安全管理预警系统（精选11篇）
安全管理预警系统 篇1
随着生活质量的提高, 工作的需要, 汽车的普及率逐年增加。汽车在给人们的生活带来便利的同时, 也使道路的交通安全形势日趋严峻, 碰撞事故时有发生。事故的发生往往与驾驶员的疲劳驾驶以及对车距的误判断有很直接的关系。如果能够在交通事故发生前向驾驶员发出警告, 提醒驾驶员采取一定的避让措施, 可有效地减少和预防交通事故的发生。汽车主动安全预警系统是一种基于提高汽车主动安全性, 实现在行车过程中给驾驶员提供必要信息的技术装备, 它能在汽车发生碰撞之前向驾驶员发出报警的车载装置[1]。
目前, 国内比较普及的汽车安全预警系统只是倒车雷达报警。本论文利用80C52单片机, 设计了一款低成本、高灵活性、高可靠性的360°汽车主动安全报警装置。
1 系统总体方案设计
汽车主动安全预警系统的设计由五部分组成:主控单元, 雷达测距模块, 信息采集模块, 液晶显示模块和声光报警模块五个部分组成。其总体体系结构如图1所示。
各模块完成的具体任务如下:
(1) 测距系统:由超声波发生模块、超声波接收模块、单片机控制系统组成, 用来完成汽车的前后左右与障碍物之间的距离测量;
(2) 显示报警系统:主要由单片机控制系统、显示模块和声光报警模块组成, 用来显示汽车与前后左右物体的距离, 同时通过声光提示报警;
(3) 信息采集模块:通过传感器采集汽车的前进、后退、左转、右转、加速和减速状态;
(4) 单片机控制系统:是本系统的核心, 采用80C52芯片, 控制整个系统的运行, 同时对各种接口电路进行控制[2]。
2 硬件系统设计
汽车主动安全预警系统以80C52单片机作为核心控制器, 辅以外围电路如超声波发射电路和超声波接收电路、行车状态控制信号电路、显示电路、报警电路等组成。
2.1 前后左右方位处理电路
由于本系统对汽车的4个方位都进行了距离的检测, 因而4个超声波模块的回波信号都要送入单片机的中断端用于计算发射与接收到回波的时间, 但是我们采用的80C52单片机只有2个外部中断源, 这就涉及到外部中断信号的扩展与区分的问题。本系统采用了如图2所示的方式进行扩展。
2.2 显示与报警模块
液晶显示模块采用LCD1602, 该芯片具有低功耗、长寿命、高可靠性等特点。显示内容包括距离信息以及“F”、“B”、“L”、“R” (前后左右) 的提示。报警采用声光报警, 任何一个方向有报警信息时都触发声光报警, 同时利用P2.0～P2.3接上红黄蓝绿四个发光二极管提示前后左右的警情。原理图如图3和图4所示。
3 软件系统设计
系统软件设计采用结构化和模块化设计, 应用模块的程序设计思想, 系统分为主控模块、距离测量模块、状态判断模块, 声光报警模块、LCD显示模块以及前后左右四个方位的报警判断模块, 各功能的模块经过调试通过后, 再将他们根据总体设计的主流程组合起来做最终的应用软件。整个系统的软件设计采用C语言编写。主程序设计流程图见图5所示。
4 结语
本系统所论述的汽车主动安全预警系统通过利用超声波测距原理检测车辆与障碍物之间的距离, 并通过LCD液晶屏进行实时显示, 使驾驶者轻松地了解到本车与前后左右障碍物的距离, 同时通过声光报警提醒驾驶者警情的存在。系统结构简单, 成本低, 性价比高, 具有较高的实用价值。随着技术的不断更新, 我们可以采用语音报警模块代替声光报警, 使系统的报警提示更逼真[3]。
摘要：本文介绍了基于80C52单片机的汽车主动安全预警系统的设计方案, 设计了中断源扩展电路、显示报警电路等硬件电路, 用C语言对系统进行了整体的软件规划, 编写了距离测量子函数、汽车状态判断子函数以及前后左右4个方向的报警判断子函数等, 并对该系统进行了调试。结果表明, 该系统是一款低成本、高精度、微型化LCD显示的360°汽车主动安全报警装置。
关键词：80C52单片机,主动安全,外部中断扩展,LCD显示
参考文献
[1]王红云, 基于超声波测距的倒车雷达系统设计[J].自动控制以仪器仪表, 2008, (8) . (P69-P73) .
[2]李录锋, 基于AT89C51超声波测距控制系统设计[J].制造业自动化, 2012, (02) . (P45-P47) .
[3]芮长颖, 基于AT89C52单片机的汽车倒车雷达系统设计[J].信息化研究, 2012, (03) . (P42-P45) .
安全管理预警系统 篇2
关键词：安全管理；预警；多元信息；隧道工程
伴随我国社会经济和科学技术水平的不断提高，信息化施工已经广泛应用于隧道工程中，要确保施工安全及质量就需要采用实时监测。在现代隧道施工中，通信技术和计算机网络技术实现了遥控化的远程监控，其将采集和反馈信息的效率大大提升、规避施工冲突，可同时检测多项施工内容。为了应对地下隧道施工恶劣环境，应实时掌握施工现场信息，对信息的监测与反馈提出了较高要求，在改善与优化施工方法后，才能够确保施工的顺利开展。为了确保监测数据的及时性与正确性，应采用自动监测，这样，如果量测数据一旦超出预警值范围，可触发系统立即报警。在监控量测内容中中，采用计算机软件代替传统的人工后处理，可以避免对监测实时性产生影响，系统自动化的反馈、分析、处理，可以有效监测纷繁数据，提高工作处理效率。为了将上述功能有效运用、实现于隧道施工中，文章介绍隧道施工多元信息预警与安全管理系统，以自动监测隧道施工、确保隧道施工安全性。
1、安全管理系统
隧道施工多元信息预警与安全管理系统保护了专业分析、图形显示、工程管理、用户管理等。
1.1专家系统
设计岩土工程模型主要包括三个方面，一是仅凭借专家知识和工程类比经验描述；二是利用数学方法进行描述；三是基于以上两点。以上述三类为前提，来设计动态的、能力系统。如自动生成设计模型的能力应在动态设计中体现出来。动态设计建模技术重点：①求解技术，包括采用模糊优化设计、随机变量设计、参数设计等各种人工智能方法以及数学方法对方案设计问题进行求解。②专家系统，为进一步落实决策过程的自动控制以及工程策略的自动优化选择，必须借助逻辑思维、知识和专家经验。③建立工程关联数据库和经验数学规划方法，以及参照岩土体失稳准则等。
1.2专业分析
系统软件主要的工作就是对数据的专业分析与处理。隧道多元信息按照一定频率采集信号，从而使大量的多元数据形成。隧道施工多元信息预警与安全管理系统的专业处理内容如下：分析有限元、分析极限应变、分析灰色系统、以及分析回归。
1.3定位管理人员及设备
为了对机械、整体隧道人员、工作面等分布情况进行实时掌握，应实行人员考勤管理、对机械设备和现场隧道施工人员位置分布展开实时了解。这样施工管理层才能及时掌握并合理调度和安排劳动力、施工进度等情况。为了最大限度地为事故后救援工作提供帮助，在隧道发生事故或进入红色警报后，将现场人员分布信息、详情有效提供。
1.4灾害预警
无论施工方案如何精准与安全，都必须对施工中可能出现的客观、主观原因以及诸多风险产生的影响预先进行考虑。当施工环境较为复杂，通过不断地转化与积累，造成安全隐患的次要因素可能会上升成为主要因素。因此，在隧道施工中十分有必要研究灾害预案。以下述内容为原则编写录入隧道施工多元信息预警与安全管理系统中。将可能发生的事故以及后果做一明确；各方的应急职责；经费保障、物资、设施、设备、人员等的應急资源；应急措施；指挥与协调应急行动；恢复现场；法律法规的要求、管理预案等其他工作的处理。
1.5参与平台
信息化设计就是对原设计的科学性、合理性根据施工过程中的监测和调查进行论证，也称之为动态设计。在隧道施工过程中将动态设计方法有效应用，开展现场量测，并将有关支护系统工作状态以及围岩稳定性等信息得到，之后向支护和决策系统的设计反馈该信息。我国动态设计存在问题包括：①CAD技术、网络技术以及动态设计没有相容；②动态设计系统的实用性、可操作性较弱，且体系有待完善；③难于推广、使用范围太过局限。隧道施工多元信息预警与安全管理系统利用管理技术、施工、设计、网络、计算机、通信等，创建起信息反馈、处理分析、采集信息为一身的局域网，通过与英特尔的连接，该局域网实现施工方、设计方、监理方与业主相互间进行远程通信、与访问的系统。
2、多元信息预警
隧道施工多元信息预警与安全管理系统为保障隧道施工安全与合理设计，根据测点阀值或预设标准值的不同，多元信息预警实现监测项目自动预警功能，并对如下监测项目提供支持：①视频，将无线摄像头安装于隧道内需要区域，通过多功能采集器，视频信息被发送往无线基站，现场办公室与无线基站相连接，可对施工现场情况及时掌握。②声音，用于施工掌子面与主控制台之前的指挥、调配、通讯交互控制等。③施工，包括钻孔位移计、钢丝式位移计、多点杆式位移计等位移；以及锚杆轴力、支柱压力计、孔隙水压力计、钢筋应立计、压力盒等应力。④照度、风速、湿度、温度等环境类项目。⑤粉尘浓度、相对静压、风压、烟雾浓度、CO浓度、瓦斯等安全类项目。⑥其他有关数据等的辅助类项目。
3、主要系统功能
隧道施工多元信息预警与安全管理系统主要实现功能包括：测量周边位移；测量拱顶下沉；安装就位辅助设备与放炮眼位置；稳定性监测预警掌子面；视频拍照掌子面；为监测单位、监理单位、施工方、设计方、建设方提供多元信息共享；通过鸣笛、警灯进行4级预警报；隧道内通讯可利用已有基站实现；无线监测预警数字类、开关量类、电压电流类、频率类的各种选测端面传感器；后台通讯与定位人员、设备；二衬厚度可通过二次扫描实现；扫描断面。可以说在隧道施工过程中，隧道施工多元信息预警与安全管理系统组合采用了视频监控、施工管理、多种传感器数据的采集、人机定位以及3维激光扫描等技术，能够采集、分析实施监测数据，定位管理车辆与掌子面人员、实时显示与分析掌子面图像等，实现了隧道施工的全方位控制。
结束语
为大力推进我国隧道工程技术，有机结合了安全管理、动态设计方法、隧道工程检测技术等，并创建了隧道施工多元信息预警与安全管理系统。该系统对隧道已有的专家经验、专家分析、超前预报信息、设计、勘察等进行有效利用，从而准确地评价了隧道施工状态，对于不同情况的危险程度，从位于采集器和各无线基站上的警报器、分级预警指示灯进行预警。该系统应用与隧道施工中能够有效降低发生灾害的概率，提醒和预防类型不同的灾害。在实际隧道工程施工中，一体化了监测数据、通讯、视频、人员设备定位等，全方位分析隧道数据，从而实现安全管理，确保了隧道施工的安全性。
参考文献：
[1]李利平，李术才，陈军，李景龙，许振浩，石少帅. 基于岩溶突涌水风险评价的隧道施工许可机制及其应用研究[J].岩石力学与工程学报，2011（7）.
