快速监测（精选8篇）
快速监测 篇1
生物监测是衡量灭菌质量的可靠指标, 是检测灭菌质量的金标准。快速生物监测在3～4h显示结果, 改变了过去需2～7d才出结果的历史, 改善了灭菌物品先使用灭菌质量监测滞后的状况。随着现代医学的发展, 植入型手术普遍推广, 快速生物监测更突显其优越性。2009年我院购置了3M快速生物阅读器, 主要用于骨科植入型手术植入物灭菌质量监测。自2009年10月-2011年12月, 我科共进行脉动真空压力蒸汽灭菌快速生物监测186次, 其中184次合格, 2次发生缺陷。针对快速生物监测缺陷原因, 探讨分析如下。
1材料与方法
材料:3M Attest 290快速生物阅读器、3M Attest 1292生物指示剂、2009年购进的江汉MZQ-1.2型压力蒸汽灭菌器、按卫生部2002年版《消毒技术规范》自制型生物监测标准试验包。我科使用的快速生物阅读器及压力蒸汽灭菌器性能稳定, 运行正常, 压力蒸汽灭菌器每天B-D试验、物理监测、化学监测合格。方法:将生物指示剂及化学指示卡放入标准试验包中心部位, 生物指示剂与化学指示卡隔一手术巾, 标准试验包放置于脉动真空压力蒸汽灭菌器排气口上方, 经1个灭菌周期后取出生物指示剂冷却至室温, 进行快速生物监测。3h生物监测显示结果, 红灯亮表示阳性, 绿灯亮表示阴性, 黄灯亮表示正在检测。快速生物监测结果, 由2人同时判读, 只有检测管显示阴性、对照管显示阳性, 表示结果合格, 灭菌质量合格。
2结果
2009年10月-2011年12月, 我科共进行压力蒸汽灭菌快速生物监测186次, 其中184次合格, 2次发生缺陷。回顾发生缺陷原因, 2010年3月3日所做生物监测, 对照管安瓿未压碎, 菌片未能湿润, 检测3h对照管一直显示处于检测状态, 未显示结果。取该检测管与对照管重做生物监测, 结果合格。2011年9月6日所做生物监测, 检测管未放至阅读孔底部, 未能与荧光探测器充分接触, 检测3h检测管一直显示处于检测状态, 未显示结果, 取该检测管与对照管重做生物监测, 结果合格。
3生物监测缺陷原因分析
3.1 生物指示剂质量
生物指示剂在有效期内使用, 存放于室温下干燥避光处, 避免环氧乙烷及甲醛气体影响, 防止生物指示剂失效。
3.2 压力蒸汽灭菌操作环节
生物指示剂外不粘贴化学指示胶带及另加贴标签, 生物监测标准试验包内生物指示剂与化学指示卡隔一手术巾放置, 避免重叠紧贴, 防止化学指示卡热敏物质干扰[1]造成假象。标准试验包放于灭菌柜排气口上方, 此为灭菌柜内最难灭菌位置, 以确保灭菌取样准确。确认压力蒸汽灭菌器每天进行B-D试验、物理监测、化学监测、每周常规生物监测合格, 运行正常。
3.3 快速生物监测操作环节
使用与生物阅读器相匹配的稳定电源, 定期进行生物阅读器的维护保养[2], 注意防尘, 确保阅读器运行正常, 并取用同一批次的生物指示剂作阳性对照[3]。经一灭菌周期后取出生物指示剂冷却至室温, 同时取对照管1支, 检测管与对照管分别先关闭试剂帽、在挤碎孔压碎安瓿、轻敲试管以使菌片湿润, 分别放入对照及检测阅读孔。生物试管放置至阅读孔底部, 使荧光探测器与生物试管底部充分接触, 并关闭阅读孔盖。检测过程中禁止打开孔盖及移动或触摸生物指示剂, 如必须此项操作, 时间不得超过10s, 防止数据丢失而影响结果判断。压力蒸汽灭菌快速生物监测3h判读结果, 只有检测管阴性, 对照管阳性, 表示结果合格。建议2人同时判读结果, 以保证判读的准确性。回顾缺陷2次原因, 其中一次对照管安瓿未压碎, 菌片未能湿润, 故3h对照管一直显示处于检测状态, 未显示结果;另一次检测管未放置至阅读孔底部, 检测管未能与荧光探测器充分接触, 故3h检测管一直显示处于检测状态, 未显示结果。2次重做生物监测, 结果合格。快速生物监测规范化技术操作尤为重要, 严格遵守操作规程, 确保每一细节操作准确, 避免造成快速生物监测缺陷。规范化技术操作是防止快速生物监测缺陷的核心。因此, 规范化操作培训是确保操作正确的前提。
4讨论
4.1 快速生物监测原理
目前用于压力蒸汽灭菌生物监测的生物指示剂有菌片条、自含式菌片及密封安瓿三种[4]。压力蒸汽灭菌生物监测所用的生物指示剂为嗜热脂肪杆菌芽孢, 嗜热脂肪杆菌芽孢在复苏过程中产生α-D-葡萄糖苷酶, 该酶的产生能够作为分子水平证明芽孢存活的证据[5]。芽孢酶的存在与细菌生长繁殖呈平行关系[2], 即如果发现芽孢酶的存在, 表明细菌未被完全杀灭, 从而证明灭菌过程失败。快速生物阅读器是通过专用自动荧光探测器, 探测到未被灭活的细菌芽孢产生的α-D-葡萄糖苷酶与荧光底物发生反应时的荧光来判断灭菌效果成败。绿灯显示阴性, 红灯显示阳性, 只有检测管阴性、对照管阳性时, 表示生物监测合格, 灭菌质量合格;如检测管及对照管均为阳性, 表示生物监测不合格, 灭菌失败。
4.2 快速生物监测应用价值
快速生物监测能快速、敏感、准确判读结果, 可操作性强, 效果理想, 极大地缩短了检出结果时间。能及时发现灭菌器工作异常, 及时召回灭菌不合格物品, 降低医院感染风险及医院感染引起的成本。避免植入型手术植入物使用与灭菌质量监测脱节, 为植入型手术提供灭菌质量保障, 并为医疗纠纷提供法律依据。3M Attest 1292生物指示剂属自含式菌片, 避免人工接种及制作培养基污染导致的结果误差。紧急情况灭菌植入型器械时, 可在生物PCD中加用5类化学指示物。5类化学指示物合格可作为提前放行的标志, 生物监测结果及时通报使用部门。
4.3 快速生物监测缺陷防范
