導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

堤防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀實(shí)現(xiàn)對(duì)堤防的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)震動(dòng)的頻率、振幅、震源位置的分析，迅速作出反應(yīng)，有效控制違法案件對(duì)堤防的破壞，減少人為破壞水利設(shè)施所造成的經(jīng)濟(jì)損失。系統(tǒng)組成主要包括5個(gè)部分：振動(dòng)測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)、安全評(píng)估模式和系統(tǒng)軟件。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為測(cè)控單元、監(jiān)控主站和遠(yuǎn)程信息管理中心。采集站的設(shè)立以堤防監(jiān)測(cè)斷面（或堤段）為測(cè)控單元。監(jiān)控主站同時(shí)控制多個(gè)采集站，向各采集站發(fā)送傳感器設(shè)置、采集參數(shù)、報(bào)警參數(shù)等指令。多個(gè)采集站分別用微波將信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控主站。主站通過(guò)電話公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁饔嘘P(guān)單位[1-2]。

2監(jiān)測(cè)儀器

一般來(lái)說(shuō)，堤防監(jiān)測(cè)儀類似于地震監(jiān)測(cè)儀，其工作原理是利用一件懸掛的重物的慣性，震動(dòng)發(fā)生時(shí)地面震動(dòng)而它保持不動(dòng)。由儀器記錄下的震動(dòng)是一條具有不同起伏幅度的曲線，稱為震動(dòng)波線。波線起伏幅度與振動(dòng)波引起地面震動(dòng)的振幅相應(yīng)，它標(biāo)志著震動(dòng)的強(qiáng)烈程度。從震動(dòng)波線可以清楚的辨別出各類震波的效應(yīng)。

3信息傳輸方式

根據(jù)實(shí)際需要和環(huán)境條件，信息傳輸方式可以分為專用電纜、超短波、微波、電話網(wǎng)絡(luò)以及地球同步數(shù)字衛(wèi)星等。安全監(jiān)測(cè)控制堤段建議選用微波或超微波，以保證對(duì)違法案件的持續(xù)監(jiān)控。還可以設(shè)立采集站執(zhí)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、儲(chǔ)存、通信等功能，各采集站之間以及采集站和主站之間具有獨(dú)立性，可以在主站停機(jī)的情況下自行采集和處理數(shù)據(jù)[3]。

4數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)的功能包括數(shù)據(jù)的采集與處理、常規(guī)計(jì)算、報(bào)警監(jiān)視、報(bào)警順序及時(shí)間記錄、歷史數(shù)據(jù)管理、存檔和查尋等。由于每個(gè)測(cè)控單元具有固定的位置和獨(dú)立監(jiān)測(cè)的功能，所以數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的分析出震源的位置、震動(dòng)起始的時(shí)間以及震動(dòng)的幅度。從而使水政執(zhí)法人員在最短的時(shí)間趕到事發(fā)地點(diǎn)，減小違法案件對(duì)堤防的破壞程度。

5安全評(píng)估模式

安全評(píng)估模式在預(yù)警系統(tǒng)中至關(guān)重要，可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估堤防的安全，且安全評(píng)估的可靠性取決于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和評(píng)估模式的合理性。因此，在預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研制中，一定要建立針對(duì)堤防具體條件和運(yùn)行環(huán)境的合理的安全評(píng)估模式。簡(jiǎn)單的說(shuō)，可通過(guò)實(shí)地監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，得出各種有可能在堤防產(chǎn)生震動(dòng)的物體的振幅，比如重型汽車通過(guò)堤防的振幅、挖掘機(jī)取土的振幅、鉆井打孔的振幅等，以這些實(shí)地監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為工作人員評(píng)估堤防安全的參考。但是，由于問(wèn)題的復(fù)雜性，合理的安全評(píng)估模式有待于進(jìn)一步摸索[1-3]。

6系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的作用主要是為堤防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供技術(shù)支持、簡(jiǎn)化操作程序、便于網(wǎng)絡(luò)體系的管理。從而使整套系統(tǒng)更加迅速、有效地結(jié)合到實(shí)際工作當(dāng)中[4]。

7結(jié)語(yǔ)

堤防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是運(yùn)用現(xiàn)代科技設(shè)備對(duì)水利設(shè)施安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，雖然這套系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、可行性強(qiáng)，但也是一項(xiàng)開(kāi)拓創(chuàng)新的工程，其中必然會(huì)有很多的技術(shù)難題，如何合理規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施堤防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要進(jìn)一步研究和探索。堤防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效地節(jié)約水政巡查資源，大幅提高水政工作效率，有效地減小水事違法案件對(duì)水利設(shè)施所造成的損失，對(duì)于河道管理和病險(xiǎn)水庫(kù)的管理具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

8參考文獻(xiàn)

[1] 周小文，包偉力，吳昌諭，等.現(xiàn)代化堤防安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)模式研究[J].水利科學(xué)，2002（6）：113-117.

[2] 陳紅.堤防工程安全評(píng)價(jià)方法研究[D].南京：河海大學(xué)，2004.

篇2

關(guān)鍵詞:CAN總線英飛凌XC878礦井安全監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2010) 08-040-01

目前,礦山監(jiān)測(cè)技術(shù)主要集中在礦山壓力、瓦斯、水文水質(zhì)和粉塵等幾個(gè)方面。在信息傳輸采用無(wú)線、RS485等成本較高的測(cè)量方式,本文將介紹一種基于CAN技術(shù)的礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),成本低廉,安裝方便的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)組成

礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.2工作流程

XC878單片機(jī)進(jìn)行各個(gè)傳感器的初始化及數(shù)據(jù)的采集,然后通過(guò)自帶的CAN接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上,上位機(jī)通過(guò)CAN總線轉(zhuǎn)USB接口將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示,然后可據(jù)此判斷礦井的整體結(jié)構(gòu)各個(gè)參數(shù)。上位機(jī)可對(duì)單片機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行查詢。

圖2工作流程圖

2硬件設(shè)計(jì)

2.1XC878單片機(jī)

單片機(jī)是一種集成在電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

XC878是高性能 8位微控制器。片內(nèi)集成 CAN控制器并支持 LIN,具備高級(jí)互聯(lián)功能。

2.2傳感器

傾斜測(cè)量采用SCA100T高精度雙軸傾角傳感器。應(yīng)力和地音的測(cè)量均采用電阻應(yīng)變片組成全橋式測(cè)量電路,原理如圖3所示。

圖3全橋差動(dòng)電路

2.3上位機(jī)

上位機(jī)采用微型計(jì)算機(jī),運(yùn)行 Windows系統(tǒng) ,采用USB轉(zhuǎn)CAN接口電路,實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通訊 。

3軟件設(shè)計(jì)

(1)單片機(jī)的軟件包含以下 4個(gè)部分:單片機(jī)初始化、A/D采樣、各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)采集、CAN報(bào)文的發(fā)送及接收。

(2)上位機(jī)軟件采用C++設(shè)計(jì),通過(guò)USB轉(zhuǎn)CAN接口與單片機(jī)進(jìn)行通訊。

4結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)本文思路設(shè)計(jì)出的礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、能準(zhǔn)確及時(shí)地監(jiān)測(cè)到礦井的狀態(tài),非常適合規(guī)模較小的礦井安全監(jiān)測(cè)。

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關(guān)鍵詞：安全 監(jiān)測(cè) 管理 系統(tǒng)

一、引言

油庫(kù)是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)募~帶，是國(guó)家石油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地，它對(duì)于保障國(guó)防和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要的意義。在石油、化工、工礦等企業(yè)一般都有油庫(kù)，這些油庫(kù)既是企業(yè)重要的燃料基地，又是一個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。油庫(kù)區(qū)內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)的易燃、易爆物質(zhì)以及生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量較多，事故風(fēng)險(xiǎn)高，安全監(jiān)測(cè)難度大，面對(duì)日益激烈的能源競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，迫切要求油庫(kù)加強(qiáng)安全管理，提高自動(dòng)化監(jiān)控和管理水平。

目前，國(guó)家安全監(jiān)督部門(mén)對(duì)易燃易爆場(chǎng)所的安防監(jiān)控越來(lái)越重視，對(duì)其要求也越來(lái)越嚴(yán)格，特別是中心城市的大型石油化工儲(chǔ)罐庫(kù)；政府科技部門(mén)也多次制定有關(guān)公共安全和城市建設(shè)等民生項(xiàng)目的規(guī)劃和政策。因此，油庫(kù)的安防自動(dòng)監(jiān)測(cè)與信息管理自動(dòng)化系統(tǒng)日益被人們所重視。為了確保油庫(kù)的安全，必須要對(duì)影響油庫(kù)安全的部分物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)的安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

搭建數(shù)字化油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)管理的主要思想是：以對(duì)油庫(kù)基本設(shè)備設(shè)施及作業(yè)方式的數(shù)字化改造為基礎(chǔ)，依托油庫(kù)信息網(wǎng)絡(luò)一體化構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)安全監(jiān)控自動(dòng)化。通過(guò)數(shù)字化油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，可以全面提高油庫(kù)的油料及油料裝備保障能力及保障效率、安全監(jiān)測(cè)防衛(wèi)效益、業(yè)務(wù)管理水平，并為更高一級(jí)、更大范圍的信息化建設(shè)提供基礎(chǔ)信息源。

二、國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)油罐區(qū)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于油庫(kù)罐區(qū)防火防爆檢測(cè)及監(jiān)控技術(shù)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家起步較早，研究投入較多，已有先進(jìn)的自動(dòng)化檢測(cè)和監(jiān)控技術(shù)。像國(guó)外比較成熟的管理系統(tǒng)-霍尼韋爾油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)，已經(jīng)在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)為BP、殼牌、埃克森等多個(gè)國(guó)家的大型石油公司實(shí)施了全面的自動(dòng)化系統(tǒng)，在加強(qiáng)自身安全的同時(shí)，提高了效率，降低了運(yùn)營(yíng)成本。國(guó)外主要從以下幾個(gè)方面提高安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度：

（一）儲(chǔ)罐液體自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)

ATG（體積計(jì)量法）是國(guó)外應(yīng)用最廣泛的計(jì)量系統(tǒng)，其代表產(chǎn)品有磁致伸縮液位儀、伺服式液位儀以及雷達(dá)液位儀等，液位測(cè)量準(zhǔn)確度均達(dá)到±1mm內(nèi)，其中磁致伸縮液位儀和伺服式液位儀還能測(cè)量分層液位（如油水界面），測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到±2mm。

（二）生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)

應(yīng)用電磁閥、管道泵、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)（壓力、流量、液位、閥位、氣體濃度等）、視頻監(jiān)視等構(gòu)成生產(chǎn)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)對(duì)作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度和控制。

（三）消防滅火系統(tǒng)

國(guó)外一般設(shè)有固定的消防設(shè)施，在庫(kù)區(qū)重點(diǎn)部位，設(shè)置報(bào)警按鈕，視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行觀察和確認(rèn)，采用電動(dòng)閥、調(diào)節(jié)閥、管道泵等構(gòu)成自動(dòng)滅火系統(tǒng)，可以在最短時(shí)間內(nèi)，按照滅火預(yù)案啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，實(shí)施快速撲救。

在國(guó)內(nèi)，隨著社會(huì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，各單位也進(jìn)行信息化系統(tǒng)建設(shè)。最初是自動(dòng)發(fā)油控制系統(tǒng)，后根據(jù)業(yè)務(wù)需要相繼實(shí)施了儲(chǔ)油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)、操作現(xiàn)場(chǎng)電視監(jiān)控系統(tǒng)、成品油管輸計(jì)量系統(tǒng)以及成品油批發(fā)管理信息系統(tǒng)。通過(guò)近幾年的實(shí)際使用，提高了生產(chǎn)及管理水平，取得了一定的管理效益和經(jīng)濟(jì)效益。但也存在一些明顯的問(wèn)題：1.由于客觀原因所致，使得油庫(kù)各系統(tǒng)之間缺乏互聯(lián)，各個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的采集、傳輸、整理沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享，得不到充分有效利用。當(dāng)一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，與其相關(guān)的各點(diǎn)無(wú)法及時(shí)快速的做出反應(yīng)，影響安全作業(yè)。2.目前的系統(tǒng)缺乏對(duì)安全監(jiān)測(cè)方面的針對(duì)性，已經(jīng)滿足不了國(guó)家安全監(jiān)督部門(mén)對(duì)易燃易爆場(chǎng)所的安防監(jiān)控要求。

三、大型儲(chǔ)油罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，建立大型儲(chǔ)油罐區(qū)防火防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要目的是提高油庫(kù)的安全管理水平，為油庫(kù)安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行提供保障，并有效的銜接上層信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)計(jì)劃由消防報(bào)警、油氣實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)罐區(qū)氣象和油罐自動(dòng)計(jì)量等四個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成，為了改變以往信息化建設(shè)中各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)、互不聯(lián)通的局面，需要構(gòu)建數(shù)字化油庫(kù)綜合監(jiān)管信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油庫(kù)全局業(yè)務(wù)的數(shù)字化集中監(jiān)管。通過(guò)對(duì)油庫(kù)四個(gè)分系統(tǒng)整合，可以實(shí)現(xiàn)油庫(kù)數(shù)字化業(yè)務(wù)統(tǒng)一監(jiān)管，還可以全面提高油庫(kù)的消防、安全、油料綜合統(tǒng)一管理水平，并可為更高管理層提供遠(yuǎn)程監(jiān)管服務(wù)。整體系統(tǒng)組成圖如下：

（一）消防報(bào)警系統(tǒng)由火焰探測(cè)器、報(bào)警信號(hào)短信傳送設(shè)備構(gòu)成；可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)火災(zāi)探測(cè)及示警功能；人工報(bào)警開(kāi)關(guān)響應(yīng)功能；監(jiān)控中心無(wú)人值守時(shí)短信報(bào)警功能；數(shù)據(jù)信息自動(dòng)保存功能；查詢統(tǒng)計(jì)功能。

（二）油氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由氣體探測(cè)器和氣體報(bào)警控制箱組成，將各探測(cè)器與控制箱通過(guò)電纜連接，控制箱與監(jiān)控主機(jī)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能。若控制箱報(bào)警，監(jiān)控主機(jī)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，以便值班人員及時(shí)采取措施。此外還可以對(duì)控制箱進(jìn)行設(shè)定，報(bào)警控制箱通過(guò)執(zhí)行器可控制切斷閥門(mén)等操作。

（三）儲(chǔ)罐區(qū)氣象系統(tǒng)由氣象監(jiān)測(cè)箱組成，氣象監(jiān)測(cè)箱與控制箱通過(guò)電纜連接，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能。

（四）油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)由柔性磁致伸縮液位儀、高精度差壓變送器組成，采用高精度磁致伸縮液位儀結(jié)合高精度差壓變送器，獲得油品密度，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)油品質(zhì)量計(jì)量。實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)罐液位數(shù)據(jù)，提供油品液位、水位、密度實(shí)時(shí)信息并有報(bào)警功能。另外根據(jù)罐容表可自動(dòng)計(jì)算油品體積和質(zhì)量。

四、結(jié)束語(yǔ)

建立如上所述的大型儲(chǔ)油罐區(qū)防火防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以使油庫(kù)各系統(tǒng)之間聯(lián)系緊密，系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的采集、傳輸、整理構(gòu)成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的共享并且滿足不了國(guó)家安全監(jiān)督部門(mén)對(duì)易燃易爆場(chǎng)所的安防監(jiān)控要求。

參考文獻(xiàn)

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[4]韓飛，劉信陽(yáng)，李生林，劉興長(zhǎng).軍隊(duì)數(shù)字化油庫(kù)研究[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào).2004，2：8-11.

（作者單位：青島科技大學(xué)）

篇4

關(guān)鍵詞:ZigBee; 傳感器; 船艇; 消防安全

中圖分類號(hào):TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)11-0129-02

Study of ZigBee-based Safety Monitoring System for Ship Fire

ZHENG Shuai, ZHOU You-ling

(Hainan University, Haikou 570228, China)

Abstract: The wired monitoring mode is commonly used in the traditional ship compastment fire monitoring systems, whose disadvantages are high cost, complex wiring, poor scalability and hard to maintain. The disign scheme of the ship fire safety monitoring system based on ZigBee technology can achieve the fire monitoring inside the ship compartments under the precondition of low cost and easy implementation. If the ZigBee based wireless network with low-power comsumption, high reliability and scalability is applied in fire monitoring, a variety of on-site wiring can be avoided, the system′s flexibility and reliability enhanced, and the of ability ship fire monitoring improved.

Keywords: ZigBee; sensor; ship; fire safety

0 引 言

我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó),海洋面積為陸地面積的三分之一,各類船艇在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和海洋開(kāi)發(fā)等方面都占有十分重要的地位。船艇的基本部分為船體,其內(nèi)部有工作艙、生活艙、貯藏艙、儀器設(shè)備艙等各種用途的艙室[1]。由于船艇艙室多為狹小的半封閉式空間,艙內(nèi)消防安全監(jiān)測(cè)尤為重要。

傳統(tǒng)的船艇艙室消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用有線監(jiān)控的方式,火災(zāi)探測(cè)器直接通過(guò)硬線與控制器連接。有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)造價(jià)高、布線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、設(shè)備后期維修困難[2]。目前,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在各種環(huán)境條件的監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,船艇艙室的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)布線方法帶來(lái)的種種不便。由于消防安全為長(zhǎng)期的連續(xù)監(jiān)測(cè),使用ZigBee這種安裝簡(jiǎn)單、能量消耗小的短距離無(wú)線通信技術(shù)十分適合。本文提出了一種基于ZigBee技術(shù)的船艇消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,在成本低、易于實(shí)現(xiàn)的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)船艇各個(gè)艙室內(nèi)部的消防安全監(jiān)測(cè)。

1 ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.1 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介

ZigBee是一種低復(fù)雜度、低成本、低功耗、低速率的短距離雙向無(wú)線通信新技術(shù),是建立在IEEE 802.15.4定義的可靠的物理層(PHY)和媒體訪問(wèn)層(MAC)之上的標(biāo)準(zhǔn)[3]。IEEE 802.15.4定義了兩類設(shè)備類型:精簡(jiǎn)功能設(shè)備(RFD)和全功能設(shè)備(FFD) [4]。在ZigBee系統(tǒng)中,這兩類設(shè)備指的是物理設(shè)備類型。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有三種角色:ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器和ZigBee終端設(shè)備[5]。ZigBee技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種:星形、樹(shù)形、網(wǎng)狀,如圖1所示[6]。

圖1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)線電、微波、藍(lán)牙、射頻等各種無(wú)線通信方式,ZigBee技術(shù)是最低功耗和最低成本的技術(shù)[7]。ZigBee技術(shù)主要有以下特點(diǎn):

(1) 功耗低,在低功耗模式下,2節(jié)普通5號(hào)電池使用時(shí)間為6~24個(gè)月。

(2) 設(shè)備成本低,協(xié)議簡(jiǎn)單,協(xié)議免專利費(fèi),搭建平臺(tái)的成本較低,適合廣泛使用。

(3) 網(wǎng)絡(luò)容量大,可容納最多65 000個(gè)設(shè)備。

(4) 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng),通信可靠[8]。

2 船艇艙室消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

船艇消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)火災(zāi)發(fā)生的原理是檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生前后的煙濃度、溫度和光這三個(gè)物理參數(shù)的變化,利用分布在艙室待測(cè)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)采集這些環(huán)境參數(shù)[8]。

