宁德核电站控制区智能配发系统

钟 鸣，谭玲龙，刘永杰，耿利新，温作腾

(1.福建宁德核电有限公司，福建 宁德，355200；2.绵阳市维博电子有限责任公司，四川 绵阳,621000；3.中广核(深圳)辐射监测技术有限公司，广东 深圳，518000)

1 控制区智能配发系统概况

控制区智能配发系统，是专门针对核电厂人员进出控制区流程设计的一种方便、智能、快捷的管理系统，它用于改进控制区电子剂量计(EPD)和个人剂量计(TLD)的配发流程，优化更衣间管理模式，提高配发效率，提升电厂和辐射防护整体形象。

智能配发系统包括更衣配发柜和剂量计配发柜，其实物如图1、图2所示，更衣柜分为操作区、读卡区、箱格区，剂量计配发柜分为操作区、读卡区、箱格区、扫描区。

图1 更衣配发柜布局示意图

配发柜硬件主要由工控机、读卡器、扫码枪、监控设备、电控锁、通用驱动板等组成，其控制逻辑原理如图3所示。读卡器用于读取人员信息，进行身份认证，判断人员授权情况；每块TLD、EPD均粘贴条形码，并与每个箱格一一对应，归还时通过扫码枪自动识别，防止错放误放；每组柜子还配备监控设备，用于异常情况下的调查。更衣柜无扫码枪。

图3 智能配发系统控制逻辑图

2 系统软件架构和操作

2.1 软件架构

智能配发系统主柜工控机采用Windows7系统，C#语言开发，以便更好的兼容。智能配发系统软件包括前端交互软件和后端系统管理软件，与控制区出入监测系统(KZC系统)进行数据交互(如图4所示)，将KZC服务器中的控制区授权人员信息同步至智能配发系统，并在智能配发系统建立本地数据库，以实现自动判断人员授权的功能。智能配发系统还可以通过软件实现远程控制和管理，实时查看设备使用情况，在应急情况下可使用后台软件紧急开箱。

(1)前端交互软件

前端交互软件采用C/S架构，考虑到长时间与主柜硬件做接口交互，C/S架构更加稳定可靠。前端交互软件即为用户操作界面，人员使用频繁，若遇大修期间，使用频次更高，因此前端交互软件的稳定性至关重要，一旦故障容易引起现场拥堵。

(2)后端系统管理软件

智能配发系统后端管理软件采用B/S框架开发，可在局域网内部署和访问。后端系统管理软件可进行二次开发，当用户方的管理系统发生变更时，可进行适应性修改以便重新对接。总体架构逻辑结构及功能示于图5。

图4 智能配发系统数据交互模式

图5 后端系统管理逻辑及功能示意图

(3)系统可扩展性

智能配发柜系统软件预留扩展接口功能，如在未来其它类型柜子的扩展需求，在该软件的基础上，进行适度的修改和配置即可实现，有助于用户降低成本和一体化管理。

2.2 软件操作

2.2.1更衣配发柜

图6 更衣柜用户操作界面

智能更衣柜软件操作界面分为用户界面和系统管理员界面。在用户界面上可以进行更衣柜的借用和归还操作，如图6所示。归还流程结束后，存物箱在3分钟后与使用人员解除绑定，因考虑到部分人员中途需要取物但不归还更衣柜的情况，系统还特别设置了中间开箱的功能。

需要注意的是，存物箱内设有物品红外检测装置，人员使用完后，若存物箱内有遗留物品，系统会自动触发红外检测装置，此时存物箱仍与使用人员绑定，其他人无法使用。

智能更衣柜授权管理人员，可点击界面“管理”按钮，刷国密卡并输入管理密码进入设备管理界面，对更衣柜存物箱进行“开箱、锁定、解锁、手动归还”等远程操作管理。因此，对于现场出现的问题，管理人员可远程进行查看和处理，

2.2.2EPD自动配发柜

EPD自动配发柜软件操作界面分为用户界面和系统管理员界面。在用户界面上可以进行EPD的借用和归还操作如图所示，具体操作流程如图7所示。

图7 EPD配发柜操作流程

值得一提的是，EPD借用时间少于3 min时，系统将判定该EPD存在故障，系统会自动锁定箱格，防止故障EPD被重复发放。故针对此项操作请审慎，以防操作不当导致正常EPD故障化。

