室内空气氡浓度数据处理软件的开发
2019-09-10潘宏洲李元龙
潘宏洲 李元龙
摘 要：氡气是一种放射性气体，当室内的氡气被吸入体内时，氡发生了衰变并释放出阿尔法粒子，对人体的呼吸系统造成辐射损伤（傅源 李锋，2009）。因而对于室内氡的研究得到了广泛关注。而大多数对室内氡的数据处理与分析、评价方法则停留在人工计算上，重复计算大量数据，费时费力，可视化程度低且不能及时将得到的结果应用到研究中。所以有必要开发出室内氡浓度处理与分析软件评价室内氡浓度分布及其变化情况，研究如何降低室内的氡浓度从而减少人体受到室内氡辐射。在以上任务的要求下，对室内氡浓度处理与分析软件的开发做了前期调研，设计。设计出了两大模块：分析模块和剂量控制模块：分析模块用于处理和分析室内氡浓度变化并能高度可视化显示出来，剂量控制模块将室内氡浓度换算为人体受到的年均有效剂量。经验证，开发出的氡浓度处理与分析软件能显著减少手工劳动强度，提高数据分析的效率和准确性。有利于更快对各种影响因素进行分析和讨论，对大面积氡测量数据的分析和解释与氡浓度数据处理具有一定的指导意义。
关键词：室内氡;Python;数据可视化
1室内空气氡浓度评价软件设计
1.1 开发平台与编程环境
1.1.1 室内空气氡浓度评价软件开发平台
1.计算机配置：
操作系统：Microsoft Windows 7 Service Pack 1 64 Bit;
CPU型号：Intel（R）Core（TM）i5-4210M CPU @ 2.60GHz;
安装内存：DDR3L 8.00GB;
2.开发语言：python;
3.集成开发环境：pycharm，Eric;
4.GUI用户界面设计：Qt;
5.绘图模块——Matpolitlab。
1.2 设计原理介绍
1.2.1 软件总体功能模块设计
在调研了有关测氡数据软件文献资料后，对室内空气氡浓度评价软件的开发确定了以下思路：1.采用合理算法对室内空气氡浓度进行计算并分析;2.将处理结果绘制成散点图、折线图、三维图等使得数据能高度可视化;3.測得的室内空气氡浓度换算为人体年均有效吸收剂量，从而更方便地提出剂量控制建议（郭俊丽 等，2005）。
根据以上思路设计出如图1-1所示的软件模块结构。
此软件中主要有两大模块：数据分析模块和标准控制模块，如图3-1所示的对室内氡浓度数据进行时间分析和位置分析，并对室内氡浓度数据进行季节修正，最后换算成人体所受到的年均有效吸收剂量。
2 数据分析
2.1 读取文件
对FD216测氡仪中导出的Excel文件进行读取操作，显示到软件界面。在登录过后，选择打开文件，则在软件中显示界面如图2-2：
2.2 时间分析
导入文件之后，对文件中所测得的数据进行处理，直观选择需要分析的某一天，室内空气氡浓度与所测得的点的分布情况，加以汇总分析。
1.显示某一天的分布情况
2.自主选择需要分析的单独点在某月的变化情况
经过计算后，特定点位展现出这个月内变化情况如图2-4。
3.自主选择任意四点在特定年度变化对比
如图2-5，选择4个点位后，在特定年分内的氡浓度绘制成二维多层次直方图，就能直观对比出四个点室内空气氡浓度年内变化情况。
2.3 标准控制
依据GB/T 16146-2015，为获得与年均氡浓度接近的结果，应进行3～12个月的长期测量，以排除月份和季度变化带来的影响，而通常对少于6个月的测量需要进行如图2-6所示的季节修正。
在剂量评估时，通常假设在室内的年停留时间为7000h。在室内空气氡浓度一定和其他量不变的情况下，减少室内停留时间可以成比例地降低吸入氡及其子体造成的年有效吸收剂量。室内停留时间的选择，取决于所选定的剂量控制要求和室内空气氡浓度的实际水平。
修正后如图2-7所示，每个点的氡浓度换算成为了人体受到的年均有效吸收剂量，绘制成直方图展示。
结论：
经过后续多次对不同类型的测量数据的分析处理及评价验证，本次开发出的这款空气氡浓度分析处理软件能大幅度减少作业人员在数据处理阶段的手工劳动强度。而且，测量的数据量越大，周期越长，则本软件对数据分析的效率和准确性的改善能力就更明显。这有利于研究人员能够更快对各种影响因素进行分析和讨论，对大面积氡测量数据的分析和解释与氡浓度数据处理具有一定的指导意义。本次软件开发达也到最初目标。
参考文献
[1] 傅源，李锋.室内空气质量的研究[J].污染防治技术，2009（6）：74-76.
[2] 郭俊丽，杨浩.测氡数据软件的设计[A].物探与化探，2005，29（6）GB/T16146–2015.室内氡及其子体控制要求[S].北京.中国标准出版社，2015.
作者简介：潘宏洲，男，1984出生，广西南宁人，本科，就职于四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心（国土资源部成都矿产资源监督检测中心），辐射检测实验室主任。主要从事电磁辐射及电离辐射检测与评价。
