核輻射與有害氣體安全報(bào)警系統(tǒng)
1、概述
1.1、簡(jiǎn)介
根據(jù)輻射防護(hù)三原則與國(guó)家有毒有害污染物標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，考慮核輻射與有害污染可能引發(fā)的重大危害，以及某種特定核事故情況下的輻射安全報(bào)警，根據(jù)專項(xiàng)要求建設(shè)一套核臨界輻射安全報(bào)警系統(tǒng)，與此同時(shí)選配一系列輻射防護(hù)應(yīng)急監(jiān)測(cè)儀器與實(shí)驗(yàn)分析設(shè)備。
一、核輻射現(xiàn)場(chǎng)輻射安全報(bào)警系統(tǒng)
核輻射安全報(bào)警系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和監(jiān)控，完成對(duì)核研院元件樓的放射性實(shí)時(shí)監(jiān)控及環(huán)境輻射安全和核臨界輻射安全雙報(bào)警功能。
本系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，通過由雙絞線連接的RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)，來實(shí)時(shí)采集安裝在現(xiàn)場(chǎng)的4臺(tái)RAM-I 在線輻射安全報(bào)警儀和12個(gè)輻射探頭，通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的加工處理，以數(shù)字和圖形曲線的方式向管理人員呈現(xiàn)輻射現(xiàn)場(chǎng)的劑量率信息。同時(shí)以雙報(bào)警的機(jī)制來控制系統(tǒng)的聲光報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)與視頻聯(lián)動(dòng)等功能。
1.2、設(shè)計(jì)的依據(jù)
1．中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法（1989）
2．建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法（1986）
3．中華人民共和國(guó)放射性污染防治法（2003）
4．中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法（2001）
5．GB8999-88《電離輻射監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)保證一般規(guī)定》
6．HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》
7．GB12379-90《環(huán)境核輻射監(jiān)測(cè)規(guī)定》
8．GB/T14583-93《環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》
9．GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（替代GB8703-88輻射防護(hù)規(guī)定與GB4792-1984
2、系統(tǒng)特點(diǎn)
2.1、監(jiān)測(cè)過程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)遠(yuǎn)程控制
該監(jiān)測(cè)過程由工業(yè)計(jì)算機(jī)，智能化儀表和光電執(zhí)行部件構(gòu)成，全過程以工業(yè)計(jì)算機(jī)作為控制大腦，只需預(yù)先設(shè)置好合適的參數(shù)就能自動(dòng)完成監(jiān)測(cè)過程的數(shù)據(jù)采集、聲光報(bào)警、高低雙閾值報(bào)警和視頻監(jiān)視聯(lián)動(dòng)等功能。該系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)及自動(dòng)化程度都接近或超過國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。
2.2、采用集中式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
與分布控制模式相比具有*的可靠性與并行處理能力，同時(shí)具有微機(jī)全自動(dòng)、人工手動(dòng)二種操作工況，各種工況可以任意切換，并且可以在各工況間傳遞數(shù)據(jù)，為用戶提供了極大的靈活性。
2.3、安全可靠