[2]李术才，薛翊国，张庆松，李树忱，李利平，孙克国，葛颜慧，苏茂鑫，钟世航，李貅. 高风险岩溶地区隧道施工地质灾害综合预报预警关键技术研究[J].岩石力学与工程学报，2010（7）.
长输油气管道安全预警系统 篇3
该管道通信以光缆通信为主, 卫星通信为辅。光缆总芯数为24芯, 目前实际采用8芯, 其中SCADA系统主用2芯、备用2芯;安全预警系统使用4芯, 其中3芯用于预警, 1芯用于实现预警系统的独立通信传输。
阿独线管道安全预警系统于2008年11月安装调试, 2009年1月1日正式投用。在阿拉山口首站、2号阀室、托托中间加热站、6号阀室、独山子末站分别安装了6套预警单元, 在托托站安装了1套预警管理终端。系统以托托站为中心, 分别对上游 (托托站——阿拉山口首站, 简称托托站西段) 和下游 (托托站——独山子末站, 简称托托站东段) 的6个检测段进行预警监测。
托托中间站及6号阀室情况
阿独线托托站为中间加热站, 位于阿拉山口首站与独山子末站之间, 站内设有站控室, 该站设有2套预警单元, 其中1套监测托托站——精伊霍铁路管段, 另1套监测托托站——6号阀室的管段;该站还设有预警管理终端, 其负责管道全线6段的安全预警监测。预警单元机柜安装在站内的阴保间, 预警管理终端和短信接收器安装在站控室内的操作台中, 显示器位于操作台上。
阿独线6号阀室为手动阀室, 位于托托中间站和独山子末站之间, 由于阿独线在投产运行后增设管道安全预警系统, 原手动阀室没考虑该系统设备的安装位置, 为此, 相关部门又单独为该系统的设备增建了机房。机房为半地下式, 面积约2.5m×2.5m, 设有防静电地板。该阀室室内温度夏季最高约为26℃～27℃, 冬季最低约为-3℃。
机房内设置机柜1面 (高1 400mm×宽600mm×深600mm) , 柜内安装预警单元1套、专用电源和配线架, 机柜内顶部自带风扇。机房还设有蓄电池组和太阳能电源控制箱。机房室外顶棚设置太阳能极板 (14块, 75W/块) , 电源容量为1kW, 主要为预警单元供电, 蓄电池备用供电时间为7天。
现场预警模拟测试及效果
在托托站做预警模拟测试的具体情况如下:
测试地点:托托站内的通信电缆井, 距离位于站控室的预警管理终端和预警单元约50m。电缆接线盒位于井内, 电缆盘留约2根×6m的余量。
测试内容:对该通信电缆井进行人工干扰, 如掀井盖、敲击光缆、向井内喊话等。
测试结果:站控室操作台上的播放器可传出敲击声和人员喊话的声音, 声音逼真, 同时预警管理终端监视器上有相应的画面显示。
在预警管理终端界面上可展示某一选定段的预警音频画面, 也可同时显示全线6个监视段的预警音频画面, 音频信号可为某一选定段或全线预警单元的混音。
该系统分为3个级别的报警, 当检测到有事件时发出3级报警, 报警持续5min或强度持续增加便升为2级报警, 最高报警级别为1级。
预警单元设有40G的硬盘, 可存放1个月的地区记录, 预警管理终端设有280G的硬盘, 可存放6个月的历史报警记录。告警音频数据可以备份, 可以进行历史音频数据调用回放, 实现音频数据与柱状图数据同步回放。
预警工作程序是:值班人员发现系统自动报警——人工识别确认为有效报警——立即电话通知阿拉山口首站——首站派所属巡线工现场检查, 并进行现场信息反馈——由阿拉山口首站或独山子末站确认, 将确认单返回到预警值班员处。
根据安全预警系统厂商运行维护报告统计, 2009年1～8月, 阿独线管道安全预警系统共计报警63次, 其中有效报警59次, 预警的符合率为93.65%。阿独线是以阴保桩 (阴保桩间距为1km) 为参考点, 提供预警地点的告警范围。预警定位精度为±200m。有时候告警位置有偏差。
由于管道所处地域和环境的不同, 对管道造成干扰的事件和程度也不同。阿独线的干扰主要是车辆, 施工事件较少。今后还需要加强识别过车和挖掘事件的预警。根据阿独线安全预警系统运行情况, 平均每月提供预警信息5～10条, 夏天较冬天多。
阿独线地处戈壁滩、无人区, 因此施工及外来干扰因素较少。在应用中, 系统对戈壁滩上“动土”的预警信号均可采集到。该系统检测的敏感度与光缆所处的土质松软程度有关, 在土质松软地段 (如沙漠和软泥地区) , 振动传递距离短, 人工挖到距离光缆很近时才能报警, 重型机械在管道上方行走才能检测到, 在戈壁行走则在20m外即能检测到。
该预警系统的智能判断系统功能较弱, 对告警事件的危险程度需要靠人机结合判断, 预警系统需要人员24h值班, 判断事件的正确性和准确性取决于值班人员的经验。
安全预警系统作用及不足
1.该安全预警系统应用有效, 并先后在原油管道 (阿独线246km) 、天然气管道 (西气东输苏浙沪长江以南管段300km) 、成品油管道 (兰郑长河南段750km) 投用, 为长输油气管道的安全预警、实时监测积累了一定的运行经验。根据该安全预警系统在阿独线10个月的实际运行情况, 笔者认为其可基本满足管道安全预警的要求, 使管道安全监测方式由人工现场定点、定时、间断巡检, 转变到了系统实时监测预警、人工监听识别告警, 减少了人工巡线的频次。
2.系统可以实时地对管道全线进行安全预警监视, 这是人工巡检所做不到的。但系统尚需人为识别报警, 其识别与操作员的经验和能力有关, 需要进一步完善历史数据的统计、查询和调取功能, 提高人机界面的友好性功能;需要提高机器的判断功能, 而不是只依赖于人的经验进行判断。
3.预警系统目前尚无法直观准确地告知操作者事件发生的地点, 只能告知大体范围, 事件定位精度为+200m, 在实际应用中还有待完善。笔者建议对已发生事件进行对比, 总结不同振动频率的规律, 量化事件结果;对事件的识别要进一步完善识别系统, 尽量开发系统的识别功能;还要提高系统的事件定位精度。
安全管理预警系统 篇4
正方高校教务管理系统漏洞修复漏洞预警
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近期该系统爆出了一个高危漏洞，攻击者可以利用该漏洞轻易获取网站webshell权限。下面给出漏洞的情况和修复方法:
漏洞类型：上传漏洞
漏洞文件：/ftb.imagegallery.aspx
该漏洞文件没有任何权限限制，访问者可以直接访问该文件，从而通过文件自有的上传功能，来上传构造好的可以解析的后门文件。
漏洞修复：可以设置images目录脚本解析权限为无.有能力的可以针对此文件做好权限身份验证，禁止普通用户访问.
