环境电磁辐射自动监测系统运行维护策略探讨

许文琴，许文锋，陈晓云，徐云凤，龙 庚

（1.黔东南州辐射环境监测站，贵州凯里 556000；2.贵州大学科技园发展有限公司，贵州贵阳 550025）

0 引言

电磁辐射是电场和磁场交互变化产生的电磁波向空中发射或泄露的现象.电磁辐射从来源可分为天然电磁辐射源和人工电磁辐射源.天然电磁辐射是由自然界的自然现象所引起，主要来自地球热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等，就目前而言，天然电磁辐射源带来的污染几乎可以忽略，环境中的电磁辐射污染主要来自人工电磁辐射源.人工电磁辐射源按频率可分为工频电磁辐射源和射频电磁辐射源：工频电磁辐射源主要包括工业、科学、医学类的高频炉和热合机，轨道交通系统类的地铁和电气化铁路，高压输变电设施中的输电线路和变电站；射频电磁辐射源包括广播、电视、卫星地面站及通信基站等.目前，射频电磁辐射源已经成为环境电磁辐射污染的主要因素.电磁辐射有较强的危害，会造成树木的单侧损伤、设备灵敏度下降，影响人体健康等［1］.

环境电磁辐射监测是了解电磁辐射污染现状的手段，包括一般环境（环境质量）和电磁辐射污染源周边环境的监测，监测方法有传统网格手工监测法、固定自动监测法和车载巡测自动监测法.环境电磁辐射自动监测系统是电磁监测设备演进升级的重要成果，是从最简单的便携式单次数据采集设备发展成的系统化、专业化、实时性的一个监测体系，集电磁辐射监测技术、选频分析技术和移动通信技术于一体，能够对环境中的电磁辐射进行实时的、长期的监测与分析［2］，同时具备监测预警的功能.环境电磁辐射自动监测系统可利用数据公示平台终端把电磁辐射实测数据直观地展现在公众面前，能科学、直观、准确地引导公众认识电磁辐射，是当前解决电磁辐射投诉纠纷最有力的工具之一［3］.意大利、德国、瑞士和西班牙等国家主要大城市早已开展环境电磁自动监测工作，我国环境电磁自动在线监测系统的建设始于2005 年，2018 年全国在建及运行中的电磁辐射自动监测站点约230 座，主要分布在四川、河南、广东、北京、浙江、上海等地，其中固定监测系统有213座［4］.截至2021年，全国地级城市基本建成电磁辐射自动监测系统1套.以贵州省为例，目前共有电磁辐射固定自动监测系统9座，各地级1座，主要用于一般（环境质量）监测.

要想使环境电磁辐射自动监测系统能够有效发挥监测预警和科普宣传作用，就必须提升电磁辐射自动监测系统运行维护的质量来保障数据的准确性、可靠性和获取率.探讨电磁辐射自动监测系统运行维护的策略，可为运行维护机构的电磁辐射自动监测系统运行维护提供借鉴，有利于提高环境电磁辐射监测系统的运行维护质量，让监测预警和科普宣传功能有效发挥作用，不断提升核与辐射安全保障能力，从而促进电磁辐射污染防治工作的高质量发展.

1 环境电磁辐射自动监测系统主要结构分析

环境电磁辐射自动监测系统包括多个监测子站、大数据中心、数据传输设备及数据公示终端（如图1）.电磁辐射自动监测子站的核心设备是电磁辐射监测设备，它能实现区域环境全天候360°的不间断监测，辐射监测区域的现场情况经传输设备反馈到大数据信息中心，监测子站的报警装置能及时发现超标数据并发出警报.大数据信息中心对采集的数据进行存储和管理.系统配备有远程监控系统，维护监管人员可远距离实施自动无人监控，系统配备的显示屏终端能实时、直观地将监测结果展示在显示屏上，滚动传播电磁辐射监测结果及相关电磁科普知识.

