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(xué)技術(shù)的發(fā)展，核技術(shù)發(fā)展所需的各種放射源在國防、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、科研等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(yīng)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(wù)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(shè)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(luò)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(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shè)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(yīng)急處置中的人員安全預(yù)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(luò)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(yīng)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(luò)化。
1.2 應(yīng)用信息化手段，提高統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(luò)來統(tǒng)計數(shù)據(jù)，更具有科學(xué)性和可靠性，它按專業(yè)的運算方法或統(tǒng)計規(guī)范，能準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(luò)，對各放射源儲存庫與應(yīng)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(yù)警、防患于未然，從而達到及時防范、嚴(yán)格把關(guān)，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(yīng)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(nèi)當(dāng)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(shè)提供基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)備及其測量數(shù)據(jù)，以程序?qū)牖蚴止や浫氲刃问捷斎氡鞠到y(tǒng)，并自動對數(shù)據(jù)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化或個性化的完善，從而能zui大限度地利用各種監(jiān)測設(shè)備和測量資源，形成信息完整、實時有效的網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)
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(yīng)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(zhuǎn)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(dǎo)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(fù)責(zé)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(yīng)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(dāng)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(quán)限提供瀏覽和打印的功能。通過統(tǒng)計分析，進行安全預(yù)警，通過監(jiān)測走勢圖來分析某放射源輻射安全與事故應(yīng)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(quán)限對所管轄范圍內(nèi)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(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析報告，及時了解轄區(qū)內(nèi)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(gòu)，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(jié)構(gòu)有機結(jié)合而成，和XML/XSL的技術(shù)基礎(chǔ)之上。應(yīng)用模型具有層次化、構(gòu)件化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點。
系統(tǒng)功能模塊關(guān)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(jié)果查詢
監(jiān)控結(jié)果查詢模塊為您提供詳細的測量結(jié)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(dǎo)出為Excle格式的文件。
1.1.2 安全預(yù)警
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)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(yù)警。
預(yù)警條件分別為：
1、 某時間段實際測量數(shù)（記為n），對應(yīng)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(yīng)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(yù)警如下：
當(dāng) n<Nmin 或k<Kmin任意程式為真時，系統(tǒng)將給出預(yù)警，并提供對應(yīng)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(fù)責(zé)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(zhǔn)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(nèi)，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(nèi)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(wù)。
2、安全走勢圖
安全走勢圖表達了某地區(qū)、一段時間內(nèi)輻射安全與事故應(yīng)急處理的總體情況。
1.1.7 測量數(shù)據(jù)導(dǎo)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(dǎo)出測量數(shù)據(jù)的加密文件，然后通過本模塊導(dǎo)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(shè)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(shè)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用程序，從而使應(yīng)用程序可以與多種多樣的實現(xiàn)、平臺和設(shè)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(wù)器獲取Web Services的列表
2、 通過Web Services的列表發(fā)現(xiàn)目標(biāo)服務(wù)（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(wù)端需要提供定義該 XML Web services 支持何種交互操作的服務(wù)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(wù)。
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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(dǎo)出
提供將監(jiān)測結(jié)果及統(tǒng)計分析結(jié)果轉(zhuǎn)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(jié)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(wù)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(zhì)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(fù)和備份與恢復(fù)等功能。
9、技術(shù)的*性
1）開發(fā)系統(tǒng)
在技術(shù)手段的選擇上，使用 "解決方案"、""、"三層結(jié)構(gòu)"、"面向?qū)ο? 、"B/S" 等比較成熟而又有發(fā)展前途的*技術(shù)，保證整套系統(tǒng)在一定時期內(nèi)的技術(shù)。
2）用XML作為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的XML接口，與任何支持XML標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的XML接口格式。
3） Web Service提供Web服務(wù)
系統(tǒng)中用戶端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互采用XML格式，利用Web Service技術(shù)提供穩(wěn)定的Web服務(wù)。此外系統(tǒng)還將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)利用Web Service提供商務(wù)服務(wù)。
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(shù)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(wù)：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(jié)構(gòu)方式，提供用戶備份下載功能。