安全管理预警系统 篇5
【关键词】加油站；安全监控预警；应急管理系统
加油站的安全防范是国家安全工作的重要内容，被列入一级防火单位。为了加油站的自身安全以及降低突发事故带来的危害，一般将加油站设立在偏僻的位置，且比较分散。加油站内储备的都是易燃易爆物品，且数量规模大又形成了密集的网点，因此存在的事故风险就非常大，一旦出现安全事故，将会带来无法计算的损失。【1】实现加油站的管理信息化和现代化、增强站内信息的及时掌握、提高站内的管理效率和应急反应是加油站当前面临的最大问题。
一、加油站内存在的危害因素
加油站是为各种车辆提供燃料的服务点，储备的都是易燃易爆的燃料物品，例如柴油、汽油等多种型号的燃料。这些燃料的储备使加油站存在很大的火灾和爆炸风险，加油站一旦发生火灾和爆炸事故，将会带来大范围的火灾、房屋坍塌、人员伤亡、财产损失、设施破坏、环境破坏，给站内、站外周围居民带来难以计算的大规模损失，甚至威胁到国家的经济和安全。下面对加油站内存在的危害因素进行罗列：
①加油、卸油、量油工作不以正常的工作程序为依据
②管道、设施没有定期进行安全排查，导致遭腐蚀严重管道、设施的存在以及安全管理设备的无法正常使用。腐蚀严重的管道、设施容易发生破裂，导致易燃易爆液体的泄漏。
③油蒸汽的密度比空气密度小、质量大，泄漏后聚集在地势较低的地方，会和空气进行混合，当達到爆炸限度时，一旦遇到明火，就会迅速燃烧发生爆炸。
④加油站内火源的存在也是加油站发生爆炸的一大危害因素，例如火柴、打火机、雷电等能够导致燃烧的因素。
二、避免加油站安全事故的发生措施
通过以上加油站存在的危害因素的罗列，设计了以下避免加油站安全事故的发生措施：
①开展安全教育工作，使工作人员认识到防火、防爆的重要性，提高他们的安全防范意识。
②提高工作人员操作行为的规范性，符合正常的工作程序。
③提高加油站硬件装置和工艺系统的水平。
④增加安全防范和监管力度
⑤以上措施都是如何避免发生安全事故的措施，真正从源头上避免安全事故的发生还要依靠安全监控预警和应急管理系统，从根本上提高加油站的安全和应急能力，及时发现站内存在的安全隐患。【2】还可以模拟事故发生的原因和过程，形成全面的应急管理方案。下面就对加油站安全监控预警和应急管理系统的设计应用进行具体论述，为加油站风险的规避提供参考依据。
三、加油站安全监控预警和应急管理系统的设计应用
安全监控预警和应急管理系统对加油站安全监控预警和事故应急处理的实现有着重要意义。图1是安全监控预警和应急管理系统的结构图，安全监控系统会对站内的设备状态、进出车辆、人员情况进行监控，然后根据收集的数据进行安全状况分析与预警，还会对报警设置进行显示、历史数据查询与管理、数据的综合报表和显示，当检测出安全隐患时会自动报警。通过对车辆和货物的监控，也可以及时发现存在的危害因素，进行紧急报警。应急管理系统通过计算机信息技术进行监控、分析和处理，通过监控及时获得相应信息，然后进行现场监控和勘察视频的上传。应急管理系统会对所有可能发生的事故原因和后果进行模拟，帮助制定管理、处置和救援方案。监控设备还会对加油、卸油、量油和周边情况进行实时监控，保证加油站的有序进行和周围应急救援资源的掌握。【3】具体的系统划分为视频监控子系统、油罐区域报警系统、油罐液位和温度监控子系统等。
①视频监控子系统
视频监控子系统主要是对加油站出入口、加油通道、办公区、油罐区等进行实时监控，包括各个区域的防爆摄像机和半球摄像机的监控。对存在的危害因素进行了有效的监控和排查。
②油罐区报警系统
油罐区域安装的是红外对射探头，组成了红外报警系统。红外对射探头发出的射线是普通肉眼看不到的，主要在油罐区外围墙形成了一道严密的保护网，用来感应外来入侵人员的进入，当发现有外来人员入侵时，系统会自动报警并在主机上显示出具体的位置，方便工作人员采取保护行动。油罐区报警系统有效的阻止了外来人员的入侵，对消除安全事故，保护燃油安全有着重要意义，保护了油罐区域的安全和加油站工作的顺利进行。【4】
③油罐液位和温度监控子系统。
用来收集液位信息和温度信息的是油罐液位和温度监控子系统，该系统通过对油罐液位和温度信息的收集，可以及时掌控油罐的信息，并将信息传送到主机，以判断油罐是否存在不安全因素，从而保证油罐的安全存放。
④卸油静电报警子系统。
卸油静电系统是用来检测卸油过程中产生的静电检测系统，将整个卸油过程涵盖在内。该系统由安全隔离器和静电接地报警器组成，要注意的是静电接地报警器要放在安全区域，因为它具有远传功能。
⑤可燃气体检测子系统
用于加油区和油罐区可燃气体的浓度检测的系统是可燃气体检测系统。可燃气体检测系统的主要功能是检测油罐区入口、卸油口的可燃气体浓度，根据卸油口和加油站顶部的防爆气体检测传感器检测信息，通过数据线线将信号传送到主机。
⑥视频监控主机
静电报警收集的信息和可燃气体的检测信息在视频监控主机上显示出来，还包括其他的数据信息和视频录像的收集与显示。该系统在数据收集以后会进行数据分析，通过视频的接线口、输入口和其他的子系统进行连接，比如防爆云台、声光报警器等装置。
⑦GPS定位系统
GPS定位系统主要用来对油罐车位置和安全信息的定位和及时掌握。包括油罐车的运行路线和其他信息的掌握，有效避免了司机的盗油行为，对加油站的财产安全进行了有效保护。
四、总结
加油站作为我国一级防火单位，其存在的风险不言而喻，加强加油站的安全保护加油站以及周围居民的生命安全和财产来说具有重要的意义。加油站安全监控预警和应急管理系统的设计应用是保证加油站及周围居民安全的重要方式，同时对事故的应急也有非常重要的作用。因此加油站的工作人员要提高安全意识严格执行安全监控预警和应急管理系统，实现加油站安全运行，促进经济的平稳发展。
参考文献：
[1]王寒. 加油站安全监控预警与应急管理系统[J]. 经营管理者， 2014（15）：384-384.
[2]桑海泉， 谷海波， 康荣学. 加油站安全监控预警与应急管理系统[J]. 中国公共安全：学术版， 2010（4）：55-60.
[3]杨虹. 加油站安全监控预警与应急管理系统研究[J]. 科技研究， 2014.
