室內(nèi)空氣氡濃度數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

室內(nèi)空氣氡濃度數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：氡氣是一種放射性氣體，當(dāng)室內(nèi)的氡氣被吸入體內(nèi)時(shí)，氡發(fā)生了衰變并釋放出阿爾法粒子，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷（傅源李鋒，2009）。因而對(duì)于室內(nèi)氡的研究得到了廣泛關(guān)注。而大多數(shù)對(duì)室內(nèi)氡的數(shù)據(jù)處理與分析、評(píng)價(jià)方法則停留在人工計(jì)算上，重復(fù)計(jì)算大量數(shù)據(jù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可視化程度低且不能及時(shí)將得到的結(jié)果應(yīng)用到研究中。所以有必要開發(fā)出室內(nèi)氡濃度處理與分析軟件評(píng)價(jià)室內(nèi)氡濃度分布及其變化情況，研究如何降低室內(nèi)的氡濃度從而減少人體受到室內(nèi)氡輻射。在以上任務(wù)的要求下，對(duì)室內(nèi)氡濃度處理與分析軟件的開發(fā)做了前期調(diào)研，設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出了兩大模塊：分析模塊和劑量控制模塊：分析模塊用于處理和分析室內(nèi)氡濃度變化并能高度可視化顯示出來(lái)，劑量控制模塊將室內(nèi)氡濃度換算為人體受到的年均有效劑量。經(jīng)驗(yàn)證，開發(fā)出的氡濃度處理與分析軟件能顯著減少手工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高數(shù)據(jù)分析的效率和準(zhǔn)確性。有利于更快對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析和討論，對(duì)大面積氡測(cè)量數(shù)據(jù)的分析和解釋與氡濃度數(shù)據(jù)處理具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)氡;Python;數(shù)據(jù)可視化

1室內(nèi)空氣氡濃度評(píng)價(jià)軟件設(shè)計(jì)

1.1開發(fā)平臺(tái)與編程環(huán)境

1.1.1室內(nèi)空氣氡濃度評(píng)價(jià)軟件開發(fā)平臺(tái)

1.計(jì)算機(jī)配置：

操作系統(tǒng)：MicrosoftWindows7ServicePack164Bit;

CPU型號(hào)：Intel（R）Core（TM）i5-4210MCPU@2.60GHz;

安裝內(nèi)存：DDR3L8.00GB;

2.開發(fā)語(yǔ)言：python;

3.集成開發(fā)環(huán)境：pycharm，Eric;

4.GUI用戶界面設(shè)計(jì)：Qt;

5.繪圖模塊——Matpolitlab。

1.2設(shè)計(jì)原理介紹

1.2.1軟件總體功能模塊設(shè)計(jì)

在調(diào)研了有關(guān)測(cè)氡數(shù)據(jù)軟件文獻(xiàn)資料后，對(duì)室內(nèi)空氣氡濃度評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)確定了以下思路：1.采用合理算法對(duì)室內(nèi)空氣氡濃度進(jìn)行計(jì)算并分析;2.將處理結(jié)果繪制成散點(diǎn)圖、折線圖、三維圖等使得數(shù)據(jù)能高度可視化;3.測(cè)得的室內(nèi)空氣氡濃度換算為人體年均有效吸收劑量，從而更方便地提出劑量控制建議（郭俊麗等，2005）。

根據(jù)以上思路設(shè)計(jì)出如圖1-1所示的軟件模塊結(jié)構(gòu)。

此軟件中主要有兩大模塊：數(shù)據(jù)分析模塊和標(biāo)準(zhǔn)控制模塊，如圖3-1所示的對(duì)室內(nèi)氡濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間分析和位置分析，并對(duì)室內(nèi)氡濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行季節(jié)修正，最后換算成人體所受到的年均有效吸收劑量。

2數(shù)據(jù)分析

2.1讀取文件

對(duì)FD216測(cè)氡儀中導(dǎo)出的Excel文件進(jìn)行讀取操作，顯示到軟件界面。在登錄過(guò)后，選擇打開文件，則在軟件中顯示界面如圖2-2：

2.2時(shí)間分析

導(dǎo)入文件之后，對(duì)文件中所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直觀選擇需要分析的某一天，室內(nèi)空氣氡濃度與所測(cè)得的點(diǎn)的分布情況，加以匯總分析。

1.顯示某一天的分布情況

2.自主選擇需要分析的單獨(dú)點(diǎn)在某月的變化情況

經(jīng)過(guò)計(jì)算后，特定點(diǎn)位展現(xiàn)出這個(gè)月內(nèi)變化情況如圖2-4。

3.自主選擇任意四點(diǎn)在特定年度變化對(duì)比

如圖2-5，選擇4個(gè)點(diǎn)位后，在特定年分內(nèi)的氡濃度繪制成二維多層次直方圖，就能直觀對(duì)比出四個(gè)點(diǎn)室內(nèi)空氣氡濃度年內(nèi)變化情況。

2.3標(biāo)準(zhǔn)控制

依據(jù)GB/T16146-2015，為獲得與年均氡濃度接近的結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行3～12個(gè)月的長(zhǎng)期測(cè)量，以排除月份和季度變化帶來(lái)的影響，而通常對(duì)少于6個(gè)月的測(cè)量需要進(jìn)行如圖2-6所示的季節(jié)修正。

在劑量評(píng)估時(shí)，通常假設(shè)在室內(nèi)的年停留時(shí)間為7000h。在室內(nèi)空氣氡濃度一定和其他量不變的情況下，減少室內(nèi)停留時(shí)間可以成比例地降低吸入氡及其子體造成的年有效吸收劑量。室內(nèi)停留時(shí)間的選擇，取決于所選定的劑量控制要求和室內(nèi)空氣氡濃度的實(shí)際水平。

修正后如圖2-7所示，每個(gè)點(diǎn)的氡濃度換算成為了人體受到的年均有效吸收劑量，繪制成直方圖展示。

結(jié)論：

經(jīng)過(guò)后續(xù)多次對(duì)不同類型的測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理及評(píng)價(jià)驗(yàn)證，本次開發(fā)出的這款空氣氡濃度分析處理軟件能大幅度減少作業(yè)人員在數(shù)據(jù)處理階段的手工勞動(dòng)強(qiáng)度。而且，測(cè)量的數(shù)據(jù)量越大，周期越長(zhǎng)，則本軟件對(duì)數(shù)據(jù)分析