安全監測系統模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇安全監測系統，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1系統結構

現代化監測系統分為測控單元、監控主站和遠程信息管理中心。采集站的設立以堤防監測斷面（或堤段）為測控單元。監控主站同時控制多個采集站，向各采集站發送傳感器設置、采集參數、報警參數等指令。多個采集站分別用微波將信號傳輸到監控主站。主站通過電話公網將數據傳輸到各有關單位[1-2]。

2監測儀器

一般來說，堤防監測儀類似于地震監測儀，其工作原理是利用一件懸掛的重物的慣性，震動發生時地面震動而它保持不動。由儀器記錄下的震動是一條具有不同起伏幅度的曲線，稱為震動波線。波線起伏幅度與振動波引起地面震動的振幅相應，它標志著震動的強烈程度。從震動波線可以清楚的辨別出各類震波的效應。

3信息傳輸方式

根據實際需要和環境條件，信息傳輸方式可以分為專用電纜、超短波、微波、電話網絡以及地球同步數字衛星等。安全監測控制堤段建議選用微波或超微波，以保證對違法案件的持續監控。還可以設立采集站執行數據自動采集、儲存、通信等功能，各采集站之間以及采集站和主站之間具有獨立性，可以在主站停機的情況下自行采集和處理數據[3]。

4數據處理顯示系統

數據處理顯示系統的功能包括數據的采集與處理、常規計算、報警監視、報警順序及時間記錄、歷史數據管理、存檔和查尋等。由于每個測控單元具有固定的位置和獨立監測的功能，所以數據處理系統能夠準確的分析出震源的位置、震動起始的時間以及震動的幅度。從而使水政執法人員在最短的時間趕到事發地點，減小違法案件對堤防的破壞程度。

5安全評估模式

安全評估模式在預警系統中至關重要，可根據監測數據評估堤防的安全，且安全評估的可靠性取決于監測數據的準確性和評估模式的合理性。因此，在預警系統設計和研制中，一定要建立針對堤防具體條件和運行環境的合理的安全評估模式。簡單的說，可通過實地監測實驗，得出各種有可能在堤防產生震動的物體的振幅，比如重型汽車通過堤防的振幅、挖掘機取土的振幅、鉆井打孔的振幅等，以這些實地監測的數據作為工作人員評估堤防安全的參考。但是，由于問題的復雜性，合理的安全評估模式有待于進一步摸索[1-3]。

6系統軟件

系統軟件的作用主要是為堤防安全監測系統提供技術支持、簡化操作程序、便于網絡體系的管理。從而使整套系統更加迅速、有效地結合到實際工作當中[4]。

7結語

堤防安全監測系統是運用現代科技設備對水利設施安全實時監測的系統，雖然這套系統操作簡便、可行性強，但也是一項開拓創新的工程，其中必然會有很多的技術難題，如何合理規劃、設計和實施堤防安全監測系統，需要進一步研究和探索。堤防安全監測系統可以有效地節約水政巡查資源，大幅提高水政工作效率，有效地減小水事違法案件對水利設施所造成的損失，對于河道管理和病險水庫的管理具有廣泛的推廣應用前景。

8參考文獻

[1] 周小文，包偉力，吳昌諭，等.現代化堤防安全監測與預警系統模式研究[J].水利科學，2002（6）：113-117.

篇2

中圖分類號： X924.2文獻標識碼： A 文章編號：

1引言

隨著計算機技術的發展，變形監測技術也在不斷的發展，作為海岸安全，提防穩定性判斷，往往是在獲得監測數據后，利用計算機軟件建立安全監測系統，進行自動化數據處理以及自動安全穩定信息判斷，本文主要是闡述在構建海岸堤防安全監測體系以及相關應用方面的一些經驗。

2系統結構

監測系統的大體形式共有三種：集中式、分布式、混合式。現代自動監控方式，多數的設計者則采用監測預警系統中的分布式結構。監測預警系統的組成，共包括5個主要部分：量測儀器、自動采集控制器、信息傳輸設備，以及其相應的安全評價理論模塊和系統軟件。系統又分為采集站（即測控單元）、監控主站、遠程信息管理中心（如洪指揮中心）。采集站多設立在堤防監測斷面（或堤段），多個采集站會分別用微波將信號傳送到監控主站。一個監控主站可同時控制多個采集站，并向各采集站發送傳感器設置、采集參數、報警參數等指令。主站的數據則會通過電話公網的方式被傳輸到或其它任何地方。

1）量測傳感器

一般來說，堤防監測項目主要包括變形監測（內外部變形）、滲壓監測、滲流量監測、環境監測（包括海水位、海水潮位、氣溫、海風等）等。其中最主要的是對水土壓力和位移的監測。對于一個實體的堤防來說，應該根據該堤防的水文、地質、環境等因素，來選擇合理的監測項目，并在監測項目的布置上做出相應的優化設計。對于不同的監測項目來說，傳感器類型和型號有很多種，但監測方式各不相同。為使監測結果更加有效可靠，應從環境適應性、先進性、長期運行、可以實現自動化數據采集等方面的標準，對各種傳感器進行對比篩選。從成本的角度出發，可以將高精度但昂貴的傳感器跟稍低精度但價低的傳感器搭配在一起使用。

2）數據采集站

采集站的主要任務有：數據自動采集、存儲、通信等等，通常由以下由部件：自動采集控制器、電源、微波天線（也可采用總線）、防雷裝置等部分組成。在設置采集站過程中，最關鍵的一步是監測斷面的選擇，這一步對堤防安全狀態的監控管理是至關重要的，既需要綜合考察地質、水文、環境條件和往年險情情況，也需要考察堤防線路的長短，為避免電纜埋設過長，一般監測斷面之間距離以百米或千米計，各個采集站之間、主站之間具有各自的獨立性，因此，采集站可以在主站停機的情況下，自行采集和處理數據。自動采集控制器，應根據堤防監測項目所輸出信號類型以及通道數要求來進行設計。在可能的情況下，最好選用標準化設置，這樣一來，不同類型的傳感器都可接入，且不同的采集站均采用相同的軟硬件。采樣的時間間隔應合理選擇。例如：某系統研制的采集控制器分多段設置，分別為1min、5min、30min、2h、4h等，控制器既可以自動測定，也可以手動定點顯示測量數據，系統采集控制器可以設立報警限值，通過報警系統每秒會閃爍若干次進行提示，可以實現多通道報警（如發送數據到防汛中心，短信提醒，在網警報，甚至可以安裝鳴笛報警系統）。

3）主監控站

主站的作用是對各個采集站進行管理和控制、發送和接收采集的信號、評價安全狀態、報警、向遠程信息中心或防汛指揮中心發送數據。為了便于堤防的安全管理和系統維護，監控主站多設置在堤防管理機構的辦公用房內。監控主站由以下部分組成：自動監測預警系統軟件、控制微機、微波等通信模塊、Modem（調制解調器）、電話線路、防雷裝置等。

