馬明清，凌 輝，馬嘉翌

高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及展望

馬明清，凌 輝，馬嘉翌

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

通過(guò)研究瑞典、芬蘭、法國(guó)和瑞士高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀，初步梳理了地下實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模科學(xué)數(shù)據(jù)類(lèi)型，剖析了地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的質(zhì)量控制、元數(shù)據(jù)管理、動(dòng)態(tài)化管理、可視化等功能，進(jìn)行了分析和歸納總結(jié)。針對(duì)我國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)管理的實(shí)際需求，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，建議以數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和可追溯性為原則，充分考慮數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的前瞻性、可拓展性和可維護(hù)性，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，加快北山地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研發(fā)。

數(shù)據(jù)管理；高放廢物地質(zhì)處置；地下實(shí)驗(yàn)室

高水平放射性廢物（高放廢物）毒性大、放射性強(qiáng)、半衰期長(zhǎng),對(duì)其進(jìn)行安全處置是一個(gè)世界性難題[1-2]，而地質(zhì)處置被認(rèn)為是目前國(guó)際上最終處置高放廢物最有效的技術(shù)手段。經(jīng)過(guò)三十多年的科研攻關(guān)，我國(guó)在高放廢物地質(zhì)處置領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，現(xiàn)已進(jìn)入高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。地下實(shí)驗(yàn)室工程是《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出的100個(gè)重大工程之一，是用于開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證高放廢物地質(zhì)處置技術(shù)的地下研究設(shè)施。

在地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和運(yùn)行期間，將開(kāi)展大規(guī)模場(chǎng)址特性評(píng)價(jià)、處置工程技術(shù)研發(fā)和核素遷移等各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，獲取的大規(guī)模科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是場(chǎng)址特性評(píng)價(jià)、處置概念設(shè)計(jì)、安全評(píng)價(jià)、處置庫(kù)工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)規(guī)模大、類(lèi)型多、涉及領(lǐng)域廣，完整性、真實(shí)性和可追溯性要求高，管理難度大。因此，研發(fā)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，并建立科學(xué)的數(shù)據(jù)管理方法體系，對(duì)地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，對(duì)高放廢物處置研發(fā)的穩(wěn)定發(fā)展極其重要。

目前，瑞典、芬蘭、法國(guó)和瑞士的地下實(shí)驗(yàn)室已運(yùn)營(yíng)管理多年，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)可視化和分析應(yīng)用等方面經(jīng)驗(yàn)豐富，數(shù)據(jù)管理體系較為完善，對(duì)其數(shù)據(jù)管理研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研和分析，歸納總結(jié)其技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，可為我國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供借鑒。

1 瑞典高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

?sp?地下實(shí)驗(yàn)室由瑞典核燃料和廢物管理公司（SKB）于1995年建造，目的是開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證地質(zhì)處置技術(shù)，為安全評(píng)價(jià)和處置庫(kù)設(shè)計(jì)提供參數(shù)，同時(shí)為普通公眾了解高放廢物地質(zhì)處置提供窗口。

SKB早期采用GEOTAB數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，GEOTAB是一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，所有數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)，為便于數(shù)據(jù)檢索和管理，其將數(shù)據(jù)按照地質(zhì)數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)、鉆孔編錄數(shù)據(jù)和巖石物理測(cè)量等主題進(jìn)行分類(lèi)管理[3]。

目前，GEOTAB數(shù)據(jù)庫(kù)已更名為SICADA（Site Characterization Database）數(shù)據(jù)庫(kù)，是SKB最重要的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之一，用于持續(xù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理與質(zhì)量控制和決策支持。SICADA中數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表中，以活動(dòng)（Activity）為核心，所有活動(dòng)必須包含類(lèi)型、位置、時(shí)間、項(xiàng)目和工作流標(biāo)簽集合等元數(shù)據(jù)信息，以提供強(qiáng)大的查詢(xún)能力。鉆孔雷達(dá)圖像等無(wú)法存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，需通過(guò)文件索引來(lái)提供存儲(chǔ)和檢索功能。

SICADA具有的關(guān)鍵特性：1）基于活動(dòng)的日志組織架構(gòu)；2）用戶(hù)可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；3）支持工作流；4）支持定制元數(shù)據(jù)；5）支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出；6）強(qiáng)大的搜索功能；7）完全可追溯的高級(jí)用戶(hù)訪問(wèn)控制；8）與外部系統(tǒng)的靈活集成；9）內(nèi)置上下文相關(guān)幫助。

