1.1 系统概述
核电站周边环境的辐射监测系统主要用来连续监测、记录核电厂周围环境的γ辐射水平及降雨量、风速、风向、温度、相对湿度、气压等气象信息，并在对环境评价较重要的环境γ辐射监测站进行空气中气溶胶和碘、雨水、大气沉降灰的采样。实时监测数据通过有线和无线的方式传输到位于应急指挥中心的中央站内，监测和采样设备的失电、故障信息也传输到中央站内。中央站还可以实时接收和处理环境监测车测得的γ辐射数据及全球卫星定位数据。
1.2 设计描述
1.2.1 系统组成及总体结构
核电站周边环境辐射监测系统由外围监测设施（环境辐射监测站、气象站和环境监测车）、数据传输网络和中央站组成。各子系统功能如下：
1）环境辐射监测站
环境辐射监测站用于监测周围环境γ辐射水平、测量当地降雨量和风向、风速等气象参数，并将这些数据传送至中央站；同时，环境辐射监测站还具备获取气溶胶、碘-131、雨水、大气沉降物、空气氚、碳-14等环境样品的功能。环境辐射监测站由监测设备、传感器、数据采集器、取样设备、数据传输设备、供电系统和防雷设施等组成。
2）气象监测设备
气象站可自动连续采集、处理和记录核电厂附近的风速、风向、温度、湿度、雨量、气压、天空总辐射、净辐射等气象数据。
3）环境监测车及介质采样车
环境监测车在核电站正常运行期间，作为移动监测站定期对核电站周围的环境辐射进行巡测；在事故应急状态下，监测车作为应急监测手段快速前往事故发生地点测量辐射水平，确定辐射分布。环境监测车包括车辆平台，便携式高气压电离室、便携式γ剂量率仪、便携式α/β污染测量仪、便携式数据采集计算机、车载通讯装置以及卫星全球定位系统等组成。
介质采样车主要装载有各种取样装置及样品容器，对地表水、土壤、水生生物、陆生生物等环境介质进行采样，同时提供样品存放空间。
4）前沿站
前沿站是监测系统的数据中心，处理厂内、厂外环境辐射监测站、气象观测站和环境监测车提供的实时监测数据，并具有对监测设备进行远程管理的功能，可生成环境监测报告，同时还具有对环境实验室的日常工作进行管理， 并向核电站其它用户提供数据服务的功能。
5）数据传输网络
即厂区内外环境监测点、气象站、环境监测车与中央站之间的数据传输网络。通过此网络，可方便快捷地将各种环境监测数据进行传输。厂内、外环境辐射监测站内的数据传输设备包括有线数据和无线数据传输。利用宽带网路连接有线数据传输线路，进而连接各各环境辐射监测站和中央站，形成一个有线通信网络。此外，通过3G无线数据传输技术，连接各环境辐射监测站、环境监测车和中央站，形成一个无线通信网络，作为有线通信网络的备份，确保数据通信可靠。有线通信方式优先选择2M的宽带，由于位置偏僻无法开通宽带的子站选择电话线。
6）视频监控设备
所有监督性监测子站均在专用建筑正门处安装视频监控摄像头（前沿站点除外，该点纳入前沿站监控范围之内），监控视频实时传输至监测数据处理中心。户外显示屏安装在监测子站正门屋檐下，实时显示子站的γ剂量率监测数据，向公众公示。视频监测数据通过有线传输网络传输到位于中央站的视频监控计算机。
系统的网络结构图如下：
1.2.2 环境辐射监测站
环境辐射监测站用于监测周围环境γ辐射水平、测量当地降雨量和风向、风速等气象参数，并将这些数据传送至中央站；同时，环境辐射监测站还具备获取气溶胶、碘-131、雨水、大气沉降物、空气氚、碳-14等环境样品的功能。
同时所有监督性监测子站均在专用建筑正门处安装视频监控摄像头（前沿站点除外），监控视频实时传输至监测数据处理中心。户外显示屏安装在监测子站正门屋檐下，实时显示子站的γ剂量率监测数据，向公众公示。
1.2.2.1 环境辐射监测站的组成与功能
环境辐射监测站主要由γ辐射传感器、环境γ能谱仪，气象传感器、取样设备、数据采集工控机、数据传输通讯设备、供电设备、防雷设施、户外防护机柜及配套设施、视频监控摄像头以及大屏幕显示设备等组成。
各单元主要功能描述如下：
1）环境γ辐射探测器
