移动物体γ辐射污染监测系统设计

第40卷第2期核电子学与探测技术 Vol. 40 No. 2 2〇20 年3 月N u c le a r E le c tro n ic s D e te c tio n T e c h n o lo g y Mar. 2020
移动物体Y辐射污染监测系统设计
黄博伦，徐兵*
(西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳，621010)
摘要：文本讨论了一种移动物体7放射性污染监测系统设计。

部署在中央控制计算机上的集中管理软件使用Q t库，结合C++设计，通过S Q L数据库引擎与数据库进行交互，实现实时数据采集存储，使用多线程与监测仪实时通信。

该系统已部署在某核电站，运行状态良好。

关键词：核电厂控制区出入监测系统；Q t;y辐射污染监测
中图分类号：TM623;TP311;X84 文献标志码： A 文章编号：0258—0934(2020)2—0303—06
随着国家号召节能减排，核能作为一种清洁能源逐渐受到重视。

相比传统的能源，核能 具有污染低，资源丰富等优点。

由于核能发电 伴随放射性物质的产生，可能危及人体健康和 设备安全。

核电站控制区出入监测与剂董管理 系统[1]是核电辐射监测系统的重要组成部分，实现反应堆防化控制区的出人口对人或物进出 授权、登记，对污染物进行监测、报警的控制系 统。

广西防城港核电站是西部大开发2010年 开工的23个重点项目之一，本文介绍了一种应 用于广西防城港核电站控制区出入口实现实时 放射性污染监测的系统。

该系统部署在中央计 算机上的集中管理软件通过光纤交换机与系统 内所有移动物体7污染监测仪进行通信，监测 仪在本底监测状态对环境放射性实时监控，在 工作状态监测对象是否受污染。

通过集中管理 软件可以对部署在现场的各个监测仪进行监
收稿日期：2019—11—07
作者简介：黄博伦（1994一），男，四川宜宾人，在读硕士生，攻读方向为安全检测与监控技术。

*通讯作者：徐兵，男，副教授，E-m ail: xubing @控、托管、调试，并且可以对监测仪进行设备维护、测试以及现场升级。

1辐射污染监测仪架构
7辐射污染监测仪根据功能可以分5个模 块见图1。

辐射探测模块实现辐射信号监测，光电倍增管将7射线转换成光子，经光电倍增 管二次发射倍增系统输出监测信号，数据采集 模块将输人信号经放大整形并且对探测器输出 进行脉冲计数，同时为探测器提供工作所需高压；通信模块由污染报警输出接口和就地/远程 通信接口组成，就地接口用于便携式计算机进行就地调试或维修，Y辐射污染监测仪通过远程通信接口与Y辐射监测仪服务器进行通信，每台监测仪具有污染报警输出接口连锁KKK 系统；信号输人输出模块由状态指示部分和传感器部分组成，实时监测移动物体并显示当前设备工作状态；控制模块向各个模块发送控制指令和通信；电源模块由开关电源和蓄电池组成，开关电源将220V交流整流滤波后为负载供电并为蓄电池充电，备用电源与主电源并联使用，市电断开后切换成备用电池为系统供电。

swust. edu. cn〇
303
220V 交流市电
KXK 系统
便黯计
污染报警输|
出接口就《
信
远翳信
通信模块
直流电源
控制桟块
探测器卜辐射脉冲■>
丁.作高压-远程通信 接U
辐射探测模另
丫辐射
图1监测仪功能模块图
状态只指示灯 就地声光报警装置
开关/报警确认按钮 微波传感器 车辆探测器 速度传感器
信号输人输出模块,
7辐射污染监测仪工作流程见图2,当移动 物体传感器没有监测到有行人/车辆通过，监测 仪处于本底测量状态，V F D 显示屏显示当前环 境本底值，“正常”状态继电器输出有效，“正常” 状态指示灯亮。

当移动物体通过探测区域时， 仪器进人辐射测量状态，如果被测移动物体污 染，V F D 显示屏显示当前本底值以及净计数 值，“污染”状态指示灯亮，污染继电器和声光报 警继电器输出有效，污染状态一直持续到“报警 确认”按钮被按下而后进人强制本底测量，等待 下一次测量。

每次辐射监测记录存储在电子盘 上。

设备在本底测量和辐射监测的同时，对仪 器的工作状态也进行监测，准确地进行故障定 位，并显7T C 故障信息。

图2 7污染监测仪工作流程图
304
2集中管理软件设计
图3移动物体污染监测系统功能模块
集中管理软件使用面向对象的C ++语 言[2]，由于Q t 具有跨平台优势所以使用Q t[3] 作为开发库。