快速生物监测各环节干扰因素很多, 有报道因生物指示剂质量问题造成生物监测不合格[6], 也有记载因快速生物阅读器故障导致生物监测缺陷, 还有因压力蒸汽灭菌器性能不稳定造成生物监测结果阳性。有资料建议设立专人进行生物监测, 以减少操作失误所造成的缺陷。除注意确保生物指示剂质量、压力蒸汽灭菌器及快速生物阅读器性能稳定、压力蒸汽灭菌操作环节正确合格外, 快速生物监测规范化技术操作是至关重要的核心。加强生物监测各环节质量监控, 避免发生缺陷影响结果判断。一旦出现生物监测结果阳性, 表示灭菌失败, 应立即启动压力蒸汽灭菌失败应急预案, 及时做好相应处理。当次灭菌物品不能发放, 并应及时召回此灭菌器上次生物监测合格以来尚未使用的所有灭菌物品, 全部重新处理, 灭菌合格后方可发放。同时书面报告相关管理部门, 并通知使用部门对已使用该期间无菌物品的病人进行密切观察。及时查找原因, 采取改进措施, 直至连续3次生物监测合格后, 该灭菌器方可正常使用, 并对该事件处理情况进行总结汇报。
摘要：目的:探讨快速生物监测缺陷原因。方法:采用自含式生物指示剂压力蒸汽灭菌后进行快速生物监测。结果:共进行压力蒸汽灭菌快速生物监测186次, 其中184次合格, 2次发生缺陷。结论:快速生物监测各环节干扰因素很多, 其中规范化技术操作是防范缺陷的核心。加强快速生物监测各环节质量监控, 避免发生缺陷而影响结果判断。
关键词：快速生物监测,缺陷,原因
参考文献
[1]盛翠宝, 袁琼.快速生物监测假性结果原因分析 (J) .中华医院感染学杂志, 2003, 13 (2) :170.
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[4]钟秀玲, 郭燕红.医院供应室的管理与技术 (M) .第2版.北京:中国协和医科大学出版社, 2006:82.
[5]徐遂转, 杨晓琴.植入物与植入性器械快速生物监测结果分析 (J) .中华医院感染学杂志, 2011, 21 (10) :2060.
[6]王学凤.低温等离子体灭菌器生物监测不合格1例分析 (J) .中外医疗, 2011, 17:113-114.
快速监测 篇2
一、流通领域商品质
量监测的基本情况
（一）流通领域商品质量定向监测工作
____年第四季度至____年第四季度，全市工商系统共组织开展流通领域商品质量监督抽查__次，抽样样品___组，经检测不合格___组，合格___组。其中：_、食品类___组，合格___组，不合格___组，合格率为__ %。_、农资类___组，合格___组，不合格 __组，合格率__%。_、建筑装璜材料类__组，合格__组，不合格__组，合格率__ %。_、烟花炮竹类__组，合格_组，不合格_组，合格率__%。_、电器类__组，合格_组，不合格__组，合格率__%。_、其它类__组，合格_组，不合格_组，合格率__%。
（二）流通领域食品质量快速检测工作
____年_月份以来，全市开展了流通领域食品质量快速检测工作，初筛食品___组，初筛不合格食品__组，送法定检测机构进一步检验不合格食品_组，查办案件_件，罚没款_.__万元。
从抽样检验结果看，全市流通领域商品质量总体状况是好的，商品主要性能指标、强制性指标合格率较高，对人身健康与生产安全造成重大影响的因素不多，但低档商品占有较大的市场份额，形势不容乐观。
二、流通领域商品质量存在的主要问题
根据商品质量监测结果分析，商品质量存在的问题主要表现在以下几个方面：
（一）商品质量不符合国家强制性标准。从检验结果看，食品类商品中，有多组食品菌落总数超标。电线、电缆类商品中，绝缘厚度、绝缘老化前抗强度、接地线芯电阻、主线芯电阻等指标不合格的占多组。这些指标不合格，无疑给人民的生命和身体健康与生产安全带来隐患。
（二）企业明示标准不合格。在不合格商品中，商品主要成份指标不合格的少，微量元素指标不合格的多。如食品类商品中，干燥失重、脂肪等不合格占多，白酒类商品中总酸、总脂不合格占多等。
（三）主流品牌合格率高，小品牌合格率低。从产品生产企业规模看，大型企业生产的产品合格率明显高于小厂产品，主流品牌合格率高于小品牌产品。如白酒类商品中，古井、口子、沱牌、高炉等市场主要品牌合格率达百分之百。
（四）主材合格率高，附村合格率低。在建材类商品监测中，大号钢材、铝型材、塑钢等合格率高，但__mm以下小材、铝材附件等合格率低，还有少数经销商公开承认铝材附件不需要检测，百分之百不合格。
三、流通领域商品质量存在问题的原因
（一）传统式的小规模生产经营使商品质量参差不齐。据市工商局统计，全市____户食品生产加工企业中，百分之七十以上是__人以下小作坊，部分地区比例更高。这些分散经营的小作坊式的企业，设备落后，生产条件差，人员素质普遍较低，产品质量很难保证。我们××市此类小作坊也有很多，这些小作坊的存在，无疑给人民的生命和身体健康带来隐患。
（二）产品质量标准不统一，检验机构作用难发挥。据了解，我国目前单就食品而言，国家标准就有____项，企业食品标准____项，进口行业标准___项。这些标准大多数是____年以前制定的，还有许多新产品没有纳入其中，仅以白酒为例，在抽样送检的__组白酒中，标注企业标准的就有__多种。这些标准，有高有低，五花八门，不少小企业标准定得很低，但只要经过了当地技术监督部门备案就是有效地，加上大多数企业没有自己的检验机构，缺少检验手段，完全依赖中介检验机构代检，而中介检验机构多半没有独立，挂靠在质检部门，只要收取了代检费，代检也就成了走程序，一个企业一年只抽几组样品，检一下也就了事，合格证就这样打上去了。
（三）管理部门交叉监管不到位。主要表现在专项整治不到位、日常监管不到位、执法处罚不到位、制度落实不到位、部门配合不到位、执法素质不到位。
四、流通领域商品质量监管的难点
（一）质量鉴别难。目前主要采取送有关部门和检测机构检测认定的方法，由于流通领域商品量多面广，加上人力、费用、协调等诸多因素的局限，不可能将每一种商品都送检，多数情况下仍然沿用看、闻、尝、摸、比等陈旧方法，难以及时发现问题，即便有组织的定向监测，也是有次数的，往往出现抽检一种，转移数种，处罚一家，隐匿
数家的情况。
（二）国家未制定出台流通领域商品质量监督抽查的具体标准。我们现在流通领域开展的监督抽查都是执行产品出厂检验的一些标准，而这些标准都是针对生产企业而言的，因而，在抽样总体的确定上存在差异很大，导致检验结果出来后，因抽样商品缺乏代表性，被监测人表示质疑，难以实施处罚。