煤矿瓦斯爆炸安全预警系统研究 篇6
目前, 我国多数煤矿企业已经对矿井瓦斯含量、地下水位、温度、顶板压力等环节进行了自动化监测, 这对保障煤矿的安全生产起到了积极的作用。但是, 大多企业只是对原始数据进行简单地报警、显示存储, 获得的信息通常是相互独立的数据, 且大多是非线性变化的, 对监测数据之间的内部联系研究不足。此外, 如何从模糊和随机的大量数据中挖掘有用的信息也是亟待解决的问题。
为此, 针对煤矿监测系统所提供的数据具有冗余性、互补性与合作性的特点, 以数据挖掘技术为基础, 并结合数据融合技术的原理, 构建出煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统。采用数据挖掘技术对安全监测数据进行处理, 提取隐藏在其中的有用信息并分析规律, 运用信息对新的监测数据进行融合, 以期及时了解和发现事故的状态和趋势。
2 煤矿瓦斯爆炸安全预警系统原理
在煤矿安全预警相关理论的指导下, 借鉴文献研究成果, 本文构建出基于数据挖掘的煤矿瓦斯爆炸安全预警系统, 如下图所示。
煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统分为两步:首先通过对煤矿瓦斯爆炸历史监测数据进行数据挖掘, 建立数据融合的模板;然后对监测数据进行融合:新监测数据被送到系统中, 首先查询数据库, 确定检测数据的融合结果是否已经存入库中, 若已存入库中, 则直接输出库中存储的结果;若未存入库中, 则将其输入数据与融合结果一并存入数据库中, 以降低数据库的模糊度。
该安全预警系统是周期性工作的。当大量新的有代表性的监测数据输入系统, 数据融合模版与新的数据不再匹配, 输出误差超出限制时, 可启动预警系统的下一个工作周期:在存储了一定数量新数据的基础上, 通过数据挖掘模块重新建立融合模板, 并通过该模板融合新的数据。如此循环工作, 不断的进行自我纠正, 融合的模板将更为准确, 数据库也更完备, 使该系统的性能大大提高。
3 安全预警管理系统数据挖掘模块设计
本文主要采用粗糙集 (RS) 理论和径向基 (RBF) 神经网络相结合的方法。粗糙集 (RS) 理论首先对检测数据进行属性约简, 保持原信息系统分类能力不变的情况下, 对数据属性进行约简, 剔除冗余成分, 导出问题的决策分析;径向基神经网络具有较强的分类能力, 网络的权值可由线性方程组地推计算, 从而大大加快了学习速度并避免了局部极值问题。
3.1 评价指标体系的确定
评价指标体系的选择和确定是评价研究对象的基础和关键, 直接影响到评价的精度和结果。指标体系应能反映掘进面瓦斯爆炸事故的特征和基本状况, 以反映系统存在的危险状态为目标。因此, 指标体系的构成要素对评价过程至关重要, 选择的因素太多, 可能过分增加系统指标体系结构的复杂程度和评价的难度, 并且有可能掩盖了主要的关键因素;指标因素过少, 评价过程虽然简单易行, 但难以全面反应系统客观状况, 因此必须科学、客观、全面的确定指标体系。
在遵循安全评价原则的前提下, 依据三类危险源的观点, 通过对瓦斯爆炸“三要素”诱发因子的分析, 结合实地调查研究, 确定瓦斯爆炸危险源评价指标体系。瓦斯爆炸危险源评价指标体系包括三大类, 共涵盖 28个评价指标:其中, 第一类危险源是指固有存在的危险物质等因素, 包括平均断层落差、瓦斯浓度、顶板状况、平均瓦斯涌出量、自燃发火期;第二类危险源是能够约束第一类危险物质能量的措施等因素, 即机械设备保养维修合格率、瓦斯抽放设备完好率、设备故障率、安全防护设备完好率、风量供需比、温度控制合格率、通信设施完好率、通防设施完好率、局扇完好率;第三类危险源是指个人或组织管理等因素, 即安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、专业安全管理人员占有率、工人受教育年限、工人平均工龄、工人技术水平达标率、“三违”发生频率、工人平均受培训时间、安全投入兑现率、监管有效性、管理干部安全监察水平、违规违章惩罚到位率、安全信息管理体系、安全系统信息化体系。
3.2 评价等级的确定
根据煤矿安全生产的特点及其影响因素, 可将瓦斯爆炸安全评价等级分为五个级别, 如下表所示。
3.3 应用 RS 方法进行评价样本属性约简
对监测数据进行属性约简, 从而简化网络结构, 缩短网络训练时间, 提高识别精度, 简化表中的内容也更直观, 同时简化后的决策表要与原决策表具有相同的功能。
3.4 运用径向基 (RBF) 神经网络模型进行分类
使用粗糙集对原始瓦斯爆炸危险源评价指标样本数据属性约简后保留了瓦斯爆炸危险源评价指标体系的核心属性, 这大大减少了计算量, 简化了计算过程。然后根据约减后的核属性对所研究的瓦斯爆炸危险源评价样本进行多级分类。
4 实际算例
4.1 样本数据收集
本文在建立煤矿瓦斯爆炸安全管理模型的基础上, 以山西官地煤矿等各主要煤矿所收集的历史数据作为评价专家样本, 结合生产现场的实际情况收集资料进行安全评价, 以此检验评价模型的可行性、适用性。
4.2 RS 约简
用Rosetta工具对样本数据进行预处理, 对预处理后的决策表属性约简, 约简得到的结果为:平均断层落差、瓦斯浓度、平均瓦斯涌出量、机械设备保养维修合格率、设备故障率、安全防护设备完好率、通防设施完好率、安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、工人平均工龄、工人平均受培训时间、安全信息管理体系与安全系统信息化体系。
4.3 RBF神经网络分类
运用粗糙集理论对原始样本进行属性约简保留了14个核属性, 进而运用RBF神经网络的基本原理对这14个核属性进行多级分类。评价结果为第三种安全等级——中等级 (Ⅲ) 。
4.4 结果分析
通过上述指标分析, 第一类危险源对第二类危险源中的子因素作业环境有显著效应;第二类危险源中的子因素防护设备对第一类危险源有显著效应;第三类危险源中的子因素安全管理组织因素对第一类危险源有显著效应;第三类危险源中的子因素安全管理组织因素对第二类危险源中的机械设备可靠性子因素和防护设备子因素有显著效应;第三类危险源中的子因素安全信息管理体系因素和子因素安全系统信息化体系因素对第一类危险源与第二类危险源有显著效应。由此可见, 三类危险源中的评价指标是相互联系, 相互影响的。
另一方面, 上述评价样本的评价结果比对实际情况, 两者相符合。因此, 样本在经过粗糙集理论的约简后, 保留下的核属性依然保有较高的评价分类能力。同时, 径向基神经网络的功能就在于它能够对评价样本作出较为正确的区分, 这表明, 该评价模型有良好的适用性。
粗糙集约简后保留下了14个核属性, 对应的危险源评价指标分别是平均断层落差、瓦斯浓度、平均瓦斯涌出量、机械设备保养维修合格率、设备故障率、安全防护设备完好率、通防设施完好率、安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、工人平均工龄、工人平均受培训时间、安全信息管理体系与安全系统信息化体系。这样的分析结论正是指导我们要在平日的安全工作中加强对这些保留下的核属性的监控和防范, 与此同时, 对其余较为薄弱的环节也不可掉以轻心, 这样才能起到对煤矿瓦斯事故的预防和控制的目的。
5 结 论
煤矿安全事故是在多个方面共同作用下发生的, 对煤矿事故的管理必须要从“硬件”和“软件”两方面同时着手, 既要不断完善安全管理法规、保证安全设备、机械等的可靠性, 同时更要科学管理, 提高基层职工安全意识, 完善安全信息管理体系。
本文只针对煤矿瓦斯爆炸危险源进行研究, 而煤矿有瓦斯、水、火、顶板、矿尘五大灾害, 且各种灾害之间往往联系紧密, 相互影响。因此, 对每一种灾害系统进行充分研究是进行矿井综合安全评价的基础, 对矿井的综合评价及预警还需要开展大量的研究。
摘要：煤矿安全检测至关重要的一点在于能够捕捉到当前煤矿的安全状况并预测其趋势, 以做好防范措施, 但目前在这方面的研究相对较少。本文针对煤矿监测数据的特点, 以数据挖掘技术为基础, 并结合数据融合技术的原理, 构建出煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统。采用数据挖掘技术对安全监测数据进行处理, 提取隐藏在其中的有用信息并分析规律, 运用信息对新的监测数据进行融合, 以期及时了解和发现事故的状态和趋势。
关键词：煤矿安全管理,数据挖掘,预警
参考文献
[1]袁昌明, 张晓冬, 章保东.安全系统工程[M].北京:中国计量出版社, 2006.
安全管理预警系统 篇7
为适应经济发展的需要,我国铁路部门进行了6次列车提速,部分提速干线列车车速达到200 km/h。为保证安全运行,必须在道口提前预报运行列车的接近情况,通知过往行人、车辆及施工人员及时撤离道口。早期铁路系统解决列车接近时向道口作业人员发出警告,大多通过人工预警、响镦、限速以及红外线等方法。这些方法存在着误报率高、报警不够精确、耗费大量的人力物力等缺点。近年来我国一些研究机构相继开发出用于铁路安全的预警系统,但大多基于主站与分站之间采用导线直接连接的方式,这种方式成本高昂。