系統(tǒng)采用4臺(tái)監(jiān)控主機(jī)12個(gè)探頭完成對(duì)不同位置、不同區(qū)域與不同功能區(qū)的輻射現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該種設(shè)計(jì)*實(shí)現(xiàn)了輻射監(jiān)控的冗余設(shè)計(jì)，相對(duì)單主機(jī)多探頭的設(shè)計(jì)明顯的提供了輻射事故時(shí)準(zhǔn)確報(bào)警的概率，大大提供了系統(tǒng)的可靠性。
2.4、操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)
控制軟件人機(jī)界面十分友好，所有的操作只需在一個(gè)控制面板上就可全部完成，簡(jiǎn)單易用，實(shí)用性強(qiáng)。
2.5、技術(shù)先上的進(jìn)性
輻射監(jiān)測(cè)量除全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)外，在技術(shù)手段的選擇上，使用 "解決方案"、"C#"、"三層結(jié)構(gòu)"和"面向?qū)ο? 等比較成熟而又有發(fā)展前途的*技術(shù)，保證整套系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)的技術(shù)。
3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)的控制核心主要由兩臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。*臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主要控制計(jì)算機(jī)，它通過帶高壓隔離的轉(zhuǎn)換器將，四臺(tái)RAM-I 在線輻射安全報(bào)警儀主機(jī)進(jìn)行RS485組網(wǎng)，該計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，以通用的485通訊協(xié)議，向四臺(tái)RAM-I輻射報(bào)警儀主機(jī)輪詢采集數(shù)據(jù),并對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。系統(tǒng)中每臺(tái)RAM-I輻射報(bào)警儀主機(jī)接三個(gè)輻射探頭，對(duì)應(yīng)每個(gè)探頭都配有相應(yīng)的報(bào)警燈。當(dāng)某路探頭輻射劑量率超標(biāo)時(shí)，對(duì)應(yīng)的報(bào)警燈、RAM-I主機(jī)和上位機(jī)程序均給出聲光報(bào)警，同時(shí)上位機(jī)將向另一臺(tái)視頻監(jiān)控用工控機(jī)發(fā)出對(duì)應(yīng)的探*和房間號(hào)，使視頻監(jiān)控用主機(jī)上能馬上顯示該房間的視頻圖像。
系統(tǒng)中的 RAM-I主機(jī)和上位機(jī)程序均有兩個(gè)報(bào)警閾值，即環(huán)境輻射安全報(bào)警閾值（以下簡(jiǎn)稱“環(huán)境閾值”）和核臨界輻射安全報(bào)警閾值（以下簡(jiǎn)稱“核臨界閾值”）。兩報(bào)警閾值中核臨界閾值大于環(huán)境閾值。當(dāng)某探頭的輻射劑量率超過環(huán)境閾值時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控程序或RAM-I主機(jī)均給出聲光報(bào)警，監(jiān)控軟件上對(duì)應(yīng)探頭的顏色為粉紅，此時(shí)工作人員可通過上位機(jī)或RAM-I主機(jī)上的操作按鈕消除報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的探頭和主機(jī)的報(bào)警閾值自動(dòng)更新為核臨界閾值。當(dāng)輻射劑量率超過核臨界閾值時(shí)，系統(tǒng)再次報(bào)警，此時(shí)的報(bào)警已不能消除，監(jiān)控軟件對(duì)應(yīng)探頭的顏色也變?yōu)檠t。
系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件，除具有數(shù)據(jù)采集功能外，還具有實(shí)時(shí)圖譜、聲、光報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能。
第二臺(tái)計(jì)算機(jī)用于視頻監(jiān)視，實(shí)時(shí)監(jiān)視每個(gè)房間的具體情況。
4、功能模塊
4.1、輻射監(jiān)測(cè)
4.1.1、輻射安全報(bào)警監(jiān)控
該模塊是本軟件zui核心的模塊，其功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)四臺(tái)RAM-I主機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，將采集到的數(shù)據(jù)以文本框和圖譜的形式顯示出來，軟件的界面上有對(duì)應(yīng)探頭的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，報(bào)警燈的狀態(tài)，報(bào)警喇叭的狀態(tài)，并用顏色的深淺表示輻射劑量率水平，如果想查看某探頭一段時(shí)間的測(cè)量數(shù)據(jù)，可雙擊對(duì)應(yīng)探頭的文本框，軟件中將出現(xiàn)該探頭一段時(shí)間的實(shí)時(shí)采集圖譜。同時(shí)該模塊環(huán)境閾值與核臨界閾值的切換功能。
4.1.2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集圖譜
該功能模塊主要用圖譜的形式將采集到的數(shù)據(jù)顯示為一條連續(xù)的曲線。該中表達(dá)方式具有直觀、易懂、表達(dá)信息豐富的特點(diǎn)。
該模塊在一個(gè)圖譜中提供一條動(dòng)態(tài)的曲線圖，并可顯示曲線上的每一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)的大小、日期等信息。同時(shí)提供對(duì)應(yīng)探頭的報(bào)警狀態(tài)和報(bào)警閾值狀態(tài)等功能。
4.1.3、與視頻聯(lián)動(dòng)通訊
當(dāng)某一探頭發(fā)生報(bào)警時(shí)，需要在視頻監(jiān)視中跳出對(duì)應(yīng)的房間視頻圖像。該功能模塊主要通過RS232接口向視頻監(jiān)視發(fā)出通訊信號(hào)，將相應(yīng)的房間和探頭好發(fā)給視頻監(jiān)視主機(jī)。
當(dāng)某一時(shí)刻有多個(gè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，本軟件只發(fā)送一個(gè)探頭信息，以免，視頻信息出現(xiàn)頻繁亂跳的現(xiàn)象。
4.2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
4.2.1、檢測(cè)設(shè)備管理
本模塊用來設(shè)置與上位機(jī)程序通訊的RAM-I在線輻射安全報(bào)警儀的主機(jī)信息和探頭信息。
主機(jī)信息包括：主機(jī)號(hào)，主機(jī)型號(hào)，主機(jī)名稱等重要信息。
探頭信息包括：探*（現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵污染點(diǎn)）、探頭的類型，每個(gè)探頭的環(huán)境閾值和核臨界閾值，采用周期等信息。
通過對(duì)以上信息的添加、修改和保存到數(shù)據(jù)庫。以提供給數(shù)據(jù)采集中使用。
4.2.2、用戶管理
本軟件需要有用戶名和密碼后才能啟動(dòng)。本功能模塊主要用來添加具有操作權(quán)限的用戶信息。
重要的的用戶信息包括，用戶名、密碼和名稱。
4.2.3、數(shù)據(jù)庫備份
本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫為SQL Server2005 一般情況用戶是不知道怎么操作數(shù)據(jù)庫，為了保證系統(tǒng)在發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)（如系統(tǒng)中病毒等），檢測(cè)數(shù)據(jù)不丟失，因此需要經(jīng)常備份數(shù)據(jù)庫。
該模塊只有一個(gè)操作按鈕，操作簡(jiǎn)單，使得備份數(shù)據(jù)庫等復(fù)雜的技術(shù)工作可由任何人來操作完成。
4.2.4、數(shù)據(jù)庫還原
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)災(zāi)難性事故后，需要重新恢復(fù)原來的檢測(cè)數(shù)據(jù)，本功能就是用來還原以前備份好的數(shù)據(jù)庫，同樣該模塊只有一個(gè)操作按鈕，操作簡(jiǎn)單。
4.2.5、壓縮和修復(fù)數(shù)據(jù)庫
SQL Server2005數(shù)據(jù)庫當(dāng)使用的時(shí)間比較長(zhǎng)后，將是數(shù)據(jù)庫文件變得特別巨大，有時(shí)會(huì)使硬盤的容量都不夠，另外超大的數(shù)據(jù)庫也不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這種情況下必須對(duì)數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行壓縮或修復(fù)。同樣該模塊只有一個(gè)操作按鈕，操作簡(jiǎn)單。
4.2.6、程序日志
當(dāng)軟件運(yùn)行過程中，軟件可能會(huì)出現(xiàn)一定的錯(cuò)誤（行話稱之為Bug），另外RAM-I在線輻射安全報(bào)警儀也會(huì)出現(xiàn)探頭掉線的特殊情況。因此對(duì)于系統(tǒng)中不該出現(xiàn)的異常是有必要進(jìn)行記錄的。
本功能模塊主要用來記錄以上程序異常，為程序的完善和出錯(cuò)后及時(shí)的修正提供重要信息。
4.3、數(shù)據(jù)查詢與分析
4.3.1、當(dāng)日檢測(cè)數(shù)據(jù)查詢
4.3.2、歷史檢測(cè)查詢
查看存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，該模塊可按天并以曲線圖譜的方式查看歷史記錄。
開發(fā)該模塊的目的主要是當(dāng)輻射現(xiàn)場(chǎng)在某天出現(xiàn)了輻射安全事故，監(jiān)控系統(tǒng)能提供事故時(shí)刻的每個(gè)探頭的檢測(cè)數(shù)據(jù)，為事故原因的處理提供必要的信息。
4.3.3、環(huán)境輻射安全報(bào)警統(tǒng)計(jì)
對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，每個(gè)探頭和房間出現(xiàn)過的環(huán)境輻射安全報(bào)警次數(shù)和時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
4.3.4、臨界輻射安全報(bào)警統(tǒng)計(jì)
對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，每個(gè)探頭和工作間出現(xiàn)過的臨界輻射安全報(bào)警統(tǒng)計(jì)次數(shù)和時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
4.4、系統(tǒng)設(shè)置
4.4.1、系統(tǒng)設(shè)置
對(duì)系統(tǒng)中需要的通訊端口進(jìn)行設(shè)置。
主要設(shè)置 檢測(cè)數(shù)據(jù)采集用端口號(hào)和 視頻監(jiān)視聯(lián)動(dòng)用通訊端口號(hào)。
4.5、窗口與幫助
4.5.1、窗口排列控制
本軟件的主窗口為多窗口類型，即在一個(gè)窗口中可同時(shí)存在多個(gè)文檔窗口。因此在多文檔情況下就需要對(duì)每個(gè)文檔進(jìn)行排列。
本軟件提供文檔的層疊排列、水平平鋪排列和垂直平鋪排列三種排列功能。
4.5.2、幫助
本功能用來提供軟件的在線電子使用手冊(cè)。
5、控制程序異常處理
程序異常是指由于程序控制以外而使程序不能正常執(zhí)行時(shí)發(fā)生的情況。某些操作（包括對(duì)象創(chuàng)建和輸入/輸出）容易出現(xiàn)錯(cuò)誤以外的故障。例如，儀表刻度已經(jīng)全部完成，而快門因特殊的問題沒有關(guān)閉等情況。
為了保證刻度過程的安全運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)該能捕獲到控制程序運(yùn)行過程拋出的所有異常，并對(duì)各類異常進(jìn)行相應(yīng)的安全保護(hù)處理后，提交給操作人員進(jìn)行裁決。
捕獲異常的通用格式如下：
try
{//需要執(zhí)行的語句 ; }
catch（Exception ex）
{ //異常提示語句;}
finally
{//安全處理語句;}
6、運(yùn)行環(huán)境
開發(fā)語言： C#
操作系統(tǒng)：Windows XP
程序運(yùn)行環(huán)境： FrameWork 2.0
數(shù)據(jù)庫： Sql Server 2005 數(shù)據(jù)庫
支持軟件：Microsoft Office 2007
其他軟件：瑞星殺毒軟件
7、RAM-I 在線輻射安全報(bào)警系統(tǒng)介紹
7.1、在線輻射安全報(bào)警儀主機(jī)
