核輻射與有害氣體安全報警系統(tǒng)
1、概述
1.1、簡介
根據(jù)輻射防護三原則與國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警，根據(jù)專項要求建設(shè)一套核臨界輻射安全報警系統(tǒng)，與此同時選配一系列輻射防護應(yīng)急監(jiān)測儀器與實驗分析設(shè)備。
一、核輻射現(xiàn)場輻射安全報警系統(tǒng)
核輻射安全報警系統(tǒng)通過計算機遠程集中監(jiān)測、監(jiān)視和監(jiān)控，完成對核研院元件樓的放射性實時監(jiān)控及環(huán)境輻射安全和核臨界輻射安全雙報警功能。
本系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機作為上位機，通過由雙絞線連接的RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)，來實時采集安裝在現(xiàn)場的4臺RAM-I 在線輻射安全報警儀和12個輻射探頭，通過對采集數(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)場的劑量率信息。同時以雙報警的機制來控制系統(tǒng)的聲光報警，并實現(xiàn)輻射監(jiān)測與視頻聯(lián)動等功能。
1.2、設(shè)計的依據(jù)
1．中華人民共和國環(huán)境保護法（1989）
2．建設(shè)項目環(huán)境保護管理辦法（1986）
3．中華人民共和國放射性污染防治法（2003）
4．中華人民共和國職業(yè)病防治法（2001）
5．GB8999-88《電離輻射監(jiān)測質(zhì)量評價保證一般規(guī)定》
6．HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》
7．GB12379-90《環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定》
8．GB/T14583-93《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》
9．GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（替代GB8703-88輻射防護規(guī)定與GB4792-1984
2、系統(tǒng)特點
2.1、監(jiān)測過程實現(xiàn)全自動遠程控制
該監(jiān)測過程由工業(yè)計算機，智能化儀表和光電執(zhí)行部件構(gòu)成，全過程以工業(yè)計算機作為控制大腦，只需預(yù)先設(shè)置好合適的參數(shù)就能自動完成監(jiān)測過程的數(shù)據(jù)采集、聲光報警、高低雙閾值報警和視頻監(jiān)視聯(lián)動等功能。該系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)及自動化程度都接近或超過國內(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，同時具有微機全自動、人工手動二種操作工況，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臺監(jiān)控主機12個探頭完成對不同位置、不同區(qū)域與不同功能區(qū)的輻射現(xiàn)場進行監(jiān)測，該種設(shè)計*實現(xiàn)了輻射監(jiān)控的冗余設(shè)計，相對單主機多探頭的設(shè)計明顯的提供了輻射事故時準(zhǔn)確報警的概率，大大提供了系統(tǒng)的可靠性。
2.4、操作簡便、實用性強
控制軟件人機界面十分友好，所有的操作只需在一個控制面板上就可全部完成，簡單易用，實用性強。
2.5、技術(shù)先上的進性
輻射監(jiān)測量除全部實現(xiàn)數(shù)字遠程監(jiān)測外，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工業(yè)控制計算機組成。*臺計算機作為主要控制計算機，它通過帶高壓隔離的轉(zhuǎn)換器將，四臺RAM-I 在線輻射安全報警儀主機進行RS485組網(wǎng)，該計算機作為上位機，以通用的485通訊協(xié)議，向四臺RAM-I輻射報警儀主機輪詢采集數(shù)據(jù),并對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行加工處理。系統(tǒng)中每臺RAM-I輻射報警儀主機接三個輻射探頭，對應(yīng)每個探頭都配有相應(yīng)的報警燈。當(dāng)某路探頭輻射劑量率超標(biāo)時，對應(yīng)的報警燈、RAM-I主機和上位機程序均給出聲光報警，同時上位機將向另一臺視頻監(jiān)控用工控機發(fā)出對應(yīng)的探*和房間號，使視頻監(jiān)控用主機上能馬上顯示該房間的視頻圖像。
