（中国原子能科学研究院，退役治理工程技术中心，北京 102413）
摘要：在分析了某单位放射性废物包装体管理中存在的问题基础上，提出了一套针对废物包装体出入库存储过程的信息自动管理系统方案，选择了适合废物体标识自动识别的关键技术，并完成了信息终端的建设和测试，测试结果达到了技术指标要求，实现了设计目标。
关键词：废物包装体；出入库；自动管理；信息终端
中图分类号： 文献标志码： 文章编号：
doi:
An Automatic Information Management System Design for Radioactive Packages in a Certain Institution
YAN Hongxia, JIN Song，GAO Zhigang, CHONG Wei
(China Institute of Atomic Energy， Engineering Technology Center of Decommissioning and Remediation,
Beijing 102413, China)
Abstract: A information automatic management system concept design for radioactive packages during store is proposed based on analyzing the problems during management. A automatic identification technology suitable for radioactive packages is chosen. A information management terminal is constructed and tested. The test result shows that it reaches the technical requirements and accomplish the design goal.
Key words: Radioactive packages; In/out store; Automatic management; Information management terminal
前言
某单位放射性液体和固体废物经处理、整备后形成包装体主要分成两类：200L钢桶水泥固化体和Ⅷ型钢箱水泥固定体。这些包装体送至包装体暂存库暂存，定期外运处置。
为了最终处置的需要，每个包装体上都具有明确的唯一编码，根据编码可查询包装体内的各种放射性信息，处置时这些废物信息将一起移交废物最终处置场。但目前出入该库的包装体上这些大量信息仍采用较为原始的手动填写废物卡片的方式进行录入。手填废物卡存在着书写不规范、错误率高、查询和统计困难以及档案的保存、流转都存在这很大的不便。而且人员进行固化体转运录入固化桶编号时需到现场进行确认登记，对工作人员会增加不必要的外照射。
因此，针对该单位的放射性废物管理现状亟需设计一套信息管理系统对放射性废物包装体出入库进行自动识别管理。
信息管理系统方案设计
放射性废物处理、整备工艺概述
该单位产生和处理的放射性废物分为三类：废气、废液和废固。由于文中不涉及废气的管理，在此不再赘述。
放射性废液处理流程原理框图如图1：
图2-放射性固体废物处理整备流程原理图
Fig.2-Principle Block Diagram of Radioactive Solid Waste Treatment and Conditioning
放射性固体废物处理、整备原理：将暂存库暂存的低放固体废物首先转运至预处理车间（简称“160”）的分拣、切割热室内进行切割，并按照可压缩与不可压缩进行分拣，装至200L钢桶内；可压缩废物进行多次预压装填，以实现最大装填量；然后，可压缩与不可压缩200L废物桶至无损检测工位，在此进行α、γ无损检测，形成废物信息档案，内容包括：核素组成、比活度、总活度、重量等信息。可压缩废物桶将在超压车间（简称“199”）进行2000T超级压缩，再次进行减容整备，超压形成的压饼进行优化（活度和高度）装填，装入Ⅷ型钢箱中，最后浇注特殊配方的水泥砂浆，初凝后送193/2暂存，定期外运处置。
信息管理系统构建
信息管理系统的原则即随着废物流，自动并行着相应的信息流。信息管理系统主要由信息采集点和信息管理终端两部分构成。信息流的采集点为水泥固化工位、α、γ无损检测工位以及超级压缩工位。生成的信息流通过内部网络自动传输至信息管理系统终端-193/2内的废物出入库管理系统，该终端系统能够自动识别进出废物库的包装体，具有统计、查询、档案打印等功能。
具体原理图如图3：
图3-信息管理系统原理图
Fig.3-Principle Block Diagram of Information Management System
No.1-信息采集点（160）采集流程如下：首先利用电子标识识别系统对进入该车间用于盛装废物的200L空桶上数字编码进行识别，形成该废物桶的身份ID，此时该ID内并无任何信息；当该废物桶装满废物并完成α、γ无损检测后，检测结果即为该废物桶内容物的信息，利用数据传输网络和数据库管理系统，检测结果自动进入该废物桶的ID内，完成数据信息采集。