（三）检测费用高。《产品质量法》
中明确规定，不准向被检测人收取检验费用，由于市拨专项监测经费有限，导致目前仍沿袭传统的方式，即：合格的收费，不合格的由经销商支付检测费，普遍反映费用较高，实际上此乃违规收费。此外，检测所需用的样品如若是破坏性检测，按规定应向被检测人购买，实际上都是被检测人无偿提供。这一切如不能得到相应改善，都将为今后流通领域商品质量监测工作的开展造成难度。
（四）对涉嫌质量问题的商品存在扣押难、封存难。通过法定的定量检测，需要两周以上或更多的时间，对没有检验鉴定结论的商品只能作为涉嫌物品，如实施扣押、封存等手段，将会给工商部门监管执法带来很大风险，如果不实行及时扣押、封存手段，却又给违法分子有可乘之机，以逃避法律责任。缺乏科学、有效的手段，加之检验时间过长，难免影响对违法经营活动的及时查处。
五、加强流通领域商品质量监管的思路与对策
流通领域商品质量监督管理是工商行政机关一项基本职能，要确保流通领域商品质量监管职能到位，要做到既不越位，又不缺位，必须更新观念，改革监管模式，积极探索建立商品检测、巡查、维权、舆论监督等新型监管机制。
_、有自己的（工商）检测手段。充分发挥已配备的食品快速检测箱、检测车的作用，对可疑商品先进行预检，预检不合格以后，再送到法定检验机构，同时可以对涉嫌的同类商品进行责令暂停销售、封存等措施，既能减少风险，加强针对性又能更好地起到震慑作用。同时还要加强部门之间协作，尽可能做到随送随检，缩短时间，减少费用。
_、日常巡查与专项整治结合，确保监管到位。首先，在巡查中抓好重点商品的抽查。一是法律、法规规定的商品；二是相关部门经常查到有问题的商品；三是社会和媒体重点关注的商品；四是危及人体健康、财产安全、影响国计民生的重要工业产品。
_、举报维权并举，加大查处力度。借助“_____”申诉举报、加强各部门联系，互通信息、与企业联合等力量，严厉查处制售假冒伪劣商品的违法分子。
改进的绝缘子闪络快速监测系统 篇3
关键词：闪络,监测,预警,状态诊断,基本RS触发器,Rogowski线圈,光耦,绝缘子
0 引言
绝缘子闪络对电力系统的安全、可靠、稳定运行有较大的负面影响,覆冰、污秽、过电压等多种因素可能造成绝缘子闪络故障[1,2,3,4]。闪络故障的切除需要一定时间:微机保护采样数据窗使故障切除时间在断路器开断时间的基础上有所增加[5,6,7,8,9,10];对于某些特殊位置(如超高压电网保护死区范围)的绝缘子闪络故障必须通过失灵保护切除,而现有失灵保护具有较长延时[11,12,13]。切除闪络故障所需的时间越长对系统暂态稳定的影响越大。在闪络故障的事故处理中,由于闪络点不明显等因素的影响,会使得故障位置的查找存在困难。若能实现绝缘子闪络故障的快速监测,并与相关二次设备配合使用,则可成功解决上述2个问题[14]。
文献[14]提出的绝缘子闪络快速监测系统由于未充分考虑泄漏电流带来的负面影响,使得该系统在绝缘子正常运行时可能会误动作。本文提出了2种改进方案,这2种方案均能消除泄漏电流带来的影响,且如果参数选择适当,2种方案亦可实现绝缘子闪络预警功能。
1 文献[14]所提绝缘子闪络快速监测系统
1.1 主要元件情况
文献[14]设计了一种绝缘子闪络快速监测系统(见图1),其Rogowski线圈输出电压[15]见式(1),2个或非门组成的基本RS触发器的功能表[16]见表1。
其中,i1为Rogowski线圈所包络的电流。
1.2 工作原理[14]
a.当绝缘子无闪络故障时,Rogowski线圈包络电流为零,无限大增益运放A的输出电压为0,2个光耦的发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器S端输出始终为0,触发器不动作。
b.绝缘子闪络瞬间,无限大增益运放A的输入电压差u(t)≠0,其输出电压的绝对值瞬时突变为偏置电压UCC,光耦IC1或IC2内的发光二极管发光,对应光敏三极管导通,触发器S端输出突变为1,触发器动作,Q端瞬时置1并保持。
c.发生故障后Q端可与保护装置配合,先于主保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。同时,Q端还可与测控装置配合作用于后台报警,告知运行人员闪络绝缘子位置,为事故处理提供参考。故障处理完毕后需手按FA按钮(先合后分),恢复RS触发器初始状态。
d.监测系统的响应时间仅由其内部晶体管传输时间决定,一般可达ns级,总时间对于电力系统而言可忽略不计,即可认为监测系统为瞬时响应。
1.3 存在的问题
虽然从定性层面上来看,由于实际的运算放大器增益仅为一个相对较大的有限值,若此时选择合适的Rogowki线圈互感,则可认为绝缘子正常时泄漏电流的响应电压uA≈0,这个小电压一般不会使光耦内二极管动作。但是文献[14]未能从数学层面上充分考虑到正常运行时绝缘子泄漏电流带来的负面影响,由理论分析可知,若考虑泄漏电流,则图1所示系统在绝缘子正常运行时可能会误动作。
2 2种改进的绝缘子闪络快速监测系统
本文提出了2种改进的绝缘子闪络快速监测系统,这2种监测系统均能成功避免绝缘子泄漏电流带来的负面影响,同时还增加了防信号过冲功能以及自动复归功能。
2.1 第1种改进的绝缘子闪络快速监测系统
2.1.1 基本情况
图2为第1种改进的绝缘子闪络快速监测系统的原理示意图,它和图1系统相比有3点不同。
a.增加了双向击穿二极管VD。双向击穿二极管VD的作用是防止信号过冲,即避免Rogowski线圈输出电压过大而损坏电子元件。
b.将无限大增益运放换成了增益调整电路。增益调整电路的作用是将Rogowski线圈输出的电压u成比例(比例系数为A)地转换为光耦电路的输入电压uout(即实现uout=Au),该电路可通过多种方式实现,本文给出了一种简单的实现方式,如图3所示。
