茅晶晶，張 斌，李建生

（1.江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，江蘇南京 210036；2.江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，江蘇南京 210036；3.中科宇圖天下科技有限公司，北京 100101）

1 研究背景

輻射環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，也是輻射環(huán)境管理的基礎(chǔ)，江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站較早的開展了信息化系統(tǒng)的建設(shè)工作，已建成多套業(yè)務(wù)和監(jiān)控系統(tǒng)，取得了良好的應(yīng)用效果，在輻射安全監(jiān)管信息化建設(shè)和應(yīng)用中處于全國領(lǐng)先的水平。但是原有各系統(tǒng)建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，獨立運行，信息零散，形成了一個個獨立的信息“孤島”，無法充分利用各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息資源。根據(jù)江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)項目（以下簡稱：1831項目）建設(shè)的總體要求，需要對輻射業(yè)務(wù)和監(jiān)控各個系統(tǒng)進行二次開發(fā)，做進一步的整合，從而加強信息系統(tǒng)間的協(xié)同工作，有效組織信息資源，全面覆蓋監(jiān)測、管理和監(jiān)控等數(shù)據(jù)信息，提高江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力。

2 總體設(shè)計

2.1 邏輯結(jié)構(gòu)

本項目主要對原有系統(tǒng)進行整合，在數(shù)據(jù)資源內(nèi)部共享基礎(chǔ)上，建立統(tǒng)一的核電站監(jiān)控、放射性廢物庫監(jiān)控、核與輻射數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等，具體內(nèi)容如圖1所示。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

本項目所采用的關(guān)鍵技術(shù)包括xml數(shù)據(jù)交換標準、3S集成技術(shù)和三維地圖。

2.2.1 基于XML數(shù)據(jù)交換標準

XML（eXtensible Markup Language，可擴展置標語言）是由W3C（互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織）發(fā)布的一種標準，它是一種數(shù)據(jù)交換格式，允許在不同的系統(tǒng)或應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)，通過一種網(wǎng)絡(luò)化的處理機構(gòu)來遍歷數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存儲或處理數(shù)據(jù)并且將結(jié)果傳輸給相鄰的節(jié)點。它是一組用于設(shè)計數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)的規(guī)則和方法，易于生成便于不同的計算機和應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)文件。

XML的特性主要有：（1）復雜數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢。（2）使底層數(shù)據(jù)更具可讀性和標準性。（3）使用XML模板構(gòu)建被管網(wǎng)元模型，可最大限度地增強網(wǎng)絡(luò)管理軟件的靈活性和可擴展性。（4）增強了基于WEB的網(wǎng)絡(luò)管理方式。

2.2.2 3S集成技術(shù)

采用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)對空間數(shù)據(jù)庫進行管理，并對空間數(shù)據(jù)進行分析，采用RS（遙感）和GPS（全球定位系統(tǒng)）對空間數(shù)據(jù)進行更新。

（1）GIS與RS的集成。GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的有力工具，而遙感（RS）是進行大面積空間數(shù)據(jù)采集和信息提取的有效手段。兩者是相互支持、相互補充的關(guān)系，兩者的結(jié)合，既能保證信息是最新的又能保證信息分析手段的強大和有效。

圖1 總體框架

（2）GIS與GPS的集成。GPS采集的數(shù)據(jù)可以對空間數(shù)據(jù)庫及時更新，同時它還可以為動態(tài)目標提供位置信息，結(jié)合GIS的圖形顯示功能可對臨時目標（如環(huán)境流動監(jiān)測車）進行動態(tài)監(jiān)控，從而為環(huán)保應(yīng)急指揮提供服務(wù)。

2.2.3 三維地圖

三維電子地圖是以三維電子地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，按照一定比例對現(xiàn)實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述（或綜合），其形象性、功能性遠強于二維電子地圖。結(jié)合目前發(fā)展迅速的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和豐富的計算機網(wǎng)絡(luò)資源，三維電子地圖和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，就形成了簡單易用的網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖。網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖通常運用網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對物體實體的坐標進行數(shù)學建模，并且基于GIS系統(tǒng)處理、WEB技術(shù)、計算機圖形學、三維仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)所實現(xiàn)。

