核和辐射卫生应急监测平台构建及其应用*

袁 龙 苏 旭﹡

①中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所应急办公室 北京 100088

核与辐射技术的广泛应用，特别是核能的快速发展，对核和辐射突发事件的卫生应急工作提出了新的挑战[1]。核和辐射突发事件一旦发生，不仅可能引起人员的辐射损伤，还可能导致社会心理恐慌，甚至影响社会稳定和国家安全[2]。为避免减少核事故对工作人员和公众的危害，最大限度的减少核事故造成的损失，保证现场救援人员和公众的健康和安全，核事故应急现场救援工作显得非常重要[3-4]。

核和辐射突发事件发生后，往往会造成放射性污染物经大气的扩散，在短时间内对环境产生影响，进而可能污染食品和饮用水，造成对工作人员及公众的健康影响[5]。根据我国目前核卫生应急能力现状，医学部门应对核突发事件、防控和救治伤害的实际能力和水平还存在薄弱环节，对于专业性强的处置行动，需要有专业的应急处置队伍，储备充足的应急物资器材，才能保证急时所需[6-7]。按照职责任务要求，核辐射损伤救治基地、指定医院及应急队伍需要有综合性的核和辐射卫生应急监测平台，以满足核和辐射突发事件卫生应急工作的开展。

1 核和辐射卫生应急监测平台系统构成

核和辐射突发事件卫生应急监测是核应急中必不可少的环节之一，其作用在于事故发生前监测环境数据，做好相应的应急防范；事故发生后为辐射事故的探查、评价以及事故控制缓解行动和紧急辐射防护行动的决策提供依据。

核和辐射卫生应急监测平台是以先进的核应急监测设备为基础，以稳定高效的集成通讯方式为手段，以机动灵活性和实用性高的厢式客车为载体，实现核和辐射卫生应急状态下的辐射监测、数据传输以及分析等应急保障功能。平台由核应急监测设备、单兵数据图像传输系统、车载通讯设备、信息展示、综合监测系统、核应急去污洗消系统以及厢式客车等构成。

核和辐射卫生应急监测平台与卫生部核事故医学应急中心互联网络系统匹配，单兵检测人员通过WIFI、3G无线网络或微波通讯等方式，与监测平台进行核辐射检测数据、音频、视频通讯。监测平台主要通过有线网络、3G无线网络等连接方式与卫生部核事故医学应急中心进行双向语音、数据及图像传输。在紧急情况下，监测平台通过海事卫星通讯方式与卫生部核事故医学应急中心进行核应急检测数据、指挥语音以及视频的双向实时通讯。

2 核和辐射卫生应急监测平台基本功能

为加强和完善我国卫生应急体系建设，很多机构开发过应急指挥平台，其建设中普遍存在重视硬件特别是通讯平台的建设，而业务应用和信息系统建设相对薄弱[8]。应急平台建设的关键是从业务问题入手而不仅是技术，首先需要对突发公共卫生事件涉及的应急业务流程与信息资源进行梳理，对业务功能进行深入策划[9]。根据卫生部门的调查报告表明，以目前的卫生应急装备与储备，将难以满足有效应对重大突发公共卫生事件或自然灾害事件的需要。

核和辐射卫生应急监测平台重点研究是针对核和辐射突发事件的侦查、检测、洗消、防护、诊断和治疗，特别是以高技术信息化手段快速准确侦检，判读累及的范围与程度，尤其是所受的照射剂量，以消除事件后果影响的策划与实施[6]。平台构建为应急检测、数据采集、传输分析以及现场指挥的移动工作平台。应急监测方面实现核和辐射突发事件时移动监测、技术支撑和指导功能，可实现现场的食品、饮用水和环境污染导致健康效应的检测和分析，完成复杂因素的判定工作。信息传输方面在核和辐射事故应急情况下其利用各种通信手段互相补充、互相结合构成通信网络，为处理核和辐射突发事件和应急行动提供现场图像、语音及数据等多种信息，保证指挥及决策者掌握现场实时、直观及准确的第一手资料。指挥决策方面可作为核和辐射事故现场情况下指挥中心，成为基础组建现场指挥部，开展现场辐射防护、采样及检测工作，实现现场医学应急救治、转运及救援的指挥平台。