c.增加了自动/手动复归选择开关S1和时间继电器J及其辅助触点(延时闭合瞬时断开常开触点)。自动/手动复归选择开关S1、时间继电器J及其辅助触点共同实现了对监测系统复归方式的控制:当S1在位置2时为手动复归方式,时间继电器J退出使用,监测系统动作切除闪络故障后需人工手动复归(使FA触点先合后分),复归后Q端输出为0;当S1在位置1时为自动复归方式,时间继电器J投入使用,监测系统动作(Q端置1)后经过延时J会自动复归,即时间继电器辅助触点J会自动先合,使Q端置0,然后时间继电器J失电,触点J断开,Q端保持为0。时间继电器J的动作时刻应滞后于闪络故障消失时刻并留有一定裕度,即延迟应大于断路器开断时间并留有一定裕度。
2.1.2 工作原理
绝缘子泄漏电流的有效值一般为m A级,而闪络电流一般可达k A级,即可从电流大小明确区分泄漏电流和闪络电流。若泄漏电流和闪络电流的分界值Iset(有效值)、光耦内发光二极管开启电压Uth均已确定,且近似认为泄漏电流和闪络电流均为正弦波,则通过选择合适的Rogowski线圈互感和增益调整电路的调整系数,即可实现图2系统对绝缘子闪络故障的快速监测。
可以看出,当Rogowski线圈互感M和增益调整系数A满足式(2)、(3)时,图2所示系统就能实现绝缘子闪络的快速监测功能。
当绝缘子没有发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为m A级的泄漏电流,此时I1
此时光耦IC1及IC2内发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器不动作,Q端输出始终为0。
若t=0时刻绝缘子发生闪络故障,作如下假设。
a.t=0-时刻绝缘子流过的泄漏电流瞬时值为B。
b.绝缘子上的电压为:
c.闪络时绝缘子等效电阻为Re。
不考虑双向击穿二极管VD对u的限制以及运放实现增益调整时运放偏置电压对uout的限制,则:
电流有效值,一般可达几千安培。由于闪络电流和泄漏电流的分界值Iset可选择得很小(如10 A以下),所以通过分析式(2)、(6)可知发生闪络故障时:
即闪络时IC1或IC2内发光二极管亮,相应光敏三极管导通,S端瞬时置1,Q端输出为1并且保持。
不难看出,若考虑双向击穿二极管VD对u的限制以及运放实现增益调整时运放偏置电压对uout的限制,则uout的最大值会减小,但对其最小值没有影响,即在发生闪络故障瞬间uout还是大于Uth,监测系统的动作不变。
发生故障后Q端可与保护装置配合,先于主保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。同时,Q端还可与测控装置配合作用于后台报警,向运行人员告知闪络绝缘子位置,为事故处理提供参考。
若自动/手动复归选择开关S1在位置2,则在故障处理完毕后需手按FA按钮,恢复基本RS触发器至初始状态,以便下一次闪络时监测系统正常使用。若开关S1在位置1,则监测系统经过一定延时后会自动复归。
若Rogowski线圈互感M可调,则图2系统中的增益调整电路可去除。此时M的整定值为:
2.2 第2种改进的绝缘子闪络快速监测系统
2.2.1 基本情况
图4为第2种改进的监测系统,它和第1种改进的监测系统相比,在增益调整电路的前面增加了积分电路。积分电路的作用是将Rogowki线圈的输出电压进行积分,即:
u*(t)=0乙tu(t)dt=0乙tMddtid t=Mi(t)-Mi(0)(9)
假设:t=0为监测系统安装时刻,此时绝缘子无闪络故障,其中流过很小的泄漏电流;t=a为闪络发生时刻,此时绝缘子流过很大的闪络电流。则有:
即在绝缘子发生闪络时,积分电路将Rogowki线圈的输出电压通过积分转变成和绝缘子中流过电流成正比的电压量。
2.2.2 工作过程
泄漏电流和闪络电流的瞬时值的大小区别亦非常明显,若泄漏电流和闪络电流的最大值的分界值iset(瞬时值)、光耦的发光二极管开启电压Uth均已确定,则通过选择合适的Rogowski线圈互感M、增益调整电路调整系数A,即可实现图4系统对绝缘子闪络故障的快速监测。
可见,当M、A满足下列关系就能实现上述功能:
当绝缘子没有发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为m A级的泄漏电流,此时i1
此时光耦IC1及IC2内发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器不动作,Q端输出始终为0。
当绝缘子发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为闪络电流,此时i1>iset,即:
此时光耦IC1或IC2内发光二极管发光,对应光敏三极管导通,触发器立即动作,Q端输出为1并保持。
3 改进的闪络监测系统相关电气量波形图
发生故障后图2或图4系统的Q端可与二次装置配合,先于主设备保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。假设:绝缘子在t=a时发生闪络故障,t=a-时绝缘子泄漏电流过零;绝缘子相邻断路器开断时间为40 ms;ωa+φ=-π/2+2 kπ;开关S1在位置1;时间继电器延时整定为60 ms。闪络故障发生后,图2及图4所示系统相关电气量的波形分别见图5及图6。
图6中,若绝缘子闪络电流有效值为D、监测系统电流定值iset已确定,则可计算出闪络发生时刻与监测系统响应时刻的时间差Δt:
4 改进闪络监测系统在闪络预警中的应用
绝缘子绝缘异常发展成闪络故障需要一定时间,泄漏电流的异常变大可作为绝缘闪络预警的依据。可以看出图2和图4系统中,若定值Iset或iset选择为闪络预警值(m A级),且输出Q端不作用于跳闸时,这2个系统均可作为闪络预警系统。当泄漏电流超过定值时,监测系统可通过多种方式作用于报警(如“声”、“光”、“光字牌”),为设备状态诊断提供参考。
