Kết quả thực hiện đề tài KHCN cấp Bộ về “Nghiên cứu tích hợp các nguồn dữ liệu quan trắc phóng xạ trực tuyến (online) và quy trình xử lý số liệu” – Mã số ĐTCB.03/19/VKH&KTHN

Hiện nay Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân(KH&KTHN) đang vận hành và quản lý mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường(QT-CB PXMT)bao gồm 11 trạm thuộc khu vực miền Bắc và Bắc Trung Bộ và 01 Trung tâm điều hành đặt tại Viện KH&KTHN. Các thiết bị quan trắc PXMT trực tuyến được thiết kế chế tạo với các công nghệ ghi đo, truyền tải, định dạng và lưu trữ số liệu quan trắc khác nhau của 03 nước Đức, Nhật Bản và Việt Nam, cụ thể là:

- Thiết bị mang tên SARA do Đức sản xuấtcó thể ghi nhận tổng suất tương đương liều gamma môi trường (H*(10)), phổ bức xạ gamma và có thể tính toán H*(10) cho một số đồng vị phóng xạ (ĐVPX) quan tâm;

- Các thiết bị mang tên NAH do Nhật sản xuất gồm 2 model NH2 và NH3. NAH2 chỉ ghi nhận tổng H*(10), NAH3 có thể ghi nhận tổng H*(10) và phổ bức xạ gamma; chưa tính toán H*(10) cho một số ĐVPX quan tâm;

- Thiết bị mang tên RADMON do Việt Nam sản xuấtcó thể ghi nhận được tổng H*(10) và phổ bức xạ gamma; chưa tính toán H*(10) cho một số ĐVPX quan tâm;

Đặc biệt là dạng cơ sở dữ liệu (CSDL) của các thiết bị này rất khác nhau, không có sự thống nhất và được mã hóa lưu trữ trong CSDL của mỗi hệ thiết bị. Mỗi hệ thiết bị được thiết kế để đo và truyền dữ liệu về một Server riêng biệt, do đó gây khó khăn trong việc quản lý một cách hệ thống, cũng như việc tích hợp và hiển thị đồng thời tình trạng PXMT ở các thời điểm mong muốn.

Để khắc phục được các khó khăn trên đây, góp phần hỗ trợ vận hành mạng lưới QT-CB PXMT, quản lý và khai thác CSDL quan trắc, đề tài đã được đặt ra nhằm 2 mục tiêu sau:

1) Thống nhất được việc thu thập các số liệu quan trắc phóng xạ môi trường trực tuyến (online) từ các trạm trong mạng lưới QT-CB PXMTthành CSDL chung có cùng định dạng;

2) Có được quy trình xử lý CSDL chung phục vụ công tác quản lý và điều hành mạng lưới dưới dạng phần mềm máy tính.

Để đạt được 2 mục tiêu trên đây, đề tài đã đặt ra các nội dung chính như sau:

1) Nghiên cứu xây dựng qui trình (phần mềm máy tính) chuyển đổi và tích hợp các nguồn dữ liệu quan trắc phóng xạ trực tuyến từ các thiết bị khác nhau thành một CSDL chung cùng một định dạng thống nhất.Áp dụng để chuyển đổi dữ liệu quan trắc trực tuyến từ các trạm đang vận hành từ 2016-2020;

2) Nghiên cứu xây dựng quy trình (phần mềm máy tính) xử lý CSDL chung hiển thị kết quả trên giao diện Web.Áp dụng để xử lý CSDL từ 2016-2020 phục vụ công tác quản lý.

Bằng cách: 1) Tập hợp và nghiên cứu tài liệu về các phần mềm và các định dạng số liệu PXMT đang sử dụng trong mạng lưới QT-CB PXMT; Nghiên cứu xây dựng phần mềm để đọc, trích xuất và chuyển đổi định dạng dữ liệu từ các hệ thiết bị quan trắc khác nhau, từ đó xây dựng CSDL chung có định dạng thống nhất; Nghiên cứu xây dựng phần mềm để xử lý dữ liệu và hiển thị kết quả xử lý trên giao diện Web trong hệ điều hành windows; 2) Nghiên cứu các định dạng dữ liệu như ANSI/IEEE N42.42, SQL; Nghiên cứu và sử dụng một số hệ quản trị dữ liệu phổ dụng nhưMySQL, Oracle, RDBMS, PostgreSQL; Nghiên cứu và áp dụng một số ngôn ngữ lập trình nhưWindows PowerShell, HTML và C#...; 3) Nghiên cứu và áp dụng phương pháp hàm G(E) để tính toán tổng H*(10), phương pháp tính diện tích các quang đỉnh đặc trưng để tính H*(10) cho các ĐVPX quan tâm.