船艇消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由硬件電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩部分組成。使用ZigBee技術(shù)通過(guò)控制器和若干個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn),搭建一個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)置于船艇各艙室內(nèi),通過(guò)傳感器采集煙濃度、濕度、光強(qiáng)數(shù)據(jù),將采集結(jié)果通過(guò)無(wú)線通信的方式發(fā)送到路由器節(jié)點(diǎn),然后路由器節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)以無(wú)線通信的方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將收集的多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后,顯示在LCD顯示屏上,同時(shí)也可通過(guò)串口將采集信息傳輸至PC機(jī)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用的ZigBee設(shè)備為基于Jennic公司的JN5139 ZigBee解決方案,它提供了完整的ZigBee協(xié)議棧、軟件編輯、編譯/鏈接、調(diào)試、下載等工具。JN5139芯片是英國(guó)Jennic公司推出的高性能、低功耗的一系列無(wú)線芯片,該系列芯片天線的靈敏度高、功耗低、通訊距離遠(yuǎn),為ZigBee技術(shù)提供了良好的解決方案[9]。系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)框圖如圖3所示。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊設(shè)備板載UART接口用于和嵌入式主板或PC連接,可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及軟件下載或調(diào)試。作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者,負(fù)責(zé)管理整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建和維護(hù)。傳感器節(jié)點(diǎn)/路由模塊設(shè)備采用2節(jié)5號(hào)電池供電,提供模擬傳感器和數(shù)字傳感器擴(kuò)展接口,用于連接煙濃度、溫度、光強(qiáng)度傳感器。作為路由節(jié)點(diǎn)或終端節(jié)點(diǎn),其自身可采集數(shù)據(jù),并可轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。

圖3 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的硬件框圖

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件平臺(tái)同樣使用Jennic公司所提供的代碼編輯和編譯環(huán)境Jennic CodeBlocks。CodeBlocks是一款開(kāi)源的C/C++開(kāi)發(fā)工具,Jennic基于這個(gè)工具對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展形成了自己的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。Jennic Flash Programmer程序用來(lái)將CodeBlocks中編譯好的代碼下載到控制器板或傳感器板中[10]。

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在初始化過(guò)程中找到合適的信道,建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò),循環(huán)檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的綁定請(qǐng)求。當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后,便可進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖如圖4所示。該程序的主要作用就是將傳感器節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)建立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò),實(shí)時(shí)讀取傳感器測(cè)得的環(huán)-境參數(shù)數(shù)據(jù),并周期性地將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。

圖4 傳感器節(jié)點(diǎn)信息采集流程圖

3 結(jié) 語(yǔ)

提出了一種以JN5139模塊為核心,基于ZigBee的船艇消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。將ZigBee這種低功耗、高可靠性、可擴(kuò)展性強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在消防安全監(jiān)測(cè),避免了各種現(xiàn)場(chǎng)布線,加強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和可靠性,提高了船艇消防安全監(jiān)測(cè)能力,更好地避免船艇火災(zāi)的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)建模 有壓隧洞 信息光學(xué) 通信技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV698 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0035-02

1 隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建模

水利工程中的長(zhǎng)距離有壓輸水隧洞不同于其他工程中的隧洞或隧道，有著自身的特點(diǎn)：即距離較長(zhǎng)，通常要達(dá)到在數(shù)十公里以上，輸水隧洞在投運(yùn)使用時(shí)，隧洞內(nèi)充盈通過(guò)的是有壓液態(tài)水。這些特點(diǎn)決定了隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在隧洞施工及運(yùn)營(yíng)期間實(shí)施難度較大。該文在介紹隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探討了隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在長(zhǎng)距離有壓輸水隧洞施工及運(yùn)行其間的設(shè)計(jì)及實(shí)施。

1.1 建立隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義

隧洞結(jié)構(gòu)安全關(guān)系著施工人員的生命安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。多數(shù)隧洞所要經(jīng)過(guò)的路徑存在著地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不確定因素多的特點(diǎn)，容易發(fā)生由于地質(zhì)條件惡化、結(jié)構(gòu)損傷等原因造成的事故。嚴(yán)重威脅著隧洞的安全施工和正常運(yùn)營(yíng)。1999年2月27日紹興市小舜江輸水工程出水隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)洞頂塌方，28日塌方加劇，直至“冒頂”。影響工程整體施工進(jìn)度，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。2004年8月12日印度特里水電站的輸水隧洞在施工期間突然坍塌，造成至少28名施工人員死亡。2012年2月7日，日本岡山縣一家煉油廠為鋪設(shè)輸油管而挖掘的隧洞當(dāng)天發(fā)生塌方事故，造成正在施工的5名工人失蹤。諸多隧洞事故，以血的教訓(xùn)告訴世人，隧洞的穩(wěn)定直接關(guān)系到國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全。

如何避免輸水隧洞施工及正常使用中時(shí)安全事故的發(fā)生，隧洞的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)無(wú)疑已經(jīng)成為輸水隧洞施工過(guò)程中以及后期安全運(yùn)行故障的重要手段。

1.2 傳統(tǒng)技術(shù)在工程中的應(yīng)用

隧洞工程中選擇的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有：圍巖變形、收斂變形、頂拱下沉、圍巖應(yīng)力、隧洞內(nèi)外水壓力、水位、鋼筋應(yīng)力、砼應(yīng)力應(yīng)變、裂縫及滲漏情況等。所對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備有高精度全站儀、收斂計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、壓力盒、頻率計(jì)、鋼筋應(yīng)力計(jì)、頻率計(jì)等。

1.3 新技術(shù)在輸水洞隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

光纖傳感器具有防水、抗腐蝕、抗電磁干擾性強(qiáng)、耐久性長(zhǎng)、輕便等特點(diǎn)，光纖傳感器體積小、重量輕，易于野外工程安裝，將其植入監(jiān)測(cè)對(duì)象中不存在匹配的問(wèn)題，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的性能和力學(xué)參數(shù)等影響較小。光纖傳感技術(shù)具有分布式，長(zhǎng)距離、抗干擾性強(qiáng)和實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸成為隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的重要手段和隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究新方向。

1.4 隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建模組成

隧道結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括4個(gè)系統(tǒng)，即：傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)。各系統(tǒng)間通過(guò)導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系而進(jìn)行運(yùn)作。其典型構(gòu)成如圖1所示。

傳感器系統(tǒng)是與隧道直接接觸，掌握隧道動(dòng)態(tài)信息最關(guān)鍵的部分之一。通過(guò)監(jiān)控測(cè)量，可以了解和掌握隧道的大部分信息，如隧道的圍巖收力和變形狀態(tài)等，由于各種隧道的情況不同，所以傳感器系統(tǒng)內(nèi)部組成也不同。

數(shù)據(jù)通信與傳輸系統(tǒng)可采用無(wú)線通信系統(tǒng)和光纖通信系統(tǒng)。無(wú)線通信系統(tǒng)的代表為GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)在線，系統(tǒng)無(wú)延時(shí)的特點(diǎn)，很好地滿足了系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求；GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可應(yīng)用在輸水隧洞施工期間。此時(shí)隧洞還未通水，GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可將隧洞安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。可以很好的完成輸水隧洞施工期間的隧洞安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)傳輸功能。

2 隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型的方案實(shí)施

2.1 隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)定

開(kāi)鑿長(zhǎng)距離輸水隧洞時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)隧洞圍巖穩(wěn)定影響較大的斷層或是破碎帶。為保證隧洞工程的正常施工以及運(yùn)營(yíng)的安全，需根據(jù)斷層、破碎帶的影響帶的寬幅，集中設(shè)置安全檢測(cè)傳感器，采集該段隧洞巖層數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)。該段隧洞的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可作為整個(gè)隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。目前，一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)涵蓋范圍最大可達(dá)幾公里。圖2為1個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)布置圖。

采用掘進(jìn)機(jī)施工法時(shí)，首先需要在選定地點(diǎn)開(kāi)鑿支洞，當(dāng)支洞深度達(dá)到主隧洞高程后，縱向拓寬空間，形成掘進(jìn)機(jī)安裝洞室，為掘進(jìn)機(jī)安裝與調(diào)試拓展空間（見(jiàn)圖3）。由于支洞和掘進(jìn)機(jī)安裝洞室的開(kāi)挖只能采用傳統(tǒng)的爆鉆法，易造成周圍巖系的松動(dòng)和變形，所以支洞及掘進(jìn)機(jī)安裝洞室應(yīng)作為隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的1個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

支洞附近具有電源可靠且選取方便，可利用的空間較大的特點(diǎn)，可將各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)需配電的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及通信傳輸設(shè)備布置在支洞里。

2.2 隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的管線敷設(shè)

2.2.1 管線沿輸水隧洞的縱向敷設(shè)

根據(jù)輸水隧洞的橫剖結(jié)構(gòu)圖。隧洞結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線纜及現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元工作電源線纜宜預(yù)先埋設(shè)在輸水隧洞內(nèi)側(cè)，即隧洞管片和隧洞巖石壁之間的注漿及鋼筋防護(hù)層。

2.2.2 特殊節(jié)點(diǎn)管線敷設(shè)

當(dāng)隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)定在兩支洞之間時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)就地監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的供電電源難以解決的問(wèn)題。以某工程輸水隧洞為例，當(dāng)隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)在以鉆爆法施工的隧洞中間段時(shí)。監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)距離兩邊支洞口均有10 km左右。如采用有源監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備時(shí)電源可取自某支洞口，由于距離較遠(yuǎn)（10 km左右）則需要選配變電設(shè)備。受輸水隧洞結(jié)構(gòu)及功能所限，對(duì)所選設(shè)備的體積及安全使用壽命要求極其嚴(yán)格，還需在隧洞一側(cè)開(kāi)鑿耳室放置上述設(shè)備。輸水隧洞投入使用后，該耳室還需要進(jìn)行密封防水處理。另一種方案是采用布里淵散射系統(tǒng)光纖傳感器，傳感測(cè)試距離可以達(dá)到幾十公里，但受其工作原理所限，該傳感器功能相對(duì)單一，并不能滿足隧洞結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)所需的全部數(shù)據(jù)的采集。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)有越來(lái)越多的新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)用到輸水隧洞結(jié)構(gòu)安全系統(tǒng)中來(lái)，為水利工程中的輸水隧洞順利安全施工及運(yùn)營(yíng)提供更加準(zhǔn)確及時(shí)的預(yù)測(cè)和分析。

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篇6

關(guān)鍵詞　煤礦安全　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)　物聯(lián)網(wǎng)　傳感器網(wǎng)絡(luò)

1　前言

煤炭作為我國(guó)重要的能源之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著至關(guān)重要的地位。然而，在我國(guó)煤礦企業(yè)管理過(guò)程中，安全問(wèn)題尤為突出。安全與生產(chǎn)的關(guān)系是相輔相成的，只有創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定、安全的生產(chǎn)環(huán)境，才能保障更高的生產(chǎn)效率，才能帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

安個(gè)與生產(chǎn)的問(wèn)題不只是煤礦企業(yè)高度重視的對(duì)象，所有的礦山開(kāi)采企業(yè)都必須認(rèn)真考慮。傳統(tǒng)的人工苦力開(kāi)采己經(jīng)不再存在，智能化開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分環(huán)節(jié)由機(jī)器設(shè)備代替人工，這也是減少礦一山事故人員傷亡的措施之一。隨著礦山開(kāi)采深度的增加，高地應(yīng)力、高溫等問(wèn)題也隨之而來(lái)，使開(kāi)采作業(yè)遇到一系列難題，這就要求智能技術(shù)必須不斷的提高?，F(xiàn)如今，基于數(shù)字化、信息化與集成化，對(duì)井下部分作業(yè)過(guò)程和環(huán)境狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理智能化。

引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用到礦山安全管理過(guò)程中，通過(guò)嵌入在各種設(shè)備中的傳感器采集其運(yùn)作信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理和共享，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)所有工作人員之間、工作人員與運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備之間及所有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備之間的智能化管理，打造一個(gè)先進(jìn)的智慧礦山。

物聯(lián)網(wǎng)在礦山方面的應(yīng)用發(fā)展正處于初級(jí)階段。2010年3月，徐州市提出基于礦區(qū)智能化的“感知礦山”的概念，政府與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作建立了感知礦山工程研究中心，成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。它通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)礦一山的可視化、智能化和數(shù)字化。其目的在于將礦山的地理、地質(zhì)、生產(chǎn)、安全管理、產(chǎn)品加工、運(yùn)銷等各種綜合信息進(jìn)行數(shù)字化，將感知、傳輸、信息處理及智能云計(jì)算等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代采礦、礦物加工等技術(shù)相互緊密結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)詳盡地動(dòng)態(tài)地描述并控制礦山生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)的安全過(guò)程，解決礦山瓦斯爆炸、透水事故等各種災(zāi)害預(yù)防的難題。

“感知礦山”不僅能夠提高礦山的安全管理水平，它更多的是能夠增加生產(chǎn)，利用信息、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)感知并監(jiān)控礦區(qū)運(yùn)煤皮帶、煤倉(cāng)、變電站等各個(gè)生產(chǎn)相關(guān)系統(tǒng)，很大程度上提高了礦區(qū)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。實(shí)施“感知礦山”的重點(diǎn)是將與安全生產(chǎn)相關(guān)的感知層設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。在礦區(qū)建設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中，所使用的傳感器生產(chǎn)廠商不一，協(xié)議接口也就不一致，更甚者，在早期建設(shè)的項(xiàng)目中，有些設(shè)備是沒(méi)有智能接口的?？傊兄V山的基礎(chǔ)就是將設(shè)備全面接入傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)礦區(qū)進(jìn)行多層次實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2　系統(tǒng)組成

系統(tǒng)總體采用分布式架構(gòu)，如圖1所示，將視頻監(jiān)控與語(yǔ)音對(duì)講等數(shù)據(jù)采集和通信系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)預(yù)警、報(bào)警與視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，提高礦井的安防水平和快速反應(yīng)能力。整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用井下分控、礦區(qū)總控、各級(jí)安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)三級(jí)構(gòu)架組成的多層監(jiān)測(cè)模式。各級(jí)安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)可實(shí)時(shí)查看所轄礦區(qū)的安全生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)。每個(gè)礦區(qū)設(shè)一個(gè)總控室對(duì)各礦井進(jìn)行管理，各礦井設(shè)分控室對(duì)應(yīng)礦井內(nèi)各種傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理。

傳輸網(wǎng)絡(luò)：各級(jí)安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)和各礦區(qū)之間通過(guò)監(jiān)控專網(wǎng)連接；各礦區(qū)內(nèi)分控與總控之間采用專用IP網(wǎng)絡(luò)連接；

前端系統(tǒng)：分控室前端采取模數(shù)結(jié)合、集中編碼的方法，按自成系統(tǒng)、獨(dú)立管控（含控制、存儲(chǔ)）的要求來(lái)構(gòu)成。前端系統(tǒng)能獨(dú)立完成安防及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的所有基本功能。

總控系統(tǒng)：由于前端系統(tǒng)功能較強(qiáng)大和完善，總控系統(tǒng)就顯得相對(duì)簡(jiǎn)單，總控室的任務(wù)可根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況向更重要的目標(biāo)轉(zhuǎn)移，使系統(tǒng)更具針對(duì)性和實(shí)用性。本設(shè)計(jì)采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、VGA上墻，屏幕墻采用兩個(gè)由4×46寸液晶屏的拚屏屏幕墻；

傳感器系統(tǒng)：分控部分集成了瓦斯、壓力、光纖（用于監(jiān)測(cè)頂板應(yīng)力、應(yīng)變、彎曲、裂縫、蠕變及位移等參數(shù)變化）、漏電檢測(cè)傳感器、溫度、氣體、濕度等等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全局監(jiān)控。

對(duì)講系統(tǒng)：總控室與崗樓、門(mén)衛(wèi)值班室、各分區(qū)分控室配備相應(yīng)的對(duì)講系統(tǒng)。系統(tǒng)為總線制的二級(jí)網(wǎng)聯(lián)結(jié)構(gòu)，具備全雙工呼叫對(duì)講、任意一點(diǎn)一址監(jiān)聽(tīng)、任意一點(diǎn)一址（或多址、全址）廣播、與視頻的聯(lián)動(dòng)報(bào)警等功能。

2.1　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

井下分控單元需要將各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本處理和傳輸，根據(jù)這一需求和井下具體環(huán)境的影響，本文采用基于ZigBee的無(wú)線傳感器自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已經(jīng)不同傳感器應(yīng)用形式和環(huán)境，將井下傳感器均做成傳感器節(jié)點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與基本處理功能。 基于ZigBee的傳感器單元硬件組成如圖2所示，包括電源模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、接口電路、串口模塊、傳感器、微處理器等?？紤]到zigBee模塊要需要安裝ZigBee協(xié)議棧，微處理器需要自帶一個(gè)一定容量的可編程flash存儲(chǔ)器，因此ZigBee模塊的微處理器需要采用8位或16位的高性能單片機(jī)。

2.2　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感器單元的軟件設(shè)計(jì)主要包括，模塊的定義、系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)置和模塊功能實(shí)現(xiàn)三個(gè)部分。模塊定義主要根據(jù)應(yīng)用要求定義模塊是FFD還是RFD，從而確定節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)和軟件內(nèi)核的規(guī)模。系統(tǒng)參數(shù)初始化主要進(jìn)行協(xié)議棧的配置，參數(shù)初始化流程如圖3所示。首先定義系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，然后定義ZigBee芯片所連接的MCU類型和型號(hào)，接下來(lái)定義通信模塊性質(zhì)，即通信模塊是全功能節(jié)點(diǎn)還是精簡(jiǎn)功能節(jié)點(diǎn)，再接著定義模塊的工作頻率和電源管理方式及ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和MAC層的參數(shù)，如網(wǎng)絡(luò)地址、節(jié)點(diǎn)所屬接口、集群等。

3　安全策略

ZigBee采用了分級(jí)的安全性策略：無(wú)安全性、接入控制表、32比特AEs和128比特AES。如果系統(tǒng)是用于安全性要求不高的場(chǎng)景，可以選擇級(jí)別較低的安全措施，從而換取系統(tǒng)成本和功耗的降低；反之，在安全性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景（如軍事），l丁以選擇較高的安全級(jí)別。這樣，廠l衍可以綜合考慮功耗、系統(tǒng)處理能力、成木和應(yīng)用環(huán)境等方面因素而采取適當(dāng)?shù)陌踩?jí)別。藍(lán)牙協(xié)議在基帶部分定義了設(shè)備鑒權(quán)和鏈路數(shù)據(jù)流加密所需要的安全算法和處理過(guò)程。設(shè)備的鑒權(quán)是強(qiáng)制性的，所有的藍(lán)牙設(shè)備均支持鑒權(quán)過(guò)程，而鏈路的加密則是可選擇的。藍(lán)牙設(shè)備的鑒權(quán)過(guò)程是基于問(wèn)詢一響應(yīng)模式和共享的加密方式。為了使藍(lán)牙鏈路的數(shù)據(jù)流具有隱蔽性，可以使用1比特的流密碼對(duì)鏈路進(jìn)行加密。密鑰大小隨著每個(gè)基帶分組數(shù)據(jù)單元傳輸而改變。加密密鑰可以從對(duì)設(shè)備鑒權(quán)中得到。這意味著，在使用鏈路加密之前，兩個(gè)設(shè)備之間至少已經(jīng)進(jìn)行了一次鑒權(quán)。密鑰的最大長(zhǎng)度為128比特。

4　系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）對(duì)煤礦進(jìn)行多部門(mén)、多層次立體網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)管，顯著增加各種違規(guī)操作的成本，進(jìn)而提高煤礦安全監(jiān)管水平；

（2）利用ZIGBEE技術(shù)，形成礦區(qū)局部自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)的實(shí)時(shí)立體監(jiān)管；

（3）考慮國(guó)家能源信息的敏感性，建立了多種信息加密機(jī)制，提高整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的安全性能。

篇7

關(guān)鍵詞：嘉陵江中游 城市供水 水質(zhì)安全 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)模式