针对以上问题,笔者设计了一种新型的列车安全无线预警系统。该系统由1台设在作业人员工作地点的主站和1～8台设在防护区边界采集列车信号的分站构成。系统的组成如图1所示。
主站和分站间使用无线收发模块传输信息。主站接收分站上传信息,在实现信息处理、显示、存储和语音报警的功能的同时将所有信息上传至计算机的数据库;分站检测运行列车的速度和方向,检测磁钢故障和电池欠压等信息,并将信息发送给主站。该预警系统可以在最大限度节约人力物力成本的同时实现对列车接近时的准确语音报警,并提供历史数据查询的功能,有力保障了有关人员和设备的安全。下面介绍分站的设计和研制。
1 预警系统分站设计的原理和功能
分站由单片机作为控制核心,由3个磁钢传感器、信号调理电路,看门狗电路,无线数传模块、电源管理电路、2组铅酸电池(工作电池和备份电池)组成。
3个磁钢按照0.5 m的间距顺序安装在铁轨旁。当列车驶过分站时,车轮驶过安装在铁轨旁的磁钢传感器,磁钢传感器由于电磁感应效应输出一个正弦电压信号;调理电路将该信号整形为方波,单片机检测这一信号,根据列车车轮经过0.5 m间隔磁钢时间和顺序,计算出列车运行的速度和方向。单片机同时检测3个磁钢的状态和电池是否欠压,经处理后将数据信息经无线收发模块发送给主站。
分站采用地址编码方式与主站进行通信,每个主站最多可以连接8个分站并组成一个系统,主站根据分站设备的不同地址识别不同分站。
分站的主要功能和技术指标如下:
1) 无线使用频段为36 MHz～350 MHz,传输距离>3 km。
2) 单电池充电后使用寿命>90 d,待机电流<1 mA。
3) 双电源备份工作。
4) 列车行驶方向和速度检测。
5) 3磁钢备份接口。
6) 设备编址范围。01～08。
2 分站硬件设计
由于分站安置在远离道口的位置上,平时处于无人值守状态。从维护成本的角度考虑和系统可靠性的需要,要求分站系统工作在低功耗模式下,只有这样才可能让系统在电池容量一定的情况下工作尽可能长的时间,降低设备的维护成本,提高设备的可靠性。所以,低功耗是分站的硬件和软件系统的设计中必须考虑的一个首要因素。为降低功耗,所有集成电路全部采用CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)电路。
2.1分站电源电路的设计
分站电源电路如图2所示,用2个电压基准串联得到5 V电压,使用TLC27L2低功耗运放做电压跟随器放大电流,NPN三极管2N5551的作用是提高运放的输出电流,以满足系统5 V电源的需要。该电路中基准源LM 385稳定电压是2.5 V,最小工作电流为10 μA,12 V电源通过200 kΩ电阻给LM385提供大约47 μA的电流,以保证可靠性。低功耗运放TLC27L2的静态电流在10 μA左右,电源部分空载状态下总电流约在60 μA。该电路设计的最大特点是在保证电源质量的同时也满足了低功耗的要求。
2.2微处理器及工作模式的选择
从分站功能看,要实现数字计算,复杂的状态判断和无线数据收发,必须使用微处理器才能实现所要求的功能,使用单片机作为分站的控制核心。在外围电路中,调理电路、电源监视电路和看门狗电路的电流约在700 μA,89C5X系列的单片机在掉电工作方式下工作电流最大只有75 μA。因此,特意选择低功耗的单片机意义不大,考虑到程序存储器容量,选用使用广泛的89C52单片机。分站单片机系统原理如图3所示。
当没有列车通过时,单片机工作在掉电状态下,并完全切断无线数传模块的电源,此时整机电流<800 μA。当列车通过时,安装在铁轨上的磁钢传感器发出一个正弦信号,调理电路将其整形为方波,该方波信号连接到单片机的复位引脚上,激活处于掉电状态下的单片机,单片机开始从0000H地址运行程序,执行整个检测和数据传输过程,运行完毕后,单片机通过过程软件进入掉电状态,用C51语言编写程序如下:
PCON = PCON| 0x02 ;
MM: goto MM ;
无线数传模块与单片机的接口采用串行方式,地址设定用拨码开关与P2端口连接。
应用单片机掉电模式设计的关键点是保证在掉电方式下尽可能减少单片机端口的输出电流。单片机在掉电模式下所有端口输出高电平,这时应该保证外围电路尽可能减小负载。如在上述电路中,电阻RP1取值为510 kΩ。
2.3磁钢输入信号调理
在图4中,安装在铁轨上的磁钢接入左边的端子,分站仪器中共有3路与图4相同的电路。列车通过磁钢时,磁钢感应输出一个正弦电压进入仪器。在磁钢型号一定的条件下,磁钢输出电压的大小取决于磁钢安装位置,距离车轮越近,输出电压越大。日积月累,列车通过时所引起的振动,会改变车轮与磁钢的距离,因而磁钢输出电压也会变化,一般磁钢输出信号的峰-峰值在0.5 V～10 V的范围,因此有必要对磁钢的输入信号进行放大,以确保仪器运行的可靠性。R1为限流电阻,D11起钳位保护的作用,将电压值钳制在一定范围,保护运算放大器,C5与R1也同时构成低通滤波器,消除高频噪声。运算放大器仍然采用TLC27L2低功耗运放,降低整个系统的功耗。运算放大器将信号放大11倍后再经D11进行嵌位限幅,输出OP1到后级斯密特整形电路给单片机的P1端口,判断输入磁钢的通道号和列车到达时间。3路输出信号通过一个3输入与门电路同时送到单片机的外部中断INT0和看门狗电路使能,用于激活看门狗进而激活处于掉电状态的89C52单片机。
2.4复位及看门狗电路的设计
由于单片机只能靠硬件复位才能结束掉电模式,为了实现其迅速复位,以满足仪器快速检测,其复位电路如图5 所示。单片机的复位电路通过控制可再触发单稳态多谐振荡器74HC123来实现。磁钢检测电路中将3 组单独的磁钢信号通过与门与74HC123A 组的INT0 引脚相连,任何磁钢产生的信号都可以使INT0引脚有效。当有列车通过时,第一个磁钢信号使Q 点输出一高电平脉冲(时间常数为10 ms) ,单片机恢复正常工作状态。
看门狗电路原理如下:在磁钢信号INT0的驱动下,U6A输出一个高电平信号激活单片机,单片机恢复工作后立即给Delay以低电平,经过50 μs 后Delay输出上升沿;在这一阶段,U6A的CLR为低电平,时间常数约为2 s,只要在2 s内给Delay给U6A一个低电平脉冲,U6A引脚Q 始终输出低电平。即使此时74HC123A 组的引脚A 接收到任何磁钢电脉冲信号也不会让单片机重新复位,保证单片机正常工作。
2.5备份电源及切换的设计
备份电源指备用电源和工作电源,2个电源均采用19 Ah/12 V 铅酸蓄电池。仪器每天检测电源一次,当检测到工作电池处于欠压状态时,切换到另一电池,并将该电池由后备切换为工作电池,同时向主机发送电池欠压报警,以保证仪器连续不间断的工作。
仪器每次被激活的时间约为2 s,按列车通行量180 次/d计算,处于激活模式的时间为6 min/d,其余时间处于等待模式。按90 d计算,仪器处于等待模式时,整机电流约为800 μA ,其功耗为1.72 Ah ;处于激活模式时,整机电流约为115 mA ,激活时间为6 min/d,其功耗为1.035 Ah ;无线通信模块启动180 次/d,工作电流为2 A ,每次发送数据时间为1.5 s,功耗为13.5 Ah;以上三相功耗之和为16.255 Ah,所以对于19 Ah的蓄电池来说,可以保证仪器工作电源的使用寿命>90 d。这种计算是基于每天24 h中,平均每8 min就有一辆列车通过的状况。
工作电源/备用电源的切换是一个十分重要的问题。电子式切换开关容易受到无线模块强信号干扰;普通继电器必须一直供电,而且功耗大,在这种条件下磁保持继电器是比较理想的选择;磁保持继电器的线圈不需永久通电,只是在状态切换过程中通电,平时触点的开、合状态由永久磁钢所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要接通或切断负载时,只需正(反) 直流脉冲信号通过BAT1或者BAT2端激励线圈。如图6所示,JC2为磁保持继电器,继电器在瞬间完成状态转换,之后线圈不需继续通电,仅依靠永久磁钢的磁力就能维持继电器的状态不变。
3 软件设计
分站单片机程序用C51编写,主控程序流程图如7。整个软件流程以快速准确测出列车方向和速度为主,避免系统误报,有效地减小抗干扰信号对仪器产生的影响,减小功耗,保证可靠性。以下是分站程序要特别重视的2个方面:
1) 磁钢检测。
正常情况下,安装2个磁钢就可以测量出列车运行的方向和速度,为保证可靠性,我们设计安装了3个磁钢,其中1个为备份磁钢。在有1个磁钢出现故障的条件下,仪器仍然正常工作,但情况复杂很多。通过大量的列表和分析,我们采用每次列车通过,仪器连续检测5个磁钢信号,使用穷举法判断磁钢有无故障并进行相应的计算。
2) 干扰判断。
很多因素可能产生干扰信号,比如闪电、列车高压供电瞬间离合、路人用铁磁性物质碰撞磁钢等对磁钢的干扰,气候因素对无线通信质量的干扰等。软件保护采取了如下抗干扰原则:①分站与主站设备通信握手不成功最多发送3次,不成功自动返回等待模式;②单片机启动后,如果在1.5 s 内未检测到第二个信号,仪器进入等待模式;③单片机刚检测到的5个信号,不满足穷举法排列组合规则时返回等待模式;④测出的同一辆列车的2次速度的比值小于0.7或大于1.5,或者列车行进速度不在限定范围内,仪器进入等待模式。
