为贯彻落实《中华人民共和国放射性污染防治法》，指导和规范核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设，国家环保部和能源局联合下发了《核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设规范(试行) 》^[1](环发[2012]16号)文件，规定对核电厂必须实施监督性监测，辐射环境监测性监测系统是核电厂必备的环护设施，是监测核电厂外围辐射环境变化、监督核电厂放射性物质释放的有力保障，能对核事故起到及时的预警判断作用，也是核电厂、监管部门与公众建立互信的桥梁和纽带。因田湾核电站环境辐射监测站已经投运十余年，以前站点的非标单片机设备和落后的电话线数据通讯方式已经无法满足信息处理的要求，需要对原有的系统进行技术改进，以提高田湾核电站的环境辐射监测水平和核电厂应急决策支持和后果评价水平。

1 改进内容 1.1 监测站硬件

田湾核电站环境辐射监测站由10个就地监测子站和1个应急指挥中心中央核心站组成，升级改进后，其网络架构图见图 1，各子站包含高气压电离室、大流量气溶胶采样器、小流量气溶胶/碘采样器、干湿沉降采集器、雨量计、电源设备、相关IT采集和传输设备，子站配置如表 1所示，其主要功能是要素监测和数据采集，并实时传送至中央核心站。中央核心站主要功能是获取各子站的监测数据，并对数据归档和分析，以及对设备运行状态进行集中监控。

核电站厂区内部站点的五个监测站机柜内部统一配置工控机、防火墙、路由器、光电转换器、智能电源设备，有线通讯以点对点的光缆通讯方式直接连接; 核电站外围的五个站点，除以上配置外，租用了电信公司加密的E1号光纤网络链路，因位置偏僻，还配置了3G信号放大器; 中央核心站机柜配置了服务器采集计算机、核心交换机、路由器、防火墙、光电转换器、E1协议转换器、UPS等设备。

就地监测站点内部的电离室、沉降灰和雨水收集器、雨量计、碘和气溶胶采样器全部通过协议转换设备，将模拟量、开关量统一转为标准的RJ45网络接口，并使用标准TCP/IP网络协议传输数据，全部实现了数字化采集。

升级改进后，就地监测站点和中央核心站通过有线光缆和无线3G两种冗余的通讯方式交换数据，以光纤有线为主，当有线光纤断路时，自动拨号切换到无线3G链路，实现了两种通讯方式的自动无扰切换功能。

1.2 监测站软件

升级后的环境辐射监测子站采集、汇聚就地站点测量数据，中央核心站使用DLDP(设备连接检测协议)协议和OSPF(开放式最短路径优先协议)协议，自动完成有线与无线冗余链路的选择和数据的传输任务，各站点与中央核心站配置了断点续传功能，以防传输过程中的数据丢包，充分保证数据上传的实时性和完整性。升级后，环境辐射监测站软件主要功能包括:数据展示、数据采集、状态管理、运维管理、历史数据和用户管理等，同时设计了时钟同步功能和手动数据录入功能，其主界面如图 2所示。

1.2.1 数据展示模块

该模块提供核电站周边地理信息的地图展示以及各子站的位置分布图，并实时展示各子站的辐射量、雨量、采样器采集量等数据和设备运行状态和报警信息，可以点击查看报警数据的子站名称、探测器名称、报警时间、报警值、单位和报警级别。

1.2.2 数据采集模块

该模块连续监测核电厂周围γ环境辐射量、气溶胶、碘、沉降灰、雨水收集、雨量，并实时传送至中央核心站数据库中长期归档保存，并以曲线、量筒、表格等形式展示在界面上。

1.2.3 状态管理模块

此模块左侧展示所有的子站名称，右侧则以滚动流式动态展示对应子站所有监测设备及其当前状态，并以亮色和灰色区分该设备是否在线可用，并可进行设备的相关操作和处理(如:设备的开关控制、探测器的周期设置、报警阈值设置等)。

1.2.4 运维管理模块

该模块主要作用是对各个监测子站进行管理和维护，包括: “运维报表、站点类型、站点信息、探测器信息、报警信息、报警类型”等功能。

1.2.5 历史数据模块

该模块主要功能是生成相关报表，包括年报、月报、日报、自由报表，配置有两种工作模式:自动模式和手动模式。在自动模式下，软件自动获取数据，并生成各类报表; 在手动模式下，操作人员需手动选取数据区间，并生成相关报表。

