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摘 要：随着技术的不断发展，核电站控制区出入管理流程正朝着智能化和自动化的方向演变。目前，核电厂设计中，控制区出入放射性监测系统存在不能自动化控制、携带不方便、不能远程控制等缺点。通过一种新型智能电子剂量监测终端的研制，改进控制区出入放射性监测的设计理念，自动化、智能化的设计理念带来了无人值守等先进的管理流程，使得控制区出入放射性监测系统设计朝着智能化和自动化的方向发展。
关键词：智能;电子剂量;核电站控制区;监测终端
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）01-056-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.025
1 背景
控制区出入放射性监测系统，分为个人电子剂量监测系统和个人热释光剂量监测系统，是核电厂辐射防护与剂量监测的主要系统之一[1]。该系统的主要功能是控制放射性污染物的扩散，保护核电站工作人员的安全[2]。而电子剂量终端（或称电子剂量计）又是该系统的核心设备之一[3]。由于现有的电子剂量监测终端功能单一，造成工作流程有不足之处，新型智能电子剂量检测终端的研制势在必行。
现有的控制区出入放射性监测系统设计流程中，工作人员需要按照性别分别进入控制区出入口的男女通道，执行一系列控制程序后方可进入放射性控制区工作[4]。
核电站控制区分为男女两个通道。以男通道为例，工作人员需要携带本人的实物保护卡，简称ID卡，并提前拿到进入控制区的辐射工作许可证（简称IP卡），方可进入控制区出入口（以下将控制区出入口简称卫生通道）。在更衣室脱下家庭服以后，携带更衣柜钥匙、ID卡，到辐射剂量值班室的值班窗口处办理进入手续。辐射防护人员在收到钥匙和ID卡后，读取ID卡获取人员电子信息，在办公系统中验证IP卡的有效性，发放绑定该人员信息的个人电子剂量计（该电子剂量计为公用，故需现场绑定）、个人热释光剂量计、返还ID卡给工作人员，留存钥匙。工作人员在收到上述物品后，穿上核电站工作服，将电子剂量计和热释光剂量计佩戴在工作服的专用区域。在控制区入口三角闸门联动的读出器上读取绑定本人信息的电子剂量计后，进入控制区工作。
在控制区内，工作人员需要在限定区域内工作。当需要进入某个特定区域时，需要读取相应权限的ID卡。工作人员在控制区内工作时，与值班室处于“失联”状态。辐射防护人员无法获取工作人员的状态信息，也无法与工作人员取得随时联系。如果工作人员需要临时进入某个区域工作，需要退出控制区重新按上述流程进入。
出控制区时，工作人员需要接受放射性检测后方可离开。首先，接受全身表面污染C1门监测，合格后脱下工作服，手拿ID卡、电子剂量计、热释光剂量计，凭电子剂量计打开全身表面污染C2门，监测合格后将电子剂量计、热释光剂量计退还给辐射防护人员，领回家庭服衣柜钥匙，穿上家庭服，离开控制区。
现有工作流程存在较多可改进之处。首先，流程控制为有人值守模式，流程控制主要靠辐射防护人员进行，不能实现自动化操作;其次，工作人员需要佩戴的设备较多，如热释光剂量计、电子剂量计、ID卡等，在进入卫生通道时需要多次穿脱衣物，佩戴和操作不便;最后，工作人员在控制区内的状态不受控制，不能及时与辐射防护人员取得联系、获得技术支持，如果需要临时进入某个区域工作，辐射防护人员不能远程及时处理等。
2 系统设计
针对现有核电站控制区出入放射性监测系统设计，不能自动化控制、携带不方便、不能远程控制等缺点，现通过一种新型智能电子剂量监测终端的研制，提供一种核电站控制区出入放射性监测系统设计思路，流程图如图1所示。
首先，人员进出放射性控制区流程控制为无人值守模式，流程控制依托工作人员手持智能终端进行，可实现全自动化操作;其次，工作人员需要佩戴的设备集成在智能终端上，操作简便，可将终端用于语音通信，提高了工作效率;最后，工作人员在控制区内的状态受到远程控制，出现问题时可及时与辐射防护人员取得联系和技术支持。如果需要临时进入某个区域工作，仅需进行简单操作即可完成申请，简单便捷。
卫生通道内布置有更衣间和剂量管理间，卫生通道外布置有非放射性工作区，卫生通道通往放射性控制区;所述的更衣间布置在卫生通道内最先进入的区域，所述的剂量管理间布置在更衣间后，且在非放射性工作區与放射性控制区的边界处;所述的更衣间内设置有自助衣柜，所述的剂量管理间内设置有自助值班机，所述的自助衣柜与自助值班机上均带有读卡区，连接在通用互联网络上，与核电站服务器系统互联。
工作人员进入更衣间前，需配置专用的个人剂量智能终端，工作人员绑定个人信息并激活该终端后方可使用。在进出卫生通道或在控制区及非控制区工作时，需始终携带该终端。
智能电子剂量终端有触摸显示屏、语音模块、人物头像识别模块、热释光剂量计放置区、NFC感应区，热释光剂量计放置区用于放置带有条形码的个人热释光剂量计。
进入卫生通道时，工作人员手持个人剂量智能终端进入更衣间，在自助衣柜的读卡区扫描智能终端上的NFC感应区。打开衣柜，脱下所穿的家庭服存放，换上工作服，工作服上预留有终端的专用存放口袋。
如果不需要进入放射性控制区工作，可直接进入非控制区。
如果需要进入放射性控制区工作，应在进入卫生通道前，从核电站服务器系统上取得IP证;工作人员手持个人剂量智能终端进入剂量管理间，在自助值班机的读卡区扫描智能终端上的NFC感应区，刷个人热释光剂量计上的条形码，并使用虹膜识别确定工作人员的身份;自助值班机确认工作人员身份、已取得的IP证，并已经在更衣间穿着工作服，则允许该工作人员进入。
如果需要进入授权才能进入的放射性控制区工作，则需要使用智能终端在入口门禁的读卡区扫描NFC感应区，并使用人物头像识别模块进行头像识别，确定工作人员的身份;如果允许进入，则门禁打开，可进入控制区操作间工作。 如果临时需要进入原来未申请进入的另一控制区操作间工作，则需要使用语音模块与辐射防护值班室的值班人员取得联系，口头报备;之后使用终端在另一控制区操作间门禁入口的读卡区扫描终端上的NFC感应区，并使用人物头像识别模块进行头像识别，确定工作人员的身份;远程的辐射防护值班人员审核通过后，手动按钮确认允许进入，门禁打开，工作人员可进入另一控制区操作间工作。
出控制区时，工作人员经过全身表面污染监测C1门、小物品放射性表面污染监测后，脱下工作服;凭借终端扫描NFC感应区打开C2门，监测全身表面污染后，个人电子剂量信息自动上传至个人剂量服务器;个人热释光剂量每个特定周期集中上缴测量一次;之后到更衣室，凭借终端扫描NFC感应区打开所在的衣柜，换回工作服，离开控制区。
上述流程中，工作人员可随时通过终端触摸显示屏了解下一步的操作步骤，接受流程指引;在此过程中，也可通过终端随时与值班人员取得联系。
3 智能电子剂量终端
智能电子剂量终端是核心设备，智能终端为长方体。
正面主体为触摸显示屏，触摸显示屏的下部设有虚拟操作键，包括返回键、确认键和菜单键。
在智能终端的下方设有语音模块，用于工作人员实现与远程辐射防护值班人员的实时通话。
在智能终端的上方设有前置人物头像识别模块，用于识别工作人员身份，并实时发送至服务器进行验证。
在智能终端背面设有热释光剂量计放置区，是一个物理留空的区域，用于放置个人热释光剂量计。
NFC感应区，用于智能终端与各设备之间的信息交互，支持I2C、SPI和高速UART，支持RFID读写，与同行的P2P通信。
扫描摄像模块，用于现场记录与取证，具备光学防抖功能。
电子剂量计模块，用于测量工作人员的外照射计量，采用半导体探测器模块作为探测器。
数据处理模块，用于数据处理及控制，采用类似智能Android手机的定制设计，在操作系统的基础上进行定制，兼容上述操作流程。
供电模块，用于对智能终端各部件进行供电。
在智能终端侧面设有操作按钮，包括确认键B、选择键A和选择键B;选择键A、选择键B的功能为菜单选择、上下调节、语音调节和参数设置;确认键B，用来确认选择或关闭屏幕。
热释光剂量计背后设有唯一的条形码，方便后期测量使用，也是进出控制区的要素之一。
人物头像识别模块为传感器相机，可在较暗的环境下对工作人员的面部特征进行验证。
语音模块包括語音控制芯片、控制电路、外放放大器、接听接口、麦克风接口、耳机接口。
4 结语
综上，基于自动化、智能化的设计理念，通过新型智能电子剂量监测终端的研制，解决了现有核电站控制区出入放射性监测系统设计不能自动化控制、携带不方便、不能远程控制等缺点，为核电站系统设计提供了新的思路。新型智能电子剂量监测终端弥补了流程上的不足之处，具有良好的发展前景。
参考文献
[1] 凌球，郭兰英.核电站辐射测量技术[M].北京：原子能出版社，2001.
