CN104460601A - 氚处理过程监测预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氚处理过程监测预警系统及其氚处理过程监测预警方法，实现了对氚处理过程的全面跟踪监测，并对氚处理过程的不同阶段分层次地进行自动控制和预警响应，有效避免了氚处理过程人为操作错误的风险，同时能够帮助提高对氚处理设备的氚处理过程的监控执行效率，且由于数据的传输和存储处理采用了加密技术，能够同时满足氚处理监测数据的管理要求和信息安全控制要求；此外，在系统设备或处理过程出现异常时，系统都会暂停运行并加以预警，避免系统设备进一步受损，同时提示监控操作人员进行故障排除或系统调试处理，为更好地保证氚处理系统设备的运行安全性提供了技术基础。

Description

氚处理过程监测预警系统及方法

技术领域

 本发明属于电子设备技术和通信技术领域，具体涉及一种氚处理过程监测预警系统，以及该监测预警系统的氚处理过程监测预警方法。

背景技术

氢的同位素中，仅有氚是不稳定的，氚的最大能量为18keV，其平均能量为5. 65keV，它以12. 33年为半衰期进行β衰变。氚能直接或通过同位素交换间接同一些包容材料发生化学反应，这些反应比氢引起的要强些，是因为氚的β辐射能破坏这些材料的化学键，引起辐射分解催化作用。有可能对包容材料产生腐蚀，或造成材料性能的退化（脆裂、老化）。而且，氚还能够经过吸入、食入和经完好皮肤渗入进入人体，被人体组织吸收并使之受到内照射危害，由于其放射性危害和它在环境中的特性，在辐射防护监测中，氚的监测日益受到重视。氚的低能β粒子的穿透能力非常弱，在水中最大射程为6μm，在空气中最大射程仅为5mm，难以用普通的β探测器进行测量，所以要测量氚必须使用无窗流气式探头或将氚引入探测器的电离室灵敏体积内。

目前，针对气体中高浓度氚的测量普遍采用的是电离室测量的方法。（参见“《放射物理和辐射计量学导论》，阿蒂克斯著，1986.08”）。使用普通电离室对氚进行测量的具体方法是，通过取样泵、取样管道将测量的含氚气体引入电离室的灵敏体积内，外加饱和工作电压，通过电流收集极收集由氚发射的β粒子在空气中引起的电流，用低电流静电计测出收集的电流，从而得出氚浓度参数。氚浓度参数是指静电计检测输出的用于表征氚浓度值的表征数据；针对不同的静电计产品，其输出的氚浓度参数的数值形式可能不同，例如可能是检测电流值，也可能是根据检测电流而换算的单位体积氚浓度值，等等。

在实际应用过程中，氚浓度的测量通常都应用于对氚处理过程的监控。即，利用氚处理设备对气体中的氚进行处理，降低气体中的氚浓度，通过电离室对处理后的气体进行取样，采用电离室测量方法由静电计测出氚浓度参数；由此，监控人员便可以根据静电计测出的氚浓度参数，换算得知处理后气体的氚浓度，从而根据处理后气体的氚浓度对氚处理设备的处理过程进行手动的控制和调整。但目前的氚处理过程监控方法仅属于半自动化过程，因为，虽然氚处理和氚浓度检测实现了自动化检测，但对检测后氚浓度数据的读取以及根据氚浓度对氚处理过程的控制、调整依然需要人工手动操作，存在人为操作错误的风险，自动、智能化程度以及执行效率都有待提高；同时，这些监控操作都依赖于监控操作人员在氚处理现场执行，操作施工区域受限、环境差，难以灵活调整，影响了相关工作和业务的执行效率；更为重要的是，如果对气体氚处理过程的监测和控制出现了偏差，导致氚处理后气体中氚浓度未达标，或者因为仪器工作异常导致氚处理后气体中氚浓度未达标而没有被及时发现，都可能引起氚排放对大气环境造成污染，更有可能造成设备的进一步损坏，影响系统设备的使用寿命。

因此，如何既能够提高对氚处理过程监测的智能化程度和执行效率，又能够更好地保证系统运行的安全性而提升系统设备使用寿命，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提出一种氚处理过程监测预警系统，用于对氚处理设备的氚处理过程加以智能化的监测，并对氚处理过程中出现的异常情况加以预警，为提高对氚处理设备的氚处理过程的监控执行效率以及更好地保证氚处理系统设备的运行安全性提供技术基础。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：