       Sau 2 năm thực hiện, đề tài đã hoàn thành vượt mức các nội dung đăng ký và đã đạt được các kết quả khoa học nghiên cứu chính sau đây:

Thứ nhất là đã tổng quan về phần mềm thu nhận, quản lý, truyền dữ liệu và định dạng số liệu từ các hệ thiết bị quan trắc PXMT trực tuyến đang sử dụng, bao gồm thiết bị SARA và phần mềm NMC, thiết bị NAH và phần mềm đi kèm, thiết bị RADMON và phần mềm ERMS.

Thứ hai là đề tài đã xây dựng được qui trình (phần mềm) chuyển đổi và tích hợp dữ liệu gồm các modul phần mềm để trích xuất số liệu nguồn từ các thiết bị SARA, NAH và RADMON. Các modul phần mềm này đã được tích hợp lại thành phần mềm mang tên RADACOIN V.1cho phép chuyển đổi và tích hợp các nguồn dữ liệu quan trắc PXMT trực tuyến từ các thiết bị khác nhau về cùng một định dạng thống nhất, bao gồm: Tổng H*(10) trung bình tổng cộngvà số liệu phổ 2048 kênh tương ứng với các phép đo 10 phút, 1 giờ và 1 ngày. Các dữ liệu này đều có một định dạng SQL thống nhất, thuận tiện cho việc xử lý dữ liệu tiếp theo. Chất lượng sản phẩm này vượt trội so với chỉ tiêu được giao của đề tài. Yêu cầu của đề tài là chuyển đổi và tích hợp nguồn dữ liệu từ 3 thiết bị, đề tài đã thực hiện cho 15 thiết bị (bao gồm cả 12 thiết bị đã được lắp đặt thêm trong quá trình thực hiện đề tài).

Thứ ba là đề tài đã xây dựng được quy trình (phần mềmRADAPROC V.1) xử lý cơ sở dữ liệu phóng xạ môi trường thống nhất, xử lý số liệu phổ gamma trực tuyến để xác định tổng H*(10), H*(10) cho một số đồng vị phóng xạ là K-40, Bi-214 và Tl-208ở dạng phần mềm chuyên dụng có thể tính toán tự động và thể hiện kết quả trên trình duyệt Web. Chất lượng sản phẩm này cũng vượt trội so với chỉ tiêu được giao của đề tài. Yêu cầu của đề tài là xử lý phổ từ 2 thiết bị, đề tài đã thực hiện cho 8 thiết bị (bao gồm cả 6 thiết bị đo phổ đã được lắp đặt thêm trong quá trình thực hiện đề tài).

Kết quả tính toán bằng phần mềm RADAPROC V.1 đã được so sánh với kết quả của các phương pháp khác. Sự khác nhau của kết quả giữa các phương pháp là nhỏ hơn 25% (xem Bảng 1). Hình 1 là một trong những giao diện tiêu biểu của phần mềm RADAPROC V.1.

Bảng 1.H*(10) trung bình trong năm 2020 theo các phương pháp xác định khác nhau

Bảng 2. là kết quả tính toán H*(10) từ số liệu phổ ghi nhận bởi thiết bị SARA bằng phần mềm RADAPROC V.1. 

Bảng 2. H*(10) trung bình của các ĐVPX quan tâm ở một số trạm quan trắc trong năm 2020

       Các phần mềm RADACOIN V.1 và RADAPROC V.1 đã và đang làm việc ngầm định, tự động và liên tục 24/24h tại Trung tâm điều hành mạng lưới QT&CB PXMT, hỗ trợ đắc lực cho nhiệm vụ QT-CB PXMT do Viện KH&KTHN chủ trì hiện nay. Tuy nhiên, đây là những phiên bản đầu tiên cần được cập nhật hàng năm, đặc biệt là khi bổ sung thêm thiết bị vào mạng lưới quan trắc.

Hình 1. Diễn biến của H*(10) ở trạm Cao Bằng, Đà Nẵng,Vinh và Móng Cái trong 2020

Đề tài được đánh giá là đã hoàn thành tốt và vượt mức các nội dung đăng ký.

Các kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học và có giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong việc thống nhất định dạng dữ liệu quan trắc PXMT trực tuyến, xử lý và lưu trữ dữ liệu phục vụ công tác quản lý và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực quan trắc và cảnh báo kịp thời tình trạng PXMT của Việt Nam.

Các sản phẩm chính của đề tài sẽ được chuyển giao cho Viện KH&KTHN sử dụng. Các cán bộ vận hành mạng lưới sẽ được hướng dẫn sử dụng các phần mềmcủa đề tài phục vụ cho công tác nghiên cứu.

TS. Vương Thu Bắc

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân