环境γ辐射剂量率自动监测系统

环境γ辐射剂量率自动监测系统贵州省辐射环境监理站邓多丽2011年6月1日环境γ辐射剂量率：室外环境地表上方一定高度（通常为1m）处，由周围物质中的天然放射性核素和人工核素发出的γ辐射产生的空气吸收剂量率。环境γ辐射自动监测：在监测点位采用连续自动监测仪器对环境γ辐射剂量率进行连续测量的过程。1系统的构成环境γ辐射剂量率自动监测系统由现场监测子站和数据处理中心组成。数据处理中心分省级和国家级两类。现场监测子站的主要任务：对环境γ辐射剂量率进行连续监测；存储监测数据；通过有线或无线通讯设备向数据处理中心实时传输数据。省级数据处理中心的主要任务：收集各现场监测子站的监测数据和设备工作状态信息，并对所收取得监测数据进行判别、检查和存储；对采集的监测数据进行统计处理、分析、显示、报表；向国家级数据处理中心发送监测数据。国家级数据处理中心的主要任务：收集各省级数据处理中心的监测数据并对所收取监测数据进行判别、检查和存储；对采集的监测数据进行统计处理、分析、显示、报表。防火墙热备互联网电信10M互联网联通20M互联网路由器热备国家数据中心（杭州）路由器2M互联网省级中心和现有站在一起ADSL猫工控机ADSL猫工控机防火墙遵义市贵阳市综合安全网关USG3020VPN网关USG3000磁盘阵列磁带机数据库/应用服务器备份/杀毒服务器显示屏工作站摄像头高压电离室工控机交换机无线路由器省级中心监测仪器监测仪器ADSL猫工控机六盘水市USG3000监测仪器无线路由器VPDN无线网络路由器新建站由武汉新宇公司实施环境γ辐射剂量率自动监测系统的构成2现场监测子站设置现场监测子站点位的布设取决于测量目的，需根据源和照射途径以及人群分布和人为活动情况仔细选择。2.1对于核设施监测，应考虑风向分布、人群居住分布、地形等因素选择现场监测子站设置位置。2.2现场监测子站应选择周围环境开阔，容易检修，避水的场地。避免高温、多湿的场所。2.3现场监测子站应在平面上设置，周围的地形、建筑物对其屏蔽影响最小。站点周围应设立围栏，避免人活动影响测量值。2.4辐射监测仪器安装在气象百叶箱内，探测器中心位置离地面（或屋顶等其他安装支撑平面）1米。2.5应特别考虑周围电磁辐射、地线回路等对自动监测的电磁干扰。2.6应采取避雷措施。贵州省辐射环境监理站环境γ辐射自动监测设备安装位置图3仪器设备配置和技术要求3.1现场监测子站现场监测子站主要是由辐射监测仪器、气象仪器、数据采集器、数据传输设备及其配套设备等组成。在选择环境γ辐射剂量率自动监测设备时，应考虑如下原则：1)选购的仪器设备的各项技术指标应符合附录A的有关要求。2)应具有数据采集及传输设备，用于数据记录及向数据处理中心传输数据。3)数据采集方式应考虑扩展性，便于其他辐射监测设备的联网接入。4)全天后结构，结构牢固可靠，便于搬运和安装。5)应便于保养维护、故障诊断和零部件更换及维修。6)长期运行安全可靠，故障率低。7)仪器设备厂家应有良好的售后服务，能及时向客户提供所需的备品备件、易损易耗件和技术支持。3.2省级数据处理中心3.2.1设备配置1)省级数据处理中心应配置服务器、数据处理应用工作站、数据备份设备、网络通讯设备、网络安全设备。2)应配置打印机和UPS。3)省级数据处理中心与各现场监测子站的通讯采用有线或无线通讯方式。数据传输速率应在2400b/s以上，误码率为10-6以下；省级数据处理中心与国家级数据处理中心的通讯采用宽带专线通讯方式。数据传输速率应在1Mb/s以上，误码率为10-6以下。