4） 通信網絡

在傳感器、采集站、監控主站、遠程信息中心之間進行數據和命令傳輸方式有：電纜、微波、電話網等組成的通信網絡，信息傳輸方式可以根據實際需要進行選擇，通訊專用電纜、超短波、及地球同步數字衛星等均可以作為信息通訊的手段。通常，系統中包含有三種通信方式：傳感器與采集器之間由電纜線連接；采集站與監控主站之間可用微波方式；主站信息會采用通過電話網絡以及互聯網將信號傳至任何地方，各通訊環節都應該在使用前中進行數據精密的檢測，以確保不會發生通信故障或失真的事件。

5）安全評價

在預警系統這一環節中，安全評價模塊則是更為重要的部分，必須要有安全評價模塊，才能根據監測數據評價堤防的安全。安全評價的可靠性，除了依賴監測數據的準確性，其余大部分都取決于評價模塊的合理性。因此，在預警系統設計過程中，一定要建立針對堤防具體條件和運行環境的合理的安全評價模塊。從實際出發，由于現實問題的復雜性，更為合理的安全評價模塊有待于在監測實踐中進一步探究摸索。堤防滲流作用是介于飽和-非飽和、非穩定-穩定發展的一個階段，加之，滲流場又有不同程度上的非均質，幾何形狀跟邊界條件又很復雜。使得在采用確定的方法來計算堤防的汛期動態滲流變得異常困難，難以精確計算和考慮各種各樣復雜的情況。一般，對于部分信息環境有非確定性的、會發生動態變化的狀況，應該對現場觀測的數據進行統計、處理、推斷，直接用于堤防滲流險情的判斷和預報比較合理。基于預警系統需要以及上述現狀的研究，應建立以監測數據為基礎的安全評價模塊、滑坡預測模塊這兩種模塊。前者主要觀測土層實際承受的滲透水力坡降和土的臨界水力坡降，對兩者進行比較，然后分為安全、輕度危險、嚴重危險、即將破壞這四個級別的標準；后者采用灰色突變理論對堤坡位移和滑坡形式進行預測。另外，為了對下一時刻的滲流安全進行預測，項目系統還應建立流安全灰色預測模塊。

3 監測系統軟件

系統軟件實現的主要功能包括以下幾個環節：采集、檢測、控制、存儲、計算處理、安全評價及預測、通信等。

1）軟件開發工具，軟件開發平臺選用普遍使用Windows操作系統的PC電腦，即可以滿足一般預警系統的開發要求。設計者通常會選C#或者VC++、VB等通用語言作為標準的開發環境，這樣一來可以廣泛的利用Windows下的各種資源，如控件、OLE對象等。

2） 實現的功能，軟件采用的模塊結構，主要有數據的采集處理和安全評價預警這兩大模塊。軟件的實現的功能有：

（1）數據采集處理模塊：設采集站的選擇菜單，監測所得的剖面圖形既可以繪制也可以對其進行一定的局部修改；傳感器，可以逐個的在監測剖面上進行安裝或撤消，最后可以以填表的形式輸入編號，類型、型號、量測范圍等；可以隨時設置或取消報警的限值；采集的數據會以傳感器編號順序形成列表，并標注采集的時間；以采集值的時間為軸，顯示信號隨時間的變化情況，時間軸可以自行定義，如秒、分、小時、天等；通過數據庫總臺可以隨時調出、查看、編輯，甚至于另行存儲。

安全評價預警模塊：設有采集站的選擇菜單，調用采集處理模塊的數據；模塊中含有滲流評價、預測模塊、滑坡預測模塊；評價結果自動彈出，因此當有警情時自動彈出報警窗口的同時，也會報警蜂鳴或電話撥號等指令。

（3）遠程信息管理：接收監測主控站的參數和數據，隨時了解堤防的運行現狀；安裝與主站相同的安全評價預警軟件，使主站能夠方便的對各采集站進行遠程的安全評價和預測。系統軟件應具備靈活適用、功能齊全等特點，才能適用于堤防的監測與安全預警。

4 結語

提防安全監測系統的構建并不僅僅是軟件系統，整個系統構建還需要合理的監測方法和科學布置的監測點，自動化的監測數據采集系統和數據通訊傳輸技術；完善的安全評價和預測理論數據處理軟件。綜上所述，提防安全監測系統是一個由多項體系構成的綜合系統。

參考文獻：

篇3

礦井監測系統是由單一的甲烷監測和就地斷電控制的瓦斯遙測系統和簡單的開關量監測模擬盤調度系統發展而來。隨著傳感器技術、電子技術、計算機技術和信息傳輸技術的發展和在煤礦的應用，為適應機械化采煤的需要，礦井監測系統由早期單一參數的監測系統發展為多參數單方面監測系統，這些系統均針對某一方面的多參數監控。煤礦技工學校學生應當在原有知識點的基礎上更多地了解煤礦安全監測系統的組成及礦井通風專業安全監測系統所使用的設備及注意事項等常規知識，為今后的學習和工作奠定良好的基礎。

一、礦井監測系統的組成

礦井監測系統由環境安全監測系統、軌道運輸監測系統、膠帶運輸監測系統、提升運輸監測系統、供電監測系統、排水監測系統、礦山壓力監測系統、火災監測系統、水災監測系統、煤與瓦斯突出監測系統、大型機電設備健康狀況監測系統等組成。

二、環境安全監測系統

1.名詞解釋：用于監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、風速、風壓、溫度、濕度、煙霧、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主通風機開停，并實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制的監測系統。

2.功能：具有模擬量、開關量、累積量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能。

3.組成：由主機、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設備組成。

（備注：主機：主要用來接受監測信號、校正、報警判別、數據統計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網聯絡等。分站：用于接收來自傳感器的信號，并按預先約定的復用方式遠距離傳輸給傳輸接口，同時，接收來自傳輸接口多路復用信號的裝置。）

三、各傳感器的功能

1.甲烷傳感器：連續監測礦井環境氣體中及抽放管道內甲烷濃度的裝置，一般具有顯示及聲光報警的功能。

2.便攜式甲烷監測報警儀：具有甲烷濃度數字顯示及超限報警的功能。

3.風速傳感器：連續監測礦井通風巷道中風速的大小。

4.風壓傳感器：連續監測礦井通風機、風門、密閉巷道、通風巷道等地點的通風壓力。

5.溫度傳感器：連續監測礦井環境溫度的高低。

6.一氧化碳傳感器：連續監測礦井中煤塵自然發火及膠帶輸送機膠帶等著火時產生的一氧化碳的濃度的裝置。

7.煙霧傳感器：連續監測礦井中膠帶輸送機膠帶等著火時產生的煙霧的濃度。

四、甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測報警儀等的設置和報警濃度、斷電濃度、復電濃度

1、設置：甲烷傳感器應垂直懸掛，距頂板（頂梁、屋頂）不得大于300mm，距巷道側壁（墻壁）不得小于200mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車；一氧化碳傳感器應垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側壁（墻壁）不得小于200mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車；風速傳感器設在采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷的測風站，應設置在巷道前后10米內無分支風流、無障礙、斷面無變化，能準確計算風量的地點；風壓傳感器是在主要通風機的風硐內設置；溫度傳感器應垂直懸掛距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側壁（墻壁）不得小于200mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車；煙霧傳感器設置在帶式輸送機滾筒下風測10米～15米處。

篇4

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2010) 08-040-01

目前,礦山監測技術主要集中在礦山壓力、瓦斯、水文水質和粉塵等幾個方面。在信息傳輸采用無線、RS485等成本較高的測量方式,本文將介紹一種基于CAN技術的礦井安全監測系統,成本低廉,安裝方便的監測系統

1系統介紹

1.1系統組成

礦井安全監測系統結構框圖如圖1所示。

圖1礦井安全監測系統結構框圖

1.2工作流程

XC878單片機進行各個傳感器的初始化及數據的采集,然后通過自帶的CAN接口將數據發送到總線上,上位機通過CAN總線轉USB接口將數據進行顯示,然后可據此判斷礦井的整體結構各個參數。上位機可對單片機的狀態進行查詢。

圖2工作流程圖

2硬件設計

2.1XC878單片機

單片機是一種集成在電路芯片,是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能(可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路)集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。

XC878是高性能 8位微控制器。片內集成 CAN控制器并支持 LIN,具備高級互聯功能。

2.2傳感器

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

圖3全橋差動電路

2.3上位機

上位機采用微型計算機,運行 Windows系統 ,采用USB轉CAN接口電路,實現與單片機實現雙向通訊 。

3軟件設計

(1)單片機的軟件包含以下 4個部分:單片機初始化、A/D采樣、各個傳感器的數據采集、CAN報文的發送及接收。

(2)上位機軟件采用C++設計,通過USB轉CAN接口與單片機進行通訊。

4結束語

篇5

Abstract: With the large reservoir, river gate key water control project monitoring mission requirements continue to increase, further rapid development of computer, communication, automatic control, micro-electronics technology, automation system of water conservancy development with comprehensive function, interconnection network, openness and standardization. Therefore, the new technology is applied to dam safety monitoring system. This paper discussed the reliability of feasibility of the new technology in dam safety monitoring system.

Key words: dam safety; monitoring system; new technology; implementation; application

中圖分類號：TV5

引言：

大壩安全監測技術現在已發展成為一門新興的技術學科和工程專業, 是關系到社會公共安全的一項系統工程。針對水庫的城市防洪和供水功能而設計水庫自動化控制系統，它以先進的控制技術、可靠設備、成熟的分層分布的、全開放式的特點，被廣泛應用于水庫的運行管理之中，使得水庫管理的工作效率顯著提高。

1. 大壩安全監測系統新技術趨勢

隨著科學技術的進步及水利水電事業的蓬勃發展, 大壩安全監測技術也在不斷發展和提高。大壩安全監測系統新技術趨勢有以下幾點:

1.1監測設計優化

設計優化的目的是以最小的監測工作量，解決大壩安全監測中需要解決的技術問題, 在保證安全的前提下, 以最少的投入獲得最大的效果, 充分發揮安全監測的作用。為此, 國家90 年代初提出并進行了研究, 先后納入了水利部科技重點項目和水利部規劃設計總院科研項目, 研究成果在工程上應用后，取得了顯著的效果和巨大的效益。

1.2發展智能傳感器

這是一種將傳感器與微型計算機集成在一起的裝置, 使其具有感知本能外, 還具有認知能力。這種儀器具有復合敏感功能, 即能同時測量多種物理量和化學量, 如美國加州大學智能傳感器可同時測量液體溫度、 流速、 壓力和密度;此外, 傳感器還具有自補償和計算功能, 自檢、 自校、自診斷功能以及信息存儲和傳輸功能。

1.3改進數據采集系統

由于大壩安全監測的測點比較分散, 且儀器種類較多, 要實現對建筑物各測點的全面控制, 需要一種低成本、 可互操作的測控系統, 但目前國內外有關廠家產品的性能還不夠理想。因此, 對現有各種大壩監測數據采集系統的開放性、可兼容性、 可靠性及現場設備監測網絡的廣泛易組性( 適應多種通信介質) 、可遠程監控等性能進行改進, 是一個重要的發展方向。

1.4 群壩信息系統集成

在國內一些地區建立的水庫管理局和水電總廠的體制下, 往往要求統一管理流域系統或附近地區的多座大壩, 例如湖南五凌電力公司就屬于這種情況。為此, 需要以公司管理部門為中心, 各壩區為分中心, 實行統一管理、 遠程操控、 監測數據采集、 分析評價和網絡報送等由中心負責, 各分中心只需保證系統的現場硬件設備正常運行即可, 這就大大減少了管理人員, 且提高了工作效率。南瑞集團公司最近研制的分布式大壩安全信息集成系統在五凌公司應用, 較好地解決了這一問題。

1.5 采用綜合自動化系統

在大壩安全管理方面, 一般同時存在多個自動化系統, 其中包括安全監測、 水情監測、 閘門監控、 視頻監控等。水電自動化與大壩監測需要將安全監測系統，納入工程遠程監控系統進行自動化統一管理。對工程自動化系統的綜合管理, 應該是一種發展方向和趨勢。

1.6 利用視頻圖像監控

視頻圖像作為大壩安全監測的重要輔助手段, 可以更好地了解和檢查大壩的工作狀態和運行情況。 建立大壩圖像監視系統, 主要是對大壩、 地基、 岸坡的關鍵部位及監測設施建立圖像觀測點進行實時監控, 并將圖像傳輸到監測分站、 總站或管理中心,進行圖像監視、顯示、錄制、回放, 并對攝像設備進行遠控。對了解工程性狀取得了良好效果。

1.7進行現場安全檢測

安全檢測對大壩安全運行作用日益明顯, 主要是可以找出壩體及壩基內部隱患, 了解掌握大壩運行性態, 并可對大壩的維修加固進行檢查及評價。這項工作目前還在發展階段,其檢測設備和方法還需不斷研究和完善, 但是應當肯定, 安全檢測是檢查大壩健康狀態的好工具、 好方法, 將會越來越受到監測界的重視。

1.8開展安全報警研究

為避免產生安全災害和減少損失, 在進行了各種監測及資料分析的基礎上,進行安全報警是非常重要的。這方面國外研究較多, 有的發達國家建立了長期報警系統, 甚至還定期進行演習。中國在這方面還比較薄弱, 建議開展報警系統研究, 對報警準則、分級、設備及方法等提出一套切實可行的技術方案, 待條件成熟時可制定安全報警的規程、 規范。

