3.3.5 Основные требования к автоматизированным системам контроля радиационной обстановки
Архитектуру построения современных измерительно-информационных комплексов можно рассмотреть на примере системы оперативного контроля выбросов. Система предназначена для измерения и регистрации в автоматическом режиме газовой, аэрозольной и йодной активности выброса вентиляционной трубы института и воздуховодов категорий блоками детектирования БДГБ-02П, УДАС-ОЗП, УДАС-02П и ФД-08. В состав системы контроля выбросов помимо технических средств комплекса «Орешник» входят проточный газовый и лабораторный -спектрометры, которые работают в режиме непрерывного отбора пробы в проточную емкость и на сложные фильтры АФА РСП(РМП)+СФЛ и в квазинепрерывном режиме измерений, обеспечивающем постоянный контроль нуклидного состава и суммарной активности радиоактивных газоаэрозольных выбросов в автоматическом режиме.
СОКВ и спектрометры могут иметь в качестве устройств обработки и управления компьютеры платформы Intel, подключенные посредством локальной сети объекта к серверу баз данных.
К серверу же могут подключаться компьютеры пользователей информации (главный специалист по РБ, аналитик по РБ и т. п.).
Для обеспечения функций сбора, обработки, отображения, хранения и регистрации информации со всех точек контроля на верхнем уровне системы устанавливается прикладное программное обеспечение, работающее по архитектуре «клиент-сервер» в сетевой многозадачной операционной среде Windows 95/98/NT. Информация, получаемая в результате работы автоматизированных комплексов, может записывается в локальные базы данных управляющих компьютеров и передается в базу данных на сервер. Для осуществления функций контроля и анализа данных за любой промежуток времени пользователи со своих компьютеров обращаются на сервер баз данных. Безопасность измерительно-информационного комплекса может обеспечивается применением штатных средств защиты Windows NT 4.0 и MS SQL Server от несанкционированного доступа, разграничением прав доступа пользователей к базам данных. Обеспечение сохранности данных производится за счет периодического резервного и архивного копирования баз данных сервера на сменные носители информации - магнитооптические и компакт-диски большой емкости.
Целесообразно использовать универсальное микропроцессорное устройство 2-го уровня и необходимое микропрограммное обеспечение для сбора и обработки информации с блоков и устройств детектирования. Отличительными особенностями должны быть:
• возможность подключения напрямую к последовательному порту компьютера без пульта управления и сигнализации и устройства сбора и отображения информации, обычно используемых в многоканальных стационарных измерительных системах;
• возможность работы сдатчиками комплексов АКРБ и «Орешник», а также с эксплуатируемыми на АЭС и ИР детекторами типа ДБГ, УСИТ-1-2Б, ФД-08.
При этом значительно снижается стоимость проектируемых систем контроля, повышается их надежность, универсальность и функциональные возможности.
Сформулируем общие требования к автоматизированным системам контроля радиационной обстановки.
Автоматизированная система контроля радиационной обстановки должна обеспечивать:
получение достаточной и достоверной информации о состоянии радиационной обстановки в помещениях радиационно-опасных объектов, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения;
выдавать полную информацию состояния радиационной обстановки в помещениях радиационно-опасных объектов, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения при радиационной аварии, а также прогноз развития радиационной аварии.
Автоматизированная система контроля радиационной обстановки должна обеспечивать дистанционное проведение измерений в помещениях радиационно-опасных объектов, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения.
Автоматизированная система контроля радиационной обстановки должна обеспечивать непрерывный контроль параметров радиационной обстановки в помещениях радиационно-опасных объектов, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения.
Объем контроля должен включать в себя:
измерение мощности дозы рентгеновского, гамма- и нейтронного излучения, плотности потока частиц ионизирующего излучения на рабочих местах, в смежных помещениях, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения;
измерение объемной активности радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе рабочих помещений, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения;
измерение активности выбросов и сбросов радиоактивных веществ.
Информация должна делиться на три группы:
контрольная информация - сравнение радиационной обстановки по всем параметрам с контрольными уровнями.
оперативная информация - вывод информации по радиационной обстановке по всем контролируемым параметрам на монитор с одновременным выводом на цифропечатающее устройство.
аварийная информация - вывод на дисплей и автоматическая запись информации по всем контролируемым параметрам при возникновении радиационной аварии (превышение допустимых уровней), прогноз развития аварии.
При проектировании автоматизированной системы контроля радиационной обстановки должны быть решены следующие задачи:
исследование и определение оптимальных методов, технических средств и способов представления физической информации с блоков (устройств) детектирования и выработке на ее основе алгоритмов решения задач по радиационному контролю состояния радиационной обстановки на радиационно-опасных объектах и объектах окружающей природной среды в особенности в аварийных ситуациях с использованием элементов искусственного интеллекта;
определение типовых вычислительных, контроллерных, интерфейсных функций и задач перспективных блоков (устройств) детектирования для проведения различных видов радиационного контроля;
разработка математических моделей измерительно-информационных процессов выявления радиационной обстановки и ведения радиационного контроля;
определение (подбор) блоков (устройств) детектирования исходя из вариантности объема радиационного контроля и с учетом максимальной унификации со схемным и конструктивным решением, требований к их живучести, стойкости к внешним воздействующим факторам;
разработка требований к автодиагностике, автоконтролю блоков (устройств) детектирования и определение путей их реализации;
определение и обоснование необходимого количества точек и параметров радиационного контроля в радиационно-опасных объектах учреждения, на территории учреждения, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения.