3.2.2系统软件系统软件应具有以下功能：1）采用Windows操作系统；2）采用大型关系数据库软件，建立自动监测数据库；3）应具备实时获取各现场监测子站监测数据并进行储存和自动备份功能；具有数据处理、分析和管理等功能；4）具有良好的用户操作界面；5）自动采集测量数据；6）实时显示γ辐射剂量率，能以图形实时显示剂量率值；实时显示气象参数；7）实时显示γ辐射监测仪的工作状况；8）可设置辐射剂量率自动报警阈值并进行声音提示报警；9）可按需要对任意时间段的测量结果进行查询，并以表单形式自动生成输出结果。3.3国家级数据处理中心3.3.1设备配置1)国家级数据处理中心应配置服务器、数据处理应用工作站、数据备份设备、网络通讯设备、网络安全设备。2）应配置打印机和UPS。3）国家级数据处理中心与省级数据处理中心的通讯采用宽带专线通讯方式。数据传输速率应在1Mb/s以上，误码率为10-6以下。3.3.2系统软件系统软件应具有以下功能：1）采用Windows操作系统；2）采用大型关系数据库软件，建立自动监测数据库；3）配置GIS系统；4）应具备实时获取各省级数据处理中心监测数据并进行储存及自动备份的功能；具有数据处理、分析和管理等功能；5）具有良好的用户操作界面；6）实时显示γ辐射剂量率，能以图形实时显示剂量率值；实时显示气象参数；7）可设置辐射剂量率自动报警阈值并进行声音提示报警；8）可按需要对任意时间段的测量结果进行查询，并以表单形式自动生成输出结果。4质量保证和质量控制4.1投入使用的仪器要在刻度检定的法定有效期内。4.2每年刻度前，应对仪器的工作状况作一次全面的检查，确保仪器工作状况正常后才送交刻度。4.3定期检查剂量率仪的可靠性和稳定性。用137Cs源（强度：1米处的剂量率是仪器使用地环境本底剂量率的3～5倍，每次检验用同一个源、同一个位置）每3个月做一次定期检验，每次检验读数10分钟，净读数偏离应该在3％以内。4.4标准气象传感器每年至少1次送往国家有关部门进行质量检验和标准传递。4.5仪器的年刻度系数变化超过许可范围（±5%）时应对仪器进行检查后重新刻度。4.6仪器因故障维修后，需重新进行刻度。5数据处理与报告5.1平均值用5分钟平均值计算1小时标准差，标准差超过1.7nGy/h以上，判为异常，应查明原因。如为设备原因，应剔除该时段数据，不作为有效数据进入数据统计。在数据报告中因注明异常及原因。5.2计算5分钟平均值时，用Grubbs准则剔除组内异常数据。5.3降雨量应自动实时记录，记录时段最长为5分钟。5.4自动监测站5分钟剂量率监测数据和雨量数据实时传输至国家环保总局辐射环境监测技术中心。5.5应对探测器做当地宇宙射线响应测量，并在报告中注明宇宙射线贡献值和测量年月。5.6报告制度：每月5日前，自动监测站运行部门，按格式填写并加盖公章，向国家环保总局辐射环境监测技术中心上报前月的监测报告。6γ辐射剂量率监测仪仪器名称：RSS-131高气压电离室环境辐射监测仪RSS-131为一台单体γ辐射照射量率测量仪，量程是0~100mR/h和0~10R/h（可选）。设备的组成：微处理器、静电计和高压电离室（HPIC）。微处理器：包含数据的存储、数据的传输、通讯命令的访问和程序的刷新等功能，另外还有连接外部气象传感器到RSS-131的能力即扩展设备的功能。静电计：提供与照射量率成比例的模拟输出信号。静电计直接安装到电离室上以减少噪声，并且通过电缆与微处理去连接，向静电计供电和输出电压到处理器板上的A/D模块。高压电离室（HPIC）：是高灵敏度和高稳定性的γ射线探测器。其探测器由一个10英寸的不锈钢球形外壳组成，里面有25ATM的氩气；工作时，-400的高压加于外部壳上，同时保持阳极接地；当γ光子经过探测器时，它们与钢壁以及氩气相互作用，使氩气分子电离；产生的离子在探测器内电场作用下被阳极和阴极收集后，产生电流。