为了加快开发速度，项目将界面 框架搭建与逻辑功能实现分离，使用Qt
Designer[4]搭建窗口框架，u i c 编译• u i 文件并
通过^include 宏定义添加到对应逻辑源文件 中。

集中管理软件界面分为两个层次，主窗口 和根据用户操作以及当前状态显示的子窗口。

子窗口包括用于选择主界面监测通道数的下拉 菜单、用于管理设备的上下文菜单、16个通道 监测窗口以及设备参数设置窗口。

子窗口在应 用程序初始化的时候创建，在需要时候直接显 示，相比以局部变量的形式创建减少了 C P U 开销加快运行速度。

应用程序初始化时在内存堆中创建sys_
m a p E q u ip In fo 对象，以全局变量的形式供各个
子窗口共享，该对象为QM ap 类型以键值对的 数据结构将各个设备参数结构体E q u ip ln fo 结 构体类型和设备I P 地址相映射。

E q u ip ln f o 中 保存通道监测窗口 I D 以及设备参数和R S P 参
数，通道监窗口保存监测仪IP ，通过sys _
mapEquipInfo 对象通道监窗口可以获取监测
仪设备信息，设备参数设置窗口和上下文菜单 以同样方式获取设备配置参数。

污染监测仪参数配置功能模块实现监测仪 参数设备和功能测试以菜单项出现在上下文菜 单中。

每个设备参数的配置功能模块相互独 立，所以上下文子菜单以及设备参数设置窗口 为全局变量，实现了窗口复用减少内存开销。

2. 2
关键功能实现
使用Model /V ie w 架构[5]开发配置界面， 实现数据与显不分离，自定义Delegate 添加指 定编辑器。

实现BlowFish 算法对用户信息进行加密[6]。

2.2.1集中管理软件控制界面设计
7辐射监测系统报警盘安装在值班室或者 办公楼等位置，可实时监控各个人员7污染监 测仪的运行状态，当人员7污染监测仪发生报 警时，报警盘可发出报警声音，并指示出报警的 位置，提示相关人员进行相应处置。

2.1软件系统功能模块
图3显示了移动物体污染监测系统功能模块。

移动物体污染监测系统j
污染监测仪参数配置
M R M 数据库配置
a
示配置
功能测试
探测器效率标定
T
控机配置
数据采集模块配置
广播上线及通道配置
场景配置
设备状态显示
305
(l)Model/View架构原理。

通过集中管理软件可以配置报警盘I P地 址以及分配辐射污染监测设备，本项B使用Qt 中Model/V iew架构实现报警盘参数设置，由Model模块、V ie w模块以及Delegate模块组成，见图4。

图4 M odel/V iew原理
Qt Model/View框架起源于Smalltalk 的 一种与用户界面设计相关的设计模式[7]，有效 分离数据存储和数据显示。

Model模块与数据 源进行通信，并且无论实际数据存储结构Model模块提供一个标准的接口供V ie w和 Delegate访问数据。

V ie w模块通过数据项引用（model index)从Model模块中获取数据，调 用Delegate模块对数据项渲染，数据项导航延迟最基本的U I特性实现。

Delegate模块对数据项进行渲染，通过数据项引用直接与Model 模块通信。

Movel/V iew框架中各个模块通过信号和槽进行机制进行通信。

Model/V iew框 架实现了数据源可以被多个V iew访问，从而 可以将精力集中在U I开发，提高开发速度，减 少开发成本。

(2)具体实现。

报警盘参数设置界面可以设置系统中报警 盘I P地址及其监测辐射污染监测设备，程序在 线升级功能，双击数据项在当前位置绘制的数据编辑器上选择监测对象，见图5。

本项目使 用Model/V ie w框架创建报警盘参数设置界面。

自定义Delegate继承自QAbstract Item Delegate,实现重载函数paintO实现编辑器自定 义。

View中数据项双击后调用Delegate对数据 项进行渲染。

Delegate使用View传递的Painter 对象进行编辑器绘制，QStyleOptionViewItem对 象提供绘制所需参数，QModellndex指向Model 数据项，编辑器绘制后传递给编辑器。

在绘制时 候需要保证函数调用前后Painter对象配置一致。

Model模块使用QStandardltemModel类完成底层 数据访问，queryModel=sysDBControl. CastQuery(“select* from CSM dbo.equipinfo”）向数据库传送命令并存储获取数据集。