图1 环境电磁辐射自动监测系统结构图

1.1 环境电磁辐射自动监测仪

电磁辐射监测子站包括电磁辐射监测仪、子站警报装置和供电装置，供电装置分别与电磁辐射监测仪和子站警报装置相连［5］.子站的电磁辐射监测仪包括电磁辐射监测主机，并根据电磁辐射监测实际针对性地选配选频探头、工频探头、射频探头组成不同的电磁辐射监测设备，监测参数有工频电场强度、工频磁场强度、射频电场强度，可做到有的放矢.以贵州省凯里市万博广场自动站为例，电磁辐射监测仪为自主研发一体化在线监测OS 系列，主机为OS-8 型，配置OS-RF-06 型射频电场探头，量程为100KHZ-6GHZ，采集宽带综合电场强度；配套SRF-06 型全向选频探头，量程为30MHZ-6GHZ，采集电磁辐射源包括移动、联通、电信基站和广播、电视的窄带射频电场强度.电磁辐射监测仪作为整个电磁自动监测子站的核心设施，肩负着区域环境或辐射源电磁辐射水平的监测重任，它的功能具备极高的安全稳定性，极快的反应速度，能快速确获取并以数据的形式反映环境中电磁辐射现状.子站警报装置用于监测预警，电磁辐射监测仪支持市政供电和太阳能供电，一种电源故障时能自动切换电源.

1.2 数据传输设备

数据传输设备是用来采集电磁辐射监测仪的监测数据，通过无线或有线通信方式远程及时传输到大数据信息中心，配套设备包括数据加密传输和网络交换等.

1.3 大数据信息中心

大数据中心是监测数据的总站，由大数据中心服务器和总站报警装置、网络设备及环境电磁辐射自动监测系统平台组成，该中心的主要功能是连接监测子站包括电磁辐射监测仪和子站警报装置，对子站的数据进行存储、数据处理和统计.系统管理员和授权用户通过大数据中心系统平台管理报警装置、服务器端、数据公示终端.大数据信息中心还能对遭遇意外情况导致监测数据出现遗失或窃取的被动状况进行风险防范.

1.4 数据公示终端

数据公示终端包括公示显示屏、网页、微信公众端及新媒体等.可根据需要选择一个或多个户外LED/LCD 显示屏或高清液晶显示屏，系统管理员和授权用户通过大数据中心系统平台从大数据信息中心选择单个站点或多个站点的监测数据，通过动画、视频、文字等形式播放，进行一般环境电磁辐射安全的科普宣传，也可用于变电站、基站、广播、电视等辐射源电磁辐射强度的科普宣传.

2 辐射环境电磁自动监测系统运行维护存在的问题

2.1 电磁辐射自动监测系统单电源供电存在断电风险

早期建设的部分电磁辐射自动监测子站，其供电模式只有市政单一供电，因电源不稳定，多次出现断电致使检测设备掉线，影响数据采集传输，直接降低辐射环境电磁自动监测系统的数据获取率.

2.2 数据传输渠道单一，支持制式少，易发生数据传输受阻

电磁辐射监测仪的监测数据经采集传输设备，通过无线或有线通信方式传输到远程的大数据信息中心，并永久备份保存.以贵州省凯里市万博广场电磁自动监测系统为例，数据传输渠道只有无线一种方式，数据单一传输渠道一旦受阻，就会降低监测站点的数据获取率.监测设备支持的网络制式类型少，同样是导致数据获取率低的原因.

2.3 服务器系统存在不可避免的漏洞

随着信息技术的不断更新迭代，时刻都存在服务器操作系统本身存在的漏洞、中间件服务器本身存在的漏洞、服务器安全设置方面不合理或者不安全的漏洞及其他方面的漏洞被发现，这些漏洞如果不能及时修复将严重威胁系统安全，干扰电磁辐射监测系统的高质量运行.

2.4 LED/LCD显示屏故障

数据公示终端LED/LCD 显示屏长时间暴露在人口密集的户外环境，受到风吹、日晒、雨淋、人为不可避免的碰撞以及因设备自身问题，会出现残影、烧屏、黑屏、老化花屏等现象.