4 结 语
1) 该列车安全无线预警系统已在铁路现场安装并长期使用。现场反馈的信息表明该预警系统可以大量节省用于防护工作的费用,不因施工作业防护影响行车速度,从而提高了作业人员的安全保障。
2) 运行结果表明,分站可靠性、低功耗等问题得到了很好解决,各项分站技术指标均已实现。
摘要：列车无线预警系统由主站和分站2部分组成。分站通过无线方式与主站通信,检测列车运行的速度和方向,主站设计有列车速度和方向的语音报警、故障提示、存储历史记录和检索等功能。在分站设计中,单片机采用掉电方式,磁钢外部激活的设计满足低功耗的要求。后备电池的切换采用磁保持继电器,有效地解决了在线侦测和低功耗的技术难点。该系统经长期运行,性能稳定可靠。
关键词：低功耗,单片机,磁保持继电器,列车,安全
参考文献
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安全管理预警系统 篇8
关键词：城市安全,预警系统,运行机制,管理体系
如今, 随着经济、社会和技术的高速发展, 我国城市化进程飞速发展, 但随着城市化进程的发展, 城市面临的环境和灾害问题日益突出, 严重地制约着城市安全的可持续发展。如2008年1月10日以来的雨雪天气在我国大范围地区肆虐, 遍及我国14个省份;2008年5月12日14时28分, 四川汶川县发生8.0级地震, 造成全国许多省、区、市均有震撼;如2008年9月食用添加三聚氰胺的三鹿奶粉后患病的婴幼儿超过千例。这些灾例都说明, 现代城市生活因安全状况而改变, 城市强化灾害预防机制十分迫切。安全是人的第一需求, 保障城市安全不仅关系到每个人的切身利益, 也关系到整个社会的和谐发展。
1 城市安全预警系统的内涵
城市安全预警是对一定区域范围内的城市安全现状进行监测与评价, 通过对城市安全伤害事故成因进行系统分析, 对其发生、发展及造成的危害进行测度, 预报不正常状态的时空范围和危害程度, 对可能发生的突发事故与灾害提前发布警报和提供警示信息[1]。城市安全预警涉及多个方面, 包括城市的环境安全、食品安全、经济安全、生产安全和社会安全。
城市安全预警系统是一个集语音、数据、图像为一体, 以信息网络为基础、各系统有机互动为特点的管理系统。通过集成的信息网络和通信系统, 将治安、消防、卫生救急、交通事故等应急指挥与调度集成在一个管理体系中, 通过共享指挥平台和基础信息, 实现统一接警、统一指挥、联合行动、快速反应, 为市民提供更加便捷的紧急救援服务, 为政府处置各种紧急与灾害事件提供技术支持, 为城市公共安全提供技术保障。
建立城市安全预警系统的目的在于预防和控制城市安全突发事件的发生及事件危害的蔓延, 保证城市安全处于可靠、稳定的有序状态。为了实现这个目的, 城市安全预警系统必须具备监测、参照、评价和预防功能。城市安全预警系统通过监测涉及城市安全的生态环境、经济、社会、文化、人身健康和资源供给等各方面, 反映各方面的运行状况, 并参照一系列指标进行评价, 发现危害城市安全现存的和潜在的问题, 从而对城市安全系统运行中的不正常状态进行及时调控, 对已经发生的突发事件进行及时处理, 提出建设性措施, 将城市安全运行发展控制在正常状态下[2]。
2 城市安全预警管理系统的工作内容
城市安全预警管理系统分为预警分析与预控对策两大子系统。预警分析是对各种城市安全灾害征兆进行监测、识别、诊断与评价, 并及时予以警示的管理活动;预控对策则是对城市安全灾害征兆的不良趋势进行矫正、避防与控制的管理活动。城市安全预警系统的工作内容如图1所示。
城市安全的预警分析包括四个阶段:监测、识别、诊断和评价。监测是预警系统正常运转的前提;识别是关键环节, 可使预警管理活动在复杂的致错因素中确立预警制度;诊断和评价是技术性的分析过程, 通过对事件危险度的确认和损失度的评价, 使预警管理活动能够抓住主要问题并做到追根溯源。它们之间是前后有序、信息共享的因果关系。
城市安全灾害预控对策包括组织准备、日常监控和应急管理三个阶段。组织准备、日常监控活动是执行预控对策任务的主体, 应急管理活动是特殊状态下对日常监控活动的一种扩展;组织准备活动不但联接预警分析与预控对策活动的环节, 也为整个城市安全预警系统提供组织运行规范[3]。
3 城市安全预警管理系统的运行机制
城市安全预警管理系统的工作原理实质上就是从整体上考虑问题, 把复杂的协调对象 (各部门) 作为一个体系和同一系统进行处理, 把系统内部的各个环节、各个部分、系统内部和外部环境等因素看成是互相联系、互相影响、互相制约的要素, 灵活利用各要素之间的联系, 通过增强各要素之间的协同效应, 协调各个部门的行动。城市安全预警系统采用科学的运行机制作保证, 充分发挥其整体效能。协调机制是用来组织管理参与城市安全预警管理的各部门之间的相互配合工作;指挥机制是城市安全预警管理工作取得成功的重要保证, 在各个参与部门和组织职责清晰的情况下, 各部门组织保持相对的独立性, 因而指挥职能主要发生在各部门与组织内部;信息沟通机制是城市安全预警管理系统实施的基础, 处置危害城市安全的事件必须处理好系统内外部的信息交换, 使各种信息及时充分沟通、反馈;预案实施机制是城市安全预警管理系统运行的特色所在[4];投入机制是实现城市安全预警管理系统的保障, 预警的正确发布依赖于设备和系统适用性、设备的保养与维护、操作者正确使用设备和系统等, 而系统的建立与维护、操作者的培训等都需要投入大量的资金。
4 市安全预警系统的运转模式
根据预警系统的目的与功能, 城市安全预警管理系统是对内外部环境的潜在风险因子进行监测、识别、诊断、评价和预控等, 因此, 城市安全预警管理系统的运转模式可以表述为如图2所示。
由图2可见, 该系统围绕着城市安全的内外部环境的变化而运转。关于外部环境, 主要是对危害城市安全事件的外部致灾因素的监测, 如天气等自然环境、公共安全等人为因素;而关于内部环境, 主要是对城市安全本身的管理水平等内部因素突然变化的监测。通过对这些内外致灾因素的监测、识别与评价, 及时发现可能引发危害城市安全事件的征兆, 采取预控措施。如果预控对策有效, 则将使城市安全恢复正常状态;反之, 则会发生突发事件, 引发城市灾害。如果对城市灾害的应急处理取得成功, 则城市恢复安全状态;反之, 如果处理不当或者失去控制, 则可能引发更大的社会性灾难, 从而使危害城市安全事件的性质和范围发生转变, 预警管理工作将会升级。因此, 必须通过城市安全预警管理系统的有效运作, 将危害城市安全的事件控制在有限的范围内, 及时、有效地进行预防和预控。而在这一过程中得到的各种结果与数据必须及时地反馈给预警系统, 通过再次整理和分析达到优化下一预警活动的目的, 从而使城市安全预警管理系统形成一个不断优化的循环系统[5]。
5 城市安全预警管理系统的管理体系
目前, 一些城市建立了各种预警管理和应急救援体系, 但都是各自为政, 仅针对各自领域而建, 专业技术手段、管理措施、应急预案等都不具兼容性, 一旦危害城市安全的特大事故发生超出各自的职权范围时, 就暴露出反应速度慢、反应能力差、信息失真、决策不力等缺点, 造成事故救援准备不足, 事故处置成本过高等弊端。针对上述问题, 建立城市安全预警管理系统的管理体系如图3所示。城市安全预警管理组织委员会是负责处置和管理危害城市安全事件的领导机构, 城市安全预警管理指挥中心是其日常办事机构;市政府是该组织的领导者, 安监局、公安局、城管局和环保局等职能机构是该组织的成员。遇到事故与灾害时, 各职能机构在市政府的领导下, 依据事件等级, 及时、准确地进行预警并提出相应合理的指导方案[6]。
6 城市安全预警管理系统管理的职能分配
城市安全预警管理组织委员会中的各成员在城市安全管理中各负有不同程度的责任, 根据城市安全预警管理系统的职能体系划分, 这些政府机构在城市安全管理中的职能可分为决策研究机构、协调指挥机构和预警监控机构[7], 可用一个综合性的图表来表示 (如表1) 。
注:▲为主要负责单位, △为次要负责单位
在表1中, 决策研究机构的主要职责是研究决定城市安全战略及总体规划;协调处理跨地区、跨部门重大危害城市安全问题;组织指挥处理重大等级危害城市安全的事件。协调指挥机构的主要职责是执行城市安全预警管理组织委员会决定事项;对城市安全进行职能管理、目标管理和过程管理;遇到重大危害城市安全事件时, 保障管理组织委员会领导依托管理指挥中心实施统一决策指挥。预警监控机构专门负责对危害城市安全的有关各方面事件进行监测、诊断、矫正及制定对策, 同时总结预警监控职能中的经验和教训。
参考文献
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安全管理预警系统 篇9
1 电网企业安全管理预警系统特点
电网企业安全管理预警系统能够防控电网企业事故的发生, 根据电网企业运行态势进行相应的分析报警。
安全管理预警系统是对电网结构安全系统性规划, 利用电网安全及时提升对事故安全的处理能力, 保证电网的安全运行。子系统之间的影响将对电网安全运行整体规划产生直接的影响, 一旦出现问题将会对电网企业造成不可估量的损失。危机的发生具有突发性特点, 为了能够提升电网企业安全管理预警系统综合运行能力, 在电网运行中要重视危机的突发性, 使安全管理预警系统能够涵盖整体电网运行全过程。重视对危机的识别能力, 提升预报工作效率。这是对预控危机的先决条件。
危机具有隐藏性特点, 只有积累到一定程度之后才会导致事故的发生。安全管理预警系统在对危机识别上具有滞后性特点。因此在进行电网企业安全管理预警系统设置中将特定指标作为警兆标准。这样能够提升对危机的识别, 降低危机发生的几率。为了能够进一步提升对危机的预控能力, 需要明确危机发生的根本原因。只有明确警源发生的原因才能够根据警源的特点制动措施进行解决。电网系统在运行过程中较为复杂, 很容易使子系统产生矛盾诱发危机出现。电网系统复杂关系的充分反映仅仅依靠预警系统很难进行全面的解决。预警过程手电要明确警情类型, 找出相应的警源, 在根据警情特点制定措施进行排警。收集信息资源是进行预警决策的关键措施。电网运行数据能够充分的反映电网系统的特点, 是作为检修电网运行的数据资源。系统的电网企业安全管理预警系统能够为决策提供依据, 安全有效的信息资源将是电网企业经济效益提升的重要方面。
2 电网企业安全管理预警系统创新发展措施
为了能够促进电网企业安全稳定的发展, 电网企业要认真贯彻国家制定的关于安全生产各项规定。在发展的过程中要强化预防措施的制定, 不断完善安全管理预警系统, 防止危机造成的事故进一步的扩大。强化责任意识对电网设备进行全面的检修工作, 明确电网运行中存在的安全隐患, 及时的进行排查工作。制定安全监督管理措施, 利用先进的措施提升对电玩安全运行的影响。
2.1 创新应急预警体系
我国应急预警体系还不够完善, 存在的问题制约了电网企业进一步发展, 因此我们要不断的对应急预警体现进行完善创新。出现的大面积停电现象应该成立相应的区域性联合应急救援中心, 对电网抢修工作进行统筹规划, 有效的协调物资的分配, 制定具有针对性特点的应急救援预案。保证应急预案运行的有效实施, 能够在危机事故中发挥有积极作用。同时还要强化对应急预案的宣传。电网企业要与部门进行积极有效的联系, 统一行动规划, 这是电力生产的客观性规律。坚持电网管理与调度之间协调统一发展, 充分的做好大面积断电情况的预警工作, 提升工作效率。
2.2 协调各方面之间的关系, 强化安全演练工作
电网的运行涉及到的方面较多, 一旦事故发生将会影响到全局的发展。因此电网的安全运行要在各方面积极有效的协调管理中强化安全管理预警系统作用的发挥。政府要根据电力市场的特点有效的协调电网企业与其他方面之间的关系, 制定有效的应急救治方案。电网企业要与电厂进行协调研究, 电网企业对电厂技术水平要进行评估, 保证电网安全运行的有效性。针对电网运行的特点, 积极有效的组织安全演练工作, 提升对突发事故的处理能力, 保证能够在最短的时间内实现电网的运行。
2.3 完善的社会应急救援系统
电网企业发生危机事故将会导致大面积断电情况的出现, 社会稳定发展将受到影响。针对这种情况的发生要相应的制定完善的社会应急救援系统。政府在危机处理方面处于主导地位, 明确电力安全管理内容, 强化国家电力安全应急救援体系的建立, 对公共资源进行整合, 当危机事故发生的时候要立即启动社会应急救援系统。同时要加强日常工作中对应急预案的演练工作。有效的对社会应急救援系统进行宣传, 提升社会危机意识和处理的能力。这是社会应急救援系统发挥功效的根本。
3 结束语
电网企业安全管理预警系统能够提升电网企业运行的有效性, 是一种对危机进行报警排警系统。安全管理预警系统在电网企业发展中发挥着重要的作用。能够及时的发现电网运行过程中出现的问题, 对问题的类型级别进行辨识, 寻找问题的来源, 根据问题的特点制定有效的解决措施。本文主要对电网企业中甘泉管理预警系统进行分析, 在科学技术的引导下建立预警系统, 提升电网企业对危机的预报处理能力, 对危机进行有效的预控是保障电网企业安全运行, 提升经济效益与社会影响的关键措施。
摘要：国民经济水平的不断提升带动了电网企业建设发展, 电网企业规模的进一步扩大将更好的保障社会对电力资源的需求。但是相应的电网企业在运行过程中将会面临的危机概率增加。危机造成的影响对电网企业的运行将是难以估计的。因此在电网企业运行管理过程中强化安全管理预警系统的建立是保证国民经济发展的重要因素。能够提升社会用电需求, 实现电网企业安全稳定发展。
关键词：电网企业,安全管理预警系统
参考文献
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安全管理预警系统 篇10
【关键词】医院感染；信息预警监测系统；设计
【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2016）04-0160-02
前言：作为医院感控制的重要手段，预警监测系统集大量数据于一体，包括抗菌药物应用、细菌耐药性监测、感染病例监测以及高危因素等信息。尽管近年来医院对该系统建设给予足够重视，但投入使用中有较多不足之处，要求做好设计与改进工作。因此，本文对医院感染管理中感染信息预警监测系统的设计与应用研究，具有十分重要的意义。
一、医院感染信息监测现状分析
医院感染监测水平是决定感染控制的关键性因素，从当前感染监测现状看，有一定的不足之处，表现为：①感染爆发难以预测。实际识别感染病例中，多依托于现场判定、手工操作，而实时预警、自动分析与监测都未实现，仅在患者出院一段时间，才发现有感染问题存在，这样将无法为临床感染控制提供帮助。需注意的是，感染暴发的控制，要求以预警机制作为保障，使感染暴发苗头被控制，才可及时采取针对性的策略；②数据采集问题。一般信息采集的信息多来源于各科室医护人员，人员将信息汇报给院感科，在此基础上由专职人员重新做好信息收集与整理工作，许多医技信息、检验信息难以及时被院感科人员获取，其导致无法及时反馈指导，最终造成管理决策不具备较高的准确度与效率。③数据分析与统计问题。由于感染管理涉及的内容较为繁杂，如多重耐药菌监测、抗菌药物的应用，单纯利用人工分析方式，不仅受人员知识层次、知识结构等影响，且因信息数据过于复杂，难以保证分析效果，且处理中易疏漏，这样最终分析的结果难以为医院感染管理提供参考[1]。
二、医院感染管理中信息预警监测系统的设计与应用
信息预警监测系统设计中，主要考虑将抗菌药物监控、多重耐药菌监测、医院感染预警以及其他模块等融入系统中，确保整个预警监测系统的应用有前瞻性。具体设计如下几方面。
（一）感染预警模块
感染预警模块设计中，要求与其他AIS、EMR、RIS、LIS与HIS等做到数据信息交接，这样整个系统既可做到筛选感染病例，也能满足其他统计、查询、干预与监测功能要求。同时，对于其他留置导管、发热、抗菌药物、感染暴发等，都可实现自动预警。需注意的是模块设计中，要求对感染预警指标进行明确，可结合相关的感染信息，如抗菌药物应用、微生物学细菌培养结果、常规化验结果等，在此基础上完成预警指标构建过程。系统会根据预警指标，自动确认感染病例，并对疑似感染病例进行筛选，由专职人员对病例分析。
（二）多重耐药菌监测模块
该模块设计中，要求对接微生物室系统，对具体的监测范围进行确定，由系统完成采集细菌药敏实验相关信息，检测其中病例并预警。当人员从系统中获取定植病例、多重耐药菌感染病例后，便可从干预专家库内寻找耐药菌防控SOP方案，并提供给主管医生。另外，多重耐药菌监测模块设计中，要求做到将数据作为导航，通过检索对耐药菌感染情况进行查询，可将任一时段内的耐药菌药敏变化信息导出，为用药选择与耐药菌防控提供指导[2]。
（三）抗菌药物应用监控模块
抗菌药物应用监控模块，在作用上主要表现为可使各科室抗菌药物使用情况被监控。模块设计中，可根据预防、治疗与用药的相关标准，对抗菌药物的不同应用目的进行统计，做到分级管理，一旦存在不合理使用情况，模块可进行预警。此外，对于其他如Ⅰ类手术切口，在抗菌药物使用剂量、用药时间以及药物种类等方面，都可被纳入自动预警的范畴中。
（四）其他模块
系统设计中，其他如切口感染监测、手卫生管理模块等也需进行合理设计。如在切口感染监测方面，设计中主要考虑系统可实时监控切口感染情况，并对其中的手术风险进行评估，在手术风险等级确定的基础上，对可使感染率、感染例次进行统计。另外，对于手卫生管理模块，且在院内感染控制方面可发挥重要作用，系统构建中，要求对手卫生数据做到实时记录，并根据记录信息完成分析、统计与报表过程。这样在数字化管理手卫生依从性下，能够使人员手卫生依从性得以提高[3]。
结论：预警监测系统的构建是医院感染管理水平提高的关键所在。实际进行系统设计中，应正确认识当前医院感染控制的现状，从感染预警模块、多重耐药菌监测模块、抗菌药物应用监控模块以及其他模块进行设计，在保证所有模块设计合理的基础上，使预警监测系统功能得到最大程度的发挥，通过预测与预警，使医院感染率得以降低，推动医院的整体发展。
参考文献：
[1]李运萍，潘丽杰，万志红，周文莉，马世民，董颖，王俐. 医院感染预警监测与统计信息系统的设计与应用[J]. 护士进修杂志，2013，17：1551-1554.
[2]钟山. 医院感染信息预警监测系统的设计与应用[J]. 中华医学图书情报杂志，2015，07：15-18.
