放射源安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的建立
（030006 太原市120信箱中國輻射防護研究院）
1 概述
隨著我國原子能科學技術的發(fā)展，核技術發(fā)展所需的各種放射源在國防、醫(yī)學、工業(yè)、科研等領域有著廣泛的應用，在為人類的發(fā)展做出積極貢獻的同時，也給人類生存環(huán)境和輻射安全帶來一定的潛在危害，因此，我們必須考慮放射源的安全監(jiān)測與管理，需要對眾多的放射源儲藏庫與放射源應用現(xiàn)場進行實時監(jiān)測，其監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多監(jiān)測設置在高輻射與較惡劣的環(huán)境中，通過普通線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過GPRS無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為主管部門選擇的監(jiān)控管理通信手段之一。輻射污染監(jiān)測設備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS網(wǎng)絡及時發(fā)送到安全主管部門，實現(xiàn)對放射源輻射安全管理，可以大大提高的工作效率并為主管部門的決策提供支持。
本系統(tǒng)以放射源儲存庫與其應用現(xiàn)場的安全管理與實時監(jiān)測為核心，立足于現(xiàn)有測量設備、測量能力和數(shù)據(jù)傳輸條件下，將各個點的測量數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)測量點的實時監(jiān)控。通過中心系統(tǒng)軟件對各類測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和制表處理，提供對放射性污染與應急處置中的人員安全預警、統(tǒng)計簡報、區(qū)域分布評價和在線打印等功能。其主要特點如下：
1.1 實施網(wǎng)絡化監(jiān)管，實現(xiàn)管理工作的現(xiàn)代化
以GPRS無線傳輸方式，將各放射源儲藏庫與應用現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)實時匯總，并通過對各測量點每天的測量數(shù)量、測量類別和被測量地區(qū)等進行分類統(tǒng)計、多角度分析，實現(xiàn)主管部門對各放射源輻射情況的監(jiān)控和對各測量單位及人員安全情況的掌控，真正實現(xiàn)監(jiān)管工作的網(wǎng)絡化。
1.2 應用信息化手段，提高統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確度
相對于傳統(tǒng)的統(tǒng)計測量數(shù)據(jù)方法，運用計算機網(wǎng)絡來統(tǒng)計數(shù)據(jù)，更具有科學性和可靠性，它按專業(yè)的運算方法或統(tǒng)計規(guī)范，能準確地保證所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)正確可靠。通過對測量數(shù)據(jù)以加密的方式和特殊的防偽處理，不但能保證所統(tǒng)計數(shù)據(jù)的真實性，而且能杜絕測量人員偽造測量數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計失實。
1.3 通過專業(yè)化統(tǒng)計，支持監(jiān)管部門的分析決策
該監(jiān)控信息系統(tǒng)通過對各儲存庫與放射源應用現(xiàn)場的測量點在不同時間的測量數(shù)據(jù)、輻射強度進行統(tǒng)計和分析，不僅能對人員安全的了解和應急提供真實、全面的數(shù)據(jù)，而且還為決策提供實時有效的統(tǒng)計分析報告。
通過該監(jiān)控網(wǎng)絡，對各放射源儲存庫與應用現(xiàn)場進行實時監(jiān)控。既可以迅速匯總測量數(shù)據(jù)，也可以及時發(fā)現(xiàn)問題，實施網(wǎng)上追蹤排險，并能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行預警、防患于未然，從而達到及時防范、嚴格把關，確保公眾的健康安全。
1.4 創(chuàng)建放射源輻射安全與事故應急監(jiān)控*倉庫