截至2016年10月13日，SICADA已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)行數(shù)達(dá)到6.84億，文件存儲(chǔ)達(dá)439GB，活動(dòng)數(shù)量達(dá)到288 718個(gè)，數(shù)據(jù)表數(shù)量達(dá)到1 699個(gè)，相比于2014年，活動(dòng)、活動(dòng)類(lèi)型和數(shù)據(jù)表均有較大增長(zhǎng)，具體信息如表1所示。

表1 SICADA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)概況

為便于數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)使用，SKB開(kāi)發(fā)了眾多工具和系統(tǒng)，包括：1）MIO Workbench：導(dǎo)入數(shù)據(jù)；2）SICADA/Diary：用戶(hù)活動(dòng)和數(shù)據(jù)的注冊(cè)及檢索；3）SICADA/Admin：管理數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)，管理員具有創(chuàng)建或修改數(shù)據(jù)表、創(chuàng)建活動(dòng)類(lèi)型、管理活動(dòng)類(lèi)型層次結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建或修改活動(dòng)標(biāo)簽、管理用戶(hù)權(quán)限等功能；4）SICADA/BugReport：報(bào)告和管理數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；5）SICADA/Finder：檢索數(shù)據(jù)；6）SICADA/Retriever：檢索數(shù)據(jù)；7）SICADA/Project：檢查指定項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)的數(shù)據(jù)輸入工作進(jìn)度；8）CalcCoord：計(jì)算不同坐標(biāo)系的幾何數(shù)據(jù)；9）Rock Quality Data：計(jì)算鉆孔中的裂隙頻率、巖石質(zhì)量數(shù)據(jù)、流體性質(zhì)和溫度梯度等；10）Rock Visualization System(RVS)：通過(guò)3D模型可視化巖石屬性數(shù)據(jù)；11）Hydro Monitoring System(HMS)：自動(dòng)監(jiān)測(cè)和展示水文測(cè)量試驗(yàn)；12）WellCAD：鉆孔數(shù)據(jù)的可視化；13）Boremap：繪制鉆孔中的巖石類(lèi)型和裂隙等特征；14）Geographical Information System：顯示和分析地學(xué)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)管理需滿足安全評(píng)價(jià)需求，質(zhì)量控制因此需貫穿于數(shù)據(jù)管理全過(guò)程。SKB針對(duì)質(zhì)量控制，在管理上和技術(shù)上采取了眾多方法，如：1）原始數(shù)據(jù)必須通過(guò)質(zhì)量檢查方可存入數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而用于后續(xù)的分析和建模；2）在開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前，試驗(yàn)人員需說(shuō)明數(shù)據(jù)處理方法和質(zhì)量保證措施；3）試驗(yàn)負(fù)責(zé)人需對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量負(fù)責(zé)，并協(xié)助數(shù)據(jù)管理人員將試驗(yàn)數(shù)據(jù)正確存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；4）任何數(shù)據(jù)變化都會(huì)被記錄并保證完全可追溯。

經(jīng)過(guò)20多年的管理實(shí)踐，SKB建立了完善的數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量管理體系，針對(duì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)檢索、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)可視化均開(kāi)發(fā)有相應(yīng)的軟件，基本能夠滿足地下實(shí)驗(yàn)室科研人員和管理人員對(duì)于數(shù)據(jù)管理與使用的各種需求。

2 芬蘭高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

ONKALO地下實(shí)驗(yàn)室建于2003年，主要開(kāi)展地質(zhì)、水文地質(zhì)和地球化學(xué)等研究，由Posiva公司運(yùn)營(yíng)管理。

Posiva早期采用TUTKA數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于Microsoft Access開(kāi)發(fā)，存儲(chǔ)地質(zhì)、地球物理、水文、地球化學(xué)、地學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)、鉆探調(diào)查數(shù)據(jù)以及各種解譯、建模、分析結(jié)果數(shù)據(jù)[4]，主要功能包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)版本管理、數(shù)據(jù)瀏覽與檢索和摘要存儲(chǔ)與瀏覽等。TUTKA具有嚴(yán)格且完善的用戶(hù)權(quán)限管理，用戶(hù)僅可使用對(duì)應(yīng)權(quán)限級(jí)別的功能，非授權(quán)用戶(hù)無(wú)法查看或使用任何數(shù)據(jù)。