View模 块使用QListView类，调用setModeK)为View显 不数据设置Model对象，setltemDelegate()为 V ie w及其M odel设置委托。

通过继承QStyledltemDelegate类自定义 Delegate实现 View 数据项处理。

«瞥“-播*ai *
□IT：193.16*.a I 4
□：I92.I68.&2 人a t j i
□ *«3IP, IOXIM.a.1 人
□ **4IP；192. IM.0.4 人
□IP: IV2.IW.0.5 VWUCM
□IP；192. l6K.a6 人MKM
□ «ii|7IP：192. I6H.0.7 rW fiM
□1*2.168. a*
图5报瞥盘参数设置
2.2.2用户数据加密功能实现
集中管理软件支持多用户操作，为了保证 用户数据安全使用Blow Fish算法[81°]加密用 户参数，该算法是一个64位分组及可变密钥长 度的对称密钥分组密码算法，可用来加密64比特长度的字符串。

具有加密速度快、紧凑、密钥 长度可变特点。

读取配置文件获取保存在.in i文件中的加密密码，使用BlowFish算法对密码解密。

代 码实现如下
306
sCryptoed=configIniRead->value(QStringLiteral("DB/PassWD")).toString();
"QBlowFish解密
QBlowfish bf(QByteArray::fromHex(KEY_HEX));
bf.setPaddingEnabled(true);//Enable padding to be able to encrypt an arbitrary length of bytes ba_md5=bf=sCrypted.toUtf8();
ba_md5=bf=bf.decryted( ba _md5. f romHes(ba_md5));
sReal=QString::fromUtt^(ba_md5.constData(), ba_md5.size〇);
获取用户数据sCryptoed，创建解密对象b f并调用函数setPaddingEnabledC)初始化对象使其解密任意长度字符串，由于数据加密时 候开启了该功能解密时候也需要开启该功能。

解密过程分为两个部分：秘钥预处理和信息加密，加密和解密过程秘钥预处理过程相同，具体 流程图见图6。

图6秘钥预处理
解密过程中只需要将加密过程中的key_ pbox逆序使用即可，调用decrypted()函数完 成用户数据解密。

3系统测试
为了测试系统运行稳定性，使用模拟程序模拟监测仪发送数据见图7。

每个线程模拟一 台监测仪，并设置qsrand种子生成随机数，根 据随机数决定设备初始状态，每个线程拥有独 立定时器，固定时间间隔转换当前模拟状态。

可以设置当前模拟设备为托管状态，从而通过 菜单栏指定线程状态，每个线程根据当前设备模拟状态设备相应颜色，对照图例可以明确当 前设备的运行状态。

各个线程根据协议通过TCP/U D P协议向集中管理软件发送数据，并 记录发送记录，集中管理软件在接收处理每台设备发送的数据同时在本地保存日志文件。

为了长时间测试集中管理软件稳定性，模 拟程序模拟了 16台设备，连续36 h向上位机发送数据，对比集中管理软件日志和模拟程序发送记录结果一致。

该系统已实际部署并运行 未发现异常。

鍰正常肇严S r e*
〇故障#.般污染
參脱机•托管
览薄仪|I t•:黹：一«汚》严®污染._故« ；«I W_B
设备
雜
设备《状《m
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设备S:状态t
设g w软a s.: i t:#_
图7测试程序
4结语
本文介绍了一种移动物体7辐射污染监测 系统创建，使用Q t及C++作为开发工具以L i n u x和W i n d o w s为平台实现了对控制区出人口移动物体Y辐射污染监测，经测试系统运行稳定，能够胜任辐射监测任务。

在后续的开发中设计基于A n d r o id平台的微信小程序实现 在移动设备上对现场设备进行实时监控，优化 数据库操作提升数据访问速度。

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Design of Gamma Radiation Pollution
Monitoring System for Mobile Objects
H U A N G Bo-lun, XU Bing*
(School of Environm ent and Resource, Southw est U niversity of
Science and Technology，M ianyang，Sichuan 621010，China)
Abstract：T h is paper discusses th e design of a mobile object gam m a radiation pollution m onitoring system. T h e centralized m anagem ent softw are deployed on the central control com p u ter uses Q t library com bined w ith C+ +design, interacts w ith the database th ro u g h the S Q L database engine, realizes real-tim e data acquisition and sto ra g e, and uses m ulti-threads to com m unicate w ith the m o n ito r in real time. The system has been deployed in a nuclear pow er plant and operates well.
Key words：N uclear pow er plant control zone access m onitoring s y s te m；Q t；G am m a radiation pollution m onitoring
308。