系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)的方式將每個測量點的測量數(shù)據(jù)匯總、存儲到*數(shù)據(jù)庫中。*數(shù)據(jù)庫起著*倉庫的作用，保存了放射源主管部門管轄范圍內當前的和歷史的全部測量數(shù)據(jù)，形成了某一地區(qū)的放射源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為該地區(qū)的信息化建設提供基礎數(shù)據(jù)。
1.5 支持多種類輻射監(jiān)測儀器，實現(xiàn)監(jiān)控工作的資源共享
系統(tǒng)通過提供標準數(shù)據(jù)接口格式和合作定制的方式，對不同功能、用途的各類監(jiān)測設備及其測量數(shù)據(jù)，以程序導入或手工錄入等形式輸入本系統(tǒng)，并自動對數(shù)據(jù)實現(xiàn)標準化或個性化的完善，從而能zui大限度地利用各種監(jiān)測設備和測量資源，形成信息完整、實時有效的網(wǎng)絡監(jiān)控體系，為決策部門提供真實可靠、及時的統(tǒng)計分析支持。
2 總體結構
本監(jiān)控信息系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是測量數(shù)據(jù)采集端（即測量平臺）、*控制端（即*控制平臺）和用戶瀏覽端。
2.1 數(shù)據(jù)采集端（監(jiān)測平臺）
使用不同型號的測量儀對各個源儲存庫與放射源應用場所的輻射強度進行測量。各監(jiān)測儀通過光電傳感器收集被測放射源的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過A/D轉換后，測量儀將所獲得的數(shù)字信號由RS232串口傳輸?shù)接嬎銠C中，并實時輸出數(shù)據(jù)采集過程中的動態(tài)圖譜。測量后獲得的測量數(shù)據(jù)被保存在本地數(shù)據(jù)庫中或立即通過GPRS無線網(wǎng)的方式上傳到*控制端。對于不能上網(wǎng)的測量站，本系統(tǒng)將提供導出文件的方式上傳測量數(shù)據(jù)，以達到全面聯(lián)網(wǎng)的目的。
2.2 *控制端（*控制平臺）
中心控制端負責對整個宏觀局面進行決策和監(jiān)控。它主要具有收集和存儲測量數(shù)據(jù)并對測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的功能。它不但能放射源輻射強度進行監(jiān)控，還能考慮對工作人員輻射劑量與事故現(xiàn)場應急處理情況進行監(jiān)控。
收集和存儲數(shù)據(jù)：中心控制端實時收集數(shù)據(jù)采集端的數(shù)據(jù)，按一定規(guī)則將數(shù)據(jù)保存到*數(shù)據(jù)庫中。*數(shù)據(jù)庫起著*倉庫的作用，保存了測量端的全部當前和歷史的數(shù)據(jù)。
統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)：*控制端對測量數(shù)據(jù)進行月報表、年報表、測量部門報表、測量項目報表等的統(tǒng)計分析，并提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)按不同權限提供瀏覽和打印的功能。通過統(tǒng)計分析，進行安全預警，通過監(jiān)測走勢圖來分析某放射源輻射安全與事故應急處理狀況的可能走勢。
2.3 用戶瀏覽端
各級主管部門按不同的權限對所管轄范圍內測量點上傳的測量數(shù)據(jù)進行查詢和瀏覽，并查看和打印相應數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析報告，及時了解轄區(qū)內的安全狀況，真正做到心中有“數(shù)”（數(shù)據(jù)）。
3 控制流程圖
本系統(tǒng)是基于分布對象的多層（Multi－Tiers）軟件體系架構，提供全面的監(jiān)控與管理解決方案。系統(tǒng)由B/S和C/S結構有機結合而成，和XML/XSL的技術基礎之上。應用模型具有層次化、構件化、標準化的特點。
系統(tǒng)功能模塊關系
監(jiān)控系統(tǒng)在功能模塊上主要由測量平臺、Web Service 和*控制平臺三部分組成。Web service是*控制平臺和測量平臺溝通的橋梁。
1 *控制平臺功能模塊
1.1 監(jiān)控信息系統(tǒng)
1.1.1 監(jiān)控結果查詢
監(jiān)控結果查詢模塊為您提供詳細的測量結果查詢功能，并有多種詳盡的組合條件，確保方便地篩選出您想查看的測量記錄。從各個測量點上傳的測量數(shù)據(jù)都能在該模塊中查到，并可查看每條記錄的詳細情況，如監(jiān)測項目名稱、測量值、測量人、時間等。不僅可查看每條記錄的詳細信息，還可將滿足條件的數(shù)據(jù)導出為Excle格式的文件。