5 结语
快速监测 篇4
煤矿安全监控系统是煤矿高产、高效、安全生产的重要保障,它是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术和控制技术等多学科技术在煤矿安全生产监控领域的综合应用[1]。系统一般由地面中心站、井下环网平台、监控分站、传感器、断电器、通讯电缆等几部分组成。它实时采集井下环境中有毒有害气体浓度、通风系统参数和井下所有机电设备的运行状态并上传至地面中心站,可实现甲烷超限断电、故障断电、风电闭锁、远程手动控制等主要功能。准确地提供各项监控数据并显示煤矿井下各主要设备的运行状态,对于矿井灾害治理及事故致因分析具有极为重要的现实意义。我国煤炭行业安全生产的新形势对煤矿安全监控系统的稳定性、可靠性及灵敏性提出了更高的要求,实现每天24 h不间断地连续实时监测和储存各项信息,已成为煤矿安全生产的必要前提。然而,煤矿安全监控系统在实际运行中往往会有一些故障得不到及时的处理,从而延长了系统故障时间,出现监测盲区的情况。
鉴于此,在多年的实践的基础上,通过对煤矿安全监控系统日常维护中常见的故障进行分析,寻求其快速处理的方法,形成了一系列适宜于现场实际的煤矿安全监控系统故障快速处理技巧,为煤矿现场工程技术人员解决常见的安全监控系统故障提供了有效的途径,这对于确保煤矿的安全生产具有极为重要的意义。
1 煤矿安全监控系统正常运行必备条件
煤矿安全监控系统的正常运行是多因素、多条件综合作用的结果。在安全管理、设备等因素的影响方面,需首先应具备以下条件:(1)管理到位。制定完善的工作制度和操作流程、明确管理和维护机构、配备足够的操作和维护人员,这是安全监控系统正常运行的首要条件。(2)装备齐全。安全监控系统的分站、传感器、断电器等设备要有20%的完好备用量。地面、井下各地点安设的传感器位置、数量、类型要符合要求,并且系统要连续可靠地运行。这是安全监控系统正常运行的基本条件。(3)处置迅速。当系统出现异常情况(报警、断电、故障)时,要迅速做出反应、分析原因、采取正确有效措施及时恢复系统的正常运行。这是安全监控系统正常运行的技术保障。(4)培训到位。培训可以使人进步,通过培训的途径使广大的安全监控系统管理、维护、操作人员更深入地了解系统的工作原理、内部结构、组成框架等,不断提高他们的技术水平和实现快速分析和处理故障的能力,这是安全监控系统正常运行的人才保障。
2 煤矿安全监控系统故障类型及原因
煤矿安全监控系统的故障类型及其致因繁多,结合多年的实践经验,对日常维护中发现的故障类型与致因进行了简要的分类,如表1所示,以期为煤矿现场工程技术人员处理各项安全监控系统故障提供借鉴。
通过对表1中各主要故障及致因的分析可知,人为原因造成的故障占比最高,其数值高达45%;其次为设备自身原因所造成的系统故障,其占比数值为30%;由于设备供电、信号线路干扰、雷击等造成的故障占比为25%。因此,在日常安全监控系统的维护过程中,应尽可能避免人为因素造成系统故障。
3 故障处理要领及致因分析
安全监控系统出现的故障类型、引起故障的原因、出现故障的部位等都是多样的、复杂的。当安全监控系统出现故障后,就需要维护人员根据掌握的理论知识和现场经验,结合故障现象进行综合分析,按步骤进行处理,掌握快速处理系统故障的要领是十分必要的。通过对日常工作中故障处理方法的归纳、总结出以下3项处理要领:(1)故障处理原则:维护人员应遵循“由简单到复杂、先分析后处理、先软件后硬件、先地面后井下”。(2)故障处理的方法:“看”,看故障现象、故障时间,看故障规律;“查”,查运行状态、运行记录;“思”,思考故障出现的范围、可能导致的原因;“换”,更换软件,更换设备,更换线路等。(3)故障处理步骤:查记录,查曲线,查数据,问现场,析原因,换配件[2,3,4,5]。
同时,维护人员应熟知矿井安全监控系统的结构和通讯线路的布置,熟练掌握设备的结构、基本参数、主要功能、系统设置等,做到快速锁定故障范围和具体的故障点。
在充分掌握上述3项故障处理要领的前提下,尚需针对现场实际,进一步分析煤矿安全监控系统故障的致因。以下是典型的“通讯中断”与“断线”故障致因分析:(1)全矿井所有监控分站和交换机链路“通讯中断”。此时,第一时间就应该分析地面中心站软件是否设置错误、机房交换机工作是否正常或服务器网口故障,而不应该去分析井下线路或者其他设备故障。(2)某一链路所接监控分站“通讯中断”,其他链路分站通讯正常。此时,第一时间就应该分析该链路的通讯模块和该条通讯线路是否存在短路和断路的现象。(3)传感器在中心站显示“断线”故障,表示传感器的信号未传输到中心站。此时,第一时间就应该查看传感器的信号指示灯的状态,判断是传感器损坏还是线路故障。(4)井下监控分站出现频繁的“通讯中断”故障,该问题是安全监控系统中最复杂、最难处理的故障。当出现该类问题后,首先要查看是否有规律性,然后从出现故障时间、地点、故障时长等方面分析和查找故障点,也可以采用甩掉其中的1条或2条链路来观察其他链路的运行情况的方法,进行逐一的排除。
4 预防系统故障采取的对策
(1)矿井网络交换机摆放位置、主通讯线路铺设要合理。井下所有监控分站尽可能分开与多条链路进行通讯,减少每天链路所接分站数量,从而加快了系统的巡检周期,减少了系统故障影响范围,缩短故障排除时间。
(2)井下网络交换机和监控分站外接电源应接在开关的电源侧,有条件的情况下,尽可能使用专用电源。
(3)地面监控机房设备应采用双回路供电并配备不小于8 h的在线式不间断电源,每半年对UPS不间断电源进行测试,观察设备的切换、容量是否满足要求,如何不符合要求要及时更换。
(4)井下网络交换机和监控分站备用电池要定期进行充放电维护和测试。利用中心站软件“远程电池维护”功能每月定期对设备进行放电测试,这有利于延长备用电池的使用寿命,并记录放电时长,若放电时长达不到1.5 h的要求,需要及时更换。
(5)井下接线盒采用“倒U掉挂法”。将线路中的接线盒高于平行于两侧的电缆位置,从而可以有效地防止接线盒进水、接线柱腐蚀造成的故障。
