个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现

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1、上海交通大学 硕士学位论文 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 姓名：徐青 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：沈备军;李小雄 20090701 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 I 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 摘 要 摘 要 针对从事核电站、核元件生产等企业及医院核医学的工作人员，开发个人辐射剂 量监控管理系统(IDMS, Individual Dose Management System)是相关领域辐射防护工 作的重要组成部分，对于改善辐射监控措施、提高辐射防护效能等具有重要意义，同 时也为辐射医学工作人员研究辐射危害提供重要依据。 经对田湾、大亚湾等核电站的考察

2、，我们发现，目前我国大多数核电站采用了法 国 MGP 公司的个人剂量管理系统。由于系统的国产化需求，以及现有系统在架构模 式、可维护性及操作便利性等方面存在着一些弊端，本文采用 GoF 设计模式、工作流 引擎、J2EE 技术、面向方面编程等先进的 IT 技术，构建了一个具有自主产权的、支 持流程自动化流转的、较高性能的、模块低耦合的 IDMS 系统。 本文首先分析了 IDMS 系统的业务需求，以及现有类似系统的不足，设计了业务 流程，确定了系统的功能需求和非功能需求。 然后，本文根据新的需求，对 IDMS 系统进行架构设计，并提出了整体技术方案， 包括网络拓扑结构、逻辑视图、数据视图、进程视图

3、和部署视图等。IDMS 系统采用 Dosimeter-II 设备采集剂量数据，并采用 B/S 架构实现监控管理。 接着，本文对 IDMS 进行系统静态和动态逻辑模型的详细设计，并给出了系统关 键技术的实现细节。这些关键技术包括： ? 在分析核电企业的工作流程特点的基础上， 结合应用现状选择了适合于 IDMS 的工作流引擎OSWorkflow，实现了任务单审核等工作流； ? 使用传统的面向对象技术，配合以面向方面的编程方法(AOP)对 IDMS 进行 详细设计，为构建较高可维护性的系统实现提供解决方案。本文选择 AspectJ 语言，提取并实现了 IDMS 中重要的横切关注点； ? 把构建高性能

4、剂量采集服务器的非阻塞读写(NIO)、用于前后台数据交换的 对象级序列化和用于构建独立于数据库的后台应用的 ORM 机制(Hibernate) 等相关技术，应用于 IDMS 的整体设计和实现中，提高了系统性能，同时增 强了其可维护性。 最后，本文对 IDMS 平台进行了系统测试。系统以良好的性能通过了压力测试， 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 II 达到了设计要求。与类似系统相比，IDMS 具有较好的可复用性、可用性和可维护性， 能有效监控核领域的个人辐射剂量，从而更好地支持辐射防护工作。 关键词：个人剂量，面向方面，工作流，非堵塞 I/O，序列化 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现

5、III DESIGN AND IMPLEMENTATION OF INDIVIDUAL DOSE MANAGEMENT SYSTEM ABSTRACT IDMS (Individual dose management system), designed for staff who are engaged in enterprises of nuclear power plant (NPP), nuclear production, and hospital nuclear medicine, is an important part of radiation protection work i

6、n related field. It is critical for improving radiation monitoring measures, radiation protection efficiency and providing important data basis for medical staffs radiation research. By investigating Tianwan and the Daya Bay NPP, we find that at present all NPPs in China have adopted the IDMS produc

7、ed by MGP (France). Due to demand of IDMS made in China, and the disadvantages of existed IDMSs in their architecture, maintenance and usability, this paper uses advanced IT technologies, such as Design Pattern of GoF, Workflow Engine, J2EE and AOP, to develop an IDMS system with self-owned property

8、 rights, automatic process transfer support, high performance and low-coupled modules. Firstly, this paper analyzes the business requirements of IDMS and the limitation of existing similar systems. We design the business model and determine the functional and non-functional requirements of IDMS. Sec

9、ondly, this paper designs the system architecture of IDMS according to the requirements. We put forward the technical solution of IDMS, including network topology, logical view, data view, process view and deployment view, etc. Dosimeter-II equipment is adopted to acquire dose data by IDMS which use

10、d B/S architecture to monitor and manage the system. Then, this paper designs IDMS in detail by describing both static and dynamic logic models of the system. System implementation of the key technologies is shown in detail, including: ? By analyzing the trait of the NPP workflows, a suitable workfl

11、ow engine (OSWorkflow) is choosen for IDMS according to the system requirement, to implement task audit workflow. ? Provide solutions for construction of higher maintenance system, making use of traditional OOP, with AOP technology to design IDMS in detail. This paper use 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 IV Aspec

12、tJ as the AOP language, which is used to extract and implement important aspects in IDMS. ? Additionally, we apply some technologies to the design and implementation for better performance and maintenance. Included are: NIO for constructing high performance collection server; Object Serialization te

13、chnology for exchanging the data between front and back stage; Hibernate, which is one of the ORM frameworks, for constructing backend application independent of DBMS. Finally, we test IDMS systematically in practice. The systems performance appears good in the stress test and meets the requirement.

14、 Compared with similar systems, this IDMS has better reusability, availability and maintainability. It can effectively monitor individual radiation dose in nuclear field and better support radiation protection work. Keywords: Individual Dose, AOP, Workflow, NIO, Serialization 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 个人辐射

15、剂量监控管理系统的设计与实现 个人辐射剂量监控管理系统的设计与实现 1 1 绪 论 1 绪 论 1.1 研究背景 1.1 研究背景 个人剂量监控与管理对于职业性放射工作人员具有非常重要的意义。出入大型核 设施和强放射源装置的场所，需要工作人员佩戴具有报警功能的电子剂量仪。电子剂 量仪可以通过内置的传感装置实时地采集辐射剂量数据。通过对相关数据的收集、存 储和跟踪管理，可建立一套完备的个人剂量监控系统。该系统的作用是为每一位进入 辐射控制区的人员提供个人剂量测量，在作业现场实时给出剂量、剂量率数值并提供 报警功能。同时，该系统还具备出入控制、个人剂量控制等功能1。 但是，目前现有的剂量监控管理系

16、统存在以下不足： 1）现有的剂量监控管理系统是以任务(在辐射工作许可证中描述)为管理单元的。 工作人员进入控制区时，系统要求使用者输入反映个人情况的任务单号2。任务单在 最终作为进入工作区域的凭证之前须经上级领导的审核处理。经调研发现，国内大多 数核电企业任务单的创建及审核等流程还处于传统的以纸张为载体的信息传递模式的 初级阶段。核电站一般分为工作区与管理区，工作人员在物理保健处(位于工作区)创 建工作单后，必须到管理区进行手工审核，有时可能须经多个审核人员的审批，整个 流程比较繁复，从而导致较低的工作效率。 2）现有剂量监控管理系统在整体架构(C/S)和实现技术上存在“先天不足” 。例如 系统若要引进流程自动化的机制，目前系统的架构将不得不作修改，以致影响大量代 码，无法将现有系统的受影响程度降到最低。一个好的软件系统要求在实现基本的功 能性需求的基础上，必须在构建系统时加入许多其它的质量因素考量，