系統(tǒng)中的 RAM-I主機和上位機程序均有兩個報警閾值，即環(huán)境輻射安全報警閾值（以下簡稱“環(huán)境閾值”）和核臨界輻射安全報警閾值（以下簡稱“核臨界閾值”）。兩報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，上位機監(jiān)控程序或RAM-I主機均給出聲光報警，監(jiān)控軟件上對應(yīng)探頭的顏色為粉紅，此時工作人員可通過上位機或RAM-I主機上的操作按鈕消除報警，同時系統(tǒng)對應(yīng)的探頭和主機的報警閾值自動更新為核臨界閾值。當(dāng)輻射劑量率超過核臨界閾值時，系統(tǒng)再次報警，此時的報警已不能消除，監(jiān)控軟件對應(yīng)探頭的顏色也變?yōu)檠t。
系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件，除具有數(shù)據(jù)采集功能外，還具有實時圖譜、聲、光報警，歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析等功能。
第二臺計算機用于視頻監(jiān)視，實時監(jiān)視每個房間的具體情況。
4、功能模塊
4.1、輻射監(jiān)測
4.1.1、輻射安全報警監(jiān)控
該模塊是本軟件zui核心的模塊，其功能主要實現(xiàn)對四臺RAM-I主機的數(shù)據(jù)實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)以文本框和圖譜的形式顯示出來，軟件的界面上有對應(yīng)探頭的監(jiān)測數(shù)據(jù)，報警燈的狀態(tài)，報警喇叭的狀態(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間的測量數(shù)據(jù)，可雙擊對應(yīng)探頭的文本框，軟件中將出現(xiàn)該探頭一段時間的實時采集圖譜。同時該模塊環(huán)境閾值與核臨界閾值的切換功能。
4.1.2、實時數(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。該中表達方式具有直觀、易懂、表達信息豐富的特點。
該模塊在一個圖譜中提供一條動態(tài)的曲線圖，并可顯示曲線上的每一個數(shù)據(jù)節(jié)點和節(jié)點上數(shù)據(jù)的大小、日期等信息。同時提供對應(yīng)探頭的報警狀態(tài)和報警閾值狀態(tài)等功能。
4.1.3、與視頻聯(lián)動通訊
當(dāng)某一探頭發(fā)生報警時，需要在視頻監(jiān)視中跳出對應(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，將相應(yīng)的房間和探頭好發(fā)給視頻監(jiān)視主機。
當(dāng)某一時刻有多個探頭同時報警時，本軟件只發(fā)送一個探頭信息，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、檢測設(shè)備管理
本模塊用來設(shè)置與上位機程序通訊的RAM-I在線輻射安全報警儀的主機信息和探頭信息。
主機信息包括：主機號，主機型號，主機名稱等重要信息。
探頭信息包括：探*（現(xiàn)場關(guān)鍵污染點）、探頭的類型，每個探頭的環(huán)境閾值和核臨界閾值，采用周期等信息。
通過對以上信息的添加、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。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（如系統(tǒng)中病毒等），檢測數(shù)據(jù)不丟失，因此需要經(jīng)常備份數(shù)據(jù)庫。
該模塊只有一個操作按鈕，操作簡單，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操作按鈕，操作簡單。
4.2.5、壓縮和修復(fù)數(shù)據(jù)庫
SQL Server2005數(shù)據(jù)庫當(dāng)使用的時間比較長后，將是數(shù)據(jù)庫文件變得特別巨大，有時會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)定運行，這種情況下必須對數(shù)據(jù)庫文件進行壓縮或修復(fù)。同樣該模塊只有一個操作按鈕，操作簡單。
4.2.6、程序日志
當(dāng)軟件運行過程中，軟件可能會出現(xiàn)一定的錯誤（行話稱之為Bug），另外RAM-I在線輻射安全報警儀也會出現(xiàn)探頭掉線的特殊情況。因此對于系統(tǒng)中不該出現(xiàn)的異常是有必要進行記錄的。
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后及時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)日檢測數(shù)據(jù)查詢
4.3.2、歷史檢測查詢
查看存儲在數(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)能提供事故時刻的每個探頭的檢測數(shù)據(jù)，為事故原因的處理提供必要的信息。
4.3.3、環(huán)境輻射安全報警統(tǒng)計
對系統(tǒng)運行一段時間后，每個探頭和房間出現(xiàn)過的環(huán)境輻射安全報警次數(shù)和時間進行統(tǒng)計。