(6)正确使用传感器防护罩。系统厂家出厂一般都配备相应传感器的防护罩,但是大部分矿井现场都未使用,正确使用防护罩可以避免传感器进水、进尘。
(7)传感器采用防水航空插头可以避免传感器移动导致接触不良而出现的瞬间断线故障。
(8)地面、井下设备要进行有效接地,防止静电对系统干扰产生误报警和故障。
(9)监测维护工要执行井下24 h待命工作制。开采范围大的矿井要分区安排监测工值班,合理设置值守位置,明确管理规定,反馈维修信息,现场查找故障原因,及时汇报到位情况,携带必要的工具和监测配件,做到及时处理,减少故障影响时间。
(10)加强特殊地点电缆的检查。对于施工作业场所、顶板掉矸、变形较大的巷道等地方,监测电缆容易被砸坏和损伤;对于立井井筒中电缆,由于被卡子固定时间长,在重力作用下容易破皮和压断。这些地点的监测电缆应定期和经常检查。
(11)高瓦斯矿井、突出矿井、高硫矿井建议选择红外或激光甲烷传感器。红外甲烷传感器使用寿命长达5 a,全量程、耐冲击、调校周期长、稳定性好,不受其他的影响[6]。
(12)加强技术人员的培训工作,制定年度的专业培训计划。只有让技术人员的水平不断提高,增强专业知识,才能够对日常出现的问题进行快速地分析和处理。
5 结论
(1)煤矿安全监控系统的正常运行是多因素、多条件综合作用的结果。因此首先应确保管理要到位,然后在此基础上配备齐全的装备,在发生故障时,处置应迅速,并就工程人员的技能进行严格系统的培训。满足以上各项要求时,则具备了煤矿安全监控系统正常运行的必备条件。
(2)对煤矿安全监控系统故障的类型及致因进行分析发现,人为原因造成的故障占45%,设备自身原因所造成的系统故障占30%,由于设备供电、信号线路干扰、雷击等造成的故障占25%。因此,在日常安全监控系统的维护过程中,应尽可能避免人为因素造成的系统故障。
(3)针对安全监控系统故障的处理方法进行了归纳,总结出“3步走”的技术要领,即:首先遵循“由简单到复杂、先分析后处理、先软件后硬件、先地面后井下”的处理原则;通过“看”、“查”、“思”、“换”相结合的方法,查询记录、曲线等,进一步对故障进行解析。
(4)在充分掌握“3步走”的技术要领的前提下,对典型的“通讯中断”与“断线”故障致因进行了分析,并提出了相应的对策。这对于煤矿现场工程技术人员迅速掌握各项安全监控系统的故障处理方法提供了有效的途径,为煤矿的安全生产奠定了坚实的技术基础。
摘要：煤矿安全监测监控系统在日常使用过程中,由于管理不善、设备线路老化、井下生产环境影响,导致安全监控系统的故障率较高,维护人员未熟练掌握故障分析和处理的方法,故障处理时间长,严重影响安全监控系统的正常运行和煤矿正常生产。通过对各主要故障致因的分析与总结,对煤矿安全监控系统故障类型、故障原因进行了分类,提出了针对性预防故障的对策,对煤矿现场工程技术人员迅速掌握各项安全监控系统的故障处理方法提供了有效的途径,为煤矿的安全生产奠定了坚实的技术基础。
关键词：煤矿安全,监控系统,故障分析,处理要领,预防对策
参考文献
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快速监测 篇5
关键词：CORS,系统,免棱镜经纬仪,小型露天矿山,动态监测
1 动态监测目的意义
动态监测是为进一步规范矿产资源开发秩序, 有效遏制无证勘查开采、超层越界开采、乱采滥挖等违法行为, 实现矿产资源规范化、集约化开发利用而进行的定期矿山开采范围、开采深度的动态测绘, 一般情况下每半年进行一次。通过动态监测能适时、准确掌握露天矿山开采变化情况与变化原因, 促进矿山资源的有效保护和合理利用, 是矿山管理的重要手段之一。
2 池州市小型露天矿山概况
池州市位于安徽省长江以南的沿江凹陷带和江南隆起带之间, 矿产资源丰富, 迄今发现矿产40余种, 有探明资源储量的矿产32种, 小型露天矿山以非金属矿为主, 主要非金属矿种有:白云石、石灰石、方解石、花岗岩等。全市已探明储量的矿产地200余处, 其中大型矿区20处, 中型矿区30处。尤以白云石、石灰石、方解石等非金属矿产资源储量大, 品质优, 开采方便, 具有较强的市场竞争优势, 是池州市矿业经济赖以发展的非金属优势矿产, 近期可以开发利用的水泥用石灰石资源储量在100亿吨以上, 熔剂化工用石灰石资源储量在20亿吨以上, 优质白云石资源储量在80亿吨以上, 方解石资源储量在5亿吨以上。全市小型矿山111家。其中熔剂用灰岩18家, 制灰用灰岩2家, 水泥用灰岩11家, 冶金用白云岩20家, 玻璃用白云岩2家, 石英矿2家, 大理岩2家, 水泥
配料用砂岩3家, 水泥配料用粘土1家, 饰面用花岗岩4家, 建筑用灰岩32家, 建筑用白云岩9家, 建筑用花岗岩5家。这些矿山是以露天开采方式为主。
3 露天矿山监测现状
露天矿山由于地质赋存条件的限制, 大多位于远离城区与主干公路的地方, 给测绘工作带来了极大的不便。同时, 矿山周围植被茂密, 人员通行困难, 如果采用传统控制测量与普通经纬仪作业模式势必效率低下, 但通过利用CORS系统与免棱镜经纬仪相配合能够高效解决困难地区的控制测量与地形测绘工作。
目前池州市小型露天矿山已全部进行了动态监测。
4 动态监测技术路线
基站建立———现场设置控制点———控制点测量———现场地形测量———内业数据下载、转换———利用cass软件编辑成图———编制监测报告
5 监测方法
5.1 坐标系统
露天小型矿山动态监测统一采用80西安坐标系, 85国家高程基准, 中央子午线117°。
5.2 CORS系统介绍
池州市国土资源规划勘测院于2010年建立了CORS系统。
CORS系统由GPS参考站 (基站) 、数据服务器、网络通迅模块和流动站组成。基站由GPS接收机、天线、避雷针、电源组成, 数据服务器既是控制中心又是数据中心并与基站直接相连。
5.3 控制测量
5.3.1 选点和埋石