一种氚处理过程监测预警系统，包括氚处理设备，以及对氚处理设备的输出气体进行氚浓度参数检测的静电计；所述氚处理设备的进气泵安装有电控开关，氚处理设备的进气口设有气体流量计，氚处理设备的排气口安装有电控阀门，且氚处理设备的处理腔室中还设置有气体压力传感器和温度传感器；

还包括数据采集器和集成处理器；

所述数据采集器包括数据协议适配模块、A/D转换模块、数据加密处理模块和数据发送模块；所述数据协议适配模块连接静电计的数据输出端，用于对静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，使得转换后的氚浓度参数能够被数据加密处理模块所识别；所述A/D转换模块的模拟信号输入端分别连接气体流量计、气体压力传感器和温度传感器的信号输出端，用于实时地将气体流量计、气体压力传感器和温度传感器分别采集到的流量模拟信号、压力模拟信号和温度模拟信号转换处理为流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号；所述数据加密处理模块分别与检测仪协议适配模块和A/D转换模块的数据输出端进行数据连接，用于实时地获取转换后的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号并进行第一次加密处理，从而实时地转换得到氚处理监测第一密文数据，进行本地存储处理；所述数据发送模块与数据加密处理模块进行数据连接，用于实时地提取出氚处理监测第一密文数据并发送给集成处理器；

所述集成处理器包括数据接收模块、数据处理模块、氚处理参数输入模块、逻辑控制模块、预警模块和显示模块；所述数据接收模块与数据处理模块数据连接，用于实时地接收来自数据采集器的氚处理监测第一密文数据，并转发至数据处理模块；所述数据处理模块还与逻辑控制模块进行数据连接，用于实时地解密处理得到氚处理监测第一密文数据中的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号传送至逻辑控制模块，并将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；所述氚处理参数输入模块与逻辑控制模块进行数据连接，用于提供输入操作以预设定氚处理过程参数，并将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块；所述逻辑控制模块还分别与预警模块和显示模块进行数据连接，并分别与氚处理设备的控制信号输入端、电控阀门和进气泵的电控开关进行数据连接，用于实时地将来自数据处理模块的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号与预设定的氚处理过程参数进行比较，得出比较判别结果，根据比较判别结果生成相对应的氚处理控制指令输出给氚处理设备或者控制电控阀门和进气泵的电控开关的开启/关闭，以控制氚处理设备的氚处理过程，还用于实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示，且在氚处理设备的氚处理过程发生异常时向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警。

上述的氚处理过程监测预警系统中，作为优选方案，所述第一加密算法为国密SM1算法、国密SM2算法，DES加密算法、IDEA加密算法、DSA数字签名算法、RSA公匙加密算法、AES高级加密标准算法、SHA1安全哈希算法、MD5消息摘要算法中的一种。

上述的氚处理过程监测预警系统中，作为优选方案，所述第二加密算法为国密SM1算法、国密SM2算法，DES加密算法、IDEA加密算法、DSA数字签名算法、RSA公匙加密算法、AES高级加密标准算法、SHA1安全哈希算法、MD5消息摘要算法中的一种。

相应地，本发明还提供了应用上述氚处理过程监测预警系统进行氚处理过程监测预警的方法；为此，本发明采用了如下的技术方案：

一种氚处理过程监测预警方法，其特征在于，采用上述的氚处理过程监测预警系统对含氚气体进行氚处理，并对氚处理过程进行监测和预警；该方法具体包括如下步骤：

1）将氚处理设备的进气泵与含氚气体的出口通道相连通，并启动氚处理设备、静电计、数据采集器和集成处理器；

2）通过集成处理器的氚处理参数输入模块录入并预设定氚处理过程参数，由集成处理器的氚处理参数输入模块将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块；所述氚处理过程参数包括氚处理启动时间、进气流量阈值、氚处理最大运行次数、单次处理运行时长、氚处理腔室压力阈值、氚处理腔室温度范围阈值和排放气体氚浓度阈值；