γ辐射传感器采用环境高气压电离室γ探测器，用于监测周围环境γ辐射水平，并将测量数据实时传输到就地数据采集工控机内。
2）环境γ能谱仪
环境γ能谱仪采用碘化钠谱仪探测器，内置GM管探测器，用于连续监测环境空气γ能谱。并将实时测量数据及能谱信息传输到就地数据采集工控机内。
3）气象传感器
气象传感器包括雨量传感器、风速、风向传感器，用于连续测量当地降雨量和风向、风速等气象参数。其中湿地公园设置的气象观测场，同时还配置有温度传感器、湿度传感器、天空总辐射仪、天空净辐射仪、气压传感器等监测设备。气象传感器的数据由气象多要素主机完成采集，并将测量数据及能谱信息传输到就地数据采集工控机内
4）取样设备
取样设备包括气溶胶与碘取样器、空气中氚取样器、空气中C-14取样器、湿沉降物采集仪，用于获取气溶胶、碘-131、雨水、大气沉降物、空气氚、碳-14等环境样品。
5）就地数据采集设备
数据采集器主要由气象主机、WF-TX通讯控制单元以及就地工业触屏一体机组成。
a) 气象主机则主要采集来自气象传感器的测量数据。
b) WF-TX通讯控制单元是卫峰公司自主开发的通讯控制模块，主要用于对辐射监测数据与气象主机上传数据进行协议转换，同时可采集环境监测站中的取样设备的状态信息以及其他开关量信息，连同辐射与气象监测数据一同打包发送于就地的触屏一体机。
c) 工控触屏一体机主要功能包括对测量数据的显示、存储、参数设置、报警输出、状态指示、数据与状态上传等功能。同时控制安装于户外的大屏幕显示屏，并将实时数据以有线或无线方式传输到前沿站。
6）数据传输通讯设备
数据传输通讯设备主要由有线通讯设备与无线通讯设备组成，完成并实现环境监测站与前沿站的通讯。将测量数据与设备工作状态前沿站，同时将前沿站的指令传输到各个监测子站。
7）防雷设施
监督性监测子站设备主要安装在户外空旷地带，极易直接或间接受到雷击或静电干扰。前沿站、监督性监测子站均建立相应的防雷系统。采取符合国家相关标准的防雷措施。主要侧重对电源、信号、通讯的防雷。
8）户外机柜及防护设施
根据现场的建筑特点，对于在户外运行的设备均配置有相应的防护设施，主要包括户外机柜、防雨罩、安装支架等。
9）电源及备电系统
在每个环境监测子站的配置电源及备电系统，主要包括交流电源接入与分配控制箱以及蓄电池等备电设备。以保证主要设备（包括γ探测器、γ谱仪、采集设备、通讯设备等等）可连续供电运行并在失电后仍可使用备电工作要求的时间。
10）视频监控设备
所有监督性监测子站均在专用建筑正门处安装视频监控摄像头（前沿站点除外），监控视频实时传输至监测数据处理中心。
11）大屏幕显示设备
户外显示屏安装在监测子站正门屋檐下，实时显示子站的γ剂量率监测数据，向公众公示。
环境监测站内部系统结构图如下：
1.2.2.3 就地数据采集
数据采集设备主要包括气象主机、WF-TX通讯控制单元以及就地工业触屏一体机组成。其中工业触屏一体工控机作为采集终端，采集各探测单元的测量数据、取样设备的运行状态与参数、以及电源及门磁开关量信息等。
1.2.2.4 与前沿站的通讯设计
环境监测子站与前沿站的通讯有两种方式，有线通讯与无线通讯。
有线通讯：
1) 首先选择以宽带网络的方式建立通讯连接，部分现场无法使用宽带网络的也可通过电话线方式接入；
2) 有线宽带的通讯设备支持最大100M带宽，根据数据量的设计，2M带宽足够；
3) 有线传输方式为：监督性子站的就地工控触屏一体机通过网络协议接入路由器，再通过调制解调器进行协议转换为接入；
4) 视频数据则由摄像头直接接入路由器。
无线通讯：
1) 无线数据的通讯主要依靠3G网络实现，采用成熟的3G无线模块，工控触屏一体机直接接入3G无线网络，实现数据的无线传输；
2) 视频数据由于数据量太大，不接入无线传输网络；
3) 所提供的设备同时支持GPRS的2G传输模式。
如下图：
1.2.2.5 电源及备电系统设计
环境监测站设置有电源与备电系统，主要包括电源分配箱、蓄电池、UPS电源等，具体的供电方案如下：