(1) 控制点点位尽量选在交通便利的地方, 以便于作业观测及其它测量手段利用。每个测区的埋石点不少于2个。
(2) 点位周围应便于操作, 视野开阔, 视场内不应有高度角大于15°的成片障碍物。
(3) 点位应远离高压线和大功率无线电发射源, 离高压输电线的水平距离一般不小于50m, 与无线电发射源的水平距离不小于200m, 若必须在发射源附近设点时, 应在其停播时观测。
(4) 控制点点位埋石使用预制的混凝土标石。标石上有圆形金属标志, 标志高于标石上表面约5mm, 标志上刻有“十”字标记。标石上表面写有点号:如天翔采石场控制点编号:TX1、TX2。
(5) 新埋石点均应在实地绘制点之记。
5.3.2 控制点测量
控制点测量按图根测量精度要求, 进行实时动态测量 (RTK) 。RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术, 它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果, 并达到厘米级精度。在RTK作业模式下, 基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据, 还要采集GPS观测数据, 并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态, 也可处于运动状态。
RTK测量具有显著的实时、快捷的优点, 但作业中缺乏检核条件, 个别点可能会出现粗差, 因此, 为了保证RTK的实测精度, 作业中需要注重成果的复核, 通常采用两次独立观测法测定其点位坐标与高程。两次独立测量点位较差不大于3cm, 高程较差不大于5cm时取平均值作为最终结果。
5.4 地形测绘
使用拓扑康GPT—3005LN免棱镜全站仪进行地形测绘。在采场边界等人员难以到达地域启用免棱镜功能测量。各种地物测绘时输入编码自动连线, 便于内业处理。测绘重点是已开采范围线和工业广场内各种地物。测绘范围要超出开采范围线100米左右。
为提高测绘速度, 在现场只进行角度和边长测量, 角度是指测站与碎部点连线及与后视方向之间的夹角, 边长是指测站与碎部点之间的距离。因此, 在测站架好仪器后无需输入控制点坐标, 只需输入控制点名、仪器高、觇标高 (开启免棱镜时觇标高输入0.001m) , 在属性一栏输入连线编码。编码按如下规则进行:L0代表路的一边起点, L1表示与上一点相连, 在接下来测路的同一边的时候保持L1编码不娈, 经过内业处理后自动生成路的一条边草图。同样地, 用K0表示坎子的起点, K1表示同一道坎子并与上一点相连。属性一栏未填代表是高程点, 以此类推。
5.5 内业成图
5.5.1 内业数据处理
外业工作结束后, 内业先进行数据下载, 经过格式转换后, 生成如下数据格式:
STN表示测站, BS表示后视, SS表示前视, A1是测站名, A2是后视名, SD是斜距, W0代表围墙起点, W1是指与上一个围墙点相连。
上述数据在南方CASS里经过定显示区、展高程点、展控制点、展野外测点点号、展野外测点代码、展野外测点点位等步骤后生成草图, 依据这个草图重新连线编码生成地形图。
5.5.2 等高线处理
由于矿山周围植被茂密, 靠人工实测山形困难重重, 可以利用矿山地形地质图等图件上的等高线, 与上述作业完成了的实测地形图相结合, 形成最新的矿山开采利用现状图。
6 监测总体情况
通过上述作业方式完成了全市111家小型露天矿山的动态监测任务, 发现有越界、越层开采矿山约占全部矿山10%左右。
7 结论
池州市的特点是小型露天矿山多, 植被茂密, 人员通行困难, 传统控制测量与普通经纬仪作业模式费时费力。利用CORS系统与免棱镜经纬仪相配合能够快速完成小型露天矿山的动态监测工作, 提高工作效率, 减少测绘人员工作量, 大大节省人力物力, 同时为国土管理部门加强监管, 为矿山企业整合、延续、变更提供依据。
参考文献
[1]GPS RTK测量技术规程CH/T 2009-2010
[2]徐绍铨, 张华海, 杨志强等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2001
快速监测 篇6
工程侵蚀是由人类生产和建设活动直接引起的一种土壤侵蚀形式, 主要是由于矿山开采、城镇和基础设施建设等进程中扰动地面或堆置固体废弃物, 却未采取相应的水土保持措施而引起的。对开发建设项目产生工程侵蚀的监测是近年来水土保持领域关注的热点[1,2,3,4,5], 也日益成为工程侵蚀监测工作的重点。随着我国经济建设的快速发展、西部大开发和振兴东北老工业基地战略的实施, 资源开发、基础建设对区域生态的影响也越来越为政府、学界和公众所关注。通过监测了解开发建设项目生产建设过程中工程侵蚀发生的时段、部位、强度及特点, 以便及时采取、调整相应的防控措施, 最大限度地减少工程侵蚀, 是开发建设项目工程侵蚀及其防治效果科学评价和水土保持设施竣工专项验收的依据, 也是开发建设项目水土保持监督执法的重要基础。
1 工程侵蚀监测现状
我国的《水土保持监测技术规程》中针对开发建设项目工程侵蚀问题提出了小区观测、控制站观测、简易坡面量测法、调查监测法、遥感监测法等监测技术与方法。然而, 在工程建设过程中, 由于地貌变化迅速, 有时无法布设小区观测设施, 布设控制站又缺少实际的地形条件, 而遥感监测方法主要用于大范围、宏观上的工程侵蚀监测, 其不仅技术条件需求高, 而且分辨率适合的遥感图像价格也很昂贵, 故在实践中应用较多的是调查监测法和简易坡面量测。有些学者也在实践的基础上提出了新的实用方法, 如张卫等基于线形开发建设项目的施工与工程侵蚀特点提出了线路巡查、实地量测的方法, 多为公路、堤防、铁路等为主的线型开发建设项目监测所采用。郭新波等提出了开发建设项目地表扰动类型的概念, 再根据GPS等工具测量的各扰动类型的面积和范围, 实现对工程建设防治责任内的工程侵蚀的估算。侯琳等针对公路建设工程路基边坡工程侵蚀监测, 提出了测钎法。测钎法原理与水土保持监测技术规程中的简易工程侵蚀观测场监测中的钢钎法原理相同。可以看出, 上述工程侵蚀常见的监测技术和方法通常都是估算侵蚀量, 因此精度难以保证, 并且影响因素较多, 可靠性不高。开发建设项目的渣场测量主要采用GPS RTK技术、激光测距仪、罗盘和差分DGPS技术进行量测。这些测量方法的精度受人为影响较大, 也存在野外工作不便等缺点。