EPD自动配发柜授权管理人员，可点击界面“管理”按钮，可对EPD自动配发柜进行“存放剂量计、更换电子剂量计、取出剂量计、箱管理”等操作。

1)存放剂量计：对未绑定EPD的箱格绑定EPD；

2)更换电子剂量计：对已绑定EPD的箱格重新绑定新的EPD；

3)取出剂量计：对已绑定EPD的箱格解除EPD绑定；

4)箱管理：可进行开箱、锁定、解锁和手动归还操作。

2.2.3TLD动态配发柜

TLD配发柜的操作流程与EPD配发柜类似，此处不再赘述。不同之处在于，EPD配发柜每次均随机配发，不与人员一一对应；而TLD配发柜在一个周期内初次借用后，使用人员信息将与TLD绑定，即在一个TLD更换周期内只能使用此TLD。

TLD动态配发柜授权管理人员，可点击界面“管理”按钮，刷卡并输入管理密码进入设备管理界面，可对TLD动态配发柜进行“周期切换、扫码开箱、箱管理”等操作。

1)周期切换：清除现有TLD绑定人员信息，解除TLD与箱格绑定；

2)扫码开箱：将TLD与箱格绑定；

3)箱管理：可进行开箱、锁定、解锁和手动归还操作。

3 智能配发系统与传统控制区进出流程的优势比较

传统控制区进出流程采用“以证换钥匙取剂量计”模式，配备24小时值班人员进行人工发放，流程如图8所示。

智能配发系统上线后，进入控制区流程均可自主完成，实现TLD、EPD、更衣柜动态无人配发，流程示于图9。

图8 传统进出控制区流程

图9 智能配发系统进出控制区流程

3.1 提高控制区的出入效率

传统控制区进出流程中，工作人员凭控制区通行证(RP证)换取存物箱钥匙、TLD和EPD，出控制区后归还值班室。控制区智能配发系统，人员存物、领取EPD与TLD全部由系统自动配发，节省了人工借用流程所耗的时间。根据我们的试验数据，传统进出流程平均总耗时需9分钟，引入智能配发系统后仅需5分钟即可完成，大大提高了进出控制区的效率，降低了不必要的人工时。

3.2 降低生产成本

智能配发系统投产后，实现控制区出入口的无人值守，节省了人工费用，节约了对这部分人员投入的管理、培训等资源。

3.3 优化TLD配发流程

传统控制区进出流程，发表间需预备大量的TLD，无论人员是否进入控制区，只要有RP证的人员均需配发TLD，浪费大量的TLD，增加TLD的测读工作量。而智能配发系统流程，只有进入控制区的人员才配发TLD，并在一个使用周期内与此TLD绑定，无需再为不进入控制区的工作人员预备TLD。

3.4 提高安全性和准确性

传统控制区进出流程中的人工发放过程，可能由于人为原因出现错发钥匙、仪表或错开箱门等情况。智能配发柜系统上线后，整个存取物的过程完全由系统进行精准控制，配合两侧的实时监控设备，提高了配发过程的准确性和安全性。

4 系统存在的问题及合理化建议

4.1 人员长期占用更衣柜的问题

在2.2.1章节中已阐述更衣柜用户操作界面共有三个按钮：借用、中间开箱、归还。一个完整的借还流程应该是“借用→中间开箱(如有)→归还”，流程结束后柜子才会恢复空闲状态。但在使用过程中发现部分人员在应该归还时却点击“中间开箱”取走衣物，造成柜子一直处于被占用状态，使他人无法使用。

对于此问题，一方面可以从管理上进行改进，制定用户操作手册，对使用人员进行培训宣贯，现场设立操作指引；另一方面建议修改后端软件的逻辑判断，使功能更人性化，减少人因问题导致出错。

4.2 新增授权人员信息无法实时更新

智能配发系统设备自建独立数据库，数据库内数据同步更新于KZC服务器数据库。智能配发系统数据库与KZC系统数据库每天交互一次，对于新增授权人员信息，无法第一时间传输至智能配发系统，即新增人员将无法立即使用智能配发系统。后续，在不影响KZC系统网络的情况下，可适当增加智能配发系统数据库与KZC系统数据同步的频率。

5 结语

总之，宁德核电上线控制区智能配发系统，结束了多年来传统的人工管理流程，实现进出控制区的自动化管理，优化了传统进出入管理流程，提高了人员进出控制区的效率，实现无人化管理流程。当前系统虽然还有一些不完善之处，但随着系统的不断优化以及RFID、重力感应、人脸图像识别等技术的不断更新及应用，未来必定会在核电厂更多领域得到应用。