1.1.2 安全預警
根據(jù)系統(tǒng)設置的測量數(shù)和安全走勢圖中的zui小斜率等條件，綜合分析判斷某一測量部門、某一放射源的情況，對將來一段時間可能的安全走勢作出預警。
預警條件分別為：
1、 某時間段實際測量數(shù)（記為n），對應該時間段的zui小要求測量數(shù)（記為Nmin）；
2、 某時間段安全走勢圖的實際斜率（記為k）,對應時間段安全走勢圖的zui小要求斜率（記為Kmin）；（安全走勢圖斜率的算法模型請見“走勢圖”）
安全預警如下：
當 n<Nmin 或k<Kmin任意程式為真時，系統(tǒng)將給出預警，并提供對應時間段的安全走勢圖。
1.1.3 統(tǒng)計分析
系統(tǒng)中的大多數(shù)報表都提供柱形圖、餅狀圖、報表數(shù)據(jù)三種類型的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形勢。能詳盡地統(tǒng)計出您希望得到的統(tǒng)計報告，幫助主管人員安全的部門負責人根據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測情況做出決策分析。
1.1.4 區(qū)域態(tài)勢
以WebGIS的方式提供實時查看各區(qū)域的安全信息，并可通過不同的顏色區(qū)分不同區(qū)域的情況。
1.1.5 統(tǒng)計簡報
提供自動生成一系列統(tǒng)計報表的功能，對所管轄地區(qū)的放射源監(jiān)控點采集到的所有測量數(shù)據(jù)，從各個角度進行全面的統(tǒng)計分析，將安全情況清楚地展現(xiàn)在決策者眼前，以便于決策者確定下一階段的工作重點。
該功能省略了手工制作統(tǒng)計報表的繁瑣程序，大大提高了工作效率，并可保證數(shù)據(jù)的準確性。
1.1.6 走勢圖
1、分布圖
分布圖中的各個數(shù)據(jù)點的值表明了在某一時間段內，所管轄地區(qū)測量點的測量情況，從數(shù)據(jù)點的值可以觀察出在某時間段內的測量數(shù)量，體現(xiàn)出輻射安全的開展情況，幫助決策者分配工作任務。
2、安全走勢圖
安全走勢圖表達了某地區(qū)、一段時間內輻射安全與事故應急處理的總體情況。
1.1.7 測量數(shù)據(jù)導入
考慮到某些監(jiān)測點不能實時聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)的情況，我們通過在數(shù)據(jù)采集端導出測量數(shù)據(jù)的加密文件，然后通過本模塊導入到*控制平臺中，以達到全面聯(lián)網(wǎng)的目的。
1.2 個人管理
管理個人信息（包括修改個人資料、修改密碼等）；查看訪問統(tǒng)計；管理成員、用戶及功能組；管理測量點。
1.2.1 修改個人資料
修改個人資料。
1.2.2 修改密碼
修改個人密碼。
1.3 成員管理
提供對訪問本系統(tǒng)成員的增加、修改和刪除功能。
1.3.1 用戶管理
管理用戶，提供用戶的增加、修改和刪除功能，并設置該用戶所能訪問的功能組和訪問的數(shù)據(jù)集。該部分中的用戶包括：主管部門用戶和其他注冊用戶。
1.3.2 功能組
管理和維護功能組。對功能組的設置將決定了該功能組下的用戶所允許訪問的系統(tǒng)模塊模塊。
1.3.3 監(jiān)測點管理
管理測量點的信息，分配測量點ID號和初始密碼，提供測量點訪問，使測量點用戶能查看本測量點的測量數(shù)據(jù)。
6．Web service
Web service 是介于*控制平臺和測量平臺的中間服務組件，用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。XML Web services為監(jiān)控系統(tǒng)提供了使用標準協(xié)議（如 HTTP、XML、XSD、SOAP 和 WSDL）在松耦合環(huán)境中交換消息的能力，使得在不同環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集端與*控制端之間可以生成模塊化的應用程序，從而使應用程序可以與多種多樣的實現(xiàn)、平臺和設備進行交互。
采用Web service提供數(shù)據(jù)傳輸組件的好處是：傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、快速。其原理圖如下：
其數(shù)據(jù)通行主要分為四個步驟進行：
1、 用（客）戶端通過訪問目錄服務器獲取Web Services的列表
2、 通過Web Services的列表發(fā)現(xiàn)目標服務（本系統(tǒng)可以跳過以上兩步）