2.1 现场应急监测

应急监测平台利用便携式核应急监测设备开展现场监测，自动采集、分析并存储现场核辐射检测仪器及车载仪器的核辐射检测数据。平台配备了多种现场核辐射监测设备：①场所辐射监测仪，用于核与辐射突发事件卫生应急、事件现场辐射污染测量，使用探测效率较高的大体积探测器，同时采用了NBR专利技术，可做到人工与天然放射性甄别以及真正的环境级别的伽玛测量；②多用途γ/β射线巡测仪，用于核和辐射突发事件卫生应急中γ/β射线污染测量；③β/γ射线表面污染监测仪，用于核和辐射突发事件卫生应急中人员、物件及衣物放射性表面污染测量，内置刻度的54种核素，高探测效率，存储的数据1000组，适合应急事故中比较复杂的环境测量，配套有活度测量附件，适合做复杂场所(人体体表)的擦拭样品测量；④电致冷高纯锗γ核素甄别谱仪，匹配小型特制铅室，作为车载实验室谱仪，用于核和辐射突发事件卫生应急中食品、液体等材料中的γ射线放射性活度测量；⑤中子当量仪，用于核和辐射突发事件卫生应急中检测环境中子剂量率(热中子-快中子)，采用了经典慢化形状慢化球，其方向性好，抗γ射线干扰优秀。

2.2 现场应急通信

应急监测平台通过单兵无线数据传输系统，在无障碍物遮挡情况下，实现可实时采集1～3 km范围内的监测小分队所配放射性检测仪器数据、GPS坐标等信息，并实时存储至车载服务器专业数据库内，再通过所配套的通讯系统，传输至卫生部核事故医学应急中心。采集数据与核和辐射卫生应急监测有关的专业数据、内容和格式，要求可满足核和辐射卫生应急监测工作的需要。

通过有线网络、3G无线网络的接入，并配置无线路由器为应急监测平台成员提供网络服务，实现与卫生部核事故医学应急中心双向语音、数据及音视频传输，必要时可采用海事卫星通信系统实现监测平台与卫生部核事故医学应急中心之间的系统进行数据、双向语音传输；通过集群车载超短波电台和集群手持机实现队伍成员之间的通讯联络；通过3G网络及无线传输装置，将监测平台、队伍成员地理位置及气象参数信息实时传输到卫生部核事故医学应急中心。

2.3 现场信息采集、存储和传输

通过单兵无线传输系统和头盔式数码摄像机，实现现场音视频信息采集、存储和传输。利用车载数码摄像机采集视频、音频信号并存储。通过单兵无线图像传输系统将现场采集的音频、视频信号传送至车载音视频处理平台，再通过车载图像数据服务器将现场实时图像传输到卫生部核事故医学应急中心(如图1所示)。

图1 核和辐射卫生应急监测平台通信传输示意图

(1)现场监测数据的业务流程。现场的监测数据能自动存储至车载服务器，包括核辐射仪器监测数据、GPS坐标、气象参数、行车轨迹、单兵系统的音频及视频数据等。

(2)现场图像数据的业务流程。对于车内摄像机信号、车外摄像机信号及单兵系统视频信号，能实时传输至车载视频服务器并进行储存，供日后调用查看。车内需配有大尺寸液晶电视和实验室显示器，用来显示视频信号或监测数据，并随时自由切换显示内容。

(3)现场语音数据的业务流程。通过车载扩音器，可向车外环境发送指挥语音；应急小队可通过车载无线电电台，快速及时的与指挥中心联络，接受指挥中心指令或反馈现场情况；应急小队成员之间可通过单兵系统互相交流，同时可与指挥车进行双向语音交流。音频、视频传输编码，需采用稳定成熟的编码技术，便于接收，进行音视频本地的解码、归档、存储以及日后的查阅。

2.4 现场办公功能

提供应急监测平台成员基本实验及办公条件，实现传真、打印、扫描以及复印等功能。

2.5 核应急去污洗消功能

辐射事故发生后应急人员应及时到达现场并展开必要行动，最大程度消除放射性污染，保护公众和环境安全[10]。在重大核事故发生后去污洗消设备可对人员、物品进行全方位安全洗消，同时带有污水回收装置，防止放射性废水二次污染。应能够快速完整展开、撤收等操作，包含全面完整的核辐射洗消清洁流程，各配套设施齐全。针对卫生核应急突发事故，配备人员、物品放射性安全洗消系统，保障现场核应急检测人员的生命安全，同时防止污染物流入检测区。

3 核和辐射卫生应急监测分析系统

重特大突发事件应急响应通常面临极端环境、资源紧张、信息匮乏、高度时效、心理压力以及利益冲突等非常态的特殊问题，其现场实时信息纷繁复杂且高度动态变化，政府部门之间、社会民众之间、政府与受灾者等高度融合、相互关联[11]。应急指令往往导致连锁变化，因此核和辐射突发事件卫生应急需要高度的时效性、全面性、动态性和交互性的应急监测分析系统[12]。

3.1 综合监测分析系统

核和辐射突发事件具有难以预料、事发突然，波及面广、后果严重，恐核心理、社会效应，应急困难、投入巨大等特点[13]。全面获取、分析及处理核和辐射卫生应急工作中所需要的现场核辐射检测数据就显得尤为重要，系统包括即时核应急数据和历史核应急数据，同时可以实时接收卫生部核事故医学应急中心的命令，并向单兵检测人员发送指挥命令。