废物桶在不同车间流转同时，也同时伴随信息流。No.1信息采集点所获得的数据流，利用内部以太网直接传输到下一工位，即No.2信息采集点（199）。
No.2-信息采集点（199）采集流程如下：首先利用电子标识识别系统对进入该车间的Ⅷ型钢箱上数字编码进行识别，形成该钢箱的身份ID，此时该ID内并无任何信息；从160预处理车间转运过来的具有唯一身份标识的废物桶将经过超压形成压饼，超压并不能改变废物桶内放射性信息，将有4-16个压饼装入Ⅷ型钢箱内。那么这些装入钢箱的压饼（废物桶）信息也将转入该钢箱的ID内，形成一个完成的钢箱身份信息。钢箱信息一旦采集完成即可通过内部以太网直接传输至信息管理终端（193/2）。
通过以上两个信息采集点即可完成固体废物包装体的信息采集工作。
No.3-信息采集点（193/1）采集流程如下：首先利用电子标识识别系统对进入该车间用于水泥固化的200L空桶上数字编码进行识别，形成该废物桶的身份ID，此时该ID内并无任何信息；当该废物桶添加完水泥以及放射性废液后，即可将放射性废液的各种信息采集到该ID内，完成数据信息采集。该信息可通过内部以太网直接传输至信息管理终端（193/2）。
数据库设计
数据库设计主要包括两个方面，即信息采集点数据库和信息管理终端数据库。本文仅对信息采集需求原则及信息管理终端功能进行考虑，具体设计将由专业公司完成。
信息采集数据库
它的功能主要对相关信息完成采集和传输，相关信息一定要完整、全面，能够满足最终处置场要求。
Ⅷ型钢箱废物信息应至少包括：压饼（废物桶）数量、压饼（废物桶）信息、总重量、总活度、比活度、钢箱六表面剂量水平等。
水泥固化体信息至少包括：水灰比、总重量、总活度、比活度、主要核素及活度、表面剂量水平等。
信息管理终端（出入库管理系统）功能
信息管理终端（出入库管理系统）应具有图像识别、数据接收、数据的存储、统计、查询、用户管理以及数据共享等功能。
识别技术选择
信息管理系统中较为关键的技术是快速、准确地识别废物包装体上的标识信息。目前，对于普通仓储管理系统较为成熟的识别技术包括：条形码识别、二维码识别、图像识别以及射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术。
考虑到每个包装体的条形码和二维码具有唯一性，喷涂在包装体表面实施困难；而如果喷涂在纸张上再粘贴在包装体表面则存在易破损、不持久等问题，因此不宜选择这两种识别技术。
射频识别（RFID）技术最重要的优点是非接触识别，还具有读取方便快捷、识别速度快、数据容量大、使用寿命长，应用范围、标签数据可动态更改、更好的安全性、动态实时通信等优势。在物流管理领域是不错的选择。但在具有放射性的场合下，尤其具有较强的X、γ射线的情况下，是否影响该技术的准确性或者寿命，尚未进行研究。
综合考虑上述因素，本系统决定采用图像识别技术进行废物包装体身份识别。即在废物桶的表面径向喷涂字符串，利用高速相机拍照捕捉，然后分析、处理并识别字符串。由于字符串喷涂在废物桶的径向，具有一定弧度，字符串快速、准确识别具有一定难度。这也是信息管理系统设计的关键技术。而对于Ⅷ型钢箱可以选择喷涂在底部边框上，不存在弧度，识别相对简单。
信息终端概述
信息终端组成
在193/2设施内设置一套信息终端管理系统，对废物包装体实现出入库自动化管理，该系统包括：编号视频采集系统、传输系统、编号识别系统、数据库管理系统，其原理如图4。
图4-信息终端原理图
Fig.4-Principle Diagram of Information system Terminal
信息终端工作原理如下：三个信息采集点形成的数据流会自动传入该终端数据库，当水泥固化体或Ⅷ型钢箱进入库区运输通道内从监测点经过时，利用三个高精度工业数字摄像机，通过外触发方式，从三个不同角度对正在移动的200L钢桶或Ⅷ型钢箱表面印刷的唯一ID编码进行图像采集，采集后的数据通过千兆以太网传输到后端服务器，在服务器端进行编号识别，并在数据库内完成相关信息的存储，即完成了废物包装体入库过程。该终端软件可以对库存废物包装体进行各类参数的筛选统计，比如表面剂量率高于某值的废物桶数量，某时间段内入库数量等。出库操作与此类似，废物档案可打印或提供ECELL或PDF格式文档。
信息终端性能
该信息终端具有以下技术指标：固化桶号识别率≥99%；可识别不同类型固化桶装产品的固化桶号；识别速度 1～1.5秒；图像质量要求达到1024*768 高清晰分辨率；设备触发机制支持双向识别等。
结果与讨论
信息终端测试结果
目前，已经完成了信息终端的建设和测试，测试结果表明该系统能够达到设计的技术指标，并实现库存管理信息化、数字化、固化桶号识别自动化以及实时、动态管理库存固化桶状态，提升库存管理水平的目标。
讨论
由于项目的限制，现在仅完成了信息终端建设，为了实现放射性废物包装体信息化自动管理的目的，还需尽快建设三处信息采集点，才能形成一套完整的信息管理系统。
论文作者:严红霞 靳松 高志刚 崇伟
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
标签：废物论文; 终端论文; 信息论文; 放射性论文; 信息采集论文; 型钢论文; 信息管理系统论文; 《科技新时代》2018年9期论文;