3）集成处理器的逻辑控制模块在设定的氚处理启动时间控制进气泵的电控开关开启，由进气泵将含氚气体抽入氚处理设备的处理腔室中；

在进气泵抽入含氚气体的过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备进气口的气体流量计输出的流量模拟信号以及氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号分别转换为流量数字信号和压力数字信号传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的流量数字信号和压力数字信号分别对氚处理设备进气口的进气流量和处理腔室中的气压进行监测，并实时地控制显示模块对所述进气流量和气压的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前的进气流量超过预设定的进气流量阈值，逻辑控制模块则判定进气异常，控制进气泵的电控开关关闭，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若进气流量未超过预设定进气流量阈值，则保持现状，直至监测到氚处理设备处理腔室中的气压达到氚处理要求时，逻辑控制模块则控制进气泵的电控开关关闭，执行下一步骤；

4）集成处理器的逻辑控制模块向氚处理设备发送氚处理启动指令，指示氚处理设备执行氚处理过程，开始对氚处理时间进行计时，并实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示；

在氚处理过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号以及温度传感器输出的温度模拟信号分别转换为压力数字信号和温度数字信号，同时数据协议适配模块实时地将静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，均传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的压力数字信号、温度数字信号和氚浓度参数分别对氚处理设备处理腔室中的气压、温度和气体氚浓度进行监测，并实时地控制显示模块对所述气压、温度和气体氚浓度的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前氚处理设备处理腔室中的气压超过预设定的氚处理腔室压力阈值，或者当前氚处理设备处理腔室中的温度超出预设定的氚处理腔室温度范围阈值，逻辑控制模块则判定氚处理过程异常，控制氚处理设备暂停运行，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若当前氚处理设备处理腔室中的气压和温度均正常，则保持现状，直至对氚处理时间的计时到达预设定的单次处理运行时长时，逻辑控制模块则控制氚处理设备停止运行，并将氚处理时间的计时复位，执行下一步骤；

5）集成处理器的逻辑控制模块判断当前氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度是否已低于预设定的排放气体氚浓度阈值；若已低于，则跳转执行步骤7；否则，执行步骤6；

6）集成处理器的逻辑控制模块判断当前对气体的氚处理循环次数是否已达到预设定的氚处理最大运行次数；若是，则执行步骤8；否则，返回执行步骤4；

7）集成处理器的逻辑控制模块控制氚处理设备排气口的电控阀门打开，排放出经氚处理后的气体，对气体的此次氚处理流程结束；

8）集成处理器的逻辑控制模块向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警，并控制显示模块显示出氚处理设备处理腔室中的气体氚处理未达标的提示信息。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的氚处理过程监测预警系统结合其氚处理过程监测预警方法，实现了对氚处理过程的全面跟踪监测，并对氚处理过程的不同阶段分层次地进行自动控制和预警响应，有效避免了氚处理过程人为操作错误的风险。

2、利用本发明的氚处理过程监测预警系统，监控操作人员无需在氚处理现场执行氚处理监控工作，只需要借助集成处理器在远端了解氚处理过程的进程和状态即可，能够帮助提高对氚处理设备的氚处理过程的监控执行效率。

3、利用本发明的氚处理过程监测预警系统，在数据采集器和集成处理器的数据传输、存储处理上采用了加密技术，可以通过为监控操作人员分配揭秘权限等方式，让相关监控操作人员可以对氚处理监测数据进行解密查看，而其他无关人员因无权解密或无法查看其具体内容，既满足了相关监控操作人员对氚处理监测数据的管理要求，又避免了氚处理相关数据信息的揭露，有效增强了信息安全控制。

4、本发明的氚处理过程监测预警系统结合其氚处理过程监测预警方法，在系统设备或处理过程出现异常时，系统都会暂停运行并加以预警，避免系统设备进一步受损，同时提示监控操作人员进行故障排除或系统调试处理，为更好地保证氚处理系统设备的运行安全性提供了技术基础。

附图说明

图1为本发明氚处理过程监测预警系统的构架结构示意图；

图2为采用本发明氚处理过程监测预警系统实现氚处理过程监测预警处理的流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰明了，以下将结合附图对本发明进行详细的阐述。此处所描述的具体措施仅仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

本发明提供了一种氚处理过程监测预警系统，该系统包括氚处理设备，对氚处理设备的输出气体进行氚浓度参数检测的静电计，除此之外还包括有数据采集器和集成处理器。其系统构架如图1所示。

