1、1放射源安全监控管理系统的建立李正才（030006 太原市120 信箱 中国辐射防护研究院）1 概述随着我国原子能科学技术的发展，核技术发展所需的各种放射源在国防、医学、工业、科研等领域有着广泛的应用，在为人类的发展做出积极贡献的同时，也给人类生存环境和辐射安全带来一定的潜在危害，因此，我们必须考虑放射源的安全监测与管理，需要对众多的放射源储藏库与放射源应用现场进行实时监测，其监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多监测设置在高辐射与较恶劣的环境中，通过普通电话线传送数据往往事倍功半。通过 GPRS 无线网络进行数据传输，成为主管部门选择的监控管
2、理通信手段之一。辐射污染监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过 GPRS 网络及时发送到安全主管部门，实现对放射源辐射安全管理，可以大大提高的工作效率并为主管部门的决策提供支持。本系统以放射源储存库与其应用现场的安全管理与实时监测为核心，立足于现有测量设备、测量能力和数据传输条件下，将各个点的测量数据汇总到数据中心，实现对联网测量点的实时监控。通过中心系统软件对各类测量数据进行统计、分析和制表处理，提供对放射性污染与应急处置中的人员安全预警、统计简报、区域分布评价和在线打印等功能。其主要特点如下：1.1 实施网络化监管，实现管理工作的现代化以 GPRS 无线传输方式，将各放射源储藏库与应用
3、现场的测量数据实时汇总，并通过对各测量点每天的测量数量、测量类别和被测量地区等进行分类统计、多角度分析，实现主管部门对各放射源辐射情况的监控和对各测量单位及人员安全情况的掌控，真正实现监管工作的网络化。1.2 应用信息化手段，提高统计数据的准确度相对于传统的统计测量数据方法，运用计算机网络来统计数据，更具有科学性和可靠性，它按专业的运算方法或统计规范，能准确地保证所统计的数据正确可靠。通过对测量数据以加密的方式和特殊的防伪处理，不但能保证所统计数据的真实性，而且能杜绝测量人员伪造测量数据以及统计失实。21.3 通过专业化统计，支持监管部门的分析决策该监控信息系统通过对各储存库与放射源应用现场的
4、测量点在不同时间的测量数据、辐射强度进行统计和分析，不仅能对人员安全的了解和应急提供真实、全面的数据，而且还为决策提供实时有效的统计分析报告。通过该监控网络，对各放射源储存库与应用现场进行实时监控。既可以迅速汇总测量数据，也可以及时发现问题，实施网上追踪排险，并能根据历史数据进行预警、防患于未然，从而达到及时防范、严格把关，确保公众的健康安全。1.4 创建放射源辐射安全与事故应急监控中央仓库系统通过联网的方式将每个测量点的测量数据汇总、存储到中央数据库中。中央数据库起着中央仓库的作用，保存了放射源主管部门管辖范围内当前的和历史的全部测量数据，形成了某一地区的放射源监测数据库，为该地区的信息化建
5、设提供基础数据。1.5 支持多种类辐射监测仪器，实现监控工作的资源共享系统通过提供标准数据接口格式和合作定制的方式，对不同功能、用途的各类监测设备及其测量数据，以程序导入或手工录入等形式输入本系统，并自动对数据实现标准化或个性化的完善，从而能最大限度地利用各种监测设备和测量资源，形成信息完整、实时有效的网络监控体系，为决策部门提供真实可靠、及时的统计分析支持。2 总体结构本监控信息系统主要由三部分组成，分别是测量数据采集端（即测量平台） 、中央控制端（即中央控制平台）和用户浏览端。 2.1 数据采集端（监测平台）使用不同型号的测量仪对各个源储存库与放射源应用场所的辐射强度进行测量。各监测仪通过
6、光电传感器收集被测放射源的测量数据，经过 A/D 转换后，测量仪将所获得的数字信号由 RS232 串口传输到计算机中，并实时输出数据采集过程中的动态图谱。测量后获得的测量数据被保存在本地数据库中或立即通过 GPRS 无线网的方式上传到中央控制端。对3于不能上网的测量站，本系统将提供导出文件的方式上传测量数据，以达到全面联网的目的。2.2 中央控制端（中央控制平台）中心控制端负责对整个宏观局面进行决策和监控。它主要具有收集和存储测量数据并对测量数据进行统计分析的功能。它不但能放射源辐射强度进行监控，还能考虑对工作人员辐射剂量与事故现场应急处理情况进行监控。收集和存储数据：中心控制端实时收集数据采
7、集端的数据，按一定规则将数据保存到中央数据库中。中央数据库起着中央仓库的作用，保存了测量端的全部当前和历史的数据。统计、分析数据：中央控制端对测量数据进行月报表、年报表、测量部门报表、测量项目报表等的统计分析，并提供统计数据按不同权限提供浏览和打印的功能。通过统计分析，进行安全预警，通过监测走势图来分析某放射源辐射安全与事故应急处理状况的可能走势。2.3 用户浏览端各级主管部门按不同的权限对所管辖范围内测量点上传的测量数据进行查询和浏览，并查看和打印相应数据的统计分析报告，及时了解辖区内的安全状况，真正做到心中有“数” （数据） 。3 控制流程图本系统是基于分布对象的多层（MultiTiers
8、）软件体系架构，提供全面的监控与管理解决方案。系统由 B/S 和 C/S 结构有机结合而成，其软件体系架构建立于 Microsoft.Net 和 XML/XSL 的技术基础之上。应用模型具有层次化、构件化、标准化的特点。44 系统功能模块关系从上图可以看出：GPRS监控系统在功能模块上主要由测量平台、Web Service 和中央控制平台三部分组成。Web service 是中央控制平台和测量平台沟通的桥梁。5 中央控制平台功能模块GPRS 监控系统测量平台 Web Service 中央控制平台中央控制平台监控系统月报表年报表监测报表监测区域报表监测类型报表应急处理报表安全状况报表应急情况报表
9、事故性质分析报表监测结果查询统计分析安全预警走势图应急评价统计简报监测数据走势图安全走势图区域态势分布评价数据导入个人管理修改个人资料访问统计修改密码基础信息设置系统管理 监测部门管理用户管理权限管理55.1 监控信息系统5.1.1 监控结果查询监控结果查询模块为您提供详细的测量结果查询功能，并有多种详尽的组合条件，确保方便地筛选出您想查看的测量记录。从各个测量点上传的测量数据都能在该模块中查到，并可查看每条记录的详细情况，如监测项目名称、测量值、测量人、时间等。不仅可查看每条记录的详细信息，还可将满足条件的数据导出为 Excle 格式的文件。5.1.2 安全预警 根据系统设置的测量数和安全走
10、势图中的最小斜率等条件，综合分析判断某一测量部门、某一放射源的情况，对将来一段时间可能的安全走势作出预警。预警条件分别为：1、 某时间段实际测量数(记为 n)，对应该时间段的最小要求测量数(记为 Nmin)；2、 某时间段安全走势图的实际斜率(记为 k),对应时间段安全走势图的最小要求斜率(记为 Kmin)；(安全走势图斜率的算法模型请见“走势图”)安全预警如下：当 nNmin 或 kKmin 任意程式为真时，系统将给出预警，并提供对应时间段的安全走势图。5.1.3 统计分析 系统中的大多数报表都提供柱形图、饼状图、报表数据三种类型的数据表现形势。能详尽地统计出您希望得到的统计报告，帮助主管人
11、员安全的部门负责人根据现有监测情况做出决策分析。65.1.4 区域态势以 WebGIS 的方式提供实时查看各区域的安全信息，并可通过不同的颜色区分不同区域的情况。5.1.5 统计简报 提供自动生成一系列统计报表的功能，对所管辖地区的放射源监控点采集到的所有测量数据，从各个角度进行全面的统计分析，将安全情况清楚地展现在决策者眼前，以便于决策者确定下一阶段的工作重点。该功能省略了手工制作统计报表的繁琐程序，大大提高了工作效率，并可保证数据的准确性。5.1.6 走势图 1、分布图分布图中的各个数据点的值表明了在某一时间段内，所管辖地区测量点的测量情况，从数据点的值可以观察出在某时间段内的测量数量，体
12、现出辐射安全的开展情况，帮助决策者分配工作任务。2、安全走势图安全走势图表达了某地区、一段时间内辐射安全与事故应急处理的总体情况。5.1.7 测量数据导入 考虑到某些监测点不能实时联到互联网的情况，我们通过在数据采集端导出测量数据的加密文件，然后通过本模块导入到中央控制平台中，以达到全面联网的目的。5.2 个人管理 管理个人信息（包括修改个人资料、修改密码等） ；查看访问统计；管理成员、用户及功能组；管理测量点。5.2.1 修改个人资料 修改个人资料。75.2.2 修改密码 修改个人密码。5.3 成员管理 提供对访问本系统成员的增加、修改和删除功能。5.3.1 用户管理 管理用户，提供用户的增