2. 大壩安全監測系統中的新技術

2.1大壩形變觀測技術包括：測量機器人技術、GPS觀測技術、GPS一機多天線技術等。

2.2大壩自動化監測技術包括：光纖傳感技術、大壩CT、基礎巖層電測技術、滲流熱監測技術等。

3.G PRS 技術在大壩安全監測系統中的應用

3.1大壩安全監測系統由遙測站、中心站組成

3.1.1遙測站: 由測控裝置(MCU),變形監測、滲壓監測儀器和上游水位計等儀器, GPRS模塊,電源組成。

3.1.2中心站:由GPRS數據接收、中心端管理軟件組成。其工作的基本原理是:中心站的主控計算機在軟件的支持下,通過GPRS平臺, 接收每個監測站發出的數據, 數據終端完成各項數據的采集和處理,再經編碼調制后,通GPRS傳送給主控計算 機,存入中心數據庫, 并由主控計算機完成各種數據的顯示、分析匯總、報警、打印等處理。

3 .2G PRS 技術系統的先進性

目前國內生產的系統同國際上的幾種先進產品， 如美國的 Geomation 23 00系統, SINCO的IDA系統,意大利的GP-DAS系統相當, 系統功能、技術性能和總體結構都很接近,且在中國的大壩上應用時更具有優越性, 更適應中國的大壩安全監測儀器。如在差動電阻式儀器測量方面，采用了消除導線電阻及芯線電阻變 差影響的五芯測量技術, 這項性能優于國外系統。

4.彈性波 C T 技術在大壩自動化監測系統中的應用

4.1彈性波 CT 技術原理

CT( Computerized Tomog raphy )技術,又稱層析成像技術, 是醫學計算機層析掃描技術在地球物理領域的應用和發展, 是一項新興技術。工程 CT 技術, 是借鑒醫學 CT , 通過人為設置的某種射線( 彈性波、電磁波等) 穿過工程探測對象( 工程地質體) , 從而達到探測其內部異常( 物理異常)的一種地球物理反演技術。

由于所用射線不同, 又可分為彈性波 CT、電磁波 CT 及電阻率 CT等。

4.2彈性波 CT 技術實施效果

工程實踐表明,采用跨孔彈性波 CT 層析成像方法對大壩截滲墻進行質量檢測, 較為準確有效。根據截滲墻墻體施工工藝及質量控制造成的一些內在缺陷, 在墻體布置彈性波 CT 剖面, 利用彈性波 CT 具有分辨率高、可靠性好、圖像直觀、信息量大的特點, 可查明混凝土截滲墻分序施工造成的接頭縫, 以及澆筑不密實區等缺陷, 為截滲墻加固施工提供準確指導, 克服常規工程鉆探與地面工程物探勘察的不足, 但是同時, 由于跨孔彈性波 CT 固有 的/ 橫向模糊等因素造成的盲區, 對一些特有的異常體如自上而下縱貫剖面的異常無法區分, 還需要對彈性波 CT 的觀測系統、 反演理論等進行更深入的研究。

5.總結：

大壩安全監測技術雖然已經較為成熟，某些方面甚至已達到了國際先進水平，但是，在新的時代仍然面臨著許多新的挑戰。展望未來，希望能夠看到的是一個完整的滿足大壩及工程安全監測需求的儀器系列，它們將是高精度高可靠性高穩定性和智能化的儀器系統; 一個功能強大性能優良穩定可靠小型化的自動化采集裝置; 一個可采用多總線多介質構建各種規模的穩定可靠智能化的大壩安全監測自動化系統; 一個具有區域性綜合管理能力的大壩安全監控網絡管理系統，它擁有完備的智能化在線監測離線分析安全評判風險評估和決策支持系統，能及時充分地挖掘大壩安全監測的有用信息，在確保大壩安全運行的基礎上，充分發揮水電站水庫的最大經濟效益和社會效益。

參考文獻:

篇6

前言

作為大量先進技術的綜合體，傳感器技術處于科學界的前沿，代表著現今最先進的安全監測技術。在大量的實際應用過程中，傳感器均能夠快速、準確的提供所需要的信息，替代了大量操作人員的實際操作，不僅保證了信息數據的采集精度，還保證了傳遞速度，以便更好地對生產中的各項參數進行測量、控制。現階段，傳感器技術已經廣泛應用在醫藥、冶金、電力能源、石油化工、礦山等相關行業，并在主要崗位或重要裝置上扮演著極其重要的角色。作為一個國家數字化、網絡化、智能化的重要標志，傳感器技術的成熟發展已經得到了各行各業的肯定，其在各行業發揮的作用還在不斷的迅速擴大。

1 傳感器技術

在現代工業生產中為了檢查、監督和控制某個生產過程或運動對象，使它們處于所選工況最佳狀態，就必須掌握描述它們特性的各種參數，這就首先要測量這些參數的大小、方向、變化速度等等。傳感器是感知被測量（多為非電量），并把它轉化為電量的一種器件或裝置。其通常由敏感元件和轉換元件組成。敏感元件是傳感器中直接感受被測量的部分，轉換元件是將敏感元件的輸出轉換為合適的電信號部分。傳感器組成如圖1：

2 傳感器技術在安全監測系統中的主要應用

2.1 傳感器在安全監測系統中應用的必要性

由于傳感器大多使用光纖，因此說具有抗干擾能力強、抗輻射性能好、體小質輕、易彎曲等特點，因此更適合在受限空間、易燃易爆區域以及強電磁干擾等環境中應用。因此說現階段傳感器適用于絕大多數的惡劣作業環境中，能夠提供高效、可靠的監測數據。例如，在石化企業成品油罐區這種高危環境中，可以通過傳感器來進行溫度、壓力、液位、氣體濃度等信息的采集，能夠迅速將信號上傳至主控室，繼而實現對生產的安全、高效控制。

2.2 安全監測系統地重要組成

現階段傳感安全監測系統主要由網卡、監測系統采集機、二次儀表以及傳感器等網絡部件組成，具體如圖2：

2.3 傳感器的工作方式

傳感器系統地工作流程是，先通過傳感器將采集到的參數轉化為光脈沖信號，并將其通過光纖傳輸到光電轉換器，光脈沖信號通過光電轉換器轉化成為點脈沖信號的同時，再進行放大整形，傳給二次儀表，通過二次儀表對電脈沖信號的線性化處理，進行儀表的靈敏度、量程調節，以數字的形式將被測數據顯示出來。

現階段絕大多數的二次儀表都采取串行通信方式與監測系統采集機相連的方式，監測系統采集機再對二次儀表傳送過來的信息進行加工處理，繼而實現被監測參數的@示、計量、處理以及報警等功能，從而實現自動監測的目的。最后，監測系統采集機還能夠通過網絡將監測數據傳輸到局域網中，進而實現相關數據、情況的信息共享以及自動匯報。

2.4 傳感器的安全機理

現階段傳感器的安全機理在于：先將傳感器以及傳感器的測量單元高水準安裝在監測現場，再將計算機系統、二次儀表以及光電轉換器安裝在儀表操作室內部，并使用光纜將各個部件之間有效連接，繼而再通過光電轉換器將傳感器與二次儀表連接起來，最后再通過隔離信號安全柵、電源安全柵將觀點轉換器與二次儀表連接起來，做到被測現場無電流、電壓等電信號，實現安全監測系統的無電監測，保證監測安全、高效。