[2] GB 18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京：中国标准出版社，2002.
[3] 汲长松.核辐射探测器及其实验技术手册[M].北京：原子能出版社，2010.
[4] 凌球，郭兰英.核辐射探测[M].北京：原子能出版社，2002.
关键词：智能;电子剂量;核电站控制区;监测终端
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）01-056-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.025
1 背景
控制区出入放射性监测系统，分为个人电子剂量监测系统和个人热释光剂量监测系统，是核电厂辐射防护与剂量监测的主要系统之一[1]。该系统的主要功能是控制放射性污染物的扩散，保护核电站工作人员的安全[2]。而电子剂量终端（或称电子剂量计）又是该系统的核心设备之一[3]。由于现有的电子剂量监测终端功能单一，造成工作流程有不足之处，新型智能电子剂量检测终端的研制势在必行。
现有的控制区出入放射性监测系统设计流程中，工作人员需要按照性别分别进入控制区出入口的男女通道，执行一系列控制程序后方可进入放射性控制区工作[4]。
核电站控制区分为男女两个通道。以男通道为例，工作人员需要携带本人的实物保护卡，简称ID卡，并提前拿到进入控制区的辐射工作许可证（简称IP卡），方可进入控制区出入口（以下将控制区出入口简称卫生通道）。在更衣室脱下家庭服以后，携带更衣柜钥匙、ID卡，到辐射剂量值班室的值班窗口处办理进入手续。辐射防护人员在收到钥匙和ID卡后，读取ID卡获取人员电子信息，在办公系统中验证IP卡的有效性，发放绑定该人员信息的个人电子剂量计（该电子剂量计为公用，故需现场绑定）、个人热释光剂量计、返还ID卡给工作人员，留存钥匙。工作人员在收到上述物品后，穿上核电站工作服，将电子剂量计和热释光剂量计佩戴在工作服的专用区域。在控制区入口三角闸门联动的读出器上读取绑定本人信息的电子剂量计后，进入控制区工作。
在控制区内，工作人员需要在限定区域内工作。当需要进入某个特定区域时，需要读取相应权限的ID卡。工作人员在控制区内工作时，与值班室处于“失联”状态。辐射防护人员无法获取工作人员的状态信息，也无法与工作人员取得随时联系。如果工作人员需要临时进入某个区域工作，需要退出控制区重新按上述流程进入。
出控制区时，工作人员需要接受放射性检测后方可离开。首先，接受全身表面污染C1门监测，合格后脱下工作服，手拿ID卡、电子剂量计、热释光剂量计，凭电子剂量计打开全身表面污染C2门，监测合格后将电子剂量计、热释光剂量计退还给辐射防护人员，领回家庭服衣柜钥匙，穿上家庭服，离开控制区。
现有工作流程存在较多可改进之处。首先，流程控制为有人值守模式，流程控制主要靠辐射防护人员进行，不能实现自动化操作;其次，工作人员需要佩戴的设备较多，如热释光剂量计、电子剂量计、ID卡等，在进入卫生通道时需要多次穿脱衣物，佩戴和操作不便;最后，工作人员在控制区内的状态不受控制，不能及时与辐射防护人员取得联系、获得技术支持，如果需要临时进入某个区域工作，辐射防护人员不能远程及时处理等。
2 系统设计
针对现有核电站控制区出入放射性监测系统设计，不能自动化控制、携带不方便、不能远程控制等缺点，现通过一种新型智能电子剂量监测终端的研制，提供一种核电站控制区出入放射性监测系统设计思路，流程图如图1所示。
首先，人员进出放射性控制区流程控制为无人值守模式，流程控制依托工作人员手持智能终端进行，可实现全自动化操作;其次，工作人员需要佩戴的设备集成在智能终端上，操作简便，可将终端用于语音通信，提高了工作效率;最后，工作人员在控制区内的状态受到远程控制，出现问题时可及时与辐射防护人员取得联系和技术支持。如果需要临时进入某个区域工作，仅需进行简单操作即可完成申请，简单便捷。
卫生通道内布置有更衣间和剂量管理间，卫生通道外布置有非放射性工作区，卫生通道通往放射性控制区;所述的更衣间布置在卫生通道内最先进入的区域，所述的剂量管理间布置在更衣间后，且在非放射性工作區与放射性控制区的边界处;所述的更衣间内设置有自助衣柜，所述的剂量管理间内设置有自助值班机，所述的自助衣柜与自助值班机上均带有读卡区，连接在通用互联网络上，与核电站服务器系统互联。
