我国每年都需要进口大量的矿物、石材、煤炭等原料，除石材、矿产等材料会携带天然放射性货物外，医用工业用放射性废弃物、人工放射性污染物也存在放射性风险。随着散货作业的自动化程度、港口信息化水平、港口作业和管理智能化水平的提高，散货作业效率和安全性不断提升，对散货放射性监测效率、准确性、安全性和自动化水平也提出了更高要求。在智慧港口发展大背景下，研究提高进口货物放射性监测的准确性和效率，匹配自动化码头作业的绿色、高效、环保作业要求，保证经济健康发展具有重要的意义。1港口散货码头放射性监测技术现状及发展趋势1.1港口散货放射性监测技术现状核辐射监测主要通过监测物质的放射性实现，常用的放射性监测仪器原理是利用放射性粒子在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应及其他物理、化学变化进行辐射探测。放射性监测仪器主要通过传感器监测α、β、γ等3种射线实现核辐射监测。目前，针对环境中的放射性监测方式主要有手持式监测、车载式监测、大型飞行器监测和固定式监测等。口岸核辐射监测主要采用固定式放射监测设备和手持便携式放射性监测设备。固定式放射监测设备又称通道式放射监测设备，分为车辆通道式、行李通道式和人员通道式。口岸对于散货放射性监测主要采用车辆通道式放射监测设备和手持便携式放射性监测设备。1.2手持便携式放射性监测技术手持便携式放射性监测设备操作简单，可以由人工携带进行巡检或网格法布点的方式进行监测，可应用在任何工作人员进入的场合进行放射性监测。手持便携式放射性监测设备监测器体积小、探测范围有限，多用于行李、行人的放射性监测或对可疑物进行定量测量、核素识别等。手持便携式放射性监测设备不适用口岸大宗货物监测，存在以下缺陷。（1）监测范围有限。监测器体积小，只能进行局部监测，无法对船舱、堆垛进行大面积放射性监测，无法体现被测货物真正的放射性水平。（2）需要近距离进行测量，操作安全性低。监测人员需要携带手持式放射性监测设备进入现场，存在辐射危害风险。如果核辐射超标，工作人员无法及时进行有效防护。虽然工作人员穿戴防护服可减少核辐射外照射的伤害，但也无法完全屏蔽射线的伤害，且船舱内环境复杂，可能存在有毒、有害气体。（3）监测效率与装卸效率不匹配。手持式监测方式只能实现部分抽检，无法实现连续大范围监测，且装卸过程需要不断采样监测，监测效率低。检查和卸载作业属于穿插进行的串联流程，无法充分发挥抓斗卸船机、螺旋式卸船机等自动化作业设备的作用。1.3车辆通道式散货放射性监测技术车辆通道式放射监测设备为固定式，需要将待监测货物以散装或集装箱的方式装车，通过通道进行放射性监测。车辆通道式放射监测一般采用较大体积的塑料闪烁体探测器，用于放射性物质的初步筛查，无须人员直接接触货物进行测量，发现闪烁报警后，需要进一步确认辐射指标。车辆通道式放射监测不适用于采用带式输送机等高效物料输送方式的场合，因为车辆通道式放射监测的灵敏性不高，容易出现漏检，通道式放射性监测设备虽然能够实现所有车辆都过监测通道，但依据照射量计算公式，放射性监测的灵敏度与其距放射源的距离平方呈反比，即其距放射源越近，灵敏度越高。卡车上堆放较多货物，放射源在卡车中心部位时，通道式放射性监测设备易出现漏检。1.4放射性监测新技术为了提高放射性监测的检出率、效率和监测人员的安全性，近年来，国内外研究学者基于无人机、无线传输、远程控制等新技术进行大量尝试，提出更科学、高效、安全的放射性监测方法，整体呈现无人化、远程监测、持续监测的发展趋势。随着小型飞行器技术的发展和成熟，飞行器在核辐射监测中的应用实现了放射性远程无人监测重大突破。我国无人机放射性监测技术虽然起步较晚，但在放射性强度监测、寻源、核素分析方面也取得了很大的技术突破[1-4]，且成功利用无人机对集装箱和散装船进行放射性监测[1, 5]，实现无人机在口岸放射性监测的应用。飞行式放射性监测设备能到达工作人员无法直接到达的场所进行监测，扩大了监测范围和监测安全性，但存在续航问题，依然属于抽检方式，无法实现放射性的连续监测。随着专业化和自动化散货码头的发展，国内也针对物料输送过程研究放射性的连续监测，以提高放射性监测效率。