二是空氣質量差時要及時更換濾膜。

4 自動站發展建議

我國輻射環境監測網絡自2007 年建設，部分自動站運行時間已超10 年，當時自動站的設計思路與標準已落后于當前技術進步與信息化發展，需對其進行整體設計，提升自動站運維效率，結合多年來自動站運行維護中積累的經驗，提出以下幾點建議。

4.1 模塊化設計

統一自動站使用軟件系統、儀器設備數據協議、各設備之間的接口協議、基礎設施建設標準化方案。目前運行的自動站使用的儀器設備、操作軟件等各有不同，一些進口設備已經停產，一旦發生技術故障，只能受制于原建設方或者進口代理商，維修費用高、維修周期長等問題制約著自動站問題解決效率。由生態環境部組織制定全國統一的自動站建設標準，采用性能穩定、技術先進、商品化程度高、功能模塊化設備，能夠大幅度提升運維水平。

4.2 提升信息化建設水平

自動站是獲取實時監測信息的“哨兵”，需要第一時間將信息傳遞給我們，基于我國移動通信、衛星通信技術的迅速發展，自動站的信息傳遞方式既要確保日常傳輸的穩定性，又要兼顧事故應急狀態下傳輸的暢通性。一是日常傳輸的設計思路從“有線＋無線”改為“雙無線”。通過多年的運行來看，自動站周圍的無線傳輸穩定性要高于有線，而且有線線路的運行維護成本也高于無線網絡。二是對重點區域的自動站增加衛星通信傳輸功能。隨著我國北斗衛星的全覆蓋，通過增加北斗衛星傳輸功能保障極端情況下常規通信方式中斷后的傳輸必不可少。三是利用微信推送的方式開展自動站運行情況傳輸。目前自動站的預警信息通過短信報警的形式提醒運維人員，傳輸內容有限，通過微信推送不僅可以推送文字內容，還可以增加截圖、譜圖等更豐富的信息，進一步幫助運維人員全面了解自動站運行故障和問題。四是自動站的建設地點在公園等公共設施附近，通過電子顯示屏等方式開展公眾宣傳，提升輻射環境監測的受眾度[6]。

4.3 推動自動站運行維護市場化

需要經過培訓的專職人員維護自動站運行，目前，市級自動站運維人員主要來自各市生態環境監測中心，人員少、流動性大，所學專業和日常從事的環境監測工作與放射性專業差距較大，且自動站運維中出現的問題涉及計算機、工程機械、弱電等諸多內容，環境監測技術人員去運維自動站顯得力不從心。建議采用社會化第三方的模式開展自動站的運維，對第三方的資質和人員能力進行限定，人員持證上崗開展運維[7]。

5 結語

自動站監測工作是筑牢核與輻射安全的一道重要防線，是我們生態環境人履行使命、保護和改善生態環境的重要手段。提高自動站運行維護水平，加快建設智能化、信息化自動站，充分發揮自動站數據在生態環境中的基礎性作用，滿足公眾對于環境數據和安全的需求。