中圖分類號(hào)：TU991.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（c）-0003-03

城市供水安全主要是針對(duì)居民的生活用水、工業(yè)用水、生態(tài)用水以及消防用水等方面的安全性，能夠滿足居民健康標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、用水量和水壓的各方面的要求，保持用水的充足、凈水設(shè)施完備、輸配水合理，保證水質(zhì)檢測(cè)和供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)于嘉陵江中游城市南充市而言，雖已經(jīng)建立了較為完善的城市用水水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?yàn)槌鞘泄┧踩峁┮欢ǖ谋Ｕ希沁@些城市仍然面臨著巨大的環(huán)境問(wèn)題和水資源問(wèn)題，尤其是近年來(lái)，隨著水質(zhì)的惡化和環(huán)境污染，人們對(duì)水質(zhì)要求越來(lái)越高，政府和相關(guān)供水企業(yè)在水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)中還存著一些問(wèn)題，這也給城市用水帶來(lái)一些安全隱患。同時(shí)，飲用水安全問(wèn)題一直是中國(guó)面臨的重要問(wèn)題，它不僅影響人民群眾的生命健康，還制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，做好城市供水安全監(jiān)測(cè)工作具有重要的意義。

1 城市供水安全的概念

安全飲水對(duì)人們身體健康有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)安全飲水也是一項(xiàng)基本的人權(quán)，而供水的安全性直接影響著公眾健康和社會(huì)穩(wěn)定。供水安全包含兩個(gè)方面的含義，一方面供水水質(zhì)應(yīng)該保持自然屬性上的安全性，在使用中不應(yīng)該給人體帶來(lái)短期或長(zhǎng)期的健康危害；另一方面，供水系統(tǒng)對(duì)遭受突發(fā)事故的威脅，包括事故型供水水質(zhì)危機(jī)有自然災(zāi)害、突發(fā)性水質(zhì)污染事故、內(nèi)源性水質(zhì)惡化、自來(lái)水廠運(yùn)行事故、破壞性水質(zhì)危機(jī)和有人為蓄意破壞或恐怖襲擊時(shí)，具有良好的預(yù)防、保護(hù)、應(yīng)急和恢復(fù)功能，即供水在社會(huì)意義上的安全性[1]。

影響水質(zhì)安全問(wèn)題有許多因素，尤其是在我國(guó)水資源短缺，環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，城市化進(jìn)程的加快，需要更大的用水量，而近年來(lái)自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，洪水、干旱，以及一些突發(fā)衛(wèi)生事件等自然與非自然因素等都造成了水資源的污染和破壞。一直以來(lái)，水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)都引起了政府的高度重視，中國(guó)從1993年開(kāi)始對(duì)城市供水水質(zhì)安全進(jìn)行政府監(jiān)管后，城市水質(zhì)安全一直備受政府關(guān)注，嘉陵江中游地區(qū)主要流經(jīng)四川盆地，對(duì)于四川經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展后，水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也逐步完善。目前，中國(guó)水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)模式正在向“多層次”、“全過(guò)程”的目標(biāo)邁進(jìn)，同時(shí)引進(jìn)了新的水質(zhì)安全監(jiān)控技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)等，全方位的保證供水安全。

2 嘉陵江中游城市供水水質(zhì)監(jiān)管機(jī)制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

2.1 城市供水水質(zhì)監(jiān)管機(jī)制

目前，嘉陵江中游大部分城市的供水水質(zhì)安全都實(shí)行的多層面監(jiān)管制度，從水質(zhì)層面講，由于各監(jiān)管主體對(duì)水質(zhì)實(shí)行不同的監(jiān)管職能，因而，城市供水水質(zhì)監(jiān)管機(jī)制也是多層面的。監(jiān)管主體主要有城建公用事業(yè)部門(mén)、衛(wèi)生監(jiān)管管理部門(mén)、產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)、水行政主管部門(mén)和流域管理部門(mén)、環(huán)保、國(guó)土、地質(zhì)、礦產(chǎn)資源部門(mén)、工商行政消費(fèi)者協(xié)會(huì)及社會(huì)監(jiān)督部門(mén)等。

例如：城建公用事業(yè)部門(mén)主要是通過(guò)《城市供水條例》、《生活飲用水衛(wèi)生監(jiān)督管理辦法》、《城市供水水質(zhì)管理規(guī)定》等法規(guī)，對(duì)城市公共供水和自建設(shè)施供水進(jìn)行監(jiān)管，并負(fù)責(zé)規(guī)劃區(qū)水基礎(chǔ)建設(shè)，其監(jiān)管方式主要實(shí)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)預(yù)警和應(yīng)急管理等；衛(wèi)生監(jiān)管管理部門(mén)主要通過(guò)《生活引用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、《食品衛(wèi)生法》等法規(guī)，從食品衛(wèi)生安全出發(fā)，監(jiān)管水廠、管網(wǎng)、用水戶、涉水產(chǎn)品、自備井、二次供水等，控制不具備衛(wèi)生條件的企業(yè)單位的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)權(quán)，防止水質(zhì)不過(guò)關(guān)帶來(lái)的疾病和疫情蔓延；產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)以《產(chǎn)品質(zhì)量法》、《食品質(zhì)量安全市場(chǎng)準(zhǔn)入審查通則》等法規(guī)，以實(shí)驗(yàn)室計(jì)量認(rèn)可認(rèn)證、抽查方式等方式，監(jiān)管涉水產(chǎn)品質(zhì)量、原輔材料使用水的食品水質(zhì)等；水行政主管部門(mén)和流域管理機(jī)構(gòu)以《水法》、《水文條例》、《取水許可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》等法規(guī)，實(shí)現(xiàn)水源水量和水質(zhì)的統(tǒng)一管理，以及引用水功能區(qū)劃和水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理，水體污染事件管理等；環(huán)保國(guó)土地質(zhì)礦產(chǎn)資源部門(mén)以《水污染防治法》、《環(huán)境保護(hù)法》、《飲水用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》等法規(guī)，對(duì)污染排放源、飲水水源進(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)一些突發(fā)性水體污染事件進(jìn)行及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)供水安全監(jiān)測(cè)的職能；而工商行政消費(fèi)者協(xié)會(huì)以及社會(huì)也集中參與對(duì)水質(zhì)的監(jiān)督和檢查，接受消費(fèi)者投訴，實(shí)行調(diào)查、調(diào)解、監(jiān)督等職能。不同部門(mén)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行不同方面的監(jiān)管和控制，建立起了較為完善的城市供水監(jiān)管機(jī)制。

2.2 城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

隨著水污染的嚴(yán)重化，以地表水為主要水源的城市供水存在著許多安全隱患，一方面地表水容易受到生物、化學(xué)等因素的影響，另一方面會(huì)隨著季節(jié)的變化容易發(fā)生水質(zhì)突變，給自來(lái)水廠的處理帶來(lái)了極大的不穩(wěn)定性，當(dāng)水質(zhì)突變程度超出水廠承受的范圍，則會(huì)對(duì)城市供水水質(zhì)產(chǎn)生極大影響。因此，需要定期對(duì)水源地水質(zhì)進(jìn)行預(yù)警監(jiān)控。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在水質(zhì)安全檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)了以GPS、GPRS/GSM、微波等技術(shù)，以及多功能水質(zhì)傳感器與計(jì)算機(jī)緊密相連的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)有效地運(yùn)用在水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)工作中，但水質(zhì)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)側(cè)重于水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，對(duì)水質(zhì)危害的預(yù)警還不夠，且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所選定的多為常規(guī)指標(biāo)，還不能夠全方位的反映出水質(zhì)的變化狀況。

水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)以在線分析儀表和實(shí)驗(yàn)室研究需求為服務(wù)目標(biāo)，以提供具有代表性、及時(shí)性和可靠性的樣品信息為核心任務(wù)，運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、WEBGIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）并配以專業(yè)軟件，組成一個(gè)從取樣、預(yù)處理、分析到數(shù)據(jù)處理及存貯的完整系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣品的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)[8]。

該自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可包含多個(gè)子系統(tǒng)，如取樣、預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)相互協(xié)作卻又獨(dú)立運(yùn)作，以保證成整個(gè)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效地運(yùn)行。這中間的取水系統(tǒng)它主要包含取水頭、取水泵、水樣輸送管道和流速流量調(diào)節(jié)幾個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)水進(jìn)行取樣檢測(cè)，具有代表性、可靠性和連續(xù)性。取水系統(tǒng)主要分為直取式和浮筒式兩種量取水方式，直取式主要用于水位變化較小的環(huán)境，如自來(lái)水涵管取水、污水源取水等；浮筒式則用于如地表水這樣的水位變化較大的環(huán)境。預(yù)處理系統(tǒng)是對(duì)水樣進(jìn)行純度鑒定后進(jìn)行預(yù)處理，從而決定對(duì)所選樣水區(qū)域進(jìn)行何種等級(jí)的水預(yù)處理。預(yù)處理環(huán)節(jié)主要通過(guò)自然沉降、物理過(guò)濾等方式，對(duì)水樣純度進(jìn)行鑒別，從而盡可能地排除干擾，影響儀表分析。數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)主要有采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)的功能，并保證在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，主要由PLC、中心站計(jì)算機(jī)、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多個(gè)部分組成。集成輔助系統(tǒng)主要任務(wù)在于保障水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要根據(jù)不同水質(zhì)情況、環(huán)境因素等作現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，不僅要注意管路殘留的污垢、孳生的藻類的定時(shí)清洗，還需要保證電力的穩(wěn)定性、并預(yù)防雷擊、注意調(diào)節(jié)溫濕度，以保證儀表的正常運(yùn)行和接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