3、 用（客）戶端若要了解如何與特定的 XML Web services 進行交互，服務端需要提供定義該 XML Web services 支持何種交互操作的服務說明。XML Web services 客戶端必須知道如何與 XML Web services 進行交互才可以使用該服務。
4、 為實現(xiàn)通用的通信，XML Web services 使用開放式連網(wǎng)形式進行通信，該格式是任何能夠支持zui通用的 Web 標準的系統(tǒng)都可以理解的協(xié)議。SOAP 是 XML Web services 通信的主要協(xié)議。
7、 監(jiān)測平臺功能模塊
監(jiān)測平臺是測量監(jiān)控信息GPRS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集平臺，提供了多種測量儀器與多種類型、海量信息的數(shù)據(jù)采集功能；提供測量數(shù)據(jù)的本地存儲和統(tǒng)計分析；同時，平臺也提供了通過INTERNET或INTRANET進行數(shù)據(jù)匯總及基礎字典下載的功能。
8．1 RS232協(xié)議
本協(xié)議只是提供信息之間的傳遞規(guī)范，并不保障信息包的完整。如大量數(shù)據(jù)上涌時，應用程序需要考慮自身緩沖區(qū)的管理，否則將丟失溢出數(shù)據(jù)。
本協(xié)議假定傳輸是可靠的。如果接收不到反饋信息等，協(xié)議本身不考慮反饋，應用程序需考慮超時檢查。
8．2監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢
本部分主要將存儲在本地數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過多種查詢條件查詢出來。并對查詢后的數(shù)據(jù)做瀏覽、修改、刪除和數(shù)據(jù)上傳等操作。為了保證數(shù)據(jù)不被任意刪除和修改，只能刪除60秒后的數(shù)據(jù)。修改時不能對監(jiān)測結果和時間進行任意修改，以保證數(shù)據(jù)的真實性。
8．3監(jiān)測數(shù)據(jù)導出
提供將監(jiān)測結果及統(tǒng)計分析結果轉存為Excel文件、Word文件及加密后的文件wm文件（.wm文件用來通過文件方式上傳測量結果）。
8．4Web Service數(shù)據(jù)通信
本模塊通過SOAP協(xié)議獲取Web Service的服務格式，形成Web Service客戶端。將測量數(shù)據(jù)上傳到*控制端，并從*控制端下載基初數(shù)據(jù)，以初始化本地系統(tǒng)。
8．5系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理主要提供對檢測人員、樣品名稱、被測量單位性質等字典數(shù)據(jù)的維護，并完成對數(shù)據(jù)庫的壓縮與修復和備份與恢復等功能。
9、技術的*性
1）開發(fā)系統(tǒng)
在技術手段的選擇上，使用 "解決方案"、""、"三層結構"、"面向對象" 、"B/S" 等比較成熟而又有發(fā)展前途的*技術，保證整套系統(tǒng)在一定時期內的技術。
2）用XML作為標準接口
本系統(tǒng)充分利用了XML在數(shù)據(jù)交互中的*性，提供標準的XML接口，與任何支持XML標準的應用系統(tǒng)進行無縫連接；例如：在兼容多類型測量儀器的測量中，系統(tǒng)采用提供標準的XML接口格式。
3） Web Service提供Web服務
系統(tǒng)中用戶端和服務器端的數(shù)據(jù)交互采用XML格式，利用Web Service技術提供穩(wěn)定的Web服務。此外系統(tǒng)還將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)利用Web Service提供商務服務。
10．系統(tǒng)統(tǒng)安全
為了保證系統(tǒng)的安全性，我們采用以下幾項措施：
1）數(shù)據(jù)的加密
對于系統(tǒng)中比較敏感的數(shù)據(jù)（如：用戶密碼、系統(tǒng)的重要配置參數(shù)等），我們采用了對稱密鑰技術對其進行加密，其基本原理如下圖所示：
2）數(shù)據(jù)備份
系統(tǒng)的安全性很大程度上就是數(shù)據(jù)的安全性，因此加強對數(shù)據(jù)的保護是所有系統(tǒng)都異常重視的問題。我們將采用以下兩種方式對數(shù)據(jù)進行備份：
1、利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的備份功能，在Sql Server上創(chuàng)建兩個計劃任務：每天進行一次增量備份，每星期進行一次*備份
2、手動備份，即采用B/S結構方式，提供用戶備份下載功能。