系统中，氚处理设备可采用现有技术产品，只是相比于现有技术而言，在氚处理设备上，其进气泵增加安装了电控开关，进气口增设有气体流量计，排气口增加安装有电控阀门，且氚处理设备的处理腔室中还设置有气体压力传感器和温度传感器。其中，电控开关、气体流量计、压力传感器和温度传感器都是现有技术中能够市购获得的成熟产品。

静电计采用现有技术产品即可。

数据采集器则包括数据协议适配模块、A/D转换模块、数据加密处理模块和数据发送模块。

其中，数据协议适配模块连接静电计的数据输出端，用于对静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，使得转换后的氚浓度参数能够被数据加密处理模块所识别。具体应用时，数据协议适配模块与静电计之间可以采用RS232总线进行数据通信连接，采用IEEE488协议进行数据协议转换；当然，也可以采用其它常用的数据总线和数据协议格式。

A/D转换模块（A/D，即模拟信号/数字信号）的模拟信号输入端分别连接气体流量计、气体压力传感器和温度传感器的信号输出端，用于实时地将气体流量计、气体压力传感器和温度传感器分别采集到的流量模拟信号、压力模拟信号和温度模拟信号转换处理为流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号。具体应用时，A/D转换模块可采用电子技术领域常用的A/D转换电路或A/D转换芯片得以实现。

数据加密处理模块分别与检测仪协议适配模块和A/D转换模块的数据输出端进行数据连接，用于实时地获取转换后的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号并进行第一次加密处理，从而实时地转换得到氚处理监测第一密文数据，进行本地存储处理。具体应用时，数据加密处理模块可采用单片机、嵌入式处理器等微处理芯片通过编程来实现，在芯片的选用时需要确保其具备较大的存储容量，或者能够适配外部存储介质，以确保本地数据存储的顺利进行。

数据发送模块与数据加密处理模块进行数据连接，用于实时地提取出氚处理监测第一密文数据并发送给集成处理器。数据发送模块可采用常用的网络传输协议适配电路得以实现。这里所述的网络，可以是计算机互联通信网络，可以是企业级局域网络，可以是无线通信网络，也可以是与指定计算机相连接的数据传输线缆；相应地，所使用的网络传输协议也要根据其需要适配的传输网络对象而确定，例如为TCP/IP网络通信协议（Transport Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）、CAN通信协议（Controller Area Network，控制器局域网协议）、Modbus通信协议、IEC60870-5-103数据传输协议、蓝牙通信协议等。

而集成处理器包括数据接收模块、数据处理模块、氚处理参数输入模块、逻辑控制模块、预警模块和显示模块。

其中，数据接收模块与数据处理模块数据连接，用于实时地接收来自数据采集器的氚处理监测第一密文数据，并转发至数据处理模块。集成处理器的数据接收模块也可采用常用的网络传输协议适配电路得以实现，并且相应地与数据采集器的数据发送模块相匹配即可。

数据处理模块还与逻辑控制模块进行数据连接，用于实时地解密处理得到氚处理监测第一密文数据中的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号传送至逻辑控制模块，并将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理。具体应用时，数据加密处理模块也可以采用单片机、嵌入式处理器等微处理芯片通过编程来实现，同样地，在芯片的选用时需要确保其具备较大的存储容量，或者能够适配外部存储介质，以确保本地数据存储的顺利进行。

氚处理参数输入模块与逻辑控制模块进行数据连接，用于提供输入操作以预设定氚处理过程参数，并将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块。氚处理参数输入模块的实现形式有很多，例如可以是集成有参数选择、输入按键的按键输入模块，可以是集成有字符、数字按键的键盘输入模块，也可以是触摸显示屏输入集成模块，等等。