1.2.6 用户管理模块

此模块主要包括“登录界面、用户和角色管理界面”。针对系统的安全性及可维护性需求，可根据不同的角色设置不同的用户信息、并配置不同的权限。模块可以对非法操作锁屏和系统信息保护，并发出声音报警警示。

2 软件系统特点 2.1 数据预处理

由于田湾核电站环境辐射监测站的监测设备采样频率为每分种一次，导致数据的处理量相当大，因此在软件设计过程中对数据进行了预处理，该过程结合了田湾核电站历年的历史数据统计平均值和标准偏差，使用k ± nσ(拉依达准则)来设定报警范围，一旦监测数据偏离，则对数据进行标识并自动触发二次分析机制^[2]。

如果个别数据低于下限k - 3σ，则认为此数据异常，应剔除。

如果数据高于k + 3σ，应继续分析，包括对比气象信息是否下雨和现场是否有人工干扰(例如射线探伤和现场放射源检定等)，是否超过D = k + 10σ等。指定时间间隔内仅有1个数据偏高，则认为该数据是设备故障、系统故障或其他缺陷导致，应对数据进行标识并不纳入统计范围。如果未超过D，且同时下雨，则认为是降雨影响，直接纳入正常数据进行统计。未超过D，且未下雨，但现场判断为人工干扰则列入统计，并进行标识。未超过D，且未下雨和无人工干扰，则应不纳入统计，需对数据进行标识并分析是否是设备或其他故障。如果超过D，则应触发预报警。

数据库具有区分数据功能，包括全部的原始数据和经过处理后的二次数据。原始数据中被计算判定剔除的数据将被打上标识。运行人员具备对已经被剔除数据的恢复权限，一旦确定恢复，二次数据的内容将被重新核算。

软件系统根据硬件运行环境，在空闲时自动按照天、月、季度的统计间隔对数据进行二次处理并入库，以提高系统的访问速度。

2.2 预防性维护

为了加强田湾核电站环境辐射监测站运行的可靠性，在软件中加入了预防性维护模块，该模块通过建立设备数据库，记录设备功能、位置、制造商、供应商、规格、校验记录、设计参数、功能分级、故障缺陷记录、检修记录、备件数目、检定/校准周期等设备参数，记录设备运行状态下各种动态参数、设备故障诊断信息、经验反馈等数据，以实现对设备缺陷或故障、定期试验、预防性维护、检定以及备件状况的动态式管理。该功能对同一类型设备，可根据仪表的结构和工艺流程，定义其故障模式，并进行维修风险分析，列出故障影响因素、影响重要度和敏感度，结合外部经验反馈做出设备的可靠性评估结果和维修决策，从而决定设备是否维修，何时维修，维修什么部分，是否需要采用其他设备进行替换，以及如何保障维修效果来防止设备性能下降。

2.3 远程控制

田湾核电站环境辐射监测系统可以利用系统软件从中央核心站远程控制就地的10个监测子站，可以在上层对各子站的设备进行参数配置，并利用智能电源PDU，实现就地设备的开、关控制; 也可以利用系统局域网，通过远程登录名称和密码的验证，对核心站和子站进行各种操作维护工作，大大降低了维护人员往返各子站现场的时间，有效节约了人力资源。

3 改造后运行总结

田湾核电站环境辐射监测站从2015年3月改造完成，随后进入试运行阶段，至今已稳定运行1年多。技术人员统计了2004 - 2014年期间各站点的平均值及其标准偏差，作为软件中数据预处理功能判断依据，其中k和σ结果见表 2。

2015年度环境γ辐射剂量率连续监测结果见表 3(单位: μGy/h)。

4 结论

升级完成的田湾核电站环境辐射监测系统充分利用GIS平台、数据库技术、计算机网络技术，以B/S模式为系统框构，以子站数据采集为基础、双路通讯为保障、计算机网络为依托、中心汇总控制系统为核心，实现了辐射数据的采集、传输、存储、调用、查询、分析、发布及管理功能，具有专业性强、平台化、模块化和高度定制的系统特点。系统通过在数据预处理、预防性维护和报警机制的改善，优化了异常数据的处理方式、提高了系统访问速度、改善了系统运维方式、节约了人力成本。改进升级后的系统完全满足核电站环境辐射监测的需求，并能为核电厂应急决策打下坚实的基础。