1) 除超大流量气溶胶与碘取样器设备使用AC380V电源外，其余设备的外部电源接入均采用AC220V接入，由电源控制箱进行分配或交直流转换。
2) 考虑到取样设备功率都比较大，为不影响系统整体运行，采样设备不使用备电，而直接采用市电供电。
3) 环境监测站的γ辐射探测器、γ谱仪探测器、气象主机、气象传感器、通信设备、工业触屏一体机、摄像头等直接使用直流供电，使用备电。
4) 在每个监测站同时设置太阳能供电相关设备，与UPS公用电池组，带外部适配器中断对蓄电池的供电时，太阳能板自动切换为供电来源，以保证监测子站主要设备的连续工作；
5) 对于气象观测场内的气象设备，在10米气象桅杆悬臂上设置专门太阳能板，可独立运行供电。
1.2.2.6 防雷与接地设计
针对雷击高发地区，监测设备主要安装在户外空旷地带，极易直接或间接受到雷击或静电干扰。监督性环境监测中央站、环境γ辐射监测站、气象站均建立相应的防雷系统。采取符合国家相关标准的防雷措施。主要侧重对电源、信号、通讯的防雷。
1）电源防雷
为保证设备安全，电源线上设置避雷保护，采用复合型的电源电涌保护器来实现。
2）避雷针
户外的监测站、气象站很容易遭受直接雷的袭击，因此按户外的监测站规模，根据现场情况设置避雷针。
3）通信系统防雷
有线通信采用电话线或者MODEM专线通信，在有线通信线路终端加装音频信号避雷器。监测站与各个数据监测终端设备的数据通信，其中包括串行RS485总线的数字通信防雷。
1.2.2.7 环境监测站的布置设计
具体的安装集成方式，可根据现场灵活调配，卫峰公司具备自主的户外柜、支架及防雨罩设计能力，可灵活适应。
1.2.3 前沿站
前沿站是监督性监测系统的数据中心，处理环境辐射监测站、气象观测站和环境监测车提供的实时监测数据，并具有对监测设备进行远程管理的功能，可生成环境监测报告， 并向核电站其它用户提供数据服务的功能。
1.2.3.1 前沿站的组成与网络构建
前沿站主要由环境辐射监测计算机、气象数据计算机、视频数据计算机、系统网络服务器、工作站计算机、网络通讯设备和互联设备组成。所使用的计算机和设备通过网络实现互联互通。
前沿站的系统网络构架如下：
1.2.3.2 数据采集计算机
数据采集计算机主要包括环境辐射数据计算机、气象数据计算机、视频数据计算机。数据采集计算机统一接入前沿站的数据交换网络，分别采集来自各个监测子站的辐射监测数据、气象数据以及视频数据。其中辐射数据计算机以及气象数据计算机可通过有线和无线两种方式采集来自子站的数据，视频数据计算机则主要依靠有线的方式实现。有线方式主要为宽带网络，无线则采用成熟高效的3G网络实现。
数据采集计算机分别安装有专业的数据采集软件，分别为WF-10辐监测数据管理软件、WF-11气象数据管理软件、以及视频专用管理软件。
1.2.3.3 网络服务器
前沿站网络服务器釆用两台高性能专用服务器，一台主用，一台备用，确保测量数据的可靠性。主要功能如下：
域控制器：控制网络内的计算机能否加入的计算机组合，包含了由这个域的账户、密码、属于这个域的计算机等信息构成的数据库。当电脑联入网络时，域控制器首先要鉴别这台电脑是否是属于这个域，用户使用的登录账号是否存在、密码是否正确。对网络内的计算机 进行管理；
数据库服务器：存储实时监测数据；
文件共享服务器：生成每日、月、年的气象数据报表、环境γ监测数据 报表、各类统计图表，并能转化为通用办公软件易于处理的文件格式，以便网络内共享；
1.2.3.4 工作站计算机
工作站计算机采用一台高性能计算机，用于显示实时辐射和气象监测数据。设定报警阈值，并可通过一定的授权，可对数据进行修改、删除、增加等操作。显示各外围监测点仪器设备等的失电、故障信息，并发出报警。配置地理信息系统（GIS)客户端应用软件，可以在数字位图上实时显示环境监测车的运行路线，以及运行线路上各监测点的时间、地理坐标、γ量数据等信息。