逻辑控制模块除了与数据处理模块、氚处理参数输入模块进行数据连接之外，还分别与预警模块和显示模块进行数据连接，并分别与氚处理设备的控制信号输入端、电控阀门和进气泵的电控开关进行数据连接，用于实时地将来自数据处理模块的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号与预设定的氚处理过程参数进行比较，得出比较判别结果，根据比较判别结果生成相对应的氚处理控制指令输出给氚处理设备或者控制电控阀门和进气泵的电控开关的开启/关闭，以控制氚处理设备的氚处理过程，还用于实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示，且在氚处理设备的氚处理过程发生异常时向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警。逻辑控制模块可采用逻辑判断处理电路或微处理芯片来实现。而逻辑控制模块与氚处理设备进行交互控制的氚处理控制信号实现形式，需要与氚处理设备建立信号控制协议，根据该信号控制协议来调整氚处理设备进行氚处理控制的相关参数，进而实现对氚处理设备的控制。

此外，考虑到氚处理监测数据的传输和存储过程中，有可能造成氚处理关键技术信息的泄露，可能为企业带来相关生产技术信息安全风险，从而对企业的氚处理相关研发、生产造成不利影响。因此，在本发明的氚处理过程监测预警系统中，在数据采集器和集成处理器上分别采用了第一加密算法、第二加密算法，以加强氚处理监测数据的保密安全性。这里，第一加密算法、第二加密算法可以采用同一种加密算法，但最好是采用两种不同的加密算法，以更好的保证氚处理监测数据传输和存储的安全性能。第一加密算法、第二加密算法可以是现有技术中常用的加密算法，例如国密SM1算法、国密SM2算法，DES（Data Encryption Standard）加密算法、IDEA（International Data Encryption Algorithm）加密算法、DSA（Digital Signature Algorithm）数字签名算法、RSA公匙加密算法、AES（Advanced Encryption Standard）高级加密标准算法、SHA1（Secure Hash Algorithm，FIPS PUB 180-1）安全哈希算法、MD5（Message Digest Algorithm 5）消息摘要算法等，也可以是企业开展相关信息安全管理工作时其内部规定的其它加密算法。

在实际应用时，利用本发明氚处理过程监测预警系统对含氚气体进行氚处理，并对氚处理过程进行监测和预警的处理流程如图2所示，其具体步骤如下：

1）将氚处理设备的进气泵与含氚气体的出口通道相连通，并启动氚处理设备、静电计、数据采集器和集成处理器；

2）通过集成处理器的氚处理参数输入模块录入并预设定氚处理过程参数，由集成处理器的氚处理参数输入模块将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块；所述氚处理过程参数包括氚处理启动时间、进气流量阈值、氚处理最大运行次数、单次处理运行时长、氚处理腔室压力阈值、氚处理腔室温度范围阈值和排放气体氚浓度阈值；

3）集成处理器的逻辑控制模块在设定的氚处理启动时间控制进气泵的电控开关开启，由进气泵将含氚气体抽入氚处理设备的处理腔室中；

在进气泵抽入含氚气体的过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备进气口的气体流量计输出的流量模拟信号以及氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号分别转换为流量数字信号和压力数字信号传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的流量数字信号和压力数字信号分别对氚处理设备进气口的进气流量和处理腔室中的气压进行监测，并实时地控制显示模块对所述进气流量和气压的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前的进气流量超过预设定的进气流量阈值，逻辑控制模块则判定进气异常，控制进气泵的电控开关关闭，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若进气流量未超过预设定进气流量阈值，则保持现状，直至监测到氚处理设备处理腔室中的气压达到氚处理要求时，逻辑控制模块则控制进气泵的电控开关关闭，执行下一步骤；

4）集成处理器的逻辑控制模块向氚处理设备发送氚处理启动指令，指示氚处理设备执行氚处理过程，开始对氚处理时间进行计时，并实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示；

在氚处理过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号以及温度传感器输出的温度模拟信号分别转换为压力数字信号和温度数字信号，同时数据协议适配模块实时地将静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，均传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的压力数字信号、温度数字信号和氚浓度参数分别对氚处理设备处理腔室中的气压、温度和气体氚浓度进行监测，并实时地控制显示模块对所述气压、温度和气体氚浓度的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前氚处理设备处理腔室中的气压超过预设定的氚处理腔室压力阈值，或者当前氚处理设备处理腔室中的温度超出预设定的氚处理腔室温度范围阈值，逻辑控制模块则判定氚处理过程异常，控制氚处理设备暂停运行，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若当前氚处理设备处理腔室中的气压和温度均正常，则保持现状，直至对氚处理时间的计时到达预设定的单次处理运行时长时，逻辑控制模块则控制氚处理设备停止运行，并将氚处理时间的计时复位，执行下一步骤；