TUTKA數(shù)據(jù)管理流程如圖1所示，測(cè)量、解譯等數(shù)據(jù)在用戶(hù)上傳后，需進(jìn)行質(zhì)量檢查方能歸檔，歸檔數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)備份以保障數(shù)據(jù)安全。實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)保存在文件夾中，關(guān)鍵信息、數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)索引存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶(hù)通過(guò)索引獲取實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。用戶(hù)發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求后，需經(jīng)批準(zhǔn)方可下載和使用。

圖1 芬蘭TUTKA數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流程

TUTKA軟件采用C/S架構(gòu)，簡(jiǎn)單實(shí)用，但由于成型時(shí)間較早，技術(shù)較為落后，采用文件式管理方式，功能簡(jiǎn)陋，不能滿足二三維可視化需求和數(shù)據(jù)分析需求，數(shù)據(jù)使用較為不便，且當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑發(fā)生變化時(shí)可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響數(shù)據(jù)的檢索、瀏覽和使用。

隨著高放廢物地質(zhì)處置研究的深入、科技的進(jìn)步以及數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類(lèi)的增加，TUTKA已無(wú)法滿足使用需求，因此Posiva于2007年開(kāi)發(fā)完成并啟用了POTTI數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)替代TUTKA[5]。目前，在Olkiluoto場(chǎng)址收集的所有數(shù)據(jù)都集中于POTTI中，包括測(cè)量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和科研成果數(shù)據(jù)等。POTTI基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，具有瀏覽器界面，支持Posiva內(nèi)部和外部用戶(hù)訪問(wèn)[6]。

3 法國(guó)高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

法國(guó)Meuse/Haute-Marne地下實(shí)驗(yàn)室建于2000年，用于論證在泥巖中建造高放和長(zhǎng)壽命中放廢物處置庫(kù)的可能性，由法國(guó)國(guó)家放射性廢物處置機(jī)構(gòu)（ANDRA）運(yùn)營(yíng)管理。其數(shù)據(jù)管理體系如圖2所示。測(cè)量數(shù)據(jù)、樣品數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)和報(bào)告等數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于GEO Database、SAGD Database和DMS Socrate數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)Gestech、Geosciences、Integrat、Geoscope和Socrate等軟件進(jìn)行管理和使用。

GEO Database為基于Oracle的專(zhuān)業(yè)科研數(shù)據(jù)庫(kù)，管理地表場(chǎng)址評(píng)價(jià)和地下實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)靜態(tài)科研數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)科研操作記錄、樣品數(shù)據(jù)和鉆孔現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)等。ANDRA 在GEO Database基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)了Gestech軟件和Geosciences軟件，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)在不同人員（科研人員、管理人員和合作人員等）之間的應(yīng)用和共享。Geosciences為web應(yīng)用，研發(fā)于2007年，支持輸入、檢索和查看水文地質(zhì)、地球化學(xué)、鉆孔等各類(lèi)數(shù)據(jù)。Gestech為桌面軟件，于1995年開(kāi)始研發(fā)，主要功能包括樣品管理、原位試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理、實(shí)驗(yàn)室水文地質(zhì)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)管理及實(shí)驗(yàn)室科研工作的跟進(jìn)。

圖2 法國(guó)地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理體系

SAGD (Système d’Acquisition et de Gestion des Données，地學(xué)數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng))主要存儲(chǔ)傳感器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠確保所有數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和可追溯，在發(fā)生故障時(shí)不出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等問(wèn)題，支持用戶(hù)通過(guò)任意聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)連接并訪問(wèn)SAGD數(shù)據(jù)庫(kù)[7]及控制實(shí)驗(yàn)。ANDRA 在SAGD基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)了Geoscope軟件（圖3），其主要采取C/S架構(gòu)，支持查詢(xún)、二三維可視化、分析和預(yù)警等功能。

截至2016年12月19日，SAGD數(shù)據(jù)庫(kù)日記錄值為160萬(wàn)，累計(jì)記錄值為27億，在環(huán)境區(qū)域、水壓網(wǎng)絡(luò)、地下實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)信息如表2所示，總測(cè)量點(diǎn)數(shù)量達(dá)到19 201，說(shuō)明在地下實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行階段，傳感器數(shù)量將達(dá)到萬(wàn)級(jí)，數(shù)據(jù)采集規(guī)模和數(shù)據(jù)并發(fā)量較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力要求較高，需要通過(guò)管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化管理，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸、安全存儲(chǔ)和高效管理。