3 系統(tǒng)功能

3.1 輻射環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端監(jiān)控設(shè)備、企業(yè)監(jiān)控中心、省市環(huán)保監(jiān)控中心構(gòu)成。前端接入設(shè)備18種，主要包括視頻設(shè)備、劑量設(shè)備、安防設(shè)備、車載GPS、監(jiān)測點設(shè)備、五參數(shù)氣象儀、監(jiān)測車設(shè)備等（見圖 2）。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)圖

3.1.1 輻射劑量監(jiān)控

放射源輻射監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對放射源工作場所劑量的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的管理?？稍诒O(jiān)控中心根據(jù)相應(yīng)權(quán)限設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)的上下限范圍，出現(xiàn)異常情況時進行系統(tǒng)報警和短消息報警，所監(jiān)控的放射源現(xiàn)場畫面在顯示器上自動彈出。

輻射監(jiān)控器由探測器、測量部件、顯示部件和電源組成。探測儀監(jiān)控產(chǎn)品可根據(jù)儀器的功能和需要加以選定。探測后的測量部件將收集到的型號轉(zhuǎn)化為GPRSCDMA的數(shù)據(jù)傳輸模塊的型號，并按照統(tǒng)一標準發(fā)送到環(huán)境監(jiān)察支隊監(jiān)控平臺實現(xiàn)了整體的監(jiān)控。

3.1.2 輻射定位監(jiān)控

根據(jù)安裝的GPS定位設(shè)備，在監(jiān)控系統(tǒng)上實現(xiàn)對當前位置的實時查詢、歷史運動軌跡的回放等功能。同時可以在電子地圖上設(shè)定輻射源的活動區(qū)域，當輻射源位置超出設(shè)定的區(qū)域后，進行報警。

此模塊設(shè)計實現(xiàn)了放射源報警界限的初始設(shè)置，通過此模塊可以實現(xiàn)輻射源定期監(jiān)控時間間隔（即每個多長時間對輻射源的位置信息和使用狀態(tài)進行自動監(jiān)控一次）、設(shè)定最大偏移距離值（即輻射源被移開正常使用位置多大距離時才啟動報警功能）、開啟或關(guān)閉監(jiān)控狀態(tài)和短信報警（只有處在開啟時才能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)控和自動報警）、軌跡記錄與回放等功能。

3.1.3 設(shè)備運行監(jiān)控

顯示系統(tǒng)各監(jiān)測點、監(jiān)測車各設(shè)備運行工作狀態(tài)，以綠色表示正常運行，紅色為退出。方便實現(xiàn)故障原因的排查和故障解除。

3.1.4 網(wǎng)絡(luò)運行監(jiān)控

對系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)的運行狀況進行監(jiān)控，包括網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、各監(jiān)測點檢測車網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)等。

3.1.5 輻射報警

建立報警模型，提供多種報警模式，對監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)提供報警監(jiān)控功能。當監(jiān)控數(shù)據(jù)超出了預先設(shè)定的報警閾值或設(shè)備運行狀態(tài)出現(xiàn)偏離時，系統(tǒng)自動告警。

對于輻射源工作場所環(huán)境量超出設(shè)定的指標時以及非法入侵發(fā)生時，前端監(jiān)控設(shè)備檢測到異常，會及時準確的向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息。接收到報警信息后，中心處理后軟件聲光報警，并將異常數(shù)據(jù)突出顯示，同時在地圖上可以顯示出異常情況發(fā)生的位置。

3.2 核與輻射業(yè)務(wù)系統(tǒng)