5）集成处理器的逻辑控制模块判断当前氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度是否已低于预设定的排放气体氚浓度阈值；若已低于，则跳转执行步骤7；否则，执行步骤6；

6）集成处理器的逻辑控制模块判断当前对气体的氚处理循环次数是否已达到预设定的氚处理最大运行次数；若是，则执行步骤8；否则，返回执行步骤4；

7）集成处理器的逻辑控制模块控制氚处理设备排气口的电控阀门打开，排放出经氚处理后的气体，对气体的此次氚处理流程结束；

8）集成处理器的逻辑控制模块向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警，并控制显示模块显示出氚处理设备处理腔室中的气体氚处理未达标的提示信息。

通过上述的氚处理过程监测预警处理流程可以看到，本发明的氚处理过程监测预警系统在氚处理设备对含氚气体进行氚处理的过程主要分为三个不同的阶段，即前期准备阶段、气体处理阶段和气体排放阶段。在前期准备阶段，集成处理器的逻辑控制模块在设定的氚处理启动时间控制进气泵的电控开关开启，由进气泵将含氚气体抽入氚处理设备的处理腔室中；此阶段运行过程中，由数据采集器实时地对氚处理设备进气口的气体流量计输出信号以及氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出信号加以采集、转换和加密处理后，传输给集成处理器，使得集成处理器能够分别对氚处理设备进气口的进气流量和处理腔室中的气压进行监测，并实时地对氚处理设备的进气流量和气压的状态进行显示，如果出现进气流量异常的情况（即进气流量超过预设定的进气流量阈值），还能够加以报警处理，以提示相关工作人员及时检查设备，排除故障，避免因进气流量异常导致进气管路泄露、爆裂或者氚处理设备处理腔室受压损坏等；与此同时，一旦集成处理器监测到氚处理设备处理腔室中的气压达到氚处理要求时，则控制进气泵的电控开关关闭，停止进气，自动进入气体处理阶段。在气体处理阶段，集成处理器的逻辑控制模块向氚处理设备发送氚处理启动指令，指示氚处理设备执行氚处理过程；此阶段运行过程中，由数据采集器实时地对静电计输出的氚浓度参数以及氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出信号和温度传感器输出信号加以采集、转换和加密处理，并传输给集成处理器，使得集成处理器能够分别对氚处理设备处理腔室中的气压、温度和气体氚浓度进行监测，并实时地控制显示模块对氚处理设备处理腔室中的气压、温度和气体氚浓度的状态进行显示，如果出现气压或温度异常的情况（即氚处理设备处理腔室中的气压超过预设定的氚处理腔室压力阈值，或者氚处理设备处理腔室中的温度超出预设定的氚处理腔室温度范围阈值），则立即加以报警处理，以提示相关工作人员及时检查设备，排除故障，避免因气压或温度异常导致氚处理设备处理腔室或者相关检测单元损坏等情况发生；与此同时，集成处理器还对氚处理设备的氚处理时间进行计时，并且实时根据氚处理时间的计时情况以及氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度加以跟踪，以判断是否进入气体排放阶段；集成处理器以预设定的单次处理运行时长作为循环一次氚处理的时限，控制氚处理设备对气体进行循环的氚处理，直至氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度低于预设定的排放气体氚浓度阈值为止，则控制氚处理设备排气口的电控阀门打开，自动进入气体排放阶段，完成气体的排放处理；而如果循环进行氚处理的次数已经达到预设定的氚处理最大运行次数，但氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度依然未能够低于预设定的排放气体氚浓度阈值，则表明氚处理设备可能出现故障或者氚处理设备的处理流程设置不合理，导致气体氚处理未能达标，此时集成处理器则控制氚处理设备停止运行，自动控制预警模块进行报警，并显示出气体氚处理未达标的提示信息，以提示相关工作人员及时检查氚处理设备或者调整氚处理设备的处理流程设置，避免故障或流程失误影响系统设备使用寿命的情况，同时也避免出现因误操作导致的氚排放对大气环境造成污染。