圖3 Geoscope軟件界面

表2 SAGD數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)測(cè)信息統(tǒng)計(jì)表

DMS Socrate為基于Oracle的文檔管理系統(tǒng)，通過(guò)Socrate管理各類(lèi)技術(shù)報(bào)告、科研報(bào)告和管理報(bào)告等，通過(guò)Sinequa搜索引擎來(lái)進(jìn)行知識(shí)管理。

整體而言，Andra數(shù)據(jù)管理體系較為完善，針對(duì)傳感器數(shù)據(jù)、報(bào)告數(shù)據(jù)和其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用分別存儲(chǔ)和管理的方式，建立了3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)分別研發(fā)了相應(yīng)的軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效管理和使用，極大提升了數(shù)據(jù)管理效率，為地下實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐和保障。

4 瑞士高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

瑞士Grimsel Test Site（GTS）地下實(shí)驗(yàn)室從1984年5月開(kāi)始運(yùn)行，由Nagra運(yùn)營(yíng)管理。為便于管理和使用數(shù)據(jù)，Nagra自主研發(fā)了Datenmanagement、Geodaten等軟件和ArcGIS插件。

Datenmanagement支持?jǐn)?shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)傳輸與存檔、元數(shù)據(jù)全文檢索、空間查詢(xún)、數(shù)據(jù)可視化和數(shù)據(jù)下載等功能。用戶(hù)在上傳或下載數(shù)據(jù)時(shí)，均需向數(shù)據(jù)管理員申請(qǐng)?jiān)S可。其中，上傳數(shù)據(jù)時(shí)需單獨(dú)描述每個(gè)數(shù)據(jù)集，編寫(xiě)其元數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行質(zhì)量檢查，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。截至2019年9月，Nagra已將GIS數(shù)據(jù)、巖芯照片全部存儲(chǔ)至Datenmanagement中，地震數(shù)據(jù)和鉆孔編錄數(shù)據(jù)仍在遷移中，未來(lái)計(jì)劃遷移3D模型、CAD和BIM等數(shù)據(jù)。

Geodaten軟件支持空間查詢(xún)、地圖打印和二三維數(shù)據(jù)查看等功能。ArcGIS插件能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)與ArcGIS桌面軟件連通，支持在ArcGIS中直接查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，以利用ArcGIS強(qiáng)大的功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和可視化等操作。

Nagra數(shù)據(jù)管理體系較為簡(jiǎn)單，能夠滿足基本的數(shù)據(jù)檢索、空間查詢(xún)、數(shù)據(jù)管理與可視化等需求。針對(duì)GIS數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，靈活采用自研軟件與市場(chǎng)成熟軟件（如OpendTect、PETREL、GoCAD）相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了較為豐富強(qiáng)大的可視化和分析功能。

瑞典、芬蘭、法國(guó)和瑞士地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗(yàn)豐富，建立了完善的質(zhì)量控制體系，以保證進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)均符合質(zhì)量要求，開(kāi)發(fā)了各種管理和應(yīng)用軟件，基本能夠滿足地下試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與使用等需求。但部分地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由于其建成時(shí)間較早，受制于當(dāng)時(shí)信息化技術(shù)，集成化程度還有待提高，軟件功能不夠豐富與強(qiáng)大，數(shù)據(jù)分析和挖掘功能不足，多層次用戶(hù)交互體驗(yàn)效果不佳。

5 我國(guó)高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及展望

我國(guó)自1985年起開(kāi)展高放廢物地質(zhì)處置研究工作，通過(guò)30多年的預(yù)選區(qū)篩選、場(chǎng)址篩選與評(píng)價(jià)工作，積累了大批寶貴的數(shù)據(jù)資料。核工業(yè)北京地質(zhì)研究院針對(duì)科研數(shù)據(jù)不斷增加、數(shù)據(jù)管理和利用日益困難等現(xiàn)狀，基于數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS、軟件工程等技術(shù)，開(kāi)展了元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)與管理[8-9]、數(shù)據(jù)分類(lèi)編碼[10]、數(shù)據(jù)模型[11]、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[12]、地學(xué)信息集成[13]、數(shù)據(jù)管理與系統(tǒng)研發(fā)[14-16]等工作，積累了豐富的數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗(yàn)。但上述研究主要面向靜態(tài)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)規(guī)模相對(duì)較小，無(wú)法滿足地下實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模試驗(yàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理要求。