Общие принципы построения автоматизированной системы контроля радиационной обстановки:
автоматизированная система радиационного контроля должна включать в себя системы автоматизированного радиационного контроля радиационно-опасных объектов учреждения и посты автоматизированного радиационного контроля на местности, соединенные средствами связи с центром;
при создании автоматизированной системы радиационного контроля должен реализовываться наиболее перспективный вид мониторинга – гибридный, требующий размещения на промплощадке, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения необходимого количества автоматизированных постов радиационного контроля, непрерывно контролирующих радиационные и метеопараметры;
все автоматизированные посты радиационного контроля должны иметь общие конструктивные решения, обеспечивающие повышенную надежность и достоверность получаемой информации, живучесть системы, удобство ее обслуживания;
оборудование, входящее в состав автоматизированного поста радиационного контроля, должно монтироваться внутри специального защищенного контейнера;
каждый автоматизированный пост радиационного контроля должен иметь собственную систему жизнеобеспечения, в которую входит освещение, резервное питание, заземление, устройство сигнализации о несанкционированном доступе и пожаре, средства автоматического пожаротушения и при необходимости поддержания требуемых климатических условий внутри контейнера;
каждый автоматизированный пост радиационного контроля должен передавать информацию в центр по двум независимым линиям связи, в качестве которых может быть использована проводная связь, радиоканал, телефонная связь;
в качестве абонентов автоматизированной системы радиационного контроля предприятия должны выступать системы автоматизированного радиационного контроля радиационно-опасных объектов предприятия и посты автоматизированного радиационного контроля на местности, а не отдельные измерительные каналы, входящие в их состав.
Автоматизированная система контроля радиационной обстановки предназначена для ведения автоматического непрерывного контроля радиационной, химической, экологической обстановки на объекте (локальная система) или в регионе (территориальная система).
Система обеспечивает:
автоматический сбор данных и их анализ в реальном масштабе времени о радиационной обстановке в регионе, на объекте;
оперативное представление мониторинговой информации на электронной карте региона;
установку из центра в пост величин контролируемых параметров;
подачу тревожного сигнала в центре при обнаружении превышения устанавливаемых порогов, контролируемых параметров;
подготовку выходных документов и отчетов;
ведение базы данных за весь период работы.
Информационно-измерительная система (ИИС) имеет иерархическую структуру и строится по радиально-узловому принципу. Сеть распределенных постов контроля (ПК) с каналами связи образуют первый уровень и объединяются информационно-управляющими центрами (ИУЦ), которых в данном радиусе может быть несколько. Информационно-управляющие центры образуют второй уровень. С их помощью обеспечивается сбор, обработка и представление данных в соответствии с программой работы центра. ИУЦ связаны между собой по принципу "каждый с каждым", а также с информационно-аналитическим центром (ИАЦ), который в свою очередь представляет третий уровень. ИУЦ могут быть совмещены с ИАЦ. К тому же сюда могут входить каналы связи с другими пользователями АСКРО.
Отличительной особенностью разработанного комплекса является его идеологически увязанная структура аппаратно-программных средств с четко обозначенной иерархией "распределенного" интеллекта. Модульное построение аппаратно-программных средств упрощает наращивание системы и защищает от быстрого морального старения за счет применения перспективной высоконадежной элементной базы на основе микрокомпьютеров. Система защищена от несанкционированного доступа: на первом уровне - аппаратно, на последующих - путем введения паролей. На рис. 58 представлена структурная схема
Рис. 58. Структурная схема АСКРО
Базовым устройством для построения поста контроля (ПК) служит блок УСПД (устройство сбора и передачи данных). Совместно с радиационным датчиком типа УДРГ-50, датчиком ветра типа М-127м (М-128), автоматизированными датчиками контроля загрязнения атмосферы, информационным табло "бегущая строка" и прочими устройствами в различных их сочетаниях УСПД позволяет создавать посты контроля разнообразного назначения.
Возможность приема УСПД с высокой достоверностью команд управления (информации) из центра позволяет строить на его базе системы с дистанционным управлением.
Информационно-управляющий центр (рис. 59). Центр сбора и обработки информации состоит из контроллера КСК и персонального компьютера. Контроллер подключается к компьютеру через порт RS-232 специальным кабелем. Режим опроса датчиков устанавливается либо диалоговый, либо автоматический.
Рис. 59. Информационно-управляющий центр.
В измерительной системе между ИУЦ организован информационный обмен по типу "доска объявлений". Каждый ИУЦ готовит сводку по последнему опросу ПК и записывает ее в память КСК. Состав записи формируется персоналом при управлении системой. Такой оперативный обмен данными полностью исключает внешний доступ к базе данных ИУЦ и предоставляет достаточную информацию удаленному пользователю.