具有多级报警设置功能和设置无人监测时的报警功能。当环境监测结果、设备状态达到报警条件时，值班机负责报警，并向指定用户通报报警信息。值班机无人值守时，可以自动向指定手机发送短消息传递报警信息。
用于系统内查询数据、图形化显示，配备高性能显卡，支持双屏显示，大屏幕采用挂壁式显示器。GIS客户端应用软件必须支持图层操作，在新的图层上显示γ辐射监测站实时监测数据，最终将监测车和监测站的 监测结果在同一个电子地图中显示。电子地图支持任意放大或缩小，能够测量路径长度。GIS客户端应用软件采用核电站周边精度较高的地理 信息数据。
分析处理气象数据、环境γ数据、样品分析数据。根据操作人员要求， 给出每日、月、年的气象数据报表、环境γ数据报表、各种曲线和统计图表。气象和γ数据图形工作站生成各类报表采用2种工作模式：自动模式和手动模式。自动模式是指系统在操作人员设置的时刻，自动从网络服务器数据库获取环境监测数据生成各类报表；手动模式是指操作人员使用管理软件从网络服务器数据库获取环境监测数据，并生成各类报表。报表还可以保存为常用的文件格式，如Excel、Word 等。
1.2.3.5 前沿站环境监测网络
前沿站数据网络是由交换机构建成的一个计算机网路系统，前沿站内的辐射数据计算机、气象数据计算机、视频数据计算机、服务器、工作站计算机、网络设备以及通讯设备等通过环境监测网络实现数据的访问、共享与交换等。
1.2.3.6 大屏幕显示
大屏幕显示设备在前沿站设计，但大屏幕的显示控制由监测工作站执行，显示模块包括两个主显示画面：监测站信息列表显示画面和监测站和监测车地图显示画面，地图画面基于GIS地图显示。所有监测站视频信号采集 和摄像头的控制以及大屏幕显示画面由视频监控计算机执行，以降低数据监测工作站的压力。
1.2.3.7 网络机柜及布局
在前沿站设置通信设备机柜，主要布置计算机网络设备，网关设备、有线通信的调制解调器等通信设备。设置通信设备机柜提供了计算机网络接口、3G通信接口、电话线接口等。防雷设备也安装在其中。
机柜的布置可参考下图：
1.2.3.8 前沿站的防雷措施
在前沿站的设备主要放置在建筑楼层内，且主要为网络通讯设备。因此防雷主要是在通讯链路上安装防雷模块。
依据前沿站的通讯方式，防雷措施主要有：
1、 网络信号防雷：加装RJ45的浪涌保护器；
2、 电话信号防雷：加装调制解调器浪涌保护器；
3、 良好接地系统。
1.2.3.9 前沿站监测管理软件
1.2.3.9.1 概述
环境监测中心信息统软件的开发及其使用，旨在规范核电站周边环境监测工作，从而使核电环境监测工作能够满足法律法规、部门规章和国家标准的要求，为环境监测人员提供一个方便、快捷、规范的工作平台，提高环境监测工作效率，实现环境数据信息的全面共享。
该软件的主要使用地点为核电厂环境监测中心。该中心是核电厂正常运行时对电站周边环境进行监测的重要场所，在事故应急条件下也有应急监测的职能。此软件通过与环境监测网络系统、实验室设备之间的数据交换，将环境监测相关的各种信息以及实验数据进行汇集、储存及管理，通过友善的人机界面将信息组合展示给工作人员，并能对各种信息和数据进行分析、处理并生成相关报表。此外，本系统也可根据规定的数据格式，向核电厂其它相关系统提供数据服务。
1.2.3.9.2 辐射数据计算机软件（WF-10A）
主要界面介绍：
主界面数据显示
1.2.3.9.3 气象数据计算机软件（WF-10B）
1.2.3.9.4 视频数据管理软件（WF-10C）
1.2.3.9.5 服务器软件（WF-10D）
服务器软件主界面
1.2.3.9.6 工作站软件（WF-10E）
软件参考界面：
1.2.4 应急环境监测车
应急环境监测车的基本功能
监督性监测系统的环境监测车在核电站正常运行期间，作为移动监测站定期对核电站周围的环境辐射进行巡测；在事故应急状态下，监测车作为应急监测手段快速前往事故发生地点测量辐射水平，确定辐射分布。软件主界面（参考）
1.2.5 环境介质采样车
环境介质采样车主要进行液体介质以及固体新鲜样品的采集和运输。