北山地下實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)和運(yùn)行期間，將開(kāi)展大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并布設(shè)成千上萬(wàn)個(gè)傳感器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有傳輸距離長(zhǎng)、采集周期長(zhǎng)、類(lèi)型多、規(guī)模大，數(shù)據(jù)質(zhì)量、安全與可追溯性要求高，數(shù)據(jù)共享、分析與可視化要求高的特點(diǎn)，管理難度較大。為實(shí)現(xiàn)各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效采集、管理和利用，研發(fā)北山地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，勢(shì)在必行。

通過(guò)對(duì)瑞典、芬蘭、法國(guó)和瑞士地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀的研究，提出下述建議，以期為北山地下實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供參考：

（1）加強(qiáng)高放領(lǐng)域數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，充分利用相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)基礎(chǔ)和成功經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與運(yùn)行階段中的發(fā)展需求。

（2）數(shù)據(jù)管理應(yīng)服務(wù)于安全評(píng)價(jià)，需重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)的完整性、可追溯性、可獲取性和安全性。

（3）面向多層次用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用需求，開(kāi)發(fā)豐富的數(shù)據(jù)檢索、查詢(xún)和可視化表述功能。

（4）建立完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制機(jī)制，研發(fā)針對(duì)性的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)入庫(kù)自動(dòng)檢查，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，為安全評(píng)價(jià)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

（5）設(shè)計(jì)統(tǒng)一的核心數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理模型，以適應(yīng)地下實(shí)驗(yàn)室大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)的集成化綜合管理，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料的組織、存儲(chǔ)和快速檢索。

（6）采用桌面端、網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端等多種形式相結(jié)合的方式，在多應(yīng)用場(chǎng)景中提供相應(yīng)的系統(tǒng)功能。

（7）建立全面、高效的數(shù)據(jù)與應(yīng)用功能接口，提供數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)放擴(kuò)展接口，保證數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的可拓展性。

（8）需不斷維護(hù)和更新數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以保持系統(tǒng)的先進(jìn)性，同時(shí)滿足地下實(shí)驗(yàn)室在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的新需求。

（9）結(jié)合近年來(lái)飛速發(fā)展的云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘和人工智能等技術(shù)，深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提升數(shù)據(jù)資源的利用率。

6 結(jié)語(yǔ)

瑞典、芬蘭、法國(guó)和瑞士高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，積累了豐富的數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗(yàn)，有力地支撐了各自國(guó)家地下實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)。我國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室開(kāi)工在即，建設(shè)和運(yùn)行階段將產(chǎn)生海量科研數(shù)據(jù)，應(yīng)借助國(guó)外數(shù)據(jù)管理的有益經(jīng)驗(yàn)，重視質(zhì)量控制、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)可視化、系統(tǒng)集成和用戶(hù)使用體驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出更為穩(wěn)定可靠、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為我國(guó)建設(shè)世界一流地下實(shí)驗(yàn)室提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐。

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Current status and prospect of data management in Underground Research Laboratories for geological disposal of high-level radioactive waste

MA Mingqing，LING Hui，MA Jiayi

(Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China)

Through the study of the current status of data management in Underground Research Laboratories(URLs) for geological disposal of high-level radioactive waste in Sweden, Finland, France, and Switzerland, the data types of large-scale scientific data in URLs are preliminarily sorted out, and the database structure and data management architecture of URLs are analyzed, the quality control, metadata management, dynamic management, and visualization functions of the data management system are analyzed and summarized. In response to the actual needs of large-scale scientific data management in Beishan URL of China, drawing on experience from international URL, it􀆳s recommended to take the integrity, authenticity and traceability of data as principles, and fully consider the prospectiveness, scalability and maintainability of the data management system, strengthen the top-level design and accelerate the research and development of the data management system of Beishan URLs.

data management; disposal of high-level radioactive waste; Underground Research Laboratories

TL941

A

1672-0636(2021)03-0380-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2021.03.012

2021-05-20；

2021-06-04

馬明清（1994— ），男，新疆伊犁人，碩士，助理工程師，主要研究方向?yàn)楦叻艔U物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)管理及軟件開(kāi)發(fā)。E-mail: constmmq@163.com