2 基于全站仪工程侵蚀监测原理
基于全站仪测量工程侵蚀主要是通过测量边坡对象的体积, 然后通过2次测量的结果进行比较, 然后得到边坡的工程侵蚀量。在测量边坡体积时, 利用无反射棱镜全站仪在边坡上采用“龙摆尾”的测量方法, 如图1所示。然后将测量到的有用点进行三角剖分, 建立起三维地形模型, 从而计算得到边坡的体积。
基于全站仪测量工程侵蚀量的主要步骤为:
(1) 利用无反射棱镜全站仪在边坡上按照逐行扫描的方式进行测量, 得到边坡的离散点。
(2) 将获取的离散点, 利用克里金插值的方法, 对数据点进行插值, 获得新的离散点集。
(3) 通过边坡的边界剔除计算范围外的离散点和测量的无效数据点, 并将剔除后的数据和边坡边界进行带约束的三角剖分。
(4) 利用生成的三角网, 计算边坡的体积, 通过2次观测的体积差, 得到工程侵蚀量。
3 工程侵蚀量的计算
3.1 克里金插值方法
克里金方法[6,7]包括普通克里金方法、泛克里金方法及协克里金方法等, 在本文中采用的是普通克里金插值方法。
令x为一维、二维或三维空间中的某一个位置, 变量z在x处的值可由下式计算:
式中:m (x) 是描述z (x) 的结构性成分的确定性函数;ε′ (x) 是与空间变化有关的随机变化项, 即区域性变量;ε″ (x) 是剩余误差项, 空间上具有零平均值。
克里金方法的第1步是确定适当的m (x) 函数, 最简单的情况是m (x) 等于采样区的平均值, 距离矢量h分离的2点x, x+h之间的数学期望等于零:
定义区域化变量Z (x) 在点 x和x+h 处的方差的一半, 记为半方差函数γ (h) , 即:
区域性变量计算公式可以写成下式的形式:
对于本文采用计算半方差函数子模型为指数模型:
式中:C0为块金常数;C1为拱高。但a不为变程, 变程约为3 a。
3.2 带约束Delaunay三角剖分算法
带约束Delaunay三角剖分[8,9]是指对点集进行剖分时, 应满足某种约束条件, 如对象重建中的模型边界, 如道路、施工场地等。在本文中, 点集来源于通过全站仪测量的到的离散点, 约束边来自于测量边坡的边界。因为在2次对比的时候, 需要确保对比的范围一致, 所以必须在三角剖分时保证采用同一个边界。
带约束Delaunay三角剖分的一种有效算法是先将所有点进行标准Delaunay三角剖分, 然后强行嵌入不在剖分中的约束边, 也可以通过交换对角线的方法强行嵌入约束边。这里使用方法的工作原理为:首先建立标准Delaunay三角剖分, 然后将复杂区域的边界线作为一种约束线, 对嵌入的所有约束边所影响的三角形进行局部调整, 使约束边成为三角剖分中的一条边, 且满足约束Delaunay三角网的基本性质, 然后将区域边界外的三角形从三角形链表中删除, 即得任意复杂边界的带约束Delaunay三角网。
3.2.1 逐步生成法标准Delaunay三角剖分
逐步生成法生成标准Delaunay三角网的过程为:
(1) 以任一点为起始点;
(2) 找出与起始点最近的数据点相互连接形成Delaunay三角形的一条边作为基线, 按Delaunay三角网的判别法则, 找出与基线构成Delaunay三角形的第三点;
(3) 基线的2个端点与第3点相连, 成为新的基线;
(4) 迭代以上2步直至所有基线都被处理。
上述过程表明, 三角网生长算法的思路是, 先找出点集中相距最短的2点连接成为一条Delaunay边, 然后按Delaunay三角网的判别法则找出包含此边的Delaunay三角形的另一端点, 依次处理所有新生成的边, 直至最终完成。
3.2.2 在标准Delaunay三角网中嵌入约束边
在标准Delaunay三角网嵌入约束边过程中, 需要由三角网拓扑信息快速搜索到约束边所影响的三角形, 并且在嵌入约束边的过程中, 三角网的拓扑关系在动态变化。因此, 保证三角网拓扑信息的正确性对于建立带约束Delaunay三角网是至关重要的。在三角网内查询的拓扑信息包括:
(1) 对于一个三角形, 获得其3个顶点, 3条边以及3个邻接三角形的信息;
(2) 对于一个点, 定位所有以该点为顶点的三角形。
设Delaunay三角形集合T (V;L) , 需在标准Delaunay三角网中嵌入约束边l, l=pipj, (pi, pj∈V) , 与约束边l相交的三角形所构成的区域称为约束边l的影响域。区域的边界所构成的多边形称为影响多边形Q。l将Q分成2部分Qu和Qd, 如图2所示。
在标准Delaunay三角网内嵌入一条约束边pipj的算法过程如下:
(1) 在三角网中找出以pi为顶点的三角形t1, 且t1与pipj相交。由点结构信息可即时定位以pi为顶点的三角形t, 再由三角形拓扑信息从t开始以pi为顶点逆时针方向寻找到三角形t1。如图3所示。
(2) 从t1开始, 由三角形拓扑信息依次找到影响域内三角形t2, t3, …, tk, 存入影响域三角形数组中, 同时生成Qu和Qd影响域边界数组, 其边界点具有拓扑性。如图4所示。
Qu={pi, u1, u2, …, um, pj}
Qd={pi, d1, d2, …, dn, pj}
由pipj开始对Qu和Qd按角度最大原则在影响域内生成新三角形。新生成的三角形信息写入影响域三角形数组存储的三角形空间中。由于未插入新点, 三角形个数不变, 所以不用再开辟新空间。为了确定三角形生成的先后次序, 使用栈数据结构。
3.3 边坡体积计算
边坡体积计算主要是对三角剖分后的TIN网