目前已有部分海关口岸应用传送带放射性监测设备，设备一般安装在传送带上方，可对传送带上输送的煤炭、矿石等进行实时连续的放射性监测。2基于智慧港口的散货码头远程放射性监测模型2.1智慧港口的散料放射性监测需求功能分析随着我国自动化港口技术的发展，我国大型集装箱码头基本已经进入第四代（4GP）全自动化港口时代，也建立了多个全自动散货码头。散货的装卸效率和自动化程度得到大幅度提升，为适应4GP港口乃至第五代港口（5GP）发展需要，匹配现代化码头的物流规模和作业效率。在提高通关速度的同时保证海关工作人员及口岸的安全，亟须提高放射性监测的安全性、监测效率和检出率，实现放射性监测、处理的自动化和智能化。传统的口岸散料放射性监测主要采用先卸后检的方式，不仅费时费力，装卸成本高，影响通关速度，与当前不断提高的港口作业效率不匹配，同时还存在无法第一时间监测出放射性、人员安全无法保障、设备和场地易被放射性污染、监测精度不高、易出现漏检等弊端，与4GP、5GP倡导的智能、高效、低碳、绿色的理念不符。应实现放射性监测的环节前置，提供多元监测方案，丰富口岸放射性监测手段，保证工作人员的安全，尽可能减少放射性物质对作业设备和场地的污染；实现放射性实时连续远程监测，提高放射性监测的效率、监测灵敏度和检出率，以匹配自动化码头的智慧、高效、安全的要求；提高放射性监测及超标处理的智能化水平，减少不必要的经济损失，提高通关速度。2.2散货码头远程放射性监测模型随着港口专业化、自动化程度的提高，抓斗式卸船机、链斗式卸船机、螺旋式卸船机的广泛应用，大宗散货的作业量和作业效率不断提高。抓斗卸船机卸载效率高、工作可靠、易于控制，是大型专业化散货码头和自动化散货码头的首选散料卸载设备。针对典型的抓斗卸船设备，以污染源控制理论为指导，设计一种从物料卸载输送路径起点进行放射性污染源远程实时连续监测的模型，实现放射性监测和货物卸载同步并行，放射性监测系统与装卸作业设备操作系统联动操作，保证第一时间发现放射性物质并及时处理，确保作业设备和场地不受放射性污染。该系统由取料端的放射性监测单元、无线传输单元、数据处理单元、装卸作业控制单元及海关以及码头监控端的数据监测单元组成。2.3放射性监测流程系统放射性监测采用与装卸作业并行的方式，无须先卸后检。该放射性监测模型无须额外设置放射性监测环节，在装卸过程就完成了放射性的连续监测。在取料装置下降过程中，探测器持续探测放射源，进行辐射计数并比对所设置的阈值，只要放射性未超阈值，装卸作业正常进行，一次抓取作业动作为一个监测周期。检查到辐射超阈值，立即进行远程报警，启动停机联动控制程序，停止作业流程，等待海关进行后续人工监测。2.4预期技术指标智慧码头的特点是智能、高效、安全、绿色、低碳。智慧码头中智慧港口的散货码头远程放射性监测模型需要达到的预期指标主要包括实现放射性监测全覆盖、降低额外装卸作业成本、监测设备响应时间10 s、作业设备响应时间15 s、提高装卸作业效率30%、提高监测人员安全性。3效果分析基于智慧码头中智慧港口的散货码头远程放射性监测模型，在取料端进行放射性监测，借助高性能单片机技术、无线通信技术及PLC控制技术，实现放射性信号采集、数据处理、传输以及超阈值报警和联动停机的全自动处理。远程放射性监测模型满足了智慧港口对于核辐射监测的要求，即实现放射性监测全覆盖、降低额外装卸作业成本、监测设备响应时间短、超阈值作业设备自动停机、匹配自动化码头装卸作业高效率要求、提高核辐射监测人员安全性。4结语智慧港口的散货码头远程放射性同步监测系统颠覆了以往装卸和核辐射监测的串联流程，采用装卸和监测同步实施的并联流程，无须额外安排监测环节，提高了装卸效率，实现了物料放射性监测的全覆盖，避免漏检。放射性监测单元的取料装置位于物料输送起点，符合污染源控制理论要求，为早发现、早处置放射性物质提供了保证，避免了放射性污染设备和场地，降低了额外的装卸费用。远程放射性同步监测系统为“船—船”过驳作业提供了放射性监测优选方案，系统的核辐射超阈值联动控制功能体现了智慧港口的应急处置的智能化要求，避免放射性物质上岸。