基于嵌入式车载安全预警系统设计 篇11
1 车载安全预警系统功能
本文中的车载安全预警系统设计基于ARM Cortex M3内核的STM32系列处理器, 融合了蓝牙无线、定位导航、惯性导航、GSM无线通信等多种高科技技术。主要实现功能有:
(1) 超时、超速的实时检测:通过GPS对车辆的行驶状态实时跟踪定位, 获取行驶的时间和速度信息, 判断驾驶员是否超劳, 车辆是否超速。
(2) GPS/加速度计组合测速:利用惯性敏感器件加速度计解决GPS使在涵道、山谷内等, 出现弱信号或无信号的定位问题, 通过自适应卡尔曼滤波数据融合算法获取更精确的定位信息。
(3) 车载电话功能:实现蓝牙免提功能, 使驾驶员可以专注于驾驶, 保证车主在通话过程中的驾驶安全。
(4) 行驶状态检测:通过加速度传感器, 对行车三维方向上的加速度值进行测量, 判断车辆行驶是否超出加速度安全阈值。
(5) 远程监控功能:基于无线移动通信技术, 实现对车辆的远程动态监控管理, 当存在驾驶安全隐患或事故发生时通过无线网络将当前状态消息 (位置、速度、加速度、时间) 及时上报, 以便车辆监管部门采取相应的管理调度或急救措施。
(6) 监控报警:当驾驶员超速或疲劳驾驶时通过声光报警及时纠正驾驶者的不规范操作。
2 系统的硬件设计
根据系统设计的功能要求, 安全预警系统的整体结构框如图1所示。
2.1 微处理器MCU
设计中选用的主控芯片为STM32增强型系列的STM32F103RE, STM32系列是意法半导体推出的专为高要求、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的Cortex-M3内核的ARM控制器[3]。2.0~3.6 V的工作电压, 时钟频率可达到72 MHz, 内置512 KB FLASH和64 KB SRAM, 带片选的静态存储器控制器, 支持CF卡、SRAM、NAND存储器。片上集成有三路16位数模转换器、两路I2C、五路UART和三路SPI端口等, 其方便的扩展性及丰富的通信接口非常适用于本系统实现与多个外部功能模块的通信控制。
2.2 定位、测速电路设计
GPS是实现车辆定位及测速功能的核心模块, 这里选用的是瑞士u-blox公司生产的LEA-5S型号的GPS模块, 其具有22.4 mm×17 mm超小封装, 4 Hz定位更新速率, 65 m W的低功耗以及-160 d Bm的高追踪灵敏度。模块的串口TTL电平是3 V, 与STM32的通信电平一致, 因此应用中直接将模块的Pin3 Tx D, Pin4 Rx D与主控芯片PA3 USART2_RX和PA2 USART2_TX相连。
通信协议遵循NMEA-0183标准, 协议的语句格式以“$”开始, 以“
系统设计中选用Analog Device公司生产的型号为ADXL345三轴重力加速度计, 主要完成的功能有:辅助测速, 因其不受地理位置和周围建筑的影响, 运用扩展的Kalman滤波算法, 解决GPS在动态环境中信号失锁和周跳问题, 保证系统测速功能的实时性;对汽车行驶过程中的加速度检测, 通过检测的数据判断车辆是否行驶在安全的加速度阈值内。ADXL345是一款超低功耗, 小巧纤薄的3轴加速计, 可以对高达±16g的加速度进行高分辨率 (13位) 测量, 车载系统中应用了芯片上的I2C通信接口。
2.3 蓝牙免提模块设计
设计中采用了一款集成度较高的BC05MM-EXT蓝牙模块, 其内核芯片是英国CSR公司的BC05 Bluecore芯片, 执行标准Bluetooth 2.1+EDR, 模块内嵌的通信协议支持HS/HF、A2DP, 可实现免提和高质量的音频播放功能, 内置噪声消除和回音处理电路。
该模块的外围电路主要包括通信电路、音频输出电路、MIC滤波电路、状态指示电路、按键输入电路。STM32通过串口与蓝牙模块相连, 主要完成的任务是与带蓝牙功能的手机之间进行通信;按照模块支持的A2DP协议, 音频输出电路调试阶段采用的是100 m W的立体声耳机放大器TS482, 匹配32Ω的扬声器;MIC输入电路主要是对音频信号的滤波处理, 采用了差分输入设计提高抗干扰性能, 保证免提的音频效果;状态指示和按键输入部分由主控芯片外接发光二级管和独立按键实现。
设计中应用结构简单的倒F天线, 可直接在PCB板上按照适用蓝牙系统的倒F天线尺寸在适当的布板位置绘制天线。
2.4 GSM模块设计
常用的GSM短信模块有TC35, TC35I。因前者电压范围稍微大一些, 考虑到GSM模块对电源的敏感性, 所以设计中选用的是西门子公司推出的无线通信GSM模块 (双频900/1 800 MHz) TC35, 支持Text和PDU格式的SMS (Short Message Service, 短消息) , 可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
TC35外围电路主要由电源电路、数据通信电路、IGT启动电路和SIM卡电路组成[6]。在启动电路设计中实现可靠的启动脉冲十分关键, 按照TC35的设计要求, 上电后需要给模块的IGT脚加一个延时大于100 ms的低电平脉冲, 并且电平下降时间要小于1 ms, 供电电压大于3.3 V才能使TC35进入工作状态, 设计中通过STM32的I/O引脚推挽输出方式实现TC35的启动。模块对电源的稳定性要求非常高, 在通信时网络连接时的瞬间电流峰值可达2 A, 尤其是在信号不良时, 这种情况在电源电路设计时增加了必要的电容滤波部分。通信接口为模块的18脚RXD, 19脚TXD与主控芯片USART3串口通信。
2.5 电源设计
汽车上电子设备较多, 使得车内的电磁环境也较复杂, 在这种环境中汽车电子产品电源性能的好坏直接影响到电子设备的可靠性[8]。根据各模块的供电需求, 系统采用车内点烟器提供的12 V电源, 经LM2596为核心的开关稳压电源芯片为系统提供5 V和3.3 V的车载系统工作电压, LM2596其输入范围可达40 V, 输出电流可达3 A, 并且功耗小、效率高、具有很好的线性和负载特性, 非常适合该应用系统。选用LM2596-3.3将车内电源转化成车载系统内主控芯片STM32、加速度传感器和GPS使用的3.3 V电源;同时选用LM2596-5.0为GSM提供5 V工作电压。LM2596-5.0应用电路如图2所示, LM2596-3.3的应用电路和LM2596-5.0原理基本相同。
如图2所示, 电源电路设计考虑到应用环境, 采取了相应的抗干扰和过流保护措施。为了防止电流过大, 输入端串接自恢复保险丝F1保护系统的安全性;D1, D2构成电源极性反接保护电路;C1, C2, C3电容并接电路去除车内电源信号的纹波和高频噪声;输出端L1可以抑制纹波, 使LM2596输出稳定的电压;电源输出端对地连接的C4, C5旁路电容也起到稳定环路的作用。
3 系统的软件设计
STM32开发工具选用的是ARM公司4.22版的Keil MDK, 采用μVision 4开发环境, 通过片上集成的JTAG调试接口通过JLINK V8仿真器与PC相连。
3.1 μC/OS-Ⅱ的简介与移植
为了便于系统的升级与维护, 设计中采用了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ。该操作系统具有执行效率高、占用空间小实时性能优良和可扩展性强等特点, 最小内核可编译至2 KB, 非常适合FLASH容量较小的系统使用[9,10]。
μC/OS-Ⅱ的文件体系结构如图3所示。
由图3中可以看出, μC/OS-Ⅱ的绝大部分是与处理器和其他硬件无关的代码, 大大降低了移植的工作量, 移植过程中需要修改的源代码文件有:
(1) 在内核头文件OS_CPU.H中设置与处理器和编译器相关的代码, 针对具体处理器的字长重新定义一系列数据类型, 声明用于开关中断、堆栈的增长方向和任务切换的宏。
(2) 在OS_CPU_A.ASM中实现与处理器相关的函数, 关中断函数OS_CPU_SR_Save () ;恢复中断函数OS_CPU_SR_Restore () ;启动最高优先级任务运行OSS-tart High Rdy () ;任务切换OSCtxSw () 和中断切换OSInt Ctx Sw () 。
(3) 在OS_CPU_C.C中用C语言编写与CPU相关的函数。主要是任务堆栈初始化函数OSTask Stk Init () 和系统Hoo K函数。
整个移植的代码都在上面三个文件中, 实际只要在启动文件中修改任务调度函数以及节拍函数的中断入口就完成了操作系统的移植。
3.2 μC/OS-Ⅱ的任务规划
操作系统按照功能模块划分为多个任务, 并根据各个任务实时性的要求设置相应的运行优先级。分别是:App Task Start Stk, 操作系统的第一个任务, 进行晶振和内核时钟的定义和初始化, 对功能I/O端口的功能定义, 初始化中断向量表和堆栈以及各模块的全局变量和数据结构, 完成系统的初始化后永久挂起;App Task_GSM负责与TC35模块有关的控制功能如模块的初始化、短信的发送;App Task_GPS负责对LEA-5S模块的数据读取和解析;App Task_Blue负责蓝牙语音模块的控制功能, 包括接听、拒接、回拨、结束通话等功能;App Task_ADXL负责ADXL345模块的数据读取和解析;App Task_LED为工作状态指示;App Task_Key为按键控制;监控系统稳定的看门狗任务App Task_Dog;以及系统运行自带的空闲任务OSTask Idle。
系统整体的任务调度流程图如图4所示。
4 测试
对于该车载系统下面给出基于Lab VIEW的GPS实车行驶速度测试, 测试界面如图5所示。
5 结语
本文详细描述了基于STM32车载安全预警系统硬件和软件的设计方案。对整个车载系统进行了实车测试, 测试结果表明整个系统符合预期的目标, 可以实现对车辆的定位、超时、超速、加速度超值、并通过GSM将行车异常状态参数和定位信息发送至远程监控中心, 移植的使得该系统具有良好的稳定性和实时性, 能满足现代车辆安全远程监管的功能需求。
参考文献
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