由此可见，本发明的氚处理过程监测预警系统结合其氚处理过程监测预警方法，实现了对氚处理过程的全面跟踪监测，并对氚处理过程的不同阶段分层次地进行自动控制和预警响应，有效避免了氚处理过程人为操作错误的风险；同时监控操作人员无需在氚处理现场执行氚处理监控工作，只需要借助系统中的集成处理器在远端了解氚处理过程的进程和状态即可，能够帮助提高对氚处理设备的氚处理过程的监控执行效率；在系统的数据采集器和集成处理器的数据传输、存储处理上采用了加密技术，可以通过为监控操作人员分配揭秘权限等方式，让相关监控操作人员可以对氚处理监测数据进行解密查看，而其他无关人员因无权解密或无法查看其具体内容，既满足了相关监控操作人员对氚处理监测数据的管理要求，又避免了氚处理相关数据信息的揭露，有效增强了信息安全控制；此外，在系统设备或处理过程出现异常时，系统都会暂停运行并加以预警，避免系统设备进一步受损，同时提示监控操作人员进行故障排除或系统调试处理，为更好地保证氚处理系统设备的运行安全性提供了技术基础。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种氚处理过程监测预警系统，包括氚处理设备，以及对氚处理设备的输出气体进行氚浓度参数检测的静电计；其特征在于，所述氚处理设备的进气泵安装有电控开关，氚处理设备的进气口设有气体流量计，氚处理设备的排气口安装有电控阀门，且氚处理设备的处理腔室中还设置有气体压力传感器和温度传感器；

还包括数据采集器和集成处理器；

所述数据采集器包括数据协议适配模块、A/D转换模块、数据加密处理模块和数据发送模块；所述数据协议适配模块连接静电计的数据输出端，用于对静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，使得转换后的氚浓度参数能够被数据加密处理模块所识别；所述A/D转换模块的模拟信号输入端分别连接气体流量计、气体压力传感器和温度传感器的信号输出端，用于实时地将气体流量计、气体压力传感器和温度传感器分别采集到的流量模拟信号、压力模拟信号和温度模拟信号转换处理为流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号；所述数据加密处理模块分别与检测仪协议适配模块和A/D转换模块的数据输出端进行数据连接，用于实时地获取转换后的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号并进行第一次加密处理，从而实时地转换得到氚处理监测第一密文数据，进行本地存储处理；所述数据发送模块与数据加密处理模块进行数据连接，用于实时地提取出氚处理监测第一密文数据并发送给集成处理器；

所述集成处理器包括数据接收模块、数据处理模块、氚处理参数输入模块、逻辑控制模块、预警模块和显示模块；所述数据接收模块与数据处理模块数据连接，用于实时地接收来自数据采集器的氚处理监测第一密文数据，并转发至数据处理模块；所述数据处理模块还与逻辑控制模块进行数据连接，用于实时地解密处理得到氚处理监测第一密文数据中的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号传送至逻辑控制模块，并将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；所述氚处理参数输入模块与逻辑控制模块进行数据连接，用于提供输入操作以预设定氚处理过程参数，并将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块；所述逻辑控制模块还分别与预警模块和显示模块进行数据连接，并分别与氚处理设备的控制信号输入端、电控阀门和进气泵的电控开关进行数据连接，用于实时地将来自数据处理模块的氚浓度参数、流量数字信号、压力数字信号和温度数字信号与预设定的氚处理过程参数进行比较，得出比较判别结果，根据比较判别结果生成相对应的氚处理控制指令输出给氚处理设备或者控制电控阀门和进气泵的电控开关的开启/关闭，以控制氚处理设备的氚处理过程，还用于实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示，且在氚处理设备的氚处理过程发生异常时向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警。

2.根据权利要求1所述的氚处理过程监测预警系统，其特征在于，所述第一加密算法为国密SM1算法、国密SM2算法，DES加密算法、IDEA加密算法、DSA数字签名算法、RSA公匙加密算法、AES高级加密标准算法、SHA1安全哈希算法、MD5消息摘要算法中的一种。

3.根据权利要求1所述的氚处理过程监测预警系统，其特征在于，所述第二加密算法为国密SM1算法、国密SM2算法，DES加密算法、IDEA加密算法、DSA数字签名算法、RSA公匙加密算法、AES高级加密标准算法、SHA1安全哈希算法、MD5消息摘要算法中的一种。