RAM-I在線輻射安全報(bào)警儀是一種新型的xγ輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，它采用特殊設(shè)計(jì)的前置放大電路，具有靈敏度高、操作方便、自動(dòng)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和超閾報(bào)警等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)給出xγ輻射劑量率，也可作為在線輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與超閾安全報(bào)警，考慮到現(xiàn)場(chǎng)操作、應(yīng)急快速響應(yīng)與維護(hù)方便的需要，主機(jī)安裝在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與就地報(bào)警，通過RS485通訊實(shí)現(xiàn)總控制室自動(dòng)監(jiān)控。
它廣泛應(yīng)用于放射性廢物庫、工業(yè)無損探傷、醫(yī)院γ刀治療、同位素應(yīng)用、γ輻照、醫(yī)院X射線診斷、鈷治療、核電站等放射性場(chǎng)所，提醒工作人員就放射源或射線裝置已處于工作或泄漏狀態(tài)，使其免受輻射危害。
特點(diǎn):
1．掛壁式主控箱：安裝方便。
2．智能化設(shè)計(jì)：微電腦控制，點(diǎn)陣式液晶顯示，中文狀態(tài)條提示操作及狀態(tài)。
3．報(bào)警閾值：低值、高值、故障（失效）三種報(bào)警，報(bào)警閾值在測(cè)量范圍內(nèi)可任意設(shè)置
4．可外接多個(gè)探頭，zui多可接8個(gè)探頭
5．標(biāo)準(zhǔn)RS485接口：可將采集數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。
6．日歷時(shí)鐘功能。
7. 工作電源：AC220V交流電源。
7.2、RAM-I型配套NaI閃爍體探頭
1、探測(cè)器：Φ30×25mm（NaI（TI）晶體）。
2、測(cè)量范圍： 0. 01μGy/h～350μGy/h ；zui大過載劑量率 600μGy/h
3、響應(yīng)時(shí)間： 1S
4、測(cè)量誤差： ≤±15%
5、能量響應(yīng)： 40Kev～3Mev
6、使用環(huán)境：溫度-10℃～+50℃、相對(duì)濕度（在40℃溫度下） ≤98％
7.3、RAM-I型配套GM管探頭
1、探測(cè)器：金屬GM管
2、測(cè)量范圍： 0. 01μGy/h～1000μGy/h ；zui大過載劑量率 10mGy/h
3、響應(yīng)時(shí)間： 5S
4、測(cè)量誤差： ≤±30%
5、能量響應(yīng)： 40Kev～1.5Mev
6、使用環(huán)境：溫度-10℃～+50℃、相對(duì)濕度（在40℃溫度下） ≤98％
7.4、RAM-I型配套半導(dǎo)體探頭
8、程序運(yùn)行時(shí)的界面圖
二、有毒有害污染監(jiān)測(cè)與污染報(bào)警系統(tǒng)
1.空氣污染物測(cè)量
采用2臺(tái)TH-150型可移動(dòng)式空氣取樣器，測(cè)量車間的空氣總懸浮物（TSP與氮化物/硫化物。
2.放射性氣溶膠測(cè)量
采用1臺(tái)D-301型低本氣溶膠樣品測(cè)量?jī)x（帶移動(dòng)式氣溶膠取樣裝置），就元件廠房中放射性氣溶膠全灰取樣，其氣溶膠樣品進(jìn)行定期測(cè)量與分析。D-301氣溶膠測(cè)量?jī)x技術(shù)指標(biāo)見附件。
3.設(shè)備與人員衣物表面污染測(cè)量
需要采用2臺(tái)RAM-SURF-I型表面污染檢測(cè)儀，就工作臺(tái)面表面及工作人員衣物表面污染測(cè)量，此外工作人員個(gè)體輻射防護(hù)除穿戴普通工作服、手套、鞋、帽外，在放射源意外事故或設(shè)備檢修情況下，務(wù)必穿戴輻射防護(hù)鉛衣（一般配2套）。RAM-SURF-I型表面污染檢測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)見附件。
4.工作人員手腳污染監(jiān)測(cè)
采用HFM-III型αβ手腳污染監(jiān)測(cè)儀，用于工作人員每次工作完成后的污染水平檢測(cè)，必須記錄其輻射污染值，確保個(gè)人安全，也是職業(yè)衛(wèi)生安全的要求。HFM-III型αβ手腳污染監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)見附件。
5.有害氣體探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)
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