陈政涛 凌君

摘要：福岛事件后，国家核安全局组织专家对国内在役在建核电厂进行安全大检查，并发布《福岛事故后核电厂改进行动通用技术要求（试行版）》，根据要求，对在建CPR1000及EPR项目实施环境监测设施改进（PF）。在今后的项目中，在满足技术要求的前提下，对厂区辐射和气象监测系统进行结构优化，以提高系统稳定性和可靠性。

Abstract： After the Fukushima incident， the National Nuclear Safety Administration organized experts to carry out safety inspection on domestic in-service and in-building nuclear power plants， and issued a "After Fukushima nuclear power plant accident improving action general technology requirements （trial version）"， according to the requirements above， the CNPEC carry out the environmental monitoring facilities improvements （PF） on CPR1000 and EPR project. In the future project， the structure of the plant radiation and meteorological monitoring system has been optimized and improved the stability and reliability of the system.

關键词：网络构架；KRS系统；辐射监测

Key words： network architecture；KRS System；radiation monitoring

中图分类号：TL75+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0243-03

0 引言

厂区辐射和气象监测系统（KRS）用于监测核电厂厂区和周围环境的辐射水平以及气象数据，以评价正常运行及事故期间从核电厂释放或泄漏出去的放射性物质对周围环境的影响，从而保障核电厂周围公众和厂区工作人员的健康和安全，同时为核应急指挥系统可用的评价参数，为应急指挥提供决策依据[1]。

1 传统KRS系统及PF改进项存在的不足

1.1 传统KRS系统硬件网络存在的不足

CPR1000项目PF改进项发生在福岛核事故后。依据国务院全国核设施安全检查对在建核电厂的安全审评要求，提出了PF改进设计方案。这种方案是对原KRS系统的一个补充，但是从硬件的网络架构到软件的实现上来看，PF改进项和原KRS系统既有设备重复，又缺少与原KRS系统整合为一体的设备及功能上的冗余，造成了部分设备的浪费和系统的不兼容。

该系统的主要特点是：当处于非事故、非应急情况下时，由环境实验室的KRS中央站设备对环境γ、气象数据进行采集、数据处理、图形显示和报表显示及打印。而位于应急指挥与行动中心的数据监测工作站仅提供监控数据的实时画面。当处于事故（强台风、地震）情况下，各监测站点设备及通讯，部分受到损毁时，原KRS系统无法有效运行其功能。

1.2 传统KRS系统及功能软件存在的不足

传统KRS软件系统需对不同用户安装不同的客户端软件，如果数量大而且分布广泛的话，给部署带来极大的不便，而且系统维护和升级费时费力。

2 KRS系统硬软件优化

2.1 KRS中央站设备配置

2.1.1 KRS中央站的主要硬件设备

环境γ辐射数据采集工作站（两台）；

气象数据采集工作站；

值班机；

气象和γ数据图形工作站；

KRS网络服务器（两台）；

数据采集工作站；

数据监测工作站；

打印机。

以上设备均采用工业计算机，其优点是有较宽的工作温度，性能稳定，有较强的抗电磁干扰能力和较高的抗冲击能力及抗震能力（部分设备要求有抗震性能）。

2.1.2 优化后KRS系统中央站主要硬件设备

环境γ数据采集工作站（两台）；

气象数据采集工作站；

值班机；

气象和γ数据图形工作站；

KRS网络服务器（两台）；

打印机。

KRS中央站由环境γ数据采集工作站、气象数据采集工作站、值班机和γ数据图形工作站、网络服务器及网络设备组成，KRS中央站接收自环境γ监测站、气象观测系统以及环境监测车的监测数据，并将这些数据处理后储存在网络服务器中。值班机、气象和γ数据工作站可对储存在服务器中的数据进行分析和显示，亦可打印成相关的报表。

2.2 KRS中央站的系统架构及功能软件配置特点

2.2.1 KRS系统架构软件特点

传统的KRS系统采用C/S软件架构（图1）对中央站进行管理，C/S架构即客户端与服务器网络架构。

①响应速度快。

C/S架构的客户端与数据库直接相连，没有中间环节，所以响应速度快。

②软件设计个性化，可以满足客户个性化需求。

C/S架构有自己的客户端，在客户端的设计上可以根据客户的要求进行个性化设计，特别是操作界面和报表等信息。

③事物处理能力强大。

C/S架构充分利用客户端硬件设施，很多数据处理工作在客户端完成，因此数据处理能力比较强大。

④分布能力差。

C/S架构需要对每一个客户安装客户端软件，如果数量庞大而且分布广泛的话，给部署带来极大的不便。

⑤维护成本高昂。

如果数量庞大，对于系统的升级和维护都是很大的考验。

2.2.2 KRS系统功能软件特点

传统的KRS系统功能软件多样，不同类的工作站运行功能也不同，如有网络功能、环境γ数据采集功能、气象数据采集功能、值班机数据显示功能、气象和γ数据图形数据报表功能、数据监测功能等。这些功能用于数据采集和处理、数据报表的处理和显示以及数据的传输和交换。KRS中央站的设备属于专机专用。

2.3 KRS中央站的主要软件配置的优化

各客户端采用相同的系统功能及专业软件即客户端都安装所有必需的功能软件，同时各客户端又针对性的使用专业软件对KRS中央站进行管理。

优化后的方案可使设备、软件达到功能冗余并且能够相互支持或替代，比如，网络服务器、环境γ数据采集工作站、气象数据采集工作站、值班机、气象和γ数据图形工作站可视为具有相同功能的设备（图2）；其次可使软件在维护上简单方便，能够使用网络的方法对系统及专业软件进行改造升级，维护各个工作站的软件程序。