4.一种氚处理过程监测预警方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的氚处理过程监测预警系统对含氚气体进行氚处理，并对氚处理过程进行监测和预警；该方法具体包括如下步骤：

1）将氚处理设备的进气泵与含氚气体的出口通道相连通，并启动氚处理设备、静电计、数据采集器和集成处理器；

2）通过集成处理器的氚处理参数输入模块录入并预设定氚处理过程参数，由集成处理器的氚处理参数输入模块将预设定的氚处理过程参数传输至逻辑控制模块；所述氚处理过程参数包括氚处理启动时间、进气流量阈值、氚处理最大运行次数、单次处理运行时长、氚处理腔室压力阈值、氚处理腔室温度范围阈值和排放气体氚浓度阈值；

3）集成处理器的逻辑控制模块在设定的氚处理启动时间控制进气泵的电控开关开启，由进气泵将含氚气体抽入氚处理设备的处理腔室中；

在进气泵抽入含氚气体的过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备进气口的气体流量计输出的流量模拟信号以及氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号分别转换为流量数字信号和压力数字信号传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的流量数字信号和压力数字信号分别对氚处理设备进气口的进气流量和处理腔室中的气压进行监测，并实时地控制显示模块对所述进气流量和气压的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前的进气流量超过预设定的进气流量阈值，逻辑控制模块则判定进气异常，控制进气泵的电控开关关闭，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若进气流量未超过预设定进气流量阈值，则保持现状，直至监测到氚处理设备处理腔室中的气压达到氚处理要求时，逻辑控制模块则控制进气泵的电控开关关闭，执行下一步骤；

4）集成处理器的逻辑控制模块向氚处理设备发送氚处理启动指令，指示氚处理设备执行氚处理过程，开始对氚处理时间进行计时，并实时地控制显示模块对氚处理设备的氚处理过程和工作状态信息进行显示；

在氚处理过程中，数据采集器的A/D转换模块实时地将氚处理设备处理腔室中的气体压力传感器输出的压力模拟信号以及温度传感器输出的温度模拟信号分别转换为压力数字信号和温度数字信号，同时数据协议适配模块实时地将静电计输出的氚浓度参数进行数据协议转换，均传输至数据加密处理模块，由数据采集器的数据加密处理模块加密为氚处理监测第一密文数据后加以存储，并实时地通过集成处理器的数据发送模块发送给集成处理器；

集成处理器通过数据接收模块和数据处理模块实时地接收并解密氚处理监测第一密文数据后，由逻辑控制模块实时地根据当前氚处理监测第一密文数据中包含的压力数字信号、温度数字信号和氚浓度参数分别对氚处理设备处理腔室中的气压、温度和气体氚浓度进行监测，并实时地控制显示模块对所述气压、温度和气体氚浓度的状态进行显示，且将解密得到的信号数据进行第二次加密处理，实时地转换得到氚处理监测第二密文数据，进行本地存储处理；若当前氚处理设备处理腔室中的气压超过预设定的氚处理腔室压力阈值，或者当前氚处理设备处理腔室中的温度超出预设定的氚处理腔室温度范围阈值，逻辑控制模块则判定氚处理过程异常，控制氚处理设备暂停运行，并向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警；若当前氚处理设备处理腔室中的气压和温度均正常，则保持现状，直至对氚处理时间的计时到达预设定的单次处理运行时长时，逻辑控制模块则控制氚处理设备停止运行，并将氚处理时间的计时复位，执行下一步骤；

5）集成处理器的逻辑控制模块判断当前氚处理设备处理腔室中的气体氚浓度是否已低于预设定的排放气体氚浓度阈值；若已低于，则跳转执行步骤7；否则，执行步骤6；

6）集成处理器的逻辑控制模块判断当前对气体的氚处理循环次数是否已达到预设定的氚处理最大运行次数；若是，则执行步骤8；否则，返回执行步骤4；

7）集成处理器的逻辑控制模块控制氚处理设备排气口的电控阀门打开，排放出经氚处理后的气体，对气体的此次氚处理流程结束；

8）集成处理器的逻辑控制模块向预警模块发送报警指令，以控制预警模块进行报警，并控制显示模块显示出氚处理设备处理腔室中的气体氚处理未达标的提示信息。