13、加、修改和删除功能，并设置该用户所能访问的功能组和访问的数据集。该部分中的用户包括：主管部门用户和其他注册用户。5.3.2 功能组 管理和维护功能组。对功能组的设置将决定了该功能组下的用户所允许访问的系统模块模块。5.3.3 监测点管理 管理测量点的信息，分配测量点 ID 号和初始密码，提供测量点访问网址，使测量点用户能查看本测量点的测量数据。6 Web serviceWeb service 是介于中央控制平台和测量平台的中间服务组件，用来发送和接收数据。XML Web services 为监控系统提供了使用标准协议（如 HTTP、XML、XSD、SOAP 和 WSDL）在松耦合环境中交换消息
14、的能力，使得在不同环境中的数据采集端与中央控制端之间可以生成模块化的应用程序，从而使应用程序可以与多种多样的实现、平台和设备进行交互。采用 Web service 提供数据传输组件的好处是：传输数据稳定、可靠、快速。其原理图如下：8其数据通行主要分为四个步骤进行：1、 用（客）户端通过访问目录服务器获取 Web Services 的列表 2、 通过 Web Services 的列表发现目标服务（本系统可以跳过以上两步）3、 用（客）户端若要了解如何与特定的 XML Web services 进行交互，服务端需要提供定义该 XML Web services 支持何种交互操作的服务说明。 XML
15、Web services 客户端必须知道如何与 XML Web services 进行交互才可以使用该服务。4、 为实现通用的通信，XML Web services 使用开放式连网形式进行通信，该格式是任何能够支持最通用的 Web 标准的系统都可以理解的协议。 SOAP 是 XML Web services 通信的主要协议。7、 监测平台功能模块监测平台是测量监控信息 GPRS 系统中的数据采集平台，提供了多种测量仪器与多种类型、海量信息的数据采集功能；提供测量数据的本地存储和统计分析；同时，平台也提供了通过 INTERNET 或 INTRANET 进行数据汇总及基础字典下载的功能。981 R
16、S232 协议本协议只是提供信息之间的传递规范，并不保障信息包的完整。如大量数据上涌时，应用程序需要考虑自身缓冲区的管理，否则将丢失溢出数据。本协议假定传输是可靠的。如果接收不到反馈信息等，协议本身不考虑反馈，应用程序需考虑超时检查。82 监测数据查询本部分主要将存储在本地数据库中的监测数据，通过多种查询条件查询出来。并对查询后的数据做浏览、修改、删除和数据上传等操作。为了保证数据不被任意删除和修改，只能删除 60 秒后的数据。修改时不能对监测结果和时间进行任意修改，以保证数据的真实性。83 监测数据导出提供将监测结果及统计分析结果转存为 Excel 文件、Word 文件及加密后的文件 wm文
17、件（.wm 文件用来通过文件方式上传测量结果） 。84Web Service 数据通信本模块通过 SOAP 协议获取 Web Service 的服务格式，形成 Web Service 客户端。将测量数据上传到中央控制端，并从中央控制端下载基初数据，以初始化本地系统。 85 系统管理系统管理主要提供对检测人员、样品名称、被测量单位性质等字典数据的维护，并完成对数据库的压缩与修复和备份与恢复等功能。9、技术的先进性1） 用 Microsoft.Net 开发系统在技术手段的选择上，使用 “M 解决方案“、“ASP.NET“、“三层结构“、“面向对象“ 、“B/S“ 等比较成熟而又有发展前途的先进技术
18、，保证整套系统在一定时期内的技术领先。102） 用 XML 作为标准接口本系统充分利用了 XML 在数据交互中的优越性，提供标准的 XML 接口，与任何支持 XML标准的应用系统进行无缝连接；例如：在兼容多类型测量仪器的测量中，系统采用提供标准的 XML 接口格式。3） Web Service 提供 Web 服务系统中用户端和服务器端的数据交互采用 XML 格式，利用 Web Service 技术提供稳定的 Web 服务。此外系统还将系统中的数据利用 Web Service 提供商务服务。10系统统安全为了保证系统的安全性，我们采用以下几项措施：1）数据的加密对于系统中比较敏感的数据（如：用户密码、系统的重要配置参数等） ， 我们采用了对称密钥技术对其进行加密，其基本原理如下图所示：2） 数据备份系统的安全性很大程度上就是数据的安全性，因此加强对数据的保护是所有系统都异常重视的问题。我们将采用以下两种方式对数据进行备份：1、利用数据库系统的备份功能，在 Sql Server 上创建两个计划任务：每天进行一次增量备份，每星期进行一次完全备份2、手动备份，即采用 B/S 结构方式，提供用户备份下载功能。解密加密明文 密文 明文对称密钥对称密钥示意图