此电流通过静电计测量。6.1环境γ辐射剂量率自动监测系统性能指标6.1γ辐射剂量率监测仪6.1.1环境温度：-25℃～+50℃（非特殊高寒高热地区通用）/-45℃～+65℃(特殊高寒高热地区专用)6.1.2相对湿度：能适应各种室外环境6.1.3适用电源：220VAC，50Hz6.1.4探测器类型：球形充Ar高气压电离室6.1.5量程范围：1×10-8Gy/h～1×10-2Gy/h(仅用于环境质量监测的，量程可缩小到1×10-8Gy/h～1×10-5Gy/h)6.1.6灵敏度：2.6×10-6A/（Gy/h）6.1.7能量响应：50keV～3.0MeV相对响应之差±30%(相对于137Cs参考γ辐射源)6.1.8方向响应：4π范围RAVER/R≥0.95(137Cs参考γ辐射源)。其中，RAVER为角响应平均值，R为刻度方向上的响应值6.1.9相对固有误差：≤±5%6.1.10过载特性:有过载显示或过载报警，过载保护功能。6.1.11线性：量程范围内线性好于1％6.1.12自身本底：＜1×10-8Gy/h6.1.13结构要求：结构牢固，防腐蚀，防盐雾，能适合长期在野外工作；防震动、冲击；防电磁干扰。全天候工作。6.1.14供电：后备电池可以满足数据采集系统和高压电离室工作7天以上。6.1.15数据采集频率：可设置采样频率，最低1秒，最高1小时，调整步长1秒。设置固定采样频率后，读出数据为该时段的即时平均值。6.1.16现场数据存储：分钟数据可存储1个月以上。6.1.17具有通讯功能，能与计算机实时通讯。6.1.18能现场显示监测数据6.2自动气象测量仪各现场监测子点配置1套自动气象监测仪器。主要测量风向、风速、温度、湿度、气压、雨量。6.2.1固定式气象杆，有安全联锁功能；可抵抗12级风力；气象杆至少能够安装5种气象传感器；外部结构均为金属材质，抗腐蚀处理，操作温度40～50℃，对要求有地面风参数监测的使用场合，气象杆高度10m；6.2.2数据采集与显示，采集所有传感器数据，提供与计算机相连接的数据接口（串行通讯RS232或RS485，或USB，或TCP/IPRJ45接口），提供与数据采集器进行实时数据通讯的协议或库函数。能实时显示所有传感器数据。交流和电池供电，电池供电时能连续运行30天以上。6.2.3温度和湿度传感器温度范围：－40～90℃；测温元件：热电阻；温度精度：±0.1℃；湿度范围：0~100％；相对湿度精度：3％；响应时间3秒。6.2.4气压传感器：测量范围：900~1200hPa；温度漂移小于0.1hPa/℃。6.2.5风向传感器与风速传感器风向：输出信号：4～20mA；阈值0.4m/s；精度1.5％；线性：0.5％；风速：输出范围：0～30m/s；阈值0.4m/s；精度1.5％；直线度：0.5％；分辨率0.2m/s。6.2.6雨量计盛水口径：Φ200mm；分辨率：0.1mm；雨强：4mm/min。风速风向传感器雨量计相对湿度和温度传感器气压计贵州省辐射环境管理中心机房6.3机房贵州省辐射环境管理中心站机房设备布局示意图服务器机柜600X900X2000mm2000DELL110T磁带库新大陆NL365无线路由器(5楼机房）h3cS310016口网络交换机H3CMSR30-20路由器同方ST2900防火墙KVM折叠显示器LABBE4口切换器管理服务器DELLR210浪潮NF5220D数据库服务器浪潮NF5220D应用服务器浪潮AS300G2阵列键盘托架现有站接入研祥工控机2M互联网接入光纤收发器托盘插线排卫士通IPsecVPN网关