所有環(huán)境管理的業(yè)務(wù)工作，包括建設(shè)項目管理、環(huán)境監(jiān)察、各類環(huán)境監(jiān)測以及更高層面的環(huán)境分析、決策支持（如應(yīng)急環(huán)境預測等）等等，都是與全生命周期內(nèi)的輻射源密不可分的。所以，通過理順在整個輻射源源生命周期過程中，對環(huán)境管理工作的直接或間接的影響，不僅使業(yè)務(wù)更加清晰和嚴謹，另一方面也保證了數(shù)據(jù)中心所需管理數(shù)據(jù)的全面和有效，同時也更容易明確可能產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)以哪一塊的管理結(jié)果為準（或源頭）。

輻射源全生命周期的管理依據(jù)江蘇省環(huán)保廳關(guān)于核與輻射工作的業(yè)務(wù)內(nèi)容進行，并考慮輻射源在生產(chǎn)實踐過程中的各個環(huán)節(jié)，以輻射源為主線，實現(xiàn)核與輻射相關(guān)建設(shè)項目申報審批管理、核與輻射安全管理、核與輻射監(jiān)督管理、放射性廢物庫管理的全生命周期管理過程。

3.3 輻射集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是輻射環(huán)境監(jiān)督管理站所有環(huán)境信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。核心設(shè)計理念是建立好數(shù)據(jù)標準規(guī)范體系、規(guī)劃好環(huán)境資源目錄及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及各業(yè)務(wù)之間的邏輯關(guān)系，從日常分散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫加工提煉重要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)形成供全局調(diào)用訪問的數(shù)據(jù)庫，同時對輻射環(huán)境監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)進行整合，通過數(shù)據(jù)比對分析為領(lǐng)導決策提供依據(jù)。預留各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建設(shè)接口為后期建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。實現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一應(yīng)用。集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要內(nèi)容如表1所示。

4 系統(tǒng)特色

4.1 三網(wǎng)合一

實現(xiàn)省庫與權(quán)力陽光、國家系統(tǒng)三網(wǎng)數(shù)據(jù)自動同步，將多處申報的難題建設(shè)為“一次申報、多次使用”，提高工作效率。

4.2 平臺統(tǒng)一

在與國家、省內(nèi)系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，將原有輻射站7個系統(tǒng)的功能統(tǒng)一建設(shè)。打破系統(tǒng)之間的壁壘，統(tǒng)一界面和操作。

4.3 數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一

建立7個系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，并與省內(nèi)系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)。打破原7個系統(tǒng)存在多個數(shù)據(jù)庫的隔閡，實現(xiàn)輻射信息“一處錄入，共享使用”。

表1 服務(wù)器配置

4.4 接口統(tǒng)一管理

將系統(tǒng)對外的10多個數(shù)據(jù)采集接口、數(shù)據(jù)交換接口統(tǒng)一管理，設(shè)備數(shù)據(jù)采集接口統(tǒng)一管理，達到系統(tǒng)“接口統(tǒng)一，擴展簡單”的要求。

4.5 廢物庫三維場景

建立廢物庫三維模型，形象、靈活的實時劑量和視頻展示。

4.6 應(yīng)急響應(yīng)措施全

數(shù)據(jù)偏離正常值報警、數(shù)據(jù)采集中斷報警等等有將近20多種類型的報警模式，可以短信報警、工況圖報警、界面彈出報警信息等多種報警提醒方式。能在最快的速度將信息傳達給相關(guān)人員做應(yīng)急處理。

4.7 一張圖數(shù)據(jù)展示

在地圖上顯示核電站實時監(jiān)測劑量，顯示放射源使用企業(yè)的環(huán)評、驗收、許可、監(jiān)察信息。

5 結(jié)語

江蘇省“1831”項目，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一數(shù)一源、一源多用，環(huán)境管理決策"智慧化。依托該項目工程，輻射環(huán)境應(yīng)用系統(tǒng)集成項目在整體項目的框架下，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的整合和共享，提高了核與輻射相關(guān)業(yè)務(wù)的工作效率，同時提高了核與輻射監(jiān)管能力。