3 傳感器技術的未來發展方向

3.1 新技術、工藝以及材料的應用

隨著大量先進技術的研發成功，傳感器制造過程中應用了更多的精密加工技術，大幅度提升了傳感器的性能，與此同時，由于微電子、微機械以及超精密加工技術的逐漸成熟，在傳感器的開發與制造過程中不斷普及，促進了傳感器的微型化方向發展。

作為傳感器性能提升主要依靠傳感器材料的改進，因此說要提高傳感器的技術水平離不開材料的研發。雖然現階段應用的半導體材料具有體積小、質量輕、靈敏度高、響應速度快等優點，并且在傳感器制造中占有很大比例，但是生物、高分子、智能材料、陶等新型材料的開發與應用，也改善了傳感器的性能與應用范圍，使其在實際應用中的頻率越來越高。

3.2 傳感器的多維化

現階段的傳感器只能進行單一點的數據測量，而未來的傳感器則會突破現有的監測方式，從空間上實現擴張，從時間上實現廣延，實現監測量的多元化以及監測方式的模糊識別。通過電子掃描技術的應用，我們可以將多個傳感器組合在同一設備中，繼而實現多維空間測量的突破。

3.3 傳感器的集成化

隨著監測技術的不斷發展，未來的傳感器必然會具有多點監測、多功能監測的功能，從而實現一個平面和空間的測量。此外，再通過半導體技術的應用，可以實現傳感器組成部分的集成化，也可以通過將后續電路以及傳感器集成化的方式，提高靈敏度，實現傳感器的生產自動化。

3.4 傳感器的多功能

由于現階段對生產監控的力度不斷提升，我們需要同時進行大量數據的采集與監控，因此我們就需要采用多種類型與數量的傳感器來實現監測目標。傳感器的多功能化就是要將多種信息的監測功能匯集在一種傳感器上，因此能夠在不影響系統正常運轉的前提下降低采購成本，并且實現傳感器可靠性與穩定性的提升。

3.5 傳感器的智能化

現階段智能化已經成為了一種發展趨勢，在傳感器的研發中也開始應用智能技術，創造出高度智能傳感器，并且已經取得了一定的成果。智能化傳感器能夠將信息數據的采集、處理、傳輸實現一體化，并且還通過自帶微型計算機的方式實現自我診斷、遠距離通信等功能。我們堅信未來智能化傳感器在企業生產中的應用必然會日趨廣泛，有效改善當前企業的安全生產狀況。

4 結束語

綜上所述，面臨日益嚴峻的安全生產現狀，我們必須提高安全監測系統的穩定性與可靠性，傳感器的應用對于安全監測系統來說至關重要。因此我們要加大對傳感器技術的研發力度，通過不斷應用先進技術、材料、工藝等方式，實現傳感器性能指標的不斷提升，提高安全監測效果，為企業的安全穩定發展提供充分保障。

參考文獻

篇7

一、引言

油庫是協調原油生產、原油加工、成品油供應及運輸的紐帶，是國家石油儲備和供應的基地，它對于保障國防和促進國民經濟高速發展具有重要的意義。在石油、化工、工礦等企業一般都有油庫，這些油庫既是企業重要的燃料基地，又是一個重要的生產環節。油庫區內儲運的易燃、易爆物質以及生產設備數量較多，事故風險高，安全監測難度大，面對日益激烈的能源競爭環境，迫切要求油庫加強安全管理，提高自動化監控和管理水平。

目前，國家安全監督部門對易燃易爆場所的安防監控越來越重視，對其要求也越來越嚴格，特別是中心城市的大型石油化工儲罐庫；政府科技部門也多次制定有關公共安全和城市建設等民生項目的規劃和政策。因此，油庫的安防自動監測與信息管理自動化系統日益被人們所重視。為了確保油庫的安全，必須要對影響油庫安全的部分物理參數進行實時的數據采集，實現油庫的安全自動化監測。

搭建數字化油庫安全監測管理的主要思想是：以對油庫基本設備設施及作業方式的數字化改造為基礎，依托油庫信息網絡一體化構建，實現油庫安全監控自動化。通過數字化油庫安全監測系統的建設，可以全面提高油庫的油料及油料裝備保障能力及保障效率、安全監測防衛效益、業務管理水平，并為更高一級、更大范圍的信息化建設提供基礎信息源。

二、國內外儲油罐區監測技術的應用

對于油庫罐區防火防爆檢測及監控技術，國外發達國家起步較早，研究投入較多，已有先進的自動化檢測和監控技術。像國外比較成熟的管理系統-霍尼韋爾油庫自動化系統，已經在世界各地得到了廣泛的應用，已經為BP、殼牌、埃克森等多個國家的大型石油公司實施了全面的自動化系統，在加強自身安全的同時，提高了效率，降低了運營成本。國外主要從以下幾個方面提高安全監測的自動化程度：

（一）儲罐液體自動計量系統

ATG（體積計量法）是國外應用最廣泛的計量系統，其代表產品有磁致伸縮液位儀、伺服式液位儀以及雷達液位儀等，液位測量準確度均達到±1mm內，其中磁致伸縮液位儀和伺服式液位儀還能測量分層液位（如油水界面），測量準確度達到±2mm。

（二）生產調度控制系統

應用電磁閥、管道泵、設備狀態檢測（壓力、流量、液位、閥位、氣體濃度等）、視頻監視等構成生產調度指揮控制系統對作業進行自動調度和控制。

（三）消防滅火系統

國外一般設有固定的消防設施，在庫區重點部位，設置報警按鈕，視頻監視系統進行觀察和確認，采用電動閥、調節閥、管道泵等構成自動滅火系統，可以在最短時間內，按照滅火預案啟動相關設備，實施快速撲救。

在國內，隨著社會的發展及科技的進步，各單位也進行信息化系統建設。最初是自動發油控制系統，后根據業務需要相繼實施了儲油罐自動計量系統、操作現場電視監控系統、成品油管輸計量系統以及成品油批發管理信息系統。通過近幾年的實際使用，提高了生產及管理水平，取得了一定的管理效益和經濟效益。但也存在一些明顯的問題：1.由于客觀原因所致，使得油庫各系統之間缺乏互聯，各個系統之間數據的采集、傳輸、整理沒有形成統一的標準，各基礎數據無法實現共享，得不到充分有效利用。當一個點出現問題時，與其相關的各點無法及時快速的做出反應，影響安全作業。2.目前的系統缺乏對安全監測方面的針對性，已經滿足不了國家安全監督部門對易燃易爆場所的安防監控要求。