2.5 电磁辐射领域人才缺口大，现有专业技术人才能力提升培训欠缺

环境电磁辐射自动监测系统的研究、管理、运行维护专业技术人才缺乏是国内电磁辐射行业领域的普遍现象，“十三五”期间国内地级市以上城市至少建成一座电磁辐射自动监测系统，但现有的大部分电磁辐射运维及监管人员对系统构建及系统监测缺乏深入了解，并且缺乏专业的技能培训，处理运行维护管理问题的专业技术能力不足.

3 加强环境电磁辐射自动监测系统运行维护管理建议

3.1 集中优势资源，做好技术交流与支撑

辐射环境电磁自动监测系统运行维护管理质量要取得新突破，把数据准确率、获取率提高到一个新台阶，需要集中优势资源，有效促进技术交流，为电磁辐射自动监测系统运行维护与构建做好全力技术支撑.技术交流形式可多样化，包括开展技术培训、课题项目研究合作、专题会议、辐射监测与运行维护问题处理大比武等.

相关部门可采取措施对电磁辐射自动监测系统的运维建立分片区双向技术支撑制度，即可参照核技术单位的监督管理模式，对全国进行包括华北、西南、东北及西北在内的四片区划分形式［6］，集中优势资源管理四个片区，四个片区的技术支撑机构对管辖省（市）的运维机构和监管部门人员进行日常运维和质量控制管理的指导，四个片区的技术支撑机构和省（市）级电磁辐射运维管理技术专家都应加强对地级运维管理人员和属地监管部门的技术指导，这样可实现最大限度保证所有电磁辐射监测子站系统工作效率和数据质量的提升.

3.2 研究与运行维护机构参与

目前，对地级以上城市环境电磁辐射自动监测系统的建设已在2021 年达到了全面覆盖，监管和运行维护机构相关专业高素质人才的增补势在必行，针对当前电磁辐射专业人才奇缺的现状，环境电磁辐射自动监测系统维护应积极吸纳研发机构与社会性专业运行维护机构参与进来，通过合作方式对系统资源进行整合，实施运维管理与控制.研究机构能专业地指导监管和运行维护机构人员快捷深入地了解监测系统，也能通过搭建的密切交流渠道，实时了解自动监测系统运行存在的具体问题，有利于自主研发机构完善电磁辐射自动监测系统.引入第三方运维服务机构，可为监管单位节约精力，致力于处理自动监测系统的关键控制、数据分析与数据核准及研究等工作，多方面控制系统稳定的运行，保障工作效率和数据质量得到有效提高.

3.3 做好运行维护计划和运维总结

环境电磁辐射自动监测系统监管部门，可根据系统运行的总体情况，优化完善下一年度的运行维护计划，运行维护的重点在保持总部署不变的原则下，向问题多发环节倾斜，保障环境电磁辐射自动监测系统监测数据的准确性和获取率，同时确保LED/LCD 显示屏科普宣传功能的有效应用.

负责具体运行维护人员应掌握电磁辐射自动监测系统的结构，充分了解设备的性能状态，掌握如何识别和处理故障，按照计划规范实施日常监视和月度巡检，确保电磁辐射自动监测系统安全稳定运行，同步做好日常监视和月度巡检记录保存，总结运行维护经验.

3.4 强化运行维护机构技术规范性评价

运维机构技术规范性决定了电磁辐射自动监测系统的运行质量.技术规范性评价可促使运维机构自觉履行相关法律法规和标准要求，强化自身能力建设、建立健全管理制度、规范运维技术操作能力、从而提高电磁辐射自动监测系统的数据质量，更好地实现电磁辐射自动监测系统的高效运行.技术规范性评价可从运维机构的资质水平、实验室能力、管理制度、运维能力、运维质量和运维工作经验等方面进行，可开展季度评价、半年度评价和年度评价.

4 加强环境电磁辐射自动监测系统建设的建议

电磁辐射自动监测是辐射环境监测工作的重要内容，是核与辐射安全监管工作的重要手段.电磁辐射环境质量监测成果能客观真实的反映环境环保工作成效，为政府决策和电磁辐射环境管理提供技术支撑，为公众了解辐射环境状况提供监测信息.各部门强化电磁辐射自动监测系统的建设，应长远规划，扩建监测子站数量或类型时，应做好电磁辐射监测子站供配电、电磁辐射设备选型及系统安全的建设.