3 城市供水水質(zhì)監(jiān)管存在的問(wèn)題及原因分析

3.1 缺乏信息溝通機(jī)制，無(wú)法及時(shí)反映水質(zhì)情況

嘉陵江流域城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)一直都存在著“信息孤島”的現(xiàn)象，由于水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)、出場(chǎng)水和管網(wǎng)水檢測(cè)所涉及的部門(mén)眾多且分管不同項(xiàng)目，例如水源水質(zhì)檢測(cè)包括環(huán)保、水利水文、城建等部門(mén)，涉水出廠水、管網(wǎng)水檢測(cè)包含衛(wèi)生防疫、技術(shù)監(jiān)督等部門(mén)。如果部門(mén)之間缺乏有效的信息溝通和傳輸渠道，以及完整的檢測(cè)項(xiàng)目編碼、評(píng)價(jià)體制，則會(huì)導(dǎo)致各部門(mén)行事之間出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，甚至?xí)驗(yàn)樾畔鬟f不及時(shí)，導(dǎo)致城市供水出現(xiàn)安全隱患，威脅道人民的生命健康。

3.2 主管、監(jiān)管職責(zé)權(quán)限界定模糊

流域內(nèi)城市飲用水源水水質(zhì)監(jiān)管機(jī)構(gòu)較多，如水利部門(mén)、環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)、城建公用等等，但是由于每個(gè)部門(mén)的社會(huì)功能不同，所以對(duì)水源水質(zhì)監(jiān)管的職責(zé)和范圍也不相同，但并沒(méi)有明顯的監(jiān)管責(zé)權(quán)分界面，監(jiān)管主體責(zé)任不清，客體模糊。例如《水污染防治法》和《水法》中對(duì)污水監(jiān)測(cè)管理都有部門(mén)規(guī)劃，《水法》規(guī)定水行政部門(mén)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、對(duì)設(shè)置排污口進(jìn)行許可管理，《水污染防治法》規(guī)定水利和環(huán)保部門(mén)進(jìn)行排污管理，這就使得部門(mén)之間存在職能交叉，當(dāng)水質(zhì)出現(xiàn)惡化或污染情況時(shí)，監(jiān)管責(zé)任不清，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)對(duì)水污染進(jìn)行處理，而引起水質(zhì)安全問(wèn)題。同時(shí)飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一，各個(gè)部門(mén)之間對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系、指標(biāo)、評(píng)價(jià)等的界定不一致，且與生活飲用水不協(xié)調(diào)統(tǒng)一，很難準(zhǔn)確的界定水質(zhì)的安全標(biāo)準(zhǔn)。尤其在水源發(fā)現(xiàn)病原體污染時(shí)，由于權(quán)責(zé)不清，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一，供水企業(yè)對(duì)日常水質(zhì)檢測(cè)并沒(méi)有“傳染病病原體污染”這一項(xiàng)，而衛(wèi)生部門(mén)的水質(zhì)衛(wèi)生與合格指標(biāo)籠統(tǒng)，因而無(wú)法及時(shí)制止病原體對(duì)水的污染，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

3.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)問(wèn)題分析

流域內(nèi)各城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有精密的儀器和基礎(chǔ)設(shè)施，都需要進(jìn)行定期的維護(hù)和設(shè)備檢查，以保證整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行和準(zhǔn)確性。同時(shí)，一方面由于科學(xué)技術(shù)的不斷更新，基于信息化技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也在不斷更新，另一方面水質(zhì)污染種類不斷增加和變化要求更精密、準(zhǔn)確的系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，因而，城市供水水質(zhì)安全檢測(cè)系統(tǒng)需要定期更新系統(tǒng)，引進(jìn)新的技術(shù)，才能做到更大范圍的防范。然而由于資金、技術(shù)人員等各種原因，水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備往往會(huì)經(jīng)久不換，無(wú)法發(fā)現(xiàn)新的水質(zhì)污染問(wèn)題，還有可能由于維護(hù)不到位的原因?qū)е聰?shù)據(jù)不精確，引起水質(zhì)安全問(wèn)題卻在短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，從而嚴(yán)重威脅到嘉陵江流域人民群眾的健康。

4 城市供水水質(zhì)安全檢測(cè)系統(tǒng)模式的改進(jìn)

4.1 建立城市供水水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)應(yīng)急體系

城市供水安全是隨著社會(huì)進(jìn)步、城市化進(jìn)程不斷加快而加快的，且城市供水系統(tǒng)涉及范圍廣、影響大，且整個(gè)城市社會(huì)群體皆參與其中，因而，城市供水安全一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)中國(guó)發(fā)生的水質(zhì)安全雖然得到有效控制，但水質(zhì)安全威脅依舊存在，我們必須從環(huán)境水平和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，常備不懈的做好城市供水安全監(jiān)測(cè)管理工作。供水企業(yè)是保障供水安全的主體，因而，應(yīng)該建立覆蓋面廣、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的供水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以提供準(zhǔn)確無(wú)誤的水源信息、指數(shù)、數(shù)據(jù)資料等，做出相關(guān)分析和評(píng)價(jià)。另外，政府監(jiān)督部門(mén)在水源出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，指揮各部門(mén)進(jìn)行急救措施，做到處置有序、措施得當(dāng)、保障有力，在問(wèn)題解決后，總結(jié)并制定為應(yīng)急預(yù)案文檔，以備模擬演練和可視化培訓(xùn)。

4.2 建立信息溝通機(jī)制，明確監(jiān)管人職責(zé)

為建立有效、快速的水質(zhì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、處理系統(tǒng)，首先應(yīng)該建立橫向信息溝通機(jī)制，在各地建設(shè)主管部門(mén)所負(fù)責(zé)的行政區(qū)域建立一體化的信息溝通系統(tǒng)，保證水利水文、環(huán)保局、衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)等各個(gè)部門(mén)之間的信息溝通和及時(shí)反饋，并實(shí)現(xiàn)“水污染源-原水水質(zhì)-出廠水質(zhì)-二次供水水質(zhì)-管網(wǎng)-用戶水質(zhì)”的一體化信息管理模式。同時(shí)，明確監(jiān)管人職責(zé)，協(xié)同處理水質(zhì)安全問(wèn)題，共享水源水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和污染防治信息，并實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與水量監(jiān)測(cè)結(jié)合。

另外，建立統(tǒng)一的水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)，方便各部門(mén)之間對(duì)水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一的分析和數(shù)據(jù)反饋，建立容易被大眾接受的水質(zhì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)參數(shù)，一方面有助于確定測(cè)評(píng)水質(zhì)的缺陷等級(jí)，另一方面進(jìn)行相互監(jiān)督和測(cè)評(píng)。同時(shí)政府應(yīng)該加大對(duì)二次供水和自備井供水的監(jiān)管機(jī)制，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)管能力，并實(shí)現(xiàn)供水“部門(mén)-公眾-監(jiān)管部門(mén)”為一體的水質(zhì)監(jiān)督體系。

5 結(jié)語(yǔ)

嘉陵江中游地區(qū)多為丘陵地帶，該區(qū)域的嘉陵江水質(zhì)相對(duì)較為穩(wěn)定，椐南充市環(huán)境保護(hù)局2010年環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(shū)的數(shù)據(jù)顯示，南充市飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面清泉寺（二水廠）按國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水質(zhì)評(píng)價(jià)，年均值超標(biāo)項(xiàng)目為總氮，單項(xiàng)指數(shù)1.19，嘉陵江其余支流都出現(xiàn)了總氮、氨氮等過(guò)多超標(biāo)現(xiàn)象，這些情況都是由于城市化進(jìn)程太快造成水環(huán)境污染日益嚴(yán)重的后果，因此，對(duì)于城市供水水質(zhì)安全還需要加倍重視。從水源到用水龍頭，則代表一個(gè)完整的供水系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，城市供水一定要符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該從水源頭到水龍頭進(jìn)行全方位的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理，選擇符合要求的水源地，對(duì)水源地進(jìn)行水質(zhì)勘測(cè)和監(jiān)測(cè)措施，保證遠(yuǎn)水輸水系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，在凈水和水生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)上要做到定期、定時(shí)的檢查和維護(hù)，保證儀器數(shù)據(jù)的精確性。同時(shí)，為了更好做到水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)和管理，還應(yīng)該建立健全城市供水水質(zhì)安全檢測(cè)系統(tǒng)，改進(jìn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)運(yùn)行模式，從每一個(gè)環(huán)節(jié)做好水質(zhì)安全工作，加強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的建設(shè)，保證水質(zhì)信息的及時(shí)接收和傳遞，從而保證水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

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篇8

關(guān)鍵字：長(zhǎng)距離輸水；工程；安全監(jiān)測(cè)；問(wèn)題；

中圖分類號(hào)： TV672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)的水資源分布不平衡狀況日漸突出，為此，各地陸續(xù)興建了一系列對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)有重要影響的長(zhǎng)距離引供水工程。為保證這些工程的安全可靠運(yùn)行，其安全監(jiān)測(cè)工作也越來(lái)越引起相關(guān)部門(mén)的重視。為緩解日益緊張的生產(chǎn)和生活用水壓力，近年來(lái)從國(guó)家到地方相繼投資建設(shè)了大量引水、供水工程。

一、引供水工程安全監(jiān)測(cè)的基本特點(diǎn)

與大壩等水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)相比，長(zhǎng)距離引供水工程的安全監(jiān)測(cè)有著不同的特點(diǎn)和要求。

（一）監(jiān)測(cè)要求不同。引供水工程安全監(jiān)測(cè)的對(duì)象多為隧洞、渡槽、渠道進(jìn)出水口等，與大壩等水工建筑物不同的是，它們的運(yùn)行工況變化較快，對(duì)測(cè)量的及時(shí)性要求較高，沿線的壓力、水位、位移測(cè)量和傳輸必須在較短的時(shí)間內(nèi)完成。

（二）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)重點(diǎn)不同。引供水工程除需要對(duì)通過(guò)地質(zhì)條件薄弱地段的結(jié)構(gòu)物應(yīng)力、應(yīng)變及滲壓、變形進(jìn)行必要的測(cè)量外，一般還需要監(jiān)測(cè)沿線的水位、流量、水質(zhì)參數(shù)。不同的引供水工程關(guān)注的監(jiān)測(cè)重點(diǎn)也不同。

