CN102288174B - 一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法及系统，属于核辐射监测领域。本发明包括如下步骤：实地测量核岛的辐射值并生成三维辐射剂量分区图；根据三维辐射剂量分区图，定义作业人员的多条可选作业路线，得到作业人员的多条三维作业路径；根据所述多条三维作业路径计算得到各路径对应的辐射剂量值；根据作业人员辐射剂量管理档案以及步骤3得到的各路径对应的辐射剂量值，给出作业人员的最优作业路径安排。本发明实现快速有效的确定作业人员及路径，从而达到对作业人员的安全保护，具有效率高、直观的优点。

Description

一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法及系统

技术领域

本发明属于核辐射监测领域，特别涉及一种基于三维核岛布置模型的辐射分区三维显示、指定行进路线辐射剂量的方法及系统。

背景技术

核岛是核电站反应堆厂房内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称，是可能存在辐射影响的工作区。为了工作人员的人身安全，进入核岛作业的员工，通常需要随身携带辐射剂量监测设备，记录个人所受辐射剂量，作业结束后再将当次测量结果传回“监测与剂量管理系统”。这种方式属于事后诸葛亮，缺少对检测区域路径的规划以及人员剂量安全性分析，无法事先进行最优路径的确定，以及无法保证工作人员的人身安全。

发明内容

本发明针对传统的辐射剂量监测系统只能实时的监测作业人员受到的辐射值，缺少路径规划和对人员辐射剂量不能进行比较精确的事前估计的问题，提出了一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法及系统。

本发明的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：实地测量核岛的辐射值并生成三维辐射剂量分区图；

步骤2：根据三维辐射剂量分区图，定义作业人员的多条可选作业路线，得到作业人员的多条三维作业路径；

步骤3：根据所述多条三维作业路径计算得到各路径对应的辐射剂量值；

步骤4：根据作业人员辐射剂量管理档案以及步骤3得到的各路径对应的辐射剂量值，给出作业人员的最优作业路径安排。

本发明所述步骤1的三维辐射剂量分区图由以下步骤生成：

步骤1-1：根据实地测量核岛内辐射分布的辐射值，预先设定同一个房间内具有相同的辐射剂量值，

步骤1-2：根据实地测量的关键点的辐射剂量值，在核岛三维模型中创建具有辐射剂量属性的空间体，空间体的大小根据计算精度的要求设定，用空间体充满三维模型中的各房间和走廊通道；根据步骤1-1的设定，同一个房间内的空间体具有相同的辐射剂量值，走廊通道用与其相连通的最近的测量点的辐射剂量值代表；空间体用颜色表示其辐射剂量的大小，颜色越浅，表示辐射剂量越小，颜色越深，表示辐射剂量越大；

步骤1-3：根据步骤1-2，得到核岛的三维辐射分区图；该图用不同颜色标出了核岛内各处位置对应的辐射剂量的大小。

本发明所述步骤2的三维作业路径生成方法，包括步骤如下：

步骤2-1：利用三维设计工具创建作业人员的简化人形截面；

步骤2-2：按照“优先选择淡颜色区域”的原则在核岛的三维辐射分区图中指定作业人员的作业路线；

步骤2-3：用简化人形截面沿指定的作业路线平移，得到三维作业路径。

本发明所述的步骤3中各路径对应的辐射剂量值计算方法，包括步骤如下：

步骤3-1：在人形截面上按指定步长选取点，得到当前截面j的辐射点集合r(j)：

r(j)＝{r_ij|i＝0，1，2，...}                (1)

式(1)中r_ij表示当前截面j中的第i个选取点；

步骤3-2：对应各选取点r_ij，有相应权重集合w(j)：

w(j)＝{w_ij|i＝0，1，2，...}                (2)

式(2)中，w_ij是当前截面j中的第i个选取点对应的权重；

步骤3-3：根据辐射点集合r(j)和权重集合w(j)，计算得到在当前截面j的平均辐射剂量R(j)：

$R\left(j\right)=A\left(j\right)*{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{n-1}{r}_{\mathrm{ij}}*w_{\mathrm{ij}}/n---\left(3\right)$

式(3)中A(j)为当前截面j的截面面积，n表示当前截面j中选取点的数量；

步骤3-4：假设以一基准恒定速率沿着作业路径前进，将所有位置的平均辐射剂量累加，得到各路径总共受到的辐射剂量；这个辐射剂量为各路径以基准速率沿着作业路径前进时，作业人员受到的辐射剂量R；

R＝∑_j∈pR(j)                        (4)

式(4)中p表示作业人员的行走路线序号。

本发明的一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定系统，其特征在于，该系统包括：

辐射剂量测量装置，用于在核岛厂房内记录关键点的空间坐标和对应的辐射剂量值；

三维辐射剂量分区装置，该装置利用辐射剂量测量装置的关键点的辐射剂量值，结合核岛三维模型，生成三维辐射剂量分区图；

路径规划装置，该装置根据三维辐射剂量分区图，在三维核岛模型中生成作业人员的作业路径，通过比较各路径对应的辐射剂量值，选出一个合理的、受辐射小的作业路径；

辐射剂量计算装置，用于对作业路径受到的辐射值作一个事先的计算；

人员辐射剂量档案管理装置，用于管理所有作业人员的历次作业所受辐射信息，对历史作业信息进行查询、统计的操作；

结果分析装置，用于根据辐射剂量计算装置和人员辐射剂量档案管理装置，对多条作业路径的辐射剂量进行计算，并与历史档案相结合，给出工作人选及作业路线，在实际作业过程当中，由作业人员随身携带进入作业区域；该装置从进入作业区域开始，记录实际受到的辐射剂量，当超出当前作业人员预先的辐射剂量计算值时，给出报警提示。

本发明的有益结果：

本发明可以对作业人员在核岛中的多条可能的行走路径进行辐射剂量计算，并将该辐射剂量与人员安全档案相关联，以达到对人员的辐射剂量安全做到“事前管理”，确定作业最优路径的方法。本发明根据在核岛内采集的辐射剂量的分布，实现快速有效的确定作业人员路径，从而达到对作业人员的安全保护，具有效率高、直观的优点。

本发明可以对作业人员在核岛中的多条可能的行走路径进行辐射剂量计算，并将该辐射剂量与人员安全档案相关联，以达到对人员的辐射剂量安全做到“事前管理”，确定作业最优路径的方法。

附图说明

图1是本发明所述方法的流程图。

图2是本发明所述系统的流程图。

具体实施例

本发明提出一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法，如图1所示。包括如下步骤，步骤1：实地测量核岛的辐射值并生成三维辐射剂量分区图，生成三维图采用的工具是鹰图公司的SmartPlant 3D；步骤2：根据三维辐射剂量分区图，定义作业人员的多条可选作业路线，得到作业人员的多条三维作业路径；步骤3：根据所述多条三维作业路径计算得到各路径对应的辐射剂量值；步骤4：根据作业人员辐射剂量管理档案以及步骤3得到的各路径对应的辐射剂量值，给出作业人员以及作业人员最优作业路径安排。三维辐射分区图生成

首先，在核岛内选择若干关键点，每一个房间选取一个方便进行测量的点作为关键点，每一个走廊的中间位置取点作为关键点；用辐射剂量监测装置测量相应的辐射剂量值，并记录这些关键点对应的位置坐标，其次在SmartPlant 3D三维设计工具中指定可能的工作区域，并指明将要创建的空间体的大小，创建具有辐射剂量属性的空间体，并用此空间体充满整个工作区域，将各空间点的辐射剂量属性进行赋值，根据辐射剂量的不同将空间体以不同颜色进行显示，红色为剂量最大，橙色其次，绿色剂量较小，白色表示为没有额外剂量的区域，由此得到三维核岛布置模型的辐射剂量分区图。

1.作业路径规划

在得到三维核岛辐射分区图之后，在每次进入核岛作业前模拟在核岛内相关区域的作业路径。借助于直观的颜色显示，在三维核岛布置图中指定行走的路线，路径的选择原则是：优先选择淡颜色的区域。为了得到辐射剂量最小的路线，可以定义多条路径进行估计并比较。

2.辐射剂量计算

为了较准确的估计出作业人员受到的辐射剂量，在三维核岛布置模型中，我们用一个近似的人形截面表示作业人员在三维模型中的空间占位。又因为人体各器官对于同等辐射的吸收是不一样的，在此，我们引入一个权重系数用以描述该处辐射剂量与人体器官之间的关系。同时，为了进一步简化计算，我们将人体区域分为几个主要部分，用平均辐射剂量来表示辐射源对于该部分人体的影响。平均辐射剂量与当前人形截面面积的乘积即可表示为当前位置作业人员所受到的辐射剂量。沿着整个路径所受到的辐射剂量的总和即为当前路径所受到的总辐射值。

3.人员辐射剂量档案管理与结果分析

为了切实保证作业人员的人身安全，系统在估计出当前可能受到的辐射值后，还需要与系统中的历史辐射值一起进行分析，并给出一个合理的用人方案和推荐行走路径供选择；同时，还可将系统预先计算的辐射剂量值和行走路线下载到结果分析装置，作业人员随身携带这些装置进入作业区域，该装置在作业过程当中，对于受到的辐射剂量进行记录，当达到以及超出预先指定的辐射剂量时，给出语音提示；另外，该装置还用于指引作业人员的作业路径。