工作人员进入更衣间前，需配置专用的个人剂量智能终端，工作人员绑定个人信息并激活该终端后方可使用。在进出卫生通道或在控制区及非控制区工作时，需始终携带该终端。
智能电子剂量终端有触摸显示屏、语音模块、人物头像识别模块、热释光剂量计放置区、NFC感应区，热释光剂量计放置区用于放置带有条形码的个人热释光剂量计。
进入卫生通道时，工作人员手持个人剂量智能终端进入更衣间，在自助衣柜的读卡区扫描智能终端上的NFC感应区。打开衣柜，脱下所穿的家庭服存放，换上工作服，工作服上预留有终端的专用存放口袋。
如果不需要进入放射性控制区工作，可直接进入非控制区。
如果需要进入放射性控制区工作，应在进入卫生通道前，从核电站服务器系统上取得IP证;工作人员手持个人剂量智能终端进入剂量管理间，在自助值班机的读卡区扫描智能终端上的NFC感应区，刷个人热释光剂量计上的条形码，并使用虹膜识别确定工作人员的身份;自助值班机确认工作人员身份、已取得的IP证，并已经在更衣间穿着工作服，则允许该工作人员进入。
如果需要进入授权才能进入的放射性控制区工作，则需要使用智能终端在入口门禁的读卡区扫描NFC感应区，并使用人物头像识别模块进行头像识别，确定工作人员的身份;如果允许进入，则门禁打开，可进入控制区操作间工作。 如果临时需要进入原来未申请进入的另一控制区操作间工作，则需要使用语音模块与辐射防护值班室的值班人员取得联系，口头报备;之后使用终端在另一控制区操作间门禁入口的读卡区扫描终端上的NFC感应区，并使用人物头像识别模块进行头像识别，确定工作人员的身份;远程的辐射防护值班人员审核通过后，手动按钮确认允许进入，门禁打开，工作人员可进入另一控制区操作间工作。
出控制区时，工作人员经过全身表面污染监测C1门、小物品放射性表面污染监测后，脱下工作服;凭借终端扫描NFC感应区打开C2门，监测全身表面污染后，个人电子剂量信息自动上传至个人剂量服务器;个人热释光剂量每个特定周期集中上缴测量一次;之后到更衣室，凭借终端扫描NFC感应区打开所在的衣柜，换回工作服，离开控制区。
上述流程中，工作人员可随时通过终端触摸显示屏了解下一步的操作步骤，接受流程指引;在此过程中，也可通过终端随时与值班人员取得联系。
3 智能电子剂量终端
智能电子剂量终端是核心设备，智能终端为长方体。
正面主体为触摸显示屏，触摸显示屏的下部设有虚拟操作键，包括返回键、确认键和菜单键。
在智能终端的下方设有语音模块，用于工作人员实现与远程辐射防护值班人员的实时通话。
在智能终端的上方设有前置人物头像识别模块，用于识别工作人员身份，并实时发送至服务器进行验证。
在智能终端背面设有热释光剂量计放置区，是一个物理留空的区域，用于放置个人热释光剂量计。
NFC感应区，用于智能终端与各设备之间的信息交互，支持I2C、SPI和高速UART，支持RFID读写，与同行的P2P通信。
扫描摄像模块，用于现场记录与取证，具备光学防抖功能。
电子剂量计模块，用于测量工作人员的外照射计量，采用半导体探测器模块作为探测器。
数据处理模块，用于数据处理及控制，采用类似智能Android手机的定制设计，在操作系统的基础上进行定制，兼容上述操作流程。
供电模块，用于对智能终端各部件进行供电。
在智能终端侧面设有操作按钮，包括确认键B、选择键A和选择键B;选择键A、选择键B的功能为菜单选择、上下调节、语音调节和参数设置;确认键B，用来确认选择或关闭屏幕。
热释光剂量计背后设有唯一的条形码，方便后期测量使用，也是进出控制区的要素之一。
人物头像识别模块为传感器相机，可在较暗的环境下对工作人员的面部特征进行验证。
语音模块包括語音控制芯片、控制电路、外放放大器、接听接口、麦克风接口、耳机接口。
4 结语
综上，基于自动化、智能化的设计理念，通过新型智能电子剂量监测终端的研制，解决了现有核电站控制区出入放射性监测系统设计不能自动化控制、携带不方便、不能远程控制等缺点，为核电站系统设计提供了新的思路。新型智能电子剂量监测终端弥补了流程上的不足之处，具有良好的发展前景。
参考文献
[1] 凌球，郭兰英.核电站辐射测量技术[M].北京：原子能出版社，2001.
[2] GB 18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京：中国标准出版社，2002.
[3] 汲长松.核辐射探测器及其实验技术手册[M].北京：原子能出版社，2010.
[4] 凌球，郭兰英.核辐射探测[M].北京：原子能出版社，2002.