4.3.4、臨界輻射安全報警統(tǒng)計
對系統(tǒng)運行一段時間后，每個探頭和工作間出現(xiàn)過的臨界輻射安全報警統(tǒng)計次數(shù)和時間進行統(tǒng)計。
4.4、系統(tǒng)設(shè)置
4.4.1、系統(tǒng)設(shè)置
對系統(tǒng)中需要的通訊端口進行設(shè)置。
主要設(shè)置 檢測數(shù)據(jù)采集用端口號和 視頻監(jiān)視聯(lián)動用通訊端口號。
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，即在一個窗口中可同時存在多個文檔窗口。因此在多文檔情況下就需要對每個文檔進行排列。
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。
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)行時發(fā)生的情況。某些操作（包括對象創(chuàng)建和輸入/輸出）容易出現(xiàn)錯誤以外的故障。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行，系統(tǒng)應(yīng)該能捕獲到控制程序運行過程拋出的所有異常，并對各類異常進行相應(yīng)的安全保護處理后，提交給操作人員進行裁決。
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、運行環(huán)境
開發(fā)語言： C#
操作系統(tǒng)：Windows XP
程序運行環(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 在線輻射安全報警系統(tǒng)介紹
7.1、在線輻射安全報警儀主機
RAM-I在線輻射安全報警儀是一種新型的xγ輻射連續(xù)監(jiān)測報警裝置，它采用特殊設(shè)計的前置放大電路，具有靈敏度高、操作方便、自動顯示、數(shù)據(jù)存儲和超閾報警等特點，能實時給出xγ輻射劑量率，也可作為在線輻射監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)控與超閾安全報警，考慮到現(xiàn)場操作、應(yīng)急快速響應(yīng)與維護方便的需要，主機安裝在現(xiàn)場實現(xiàn)實時監(jiān)測與就地報警，通過RS485通訊實現(xiàn)總控制室自動監(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:
1．掛壁式主控箱：安裝方便。
2．智能化設(shè)計：微電腦控制，點陣式液晶顯示，中文狀態(tài)條提示操作及狀態(tài)。
3．報警閾值：低值、高值、故障（失效）三種報警，報警閾值在測量范圍內(nèi)可任意設(shè)置
4．可外接多個探頭，zui多可接8個探頭
5．標(biāo)準(zhǔn)RS485接口：可將采集數(shù)據(jù)傳送給上位機。
6．日歷時鐘功能。
7. 工作電源：AC220V交流電源。
7.2、RAM-I型配套NaI閃爍體探頭
1、探測器：Φ30×25mm（NaI（TI）晶體）。
2、測量范圍： 0. 01μGy/h～350μGy/h ；zui大過載劑量率 600μGy/h
3、響應(yīng)時間： 1S
4、測量誤差： ≤±15%
5、能量響應(yīng)： 40Kev～3Mev
6、使用環(huán)境：溫度-10℃～+50℃、相對濕度（在40℃溫度下） ≤98％
7.3、RAM-I型配套GM管探頭
1、探測器：金屬GM管
2、測量范圍： 0. 01μGy/h～1000μGy/h ；zui大過載劑量率 10mGy/h
3、響應(yīng)時間： 5S
4、測量誤差： ≤±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、程序運行時的界面圖
二、有毒有害污染監(jiān)測與污染報警系統(tǒng)
1.空氣污染物測量
采用2臺TH-150型可移動式空氣取樣器，測量車間的空氣總懸浮物（TSP與氮化物/硫化物。
2.放射性氣溶膠測量
采用1臺D-301型低本氣溶膠樣品測量儀（帶移動式氣溶膠取樣裝置），就元件廠房中放射性氣溶膠全灰取樣，其氣溶膠樣品進行定期測量與分析。D-301氣溶膠測量儀技術(shù)指標(biāo)見附件。
3.設(shè)備與人員衣物表面污染測量
需要采用2臺RAM-SURF-I型表面污染檢測儀，就工作臺面表面及工作人員衣物表面污染測量，此外工作人員個體輻射防護除穿戴普通工作服、手套、鞋、帽外，在放射源意外事故或設(shè)備檢修情況下，務(wù)必穿戴輻射防護鉛衣（一般配2套）。RAM-SURF-I型表面污染檢測儀技術(shù)指標(biāo)見附件。
4.工作人員手腳污染監(jiān)測
采用HFM-III型αβ手腳污染監(jiān)測儀，用于工作人員每次工作完成后的污染水平檢測，必須記錄其輻射污染值，確保個人安全，也是職業(yè)衛(wèi)生安全的要求。HFM-III型αβ手腳污染監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)見附件。
5.有害氣體探測與報警系統(tǒng)