本发明的系统包括：

辐射剂量测量装置，用于在核岛厂房内记录关键点的空间坐标和对应的辐射剂量值；三维辐射剂量分区装置，该装置利用辐射剂量测量装置的关键点的辐射剂量值，结合核岛三维模型，生成三维辐射剂量分区图；路径规划装置，该装置根据三维辐射剂量分区图，在三维核岛模型中生成作业人员的作业路径，通过比较各路径对应的辐射剂量值，选出一个合理的、受辐射小的作业路径；辐射剂量计算装置，用于对作业路径受到的辐射值作一个事先的计算；人员辐射剂量档案管理装置，用于管理所有作业人员的历次作业所受辐射信息，对历史作业信息进行查询、统计的操作；结果分析装置，用于根据辐射剂量计算装置和人员辐射剂量档案管理装置，对多条作业路径的辐射剂量进行计算，并与历史档案相结合，给出工作人选及作业路线。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：实地测量核岛的辐射值并生成三维辐射剂量分区图；

步骤2：根据三维辐射剂量分区图，定义作业人员的多条可选作业路线，得到作业人员的多条三维作业路径；

步骤3：根据所述多条三维作业路径计算得到各路径对应的辐射剂量值；

步骤4：根据作业人员辐射剂量管理档案以及步骤3得到的各路径对应的辐射剂量值，给出作业人员的最优作业路径安排；

所述的步骤3中各路径对应的辐射剂量值计算方法，包括步骤如下：

步骤3-1：在人形截面上按指定步长选取点，得到当前截面j的辐射点集合r(j)：

r(j)＝{r_ij|i＝0，1，2，...}    (1)

式(1)中r_ij表示当前截面j中的第i个选取点；

步骤3-2：对应各选取点r_ij，有相应权重集合w(j)：

w(j)＝{w_ij|i＝0，1，2，...}    (2)

式(2)中，w_ij是当前截面j中的第i个选取点对应的权重；

步骤3-3：根据辐射点集合r(j)和权重集合w(j)，计算得到在当前截面j的平均辐射剂量R(j)：

$R\left(j\right)=A\left(j\right)*{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{n-1}{r}_{\mathrm{ij}}*w_{\mathrm{ij}}/n---\left(3\right)$

式(3)中A(j)为当前截面j的截面面积，n表示当前截面j中选取点的数量；

步骤3-4：假设以一基准恒定速率沿着作业路径前进，将所有位置的平均辐射剂量累加，得到各路径总共受到的辐射剂量；这个辐射剂量为各路径以基准速率沿着作业路径前进时，作业人员受到的辐射剂量R；

R＝∑_j∈pR(j)     (4)

式(4)中p表示作业人员的行走路线序号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1的三维辐射剂量分区图由以下步骤生成：

步骤1-1：根据实地测量核岛内辐射分布的辐射值，预先设定同一个房间内具有相同的辐射剂量值；

步骤1-2：根据实地测量的关键点的辐射剂量值，在核岛三维模型中创建具有辐射剂量属性的空间体，空间体的大小根据计算精度的要求设定，用空间体充满三维模型中的各房间和走廊通道；根据步骤1-1的设定，同一个房间内的空间体具有相同的辐射剂量值，走廊通道用与其相连通的最近的测量点的辐射剂量值代表；空间体用颜色表示其辐射剂量的大小，颜色越浅，表示辐射剂量越小，颜色越深，表示辐射剂量越大；

步骤1-3：根据步骤1-2，得到核岛的三维辐射分区图；该图用不同颜色标出了核岛内各处位置对应的辐射剂量的大小。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2的三维作业路径生成方法，包括步骤如下：

步骤2-1：利用三维设计工具创建作业人员的简化人形截面；

步骤2-2：按照“优先选择淡颜色区域”的原则在核岛的三维辐射分区图中指定作业人员的作业路线；

步骤2-3：用简化人形截面沿指定的作业路线平移，得到三维作业路径。

4.一种基于核岛辐射剂量作业路径的确定系统，其特征在于，该系统包括：

辐射剂量测量装置，用于在核岛厂房内记录关键点的空间坐标和对应的辐射剂量值；

三维辐射剂量分区装置，该装置利用辐射剂量测量装置的关键点的辐射剂量值，结合核岛三维模型，生成三维辐射剂量分区图；

路径规划装置，该装置根据三维辐射剂量分区图，在三维核岛模型中生成作业人员的作业路径，通过比较各路径对应的辐射剂量值，选出一个合理的、受辐射小的作业路径；

辐射剂量计算装置，用于对作业路径受到的辐射值作一个事先的计算；

人员辐射剂量档案管理装置，用于管理所有作业人员的历次作业所受辐射信息，对历史作业信息进行查询、统计的操作；

结果分析装置，用于根据辐射剂量计算装置和人员辐射剂量档案管理装置，对多条作业路径的辐射剂量进行计算，并与历史档案相结合，给出工作人选及作业路线。

Images