（三）引供水工程多分布于遠(yuǎn)離鬧市區(qū)的野外，測(cè)點(diǎn)分散，點(diǎn)多面廣，交通不便，不利于測(cè)點(diǎn)設(shè)備的維護(hù)，而且，要保證工程沿線所有監(jiān)測(cè)站都采用穩(wěn)定的220 V交流供電也有難度。由于測(cè)站分布廣，通信距離遠(yuǎn)，保障自動(dòng)化系統(tǒng)通信暢通非常重要。

二、設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問(wèn)題

鑒于引供水工程的安全監(jiān)測(cè)目前尚無(wú)專門(mén)的規(guī)范可循，設(shè)計(jì)階段一般采用混凝土壩監(jiān)測(cè)規(guī)范和土石壩監(jiān)測(cè)規(guī)范作為依據(jù)，以監(jiān)控工程安全為主，并遵循“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)原則。結(jié)合引供水工程的特點(diǎn)，從工程實(shí)施與運(yùn)行管理方面考慮，設(shè)計(jì)階段還必須對(duì)設(shè)備選型、測(cè)點(diǎn)優(yōu)化、測(cè)站布設(shè)與防雷設(shè)計(jì)、通信方式及供電可靠性等方面給予充分的重視。

（一）設(shè)備選型

引供水工程單個(gè)測(cè)站內(nèi)往往需要引入不同測(cè)量原理的傳感器，但儀器的數(shù)量相對(duì)較少，多數(shù)僅為1支或2支，造成測(cè)量單元的容量浪費(fèi)很大。

（二）通信方式的選擇

對(duì)引供水工程而言，監(jiān)測(cè)站之間常常相距很遠(yuǎn)，甚至可達(dá)數(shù)十千米，采用光纖通信是一種很好的選擇。采用光纖作為傳輸介質(zhì)能有效避免雷電、浪涌、電磁干擾等對(duì)傳輸線路的影響。

（三）測(cè)站的防雷設(shè)計(jì)

水電站水工建筑物附近都建有完善的防雷接地網(wǎng)，位于大壩壩上或壩內(nèi)的測(cè)站往往處于其保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生頻繁雷擊事故的概率不大。而引供水工程的測(cè)站多處于野外，因雷擊而影響設(shè)備正常運(yùn)行的事故多次發(fā)生，個(gè)別測(cè)站投入運(yùn)行后，由于受雷擊影響而不得不補(bǔ)做防雷接地設(shè)施。

（四）良好的安裝埋設(shè)質(zhì)量是工程成功的前提

埋設(shè)安裝是工程施工的重要環(huán)節(jié)，除需嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求實(shí)施外，以下細(xì)節(jié)也應(yīng)給予足夠的重視：

1、測(cè)點(diǎn)位置的放樣。對(duì)位于隧洞內(nèi)薄弱地帶的監(jiān)測(cè)斷面放樣定位時(shí)，應(yīng)詳細(xì)了解設(shè)計(jì)思路，并根據(jù)隧洞開(kāi)挖后的地質(zhì)描述，決定擬安裝的斷面是否與實(shí)際相符。

2、電纜的保護(hù)。實(shí)際統(tǒng)計(jì)表明，電纜破壞是造成引供水監(jiān)測(cè)儀器損壞的最主要原因，因此必須加強(qiáng)電纜保護(hù)工作。除在施工過(guò)程中加強(qiáng)防護(hù)外，對(duì)于在襯砌內(nèi)牽引的電纜，還應(yīng)及時(shí)在襯砌表面作出標(biāo)記，防止其他土建施工單位由于不了解情況而損壞電纜。

3、測(cè)量工作。由于引供水工程安全監(jiān)測(cè)斷面分散，在儀器已安裝而自動(dòng)化系統(tǒng)未安裝前，為保證足夠的測(cè)量頻次，應(yīng)準(zhǔn)備充分的測(cè)量人員和測(cè)量設(shè)備，以防止在系統(tǒng)安裝高峰期出現(xiàn)漏測(cè)或停測(cè)。

三、質(zhì)量監(jiān)督管理應(yīng)注意的問(wèn)題

引供水工程安全監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)往往位于多個(gè)土建施工標(biāo)段內(nèi)，涉及的監(jiān)理單位較多，工程的質(zhì)量管理往往也由多家監(jiān)理負(fù)責(zé)。與土建工程和機(jī)電工程的質(zhì)量控制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相比，安全監(jiān)測(cè)的質(zhì)量管理有明顯不同，以下工作應(yīng)給予充分重視：

（一）安全監(jiān)測(cè)儀器基本屬于安裝后不可更換的隱蔽設(shè)備，對(duì)于重點(diǎn)部位和重點(diǎn)觀測(cè)斷面，應(yīng)加強(qiáng)放樣后的核查工作，防止儀器埋設(shè)位置出現(xiàn)失誤。

（二）重視儀器埋設(shè)初期的資料核查。引供水工程安全監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)施工干擾大，儀器埋設(shè)初期最易造成損壞，加強(qiáng)儀器埋設(shè)初期的資料核查，可督促儀器埋設(shè)單位及時(shí)檢查儀器工況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也有可能采取必要的補(bǔ)救措施。

（三）指導(dǎo)施工單位進(jìn)行合理的單元工程、分部工程劃分。由于安全監(jiān)測(cè)點(diǎn)多面廣，又有各種類型傳感器、測(cè)量設(shè)備、不同功能要求的軟件等，工程劃分存在一定的難度，也給以后的質(zhì)量評(píng)定工作及工程驗(yàn)收造成不利影響。

四、運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題

引供水工程安全監(jiān)測(cè)工作涉及到水工、結(jié)構(gòu)、傳感器、通信、自動(dòng)化等多個(gè)學(xué)科，對(duì)運(yùn)行管理人員的要求較高，運(yùn)行管理單位除應(yīng)抓好技術(shù)人員的培訓(xùn)工作外，以下工作也應(yīng)提前納入考慮范疇：

（一）監(jiān)控模型和監(jiān)控指標(biāo)的研究。離開(kāi)監(jiān)控模型和監(jiān)控指標(biāo)，整個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)只能停留在監(jiān)測(cè)水平上，而得到合理、實(shí)用的監(jiān)控模型，將監(jiān)控指標(biāo)用于安全評(píng)判和預(yù)報(bào)，需要考慮多方面的因素，技術(shù)難度大，應(yīng)結(jié)合工程具體情況提前開(kāi)展專門(mén)研究。

（二）特殊情況下安全監(jiān)測(cè)的替代方案研究。在通信及電源中斷，特別是在地震、洪水等極端自然災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，如何保證及時(shí)獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)？有必要開(kāi)展各種特殊情況下的應(yīng)急預(yù)案研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴娜，羅招貴，周林虎等.大伙房長(zhǎng)距離輸水工程SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2010，34（2）：80-84.DOI：10.3969/j.issn.1671-3893.2010.02.022.

篇9

【關(guān)鍵詞】短板效應(yīng)；高速公路橋梁；安全監(jiān)測(cè)

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，到2013年末，高速公路總里程為10.4萬(wàn)公里。為了確保高速公路的安全性和通暢性，日常安全監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作量極大。特別是高速公路的橋梁多、分布廣、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的橋梁安全監(jiān)測(cè)方法已很難滿足高速發(fā)展的需求[1]。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，基于短板效應(yīng)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被研發(fā)并應(yīng)用，提高了安全監(jiān)測(cè)的效率。

2 基于短板效應(yīng)橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概述

以往對(duì)高速公路橋梁監(jiān)測(cè)主要采取人工定期檢測(cè)存在諸多的不足，比如：對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)損傷反應(yīng)不夠迅速、易受人為因素干擾、影響正常交通、難到達(dá)檢測(cè)難度的區(qū)域、檢測(cè)信息不完整等。為有效彌補(bǔ)這些不足，上世紀(jì)末期，國(guó)際上就提出了無(wú)人值守、即時(shí)監(jiān)測(cè)的橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。短板效應(yīng)，就是說(shuō)水桶的高低不影響其盛水高度，而是由最短木板所決定。基于此理論，以影響橋梁結(jié)構(gòu)安全參數(shù)為“短板”，比如：橋梁墩臺(tái)的沉降等，建立高速公路橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效降低系統(tǒng)的費(fèi)用，提高檢測(cè)效率，提升了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 基于短板效應(yīng)橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 基本原理

本系統(tǒng)主要應(yīng)用了連通管式電感液位傳感器，以橋梁墩臺(tái)的沉降為主要監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，即以其為“短板”，其基本原理是在被監(jiān)測(cè)的橋墩和基準(zhǔn)點(diǎn)之間裝配連通管道，即把兩點(diǎn)間垂直向的相對(duì)位置轉(zhuǎn)變成連通管內(nèi)液面的變化，通過(guò)連通管原理測(cè)得液面變化來(lái)計(jì)算出被測(cè)橋墩相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直變化。如果把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)于其它橋墩，該位置變化就是橋墩的相對(duì)沉降變化。如果把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)于永久點(diǎn)上，該位置變化則為橋墩的絕對(duì)沉降[2]。

3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建

本研究中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有：水管、連通管、通訊設(shè)備、電感式數(shù)字液位傳感器、監(jiān)測(cè)服務(wù)器及沉降監(jiān)測(cè)軟件構(gòu)成。在對(duì)墩臺(tái)沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，首先應(yīng)在橋梁墩臺(tái)上布設(shè)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)均可對(duì)該點(diǎn)的液位進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量；液位傳感器則通過(guò)RS-485總線串聯(lián)一起，測(cè)量所得的數(shù)據(jù)則通過(guò)總線多點(diǎn)采集功能傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)服務(wù)器，并保存于數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)測(cè)軟件則對(duì)各測(cè)點(diǎn)的沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并繪制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)程曲線。