三、大型儲油罐區監測系統的組成部分

針對當前國內油庫安全監測系統的現狀，建立大型儲油罐區防火防爆監測系統，主要目的是提高油庫的安全管理水平，為油庫安全、平穩、高效運行提供保障，并有效的銜接上層信息管理系統。該系統計劃由消防報警、油氣實時在線監測、儲罐區氣象和油罐自動計量等四個分系統構成，為了改變以往信息化建設中各個系統獨立建設、互不聯通的局面，需要構建數字化油庫綜合監管信息平臺，實現對油庫全局業務的數字化集中監管。通過對油庫四個分系統整合，可以實現油庫數字化業務統一監管，還可以全面提高油庫的消防、安全、油料綜合統一管理水平，并可為更高管理層提供遠程監管服務。整體系統組成圖如下：

（一）消防報警系統由火焰探測器、報警信號短信傳送設備構成；可以實現實時火災探測及示警功能；人工報警開關響應功能；監控中心無人值守時短信報警功能；數據信息自動保存功能；查詢統計功能。

（二）油氣在線監測系統由氣體探測器和氣體報警控制箱組成，將各探測器與控制箱通過電纜連接，控制箱與監控主機交換數據，實現在線監測功能。若控制箱報警，監控主機立即發出聲光報警信號，以便值班人員及時采取措施。此外還可以對控制箱進行設定，報警控制箱通過執行器可控制切斷閥門等操作。

（三）儲罐區氣象系統由氣象監測箱組成，氣象監測箱與控制箱通過電纜連接，實現在線監測功能。

（四）油罐自動計量系統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合高精度差壓變送器，獲得油品密度，從而實現全自動油品質量計量。實時監控儲罐液位數據，提供油品液位、水位、密度實時信息并有報警功能。另外根據罐容表可自動計算油品體積和質量。

四、結束語

建立如上所述的大型儲油罐區防火防爆監測系統，可以使油庫各系統之間聯系緊密，系統之間數據的采集、傳輸、整理構成了統一的標準，基礎數據實現了系統間的共享并且滿足不了國家安全監督部門對易燃易爆場所的安防監控要求。

參考文獻

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[4]韓飛，劉信陽，李生林，劉興長.軍隊數字化油庫研究[J].后勤工程學院學報.2004，2：8-11.

篇8

道路橋梁建設是我國現代化建設進程的重要組成部分，對我國經濟持續增長和社會進步有至關重要的影響。橋梁作為道路交通動脈的關鍵節點，其重要作用越來越為人們所重視。近年來，我國橋梁建設發展迅速，資金投入巨大，由于橋梁在經濟社會中的顯赫作用，它的安全性、可靠性越來越受到重視。近年來，國內發生的幾起大橋坍塌和局部破壞事故，使人們更深入地認識到，橋梁結構健康安全監測的必要性和迫切性，它已成為橋梁領域的一個重要方面，直接牽涉到橋梁和人民財產的安全性、經濟性和社會效益的發揮。

在橋梁建設中，斜拉橋的安全監測主要集中在施工安全和橋梁健康兩方面：一方面新建橋梁結構需要進行施工監控，以確保施工質量，順利通車[1][2][3]；另一方面由于自然災變和老化作用，橋梁運營過程中，會出現各種病害，潛伏著巨大的安全隱患，威脅橋梁安全[4][5][6]。

因此，為降低陳本提高利用效率，可以考慮開發同時應用于建設中施工安全和使用中橋梁健康的監測系統。

1.監測系統的功能分析

開發同時應用于施工安全和橋梁安全的監測系統，其功能是對橋梁建設和使用中情況進行監測，從而降低相應事故的發生實現安全建設和安全使用目標。按已有研究，一般認為斜拉橋的安全監測的過程是在重要結構的某些部位安裝傳感器，測量結構的某些物理量如應力、應變、加速度、位移等，將測得的這些物理量傳至計算機，計算機根據這些物理量推斷出結構的工作狀態。因此，開發斜拉橋安全施工和橋梁健康監測系統，系統一般需要具有以下三方面的基本功能：

1）監測橋梁結構中關鍵部位的結構內力變化。在施工中結構應力的監測是對于橋梁施工是否達到設計要求最直接的反映，對于保證工程質量具有重要意義。在橋梁健康監測中，關鍵部位的應力變化是對橋梁使用過程中損傷情況估計的基礎。

2）對橋梁內部結構變化和損傷的估計。關于橋梁施工、使用過程中，由于結構的環境、荷載、應力、變形等參數變化而導致的結構內力狀態改變及損傷已經有較多理論研究。開發相應監控系統中需要根據監測到的監測值結合已有研究對斜拉橋情況進行評估，以保障橋梁結構在施工過程和運營過程中的安全，并具備在結構遭受突發性荷載或損傷時及時的給出報警，從而降低突發事件對橋梁安全的影響。

3）對橋梁健康情況的常態監測。在斜拉橋施工和使用中，橋梁內部結構的變化是漸變得，對橋梁損傷的判斷和及時、恰當的養護與維修都是在全面系統地把握結構的健康狀態的基礎上進行的。因此，系統需要能夠長時間，大周期范圍內保留監測的數據，并據此對橋梁結構進行估測，從而科學養護維修斜拉橋，從而能夠盡量延長斜拉橋安全運營的時間，降低結構的壽命成本。

2. 系統硬件設備分析

系統硬件設備主要包括斜拉橋檢測裝置、數據處理的計算機系統和數據的網絡系統三部分。由于計算機技術和網絡的技術的快速發展，可以采用已有成熟的計算機系統和互聯網進行系統的開發，因此系統硬件設備的開發主要集中于斜拉橋檢測裝置的開發中。

斜拉橋內部結構檢測裝置的開發主要包括兩個方面，一是那些關鍵部位需要安裝傳感器，二是如何進行安裝。

對于傳感器安裝部位的選擇，根據已有理論研究和相關系統的開發經驗，結合斜拉橋施工過程和使用過程中安全監測的需要，開發相應系統時可將系統傳感器運用于斜拉橋的拉索、系桿拱橋的吊桿和系桿、懸索橋的纜索體系、預應力結構的體外索和體內預應力筋、大跨索膜結構的拉索、地錨和環錨等結構。

而對于傳感器的安裝主要包括以下幾個步驟：1）對各種規格拉索定型的傳感器產品進行選型；2）分析傳感器生產工藝，研制配套生產裝置研制；3）研究所選用傳感器性能及安裝使用方法；4）利用光纖光柵智能鋼絞線機械化生產線制作出拉索用Ф15.24光纖光柵智能鋼絞線；5）磁通量傳感器現場繞線裝置的設計與制作；6）傳感器裝置的安裝調試。

3.系統軟件分析

隨著信息化的不斷深入，一般的斜拉橋監控系統都不是獨立的，需要與已有的政府企業系統進行對接。所以斜拉橋監控的系統的開發一般需要依托互聯網技術，實現工程結構的遠程在線安全監測，形成信息管理、分析研究及技術服務平臺，提供面向業主、管理部門及廣大用戶（工程項目）的專業服務，協助其進行專業管理、數據分析、人才培養等。因此，按已有監控系統的開發經驗，系統軟件分析主要包括系統構架、數據流程、人機交互三個方面的內容。

根據上述軟件要求，可以采用已有監控系統的構架進行開發。比如在斜拉橋監控系統中可以整個系統采用C/S+B/S架構，基于.net和labwindows/cvi平臺開發，使用SQL2005數據庫。這樣軟件系統與硬件設備結合形成了一個以橋梁結構為平臺，應用現代傳感、通信和網絡技術，集結構監測、環境監測、交通監測、設備監測、綜合報警、信息網絡分析處理和橋梁養護管理等功能為一體的綜合監測系統系統。

而整個軟件的數據傳輸流程為：軟件系統的的原始數據來源于硬件設備中傳感器裝置采集到得數據，一般通過無線網絡進行傳輸，然后并入互聯網中送入數據處理系統，接著將處理的結果與原始數據存入數據存儲系統，通過數據系統使得使用者可以遠程實時的實現對斜拉橋施工、使用過程中橋梁結構情況的監控。同時，軟件系統通過對數據的分析和歷史數據的對比能夠在無人看守情況下，定時自動采集數據，對安全危險進行報警，從而能夠及時監控安全隱患。

對于系統的人機交互，主要包括四個方面：權限管理、數據查詢、生成報告、干預檢測。1）權限管理：登錄成功后可以查看當前用戶所屬業主的所有工程。如果是超級業主可以查看所有業主的所有工程。對不同用戶設置不同的權限。2）數據查詢：可查詢某一工程某一測量點的歷史數據和原始數據的分析結果。3）報告生成：根據需要按一定周期生成監測報告，對結構安全進行評估。4）干預檢測：可在人工干預情況下，進行手動測量。

4.開發實例

根據以上研究開發了一套用于斜拉橋施工安全與橋梁健康監測的系統，該系統已獲專利授權9項，其中發明專利2項，實用新型專利7項。產品已研制成功并通過了權威部門的成果鑒定，成功應用于柳州文惠橋、南寧永和橋、宜賓長江大橋、武廣高鐵、京滬高鐵、香港昂船洲大橋、甘肅九電峽水利樞紐等工程。

參考文獻：

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[3]田杰， 齊鉞. 潮白河三塔斜拉橋施工監控[J]. 施工技術， 2011，11.

篇9

前 言

隨著社會發展，飲用水安全已成為政府、社會、公眾日益關注的焦點，獲得安全飲用水是人類生存的基本需求。近年來，盡管各地農村加大了改水改廁工作力度，部分農民喝上了安全水，但仍有部分農民無法飲用到安全水，嚴重影響了農村居民的身體健康和生命安全。

重慶市是一個大城市帶動大農村的直轄市，其農村飲用水安全問題在西南地區具有典型的代表性，因此加強農村飲用水源保護，保障農村飲水安全，已經成為當前重慶市社會主義新農村建設亟需解決的重要問題。

1.農村飲用水安全現狀

1.1我國農村飲用水安全現狀

飲用水是人類生存的基本需求，其安全問題直接關系到廣大人民群眾的生命安全及身體健康。飲用水污染事件是指因物理、化學、生物等因素污染飲用水，導致水質感觀性狀和一般化學指標、毒理學指標、細菌學指標、放射性指標發生改變，超過國家衛生標準和衛生規范的限值或要求，造成或可能造成公眾健康危害的事件。近年來，中國飲用水污染事件頻繁發生，如 2014年蘭州市局部自來水苯超標事件、2013年杭州自來水異味污染事件、2012年江蘇鎮江自來水污染事件等飲用水安全問題引起社會各界的廣泛關注。

1.2重慶農村飲用水安全現狀

重慶農村地區飲水不安全性主要體現在水質差、水量不足、取水不便、不能保證供給等方面。截至2009年底，重慶市近2350萬農村人口中，有近1063萬人飲水不安全，占農村總人數的45.2%左右。其中，水質超標問題導致飲水不安全人口為近235萬人，水量不達標導致飲水不安全人口略為354萬人。

王曉青，侯新等對重慶市農村飲用水現狀調查表明，除渝中區以外的39個區縣，飲水不安全人口達到992萬人，占總人口的41.86%。

2.水質在線監測系統國內外應用研究現狀

作為傳統實驗室檢測的一項重要補充手段，在線式飲用水水質在線監測系統應運而生。飲用水水質在線監測系統是一個集水質衛生指標監測傳感器、無線數據傳導設備和遠程監控平臺為一體，運用現代自動監測技術、自動控制技術、計算機應用技術并配以相關的專業軟件，組成一個從取樣、分析到數據處理的完整系統，實現了對飲用水水質的在線自動監測，可 24小時連續、準確地監測飲用水中余氯、渾濁度、pH 值等衛生指標及其變化狀況，并通過網絡實時將數據傳輸到監控管理平臺。

2.1國外水質自動監測系統的發展狀況

美國日本等國很早就開始對水質自動在線監測技術進行研究和應用了。美國在上世紀70年代就已經運用水質自動在線監測系統對河海以及湖泊等地表水進行了實時的監測。日本也同樣應用自動監測系統對城市排水系統以及污水處理排水進行了實時監控，實現了自動連續監測的有效利用。

目前在國外已廣泛采用GPS全球衛星定位系統，GPRS 無線通信網絡以及計算機技術，建立起了無線分布式自動監測系統。通過水質自動監測系統以及通訊功能，可以對各個監測點的水質進行控制。

2.2國內水質在線監測系統發展現狀

我國水質自動在線監測、快速分析等體系建設尚處于探索階段。目前國內市政各大型自來水廠，主要靠直接引進國外飲用水工程成套系統，水質監測設備。監控系統也主要靠從國外進口。我國的水質在線監測儀廠家雖然很多，但是多數為民營企業，技術水平參差不齊，儀器的穩定性和可靠性不足，難以滿足我國水體環境復雜的監測要求。可以預測，在未來的幾年，水質在線監測儀器儀表行業的主要增長點將在環保相關領域的應用。水質的在線監測系統分析將迎來新的市場機會。

3.建設水質自動監測系統的技術要求

3.1監測點的選擇

在生活飲用水水質進行在線監控時，要對其監測點進行合理的選擇，這樣才能保證監測的有效性，在線監測過程中所要選擇的監測點有：（1）水源水的在線監測點，在該種監測點的選擇過程中，應該考慮其供電條件、通信狀況、交通狀況、水深狀況、地理位置等各種因素；（2）出廠水的在線監測點的選擇，一般會將水質的監測點設置于出水泵房附近的位置；（3）在進行管網水水質的監測時，要選擇能夠反映出廠水水質變化的監測點來進行水質的監測。

3.2監測參數與儀器

根據水質污染特征和監督管理的需要，選擇具有代表性的參數；儀器設備的準確度、檢出限、重現性等主要檢測指標要與實驗室方法具有可比性，測定范圍應滿足監測評價的需要，最好具有方法比對校準的功能；應配備水質超標報警的自動采樣器；儀器性能要好，抗干擾能力要強，運行穩定，故障率低。