2.4 优化后的KRS系统所采用的软件方案优势

①简化客户端安装样式。在各客户端之间的软件配置相同情况下，无需安装区别于各个工作站的应用程序。

②降低系统维护工作量。由于所用的软件在KRS中央站的设备中是通用的，大大降低了维护和升级的工作。

优化后的软件优势在于当其中一种或部分工作站不可用时，其正常的工作站可以通过临时授权来代替失效的设备，从而达到功能冗余的目的，使设备的使用更加多元化。并可让用户在KRS系统的维护和系统升级方面减少维护和升级系统的时间。

3 KRS系统网络数据传输方案优化

3.1 CPR1000堆型原KRS系统方案

环境γ辐射监测站、气象站将现场采集的数据通过有线（光纤）和无线（4G或VPN）传到环境实验室楼中的交换机中，经交换机传入环境γ辐射数据采集工作站和气象数据采集工作站，环境监测车则通过无线通讯方式将数据传到气象数据采集工作站。环境γ辐射监测站和气象数据采集工作站处理数据后，将形成的数据文件存入KRS网络服务器数据库，相关数据可以随时被调用。值班机配置环境监测车地理信息图形应用软件（GIS软件），可以在数字化电子地图上，实时显示环境监测车和各环境γ辐射监测站的γ剂量率以及气象站气象数据。气象和γ数据图形工作站调用服务器的数据，运行服务器/客户机数据库前台管理软件，实时進行气象数据和环境γ数据分析处理，用人机交互方式给出每日、月、年的气象数据报表、各种曲线和统计图表。此外，应急指挥与行动中心楼的应急网络服务器与KIC（电站计算机信息和测控系统）进行网络连接，实现监测数据在主控室的监控设备上显示。（图3）

3.2 改进后KRS系统优化方案

环境γ辐射监测站，气象站、应急移动组网[2]的γ剂量率、风速风向、雨量等信息经过有线（光纤）或无线（4G）实时传到应急指挥与行动中心的环境γ辐射数据采集工作站，网络服务器以及气象数据采集工作站中进行数据处理，处理后的数据存入环境实验室和应急指挥与行动中心的网络服务器中，等待其它设备调用。环境实验室中的值班机配置监测车信息图形应用软件（GIS软件），通过接收环境γ辐射监测站和环境监测车的γ剂量率以及气象站的气象数据，在数字化电子地图上实时显示。气象和γ数据图形工作站接收网络服务器的γ环境数据和气象数据，给出气象和环境数据的各种统计报表。这样可以实现监测数据从网络服务器传入OCS（机组运行和控制中心）的功能。（图3）

3.3 优化后KRS系统对比原KRS系统的优势

优化后KRS系统，考虑到发生灾害的情况下部分设备不能被有效利用的问题，所以在硬件网络上做出了改进，改进后的优势在于：环境γ辐射数据采集工作站、气象数据采集工作站、网络服务器1#布置在应急指挥与行动中心而不是环境实验室，这样在正常工况下，环境γ辐射数据采集工作站既能接收固定式环境监测站的有线或无线的数据，又能在事故条件下（此时环境γ辐射数据采集工作站要求具备抗震性能），接收应急移动环境监测站的无线数据，并且能在部分固定式站点不可用的情况下，同时接收可用固定式环境监测站和应急移动环境监测站的监测数据，从而保证了环境γ数据、气象数据的完整性和统一性，减少了使用应急移动环境监测站的成本。与环境γ数据采集工作站共同组成KRS中央站的网络服务器1#，将采集并处理后的数据存储，与机组运行和控制中心相连，必要时将数据传入OCS。位于环境实验室的设备网络服务器2#与位于应急指挥与行动中心网络服务器1#相互热备份、并且是功能冗余，出现一台服务器不可用时，整个系统的运行不受影响。

4 结论

CPR1000堆型的项目中，环境γ辐射数据采集工作站、气象数据采集工作站、气象和γ数据图形工作站以及值班机的软件各不相同，用于完成不同的数据采集和显示。但当某一个或几个工作站不可用时，会对KRS系统的运行产生影响。

通过对KRS系统中央站设备重新配置，改进后的KRS系统的气象数据采集工作站、环境γ辐射数据采集工作站、网络服务器1#都位于应急指挥与行动中心，并且要求有抗震能力，当其中某一设备出现故障时，正常的设备可以代替其工作，这使得优化后的KRS系统相比于CPR1000堆型的KRS系统在数据采集及处理的硬件有效利用上有所提高，使系统的运行得到充分的保障。在软件优化方面，配置相同的应用软件，达到功能冗余的目的，并且在软件升级和维护方面节省人力和时间，系统整体的兼容性有了改进。

总而言之，优化后的KRS系统具有如下优势：

①最大限度的实现了在硬件和软件方面的功能冗余；

②提高了设备的有效利用率，节约了使用成本；

③相比于PF改进项后的KRS系统，系统所组成的设备更趋近于一个整体。

参考文献：

[1]汪伟.核事故应急辐射环境实时移动监测系J统研究[J].核电子学与探测技术，2006（26）：91-94.

[2]凌君.核事故应急移动监测系统方案的探讨[J].核科学与工程，2012，32（增刊2）：15-19.

[3]余少杰，张静，郝锐.核电厂辐射监测系统特点及发展趋势分析[J].辐射防护通讯，2014（04）.