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，將橋墩的沉降變化通過(guò)連通管管液面變化來(lái)反映，電感液位傳感器反映出液面變化的情況，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并儲(chǔ)存于傳感器的緩存中。通訊控制設(shè)備根據(jù)設(shè)置好的采樣數(shù)據(jù)和頻率定時(shí)從傳感器獲得所需的測(cè)量信息，通訊控制設(shè)備把這些信息傳輸?shù)街行谋O(jiān)測(cè)服務(wù)器，再通過(guò)特點(diǎn)軟件進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，同時(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，將被測(cè)高速公路的橋梁墩臺(tái)沉降變化反映出來(lái)。在實(shí)際操作中，往往因高速公路橋梁地域分布較為廣泛，橋址和監(jiān)測(cè)中心存在一定的距離，為實(shí)現(xiàn)及時(shí)、快捷的數(shù)據(jù)通訊，可應(yīng)用無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。采集器則和DTU無(wú)線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接，應(yīng)用3G、2G、電信等無(wú)線通訊技術(shù)和監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和傳輸。在數(shù)據(jù)計(jì)算完成后存儲(chǔ)于中心服務(wù)器，用戶可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)，查詢橋梁墩臺(tái)的變化數(shù)據(jù)[3]。

4 實(shí)際應(yīng)用

對(duì)上海某高速公路橋梁進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，該橋梁為上海至浙江高速段的一座大型連續(xù)性橋梁，全長(zhǎng)約512m，根據(jù)橋梁的資料，確定其12#和13#橋墩存在相對(duì)沉降，以14#橋墩為基準(zhǔn)點(diǎn)，將測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在12#和13#梁橋墩的上下游測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)則設(shè)在14#的上下游測(cè)完成測(cè)量點(diǎn)的布置。再應(yīng)用安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)12#和13#的相對(duì)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)未發(fā)生變化，表明對(duì)該橋梁不存在安全風(fēng)險(xiǎn)。要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)特別重要的高速公路橋梁，不能單單依靠單一監(jiān)測(cè)，應(yīng)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本研究表明，建立基于短板效應(yīng)的高速公路橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)有效的反映出大大橋墩的沉降變化狀況，為橋梁的日常維護(hù)提供重要的數(shù)據(jù)參考，可有效提高橋梁養(yǎng)護(hù)的技術(shù)水平，提高監(jiān)測(cè)效率和質(zhì)量，降低監(jiān)測(cè)和維護(hù)成本?；诙贪逍?yīng)的高速公路橋梁安全監(jiān)測(cè)可直接監(jiān)測(cè)到影響橋梁安全的關(guān)鍵性因素，在滿足監(jiān)測(cè)的要求下，相比傳統(tǒng)的橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可大幅減少系統(tǒng)建立規(guī)模，減少投入，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的最佳平衡。通過(guò)本研中的實(shí)際應(yīng)用，表明該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，且操作方便，在高速公路橋梁監(jiān)測(cè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]周華東.公路橋梁運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué).2014，（6）：14-16

篇10

[關(guān)鍵詞]煤礦生產(chǎn)；監(jiān)測(cè)監(jiān)控；集中式；分布式

近年來(lái)，我國(guó)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況十分嚴(yán)峻，重、特大惡性事故頻發(fā)，不僅給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命帶來(lái)了巨大損失，而且還產(chǎn)生了惡劣的社會(huì)影響，煤礦安全問(wèn)題已成為影響煤炭工業(yè)生產(chǎn)以至于社會(huì)穩(wěn)定的重大問(wèn)題。煤礦事故頻發(fā)的主要原因有：（1）對(duì)煤礦中危險(xiǎn)有害因素的監(jiān)測(cè)和控制存在缺陷；（2）煤礦中各種類型系統(tǒng)相互獨(dú)立，信息不互通。國(guó)內(nèi)外的辯學(xué)研究翻工程實(shí)踐表明，對(duì)重大危險(xiǎn)源實(shí)施安全監(jiān)控預(yù)警是預(yù)防和拄制重特大工業(yè)事故的有效途徑。實(shí)踐證明：任何事故的發(fā)生發(fā)展都有征兆出現(xiàn)，即安全狀態(tài)信息，這些信息大多數(shù)是可觀測(cè)的，有些還是可控的。為了從根本上解決煤礦安全問(wèn)題，需要采用高新技術(shù)手段對(duì)煤礦實(shí)施安全監(jiān)控預(yù)警，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，隨時(shí)進(jìn)行排除，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

1.系統(tǒng)的組成

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級(jí)或三級(jí)管理的計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)，一般包含測(cè)控分站級(jí)和中心站級(jí)。每個(gè)測(cè)控分站負(fù)責(zé)某幾路傳感器信號(hào)的采集和某個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，實(shí)現(xiàn)了采集、控制分散：中心站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、儲(chǔ)存、傳輸，實(shí)現(xiàn)了管理的集中。中心站與分站和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通信、傳感器到測(cè)控分站的數(shù)據(jù)傳輸、測(cè)控分站到執(zhí)行或控制裝置信號(hào)的傳輸，是通過(guò)傳輸信道實(shí)現(xiàn)的。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統(tǒng)三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺(tái)計(jì)算機(jī)，電源，數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)運(yùn)行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計(jì)算機(jī)穩(wěn)定工作，一般還配備了機(jī)房恒溫調(diào)節(jié)，不間斷電源等輔助設(shè)施。

井下分站和傳感器構(gòu)成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對(duì)傳感器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)送到地面中心站：另一方面，將地面中心站發(fā)來(lái)的指令或從傳感器送來(lái)應(yīng)由分站處理的有關(guān)信號(hào)經(jīng)處理后送至指定執(zhí)行部件，以完成預(yù)定的處理任務(wù)，如報(bào)警、斷電、控制局扇開(kāi)啟等：并向傳感器提供電源。

2.系統(tǒng)的分類

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按工作側(cè)重點(diǎn)分為環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩大類。每種系統(tǒng)又可能包含若干子系統(tǒng)。如環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能配備瓦斯突出預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測(cè)采掘工作面、機(jī)電硐室、采區(qū)主要進(jìn)回風(fēng)道等自然環(huán)境的參數(shù)，其主要功能為監(jiān)測(cè)低濃度沼氣（4％以下）、高濃度沼氣（4％～100％）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、負(fù)壓、礦壓、地下水、通風(fēng)設(shè)施、煤塵、煙霧等參數(shù)，除實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)外，還應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》的要求及各礦井實(shí)際情況，在一定地點(diǎn)及工作場(chǎng)所設(shè)置報(bào)警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便防止和預(yù)報(bào)災(zāi)害。

3.系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成，其主要技術(shù)指標(biāo)，主要是以組成系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為特征。

3.1中心站的技術(shù)指標(biāo)

（1）容量。即系統(tǒng)可帶分站的數(shù)量，例如，井下100個(gè)分站，地面10個(gè)分站。

（2）主機(jī)型號(hào)及配置。指CPU型號(hào)，內(nèi)存容量，硬盤(pán)容量，軟驅(qū)數(shù)量、規(guī)格，配置外設(shè)的種類、型號(hào)、數(shù)量等，另外，還有備用主機(jī)的情況。

（3）傳輸速率。數(shù)字傳輸?shù)牟ㄌ芈剩纾?00bit／s，1200bit／s。波特率越高，傳輸效率越高。另外，還有傳輸距離、可靠性等指標(biāo)。

3.2測(cè)控分站的技術(shù)指標(biāo)

（1）容量。是輸入、輸出量的個(gè)數(shù)及類型。例如，模入8，開(kāi)入4個(gè)接點(diǎn)信號(hào)、4個(gè)電流形式信號(hào)等：開(kāi)出4個(gè)TTL電平、4個(gè)繼電器觸點(diǎn)輸出等。

（2）檢測(cè)精度。是反映分站性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一，一般用滿量程的相對(duì)誤差來(lái)表示。數(shù)值越小，則檢測(cè)精度越高。另外，還有分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離等指標(biāo)。

（3）接配傳感器。是指所接配傳感器的種類、型號(hào)、測(cè)量范圍、輸出信號(hào)形式、供電電壓、精度等

4.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為集中式和分布式。

4.1集中式

集中式控制是一種中心計(jì)算機(jī)直接控制被控對(duì)象的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是信息采集、分析處理、信道管理，控制功能均由地面中心站計(jì)算機(jī)完成。數(shù)據(jù)傳輸量大、負(fù)擔(dān)繁重，中心站計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，當(dāng)中心站和傳輸通道發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。集中式控制系統(tǒng)大多為星型結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)即可：增加、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)十分方便。中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的“瓶頸”，該系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點(diǎn)。

4.2分布式

分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DSSC系統(tǒng)，是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中廣為采用的一種控制系統(tǒng)。所謂分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就是由分布在不同地點(diǎn)，以協(xié)作方式互相配合進(jìn)行工作的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般在幾個(gè)地方設(shè)置執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)的低檔計(jì)算機(jī)，而較復(fù)雜的任務(wù)則集中由中、高檔計(jì)算機(jī)去執(zhí)行。

煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控分布式系統(tǒng)多用樹(shù)型結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。樹(shù)型結(jié)構(gòu)拓?fù)浜?jiǎn)單，適合于礦井安裝施工：信息單一，系統(tǒng)的規(guī)模易于擴(kuò)展，易于構(gòu)成多級(jí)分布式系統(tǒng)。地面中心站只須用一根電纜直通井下，井下各分站都并聯(lián)在這根主傳輸電纜上。這種結(jié)構(gòu)方式，分站連接十分方便靈活，可根據(jù)礦井現(xiàn)場(chǎng)情況靈活配置。由于分站與分站之間并聯(lián)連接，因此，任一分站的故障對(duì)其它分站無(wú)影響，分站的可靠性較高。但在首末分站距離較遠(yuǎn)時(shí)阻抗難以匹配。

構(gòu)成分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了樹(shù)型結(jié)構(gòu)還有星型、公共總線型、環(huán)型等結(jié)構(gòu)形式。它們之間的區(qū)別僅在于通訊過(guò)程中數(shù)據(jù)流的路徑和方式不同。