4.1 硬件设施双向保障，稳控数据获取和传输

要稳控数据获取率，建设初期应长远筹划，电磁自动监测系统供电应采用双电源供电，前期建设的单电源供电应升级改造为双电源供电，即支持太阳能供电和市政供电，且重点关注探头到电源控制箱的供电方式，以排除供电对探头读数的影响.电磁辐射自动监测系统的数据传输系统应采用或升级为双通道传输，即支持有线传输和4G/5G的无线传输.

4.2 建立安全防护措施，保障系统安全

为了保证数据安全，需要建立强有力的安全防护措施，通过网络隔离、防火墙隔离、安全策略等手段，阻击外部攻击.此外，系统还需要建立健全漏洞扫描机制，能够定期和不定期扫描系统漏洞，并及时进行修复和更新系统补丁.

4.3 选择性能稳定可靠的设备

运行维护是保障仪器设备正常运行的方法之一，选择性能优良的仪器设备是避免故障重复出现的重要措施.可多咨询调研，选择具有长期可靠运行记录和良好口碑的品牌型号.

电磁辐射自动监测系统目前供应厂家主要有北京森馥科技、北京天创、天创信测、杭州湘婷、瑞莱保等.贵州省9 个地级市安装使用的电磁辐射分析仪80%是北京森馥科技股份有限公司生产，设备稳定可靠的性能良好.LED/LCD显示屏选择应关注生产工艺和灯珠/灯管器件的性能.

4.4 运行维护机构加强自身能力建设

要高质量发挥电磁自动监测系统的潜能，切实做好电磁辐射自动监测的运维，运维机构须从机构、人员、设备、管理体系等方面落实保障.参考中国环境监测总站发布的《环境质量自动监测运维机构质量管理体系建设通用要求（试行）》的通知，负责电磁自动监测系统运行维护的单位应建立质量管理体系，配备最高管理者、技术负责人和质量负责人.技术负责人和质量负责人应掌握电磁自动站监测系统运维工作范围内的相关专业技术知识，培训、指导运行维护人员业务能力并确保自身能力的持续提升，加强电磁自动监测站运行维护的综合素质；明确质量监督员具体负责自动站运行维护活动的质量监督与改进.运行维护机构应强化对电磁自动监测系统的标识管理和授权操作，配置符合电磁自动监测系统及质控要求的电磁辐射监测设备.

4.5 增加电磁辐射自动监测子站数量和类型，并合理布局

移动通信基站、输变电设施、广播电视等，因公众的关注度较高，加之潜在的电磁辐射危害是存在的，因此，电磁辐射污染源周边环境的定点实时监测是必要的.增加电磁辐射自动监测子站数量和类型，合理选址优化布局，选定的电磁辐射自动监测子站安装点应符合代表性、整体性、可比性、稳定性要求，并考虑市政供电的长期可靠性.

一般环境（环境质量）电磁辐射自动监测站点选址应综合考虑电磁辐射源的种类、数量、人口密度等因素，尽可能地覆盖居住区、商业交通居民混合区、公共服务区、高新技术产业区等关注点，并使电磁辐射监测仪器仪距离附近的电磁辐射源有一定的距离.

电磁辐射源周边环境自动监测站点选址应根据直流输变电工程、交流输变电工程、移动通信基站、短波广播发射塔、中波广播发射塔等具体电磁辐射源，执行相应的监测技术规范，重点选择住宅、学校、医院、办公楼、工厂等有公众居住、工作或学习的建筑物作为安装站点.

5 总结及展望

环境电磁辐射自动监测系统是监测技术发展的重要成果，应增加环境电磁辐射自动监测子站的数量和类型，强化运行维护确保电磁辐射监测结果的可靠、稳定，突破大部分地级没有电磁辐射源自动监测子站的现状，打造覆盖面更宽广的电磁辐射自动监测系统，建立健全监测预警系统为政府决策和电磁辐射环境管理提供技术支撑，让公众能实时了解一般环境（环境质量）中的电磁辐射水平，也能直观掌握辐射源周边的环境电磁辐射水平，营造电磁辐射技术不断发展与公众电磁辐射知识同步提升的良好局面.