3.3系統控制平臺

要求運行速度快，內存容量大，并具有斷電保護的功能；要具有仿真操作界面，可隨時顯示自動站各主要設備和關鍵部件的工作狀態，并具有各種故障自動報警功能，具有監測參數值超控制限報警功能和設備控制輸入設置功能。

3.4數據處理與傳輸平臺

開發自動監測數據庫，自動接收傳送監測數據，并具有對數據庫檢索、查詢和顯示歷史數據等各種功能； 開發對數據進行分析計算、報表編制的應用軟件，可實時打印自動站傳送的數據，并按要求格式打印各種報表；建立先進的軟件操作系統，要求界面友好，兼容性強，易于修改，易于升級。

4.展望

在經濟社會不斷向前發展的新形勢下，自動水質監測系統作為水資源和水環境保護的重要手段受到各級領導的重視，積極穩妥地發展水質自動監測技術，已成為水質監測能力建設的重要任務。水質自動監測系統建成后，將在跨界河流水污染紛爭、水質評價、入河排污口監督管理、水功能區污染物總量控制、安全供水等方面發揮人工監測不可替代的作用。實現水質信息在線查詢和共享，為控制水質和治理水污染提供科學依據。

參考文獻

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[4] 王曉青， 侯新. 重慶市農村飲用水安全現狀及水源地保護規劃[J]. 水利水電技術， 2011， （7）.

篇10

中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A

文章編號: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

我國是一個海洋大國,海洋面積為陸地面積的三分之一,各類船艇在國防、國民經濟和海洋開發等方面都占有十分重要的地位。船艇的基本部分為船體,其內部有工作艙、生活艙、貯藏艙、儀器設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,艙內消防安全監測尤為重要。

傳統的船艇艙室消防安全監測系統一般采用有線監控的方式,火災探測器直接通過硬線與控制器連接。有線監測系統造價高、布線復雜、擴展性差、設備后期維修困難[2]。目前,無線傳感器網絡已經在各種環境條件的監控系統中得到了廣泛的應用,船艇艙室的監測系統使用無線傳感器網絡,不會出現傳統布線方法帶來的種種不便。由于消防安全為長期的連續監測,使用ZigBee這種安裝簡單、能量消耗小的短距離無線通信技術十分適合。本文提出了一種基于ZigBee技術的船艇消防安全監測系統的設計方案,在成本低、易于實現的前提下實現對船艇各個艙室內部的消防安全監測。

1 ZigBee無線傳感器網絡

1.1 ZigBee技術簡介

ZigBee是一種低復雜度、低成本、低功耗、低速率的短距離雙向無線通信新技術,是建立在IEEE 802.15.4定義的可靠的物理層(PHY)和媒體訪問層(MAC)之上的標準[3]。IEEE 802.15.4定義了兩類設備類型:精簡功能設備(RFD)和全功能設備(FFD) [4]。在ZigBee系統中,這兩類設備指的是物理設備類型。在ZigBee網絡中,一個節點可以有三種角色:ZigBee協調器、ZigBee路由器和ZigBee終端設備[5]。ZigBee技術可實現的網絡拓撲結構有三種:星形、樹形、網狀,如圖1所示[6]。

圖1 ZigBee網絡拓撲結構

1.2 ZigBee技術特點

相對于傳統的無線電、微波、藍牙、射頻等各種無線通信方式,ZigBee技術是最低功耗和最低成本的技術[7]。ZigBee技術主要有以下特點:

(1) 功耗低,在低功耗模式下,2節普通5號電池使用時間為6~24個月。

(2) 設備成本低,協議簡單,協議免專利費,搭建平臺的成本較低,適合廣泛使用。

(3) 網絡容量大,可容納最多65 000個設備。

(4) 網絡的自組織、自愈能力強,通信可靠[8]。

2 船艇艙室消防安全監測系統

2.1 系統設計方案

船艇消防安全監測系統探測火災發生的原理是檢測火災發生前后的煙濃度、溫度和光這三個物理參數的變化,利用分布在艙室待測區域內的傳感器節點采集這些環境參數[8]。

船艇消防安全監測系統設計由硬件電路設計和系統軟件設計兩部分組成。使用ZigBee技術通過控制器和若干個傳感器節點,搭建一個無線通信網絡。多個傳感器節點置于船艇各艙室內,通過傳感器采集煙濃度、濕度、光強數據,將采集結果通過無線通信的方式發送到路由器節點,然后路由器節點再將數據以無線通信的方式發送到協調器節點。協調器節點將收集的多個數據進行分析處理后,顯示在LCD顯示屏上,同時也可通過串口將采集信息傳輸至PC機。系統設計主要結構如圖2所示。

圖2 系統設計結構圖

2.2 功能模塊設計

系統選用的ZigBee設備為基于Jennic公司的JN5139 ZigBee解決方案,它提供了完整的ZigBee協議棧、軟件編輯、編譯/鏈接、調試、下載等工具。JN5139芯片是英國Jennic公司推出的高性能、低功耗的一系列無線芯片,該系列芯片天線的靈敏度高、功耗低、通訊距離遠,為ZigBee技術提供了良好的解決方案[9]。系統節點框圖如圖3所示。

ZigBee網絡協調器模塊設備板載UART接口用于和嵌入式主板或PC連接,可進行數據傳輸及軟件下載或調試。作為網絡協調者,負責管理整個ZigBee網絡的組建和維護。傳感器節點/路由模塊設備采用2節5號電池供電,提供模擬傳感器和數字傳感器擴展接口,用于連接煙濃度、溫度、光強度傳感器。作為路由節點或終端節點,其自身可采集數據,并可轉發其他節點的數據包。

圖3 系統節點的硬件框圖

2.3 系統軟件設計

軟件平臺同樣使用Jennic公司所提供的代碼編輯和編譯環境Jennic CodeBlocks。CodeBlocks是一款開源的C/C++開發工具,Jennic基于這個工具對其進行擴展形成了自己的開發平臺。Jennic Flash Programmer程序用來將CodeBlocks中編譯好的代碼下載到控制器板或傳感器板中[10]。

系統的軟件設計包括網絡協調器節點和傳感器節點的設計。網絡協調器節點在初始化過程中找到合適的信道,建立一個網絡,循環檢測傳感器節點的綁定請求。當傳感器節點加入網絡后,便可進行數據的傳輸。傳感器節點的軟件流程圖如圖4所示。該程序的主要作用就是將傳感器節點加入網絡協調器節點建立的無線網絡,實時讀取傳感器測得的環-境參數數據,并周期性地將這些數據發送給網絡協調器節點。

圖4 傳感器節點信息采集流程圖

3 結 語

提出了一種以JN5139模塊為核心,基于ZigBee的船艇消防安全監測系統的設計與實現方法。將ZigBee這種低功耗、高可靠性、可擴展性強的無線網絡應用在消防安全監測,避免了各種現場布線,加強了系統的靈活性和可靠性,提高了船艇消防安全監測能力,更好地避免船艇火災的發生。

參考文獻

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