应急监测平台能自动识别系统连接的核和辐射专用监测设备型号，自动设置通讯接口协议。实时监控设备工作状态，若设备出现故障或通讯异常，要求给出醒目的提示反馈。自动采集卫生应急监测平台上的核辐射检测仪器数据，以及单兵系统中所集成的便携式核应急检测设备数据，实现现有便携式核应急监测设备数据传输，对于过于老旧或无数据接口的仪器，可使用手动输入的方式，进行数据采集；将采集到的核和辐射卫生应急检测数据，自动保存到车载服务器专用的核和辐射卫生应急数据库内，并进行数据备份，以保证数据的长期安全、稳定和可靠；分析处理采集到的核和辐射卫生应急检测数据，并将结果提交给车载信息展示系统，供现场监测人员查阅。同时，通过平台所配备的有线网络、3G无线网络或卫星数据通道，将现场最新数据实时传输回卫生部核事故医学应急中心。

核和辐射卫生应急监测平台提供现场的实时核辐射检测数据展示功能，包括剂量率随时间变化曲线图，车辆或单兵移动路径上的放射性数据监控，单兵数据回放，环境放射性水平综合评估，人员洗消档案管理等多种核和辐射卫生应急检测专项数据报告。提供核辐射突发事件信息与监测数据相关联功能，配合监测数据对事件进行综合分析；需要针对重大的核应急监测历史事件，提供详细的数据索引。提供按照时间、设备及监测数据类型等条件对核辐射历史数据查询统计分析功能；系统参数配置功能，包含对设备参数配置，系统维护配置，使用者权限设置等。

3.2 放射性污染监控系统

该应急监测平台与洗消设备一体化设计，且高集成度，专门负责跟踪监控洗消帐篷内部，洗消人员或物品的放射性污染程度，同时使用电子病历登记，具备快速查询、统计分析、海量存储、信息安全以及数据共享等优势，数据实时传输回卫生应急指挥车内。可设定现场报警阈值及时反馈报警信息；可在现场或卫生核应急指挥车上查看实时监测数据；可对洗消人员的各个部位、洗消物品的各个位置进行详细监测；同时与卫生核应急指挥车的通讯连接安全可靠，保密性强，配套设施坚固耐用(如图2所示)[14]。

图2 核和辐射卫生应急监测平台拓扑图

3.3 信息展示系统

应急监测平台利用车载大屏幕电视，显示车载仪器核辐射检测数据，GIS电子地图信息，单兵系统视频图像，单兵系统核辐射检测数据，行车轨迹，气象参数等信息。车载实验室显示器显示核辐射检测数据处理结果，数据报表内容等分项信息，并可以随时切换到车载大屏幕显示器。车载办公系统打印、复印及传真检测数据。

结合国内主流GIS软件、电子地图和卫生应急监测平台提供的GPS数据进行地图关联分析，需要具备的功能为：①地图基本操作，放大、缩小、自由缩放、打印、距离量算及面积量算等；②核和辐射卫生应急监测平台及核应急单兵检测小分队GPS查询定位，查看核应急单兵检测小分队核和辐射卫生应急监测平台携带核辐射检测设备的数据，可查阅单兵核和辐射卫生应急监测平台视频记录；③历史轨迹回放，选择车辆和单兵，可以查询特定移动监测点(车)在一段时间内的历史行径轨迹，并绑定该时段内，核和辐射卫生应急检测数据；④核和辐射卫生应急数据按照其值的不同范围以不同的颜色在地图上矢量标识分析；⑤提供历史数据查询统计分析，可查询数据生成报表、曲线图及柱状图等。

4 结论

目前，我国正处于核电发展的敏感时期，核电厂建设前的选址已从滨海扩展至内陆地区，部分内陆地区的前期选址工作已相继展开[15]。然而，核辐射是一把“双刃剑”，核与辐射在造福人类的同时核辐射突发事件时有发生，尤其是2011年日本福岛核电站事故再次表明，核电站并非绝对安全。因此，需要构建一个反应迅速、处置科学的核和辐射卫生应急监测平台，以应对核和辐射事件，保障工作人员及公众安全。

核和辐射卫生应急监测平台设备以及技术充分利用移动通信技术、计算机网络技术、GPS定位系统以及数据库技术等完成卫生应急监测。系统集成科学的信息处理技术和现代化的管理手段实现对核和辐射公共卫生事件相关数据采集、数据分析、存储管理、监测预警、通信保障以及信息发布等功能，实现事故应急信息处理。同时，平台将现有的核辐射监测仪表综合利用起来，一改以往单独检测、单独记录的方式，改造为集约化管理数据的先进平台，对现有的检测仪表进行数据采集集成，并预留与现有监测系统对接的数据接口，使待建系统与现有系统良好融合和数据共享，提升了核和辐射突发事件卫生应急处置能力。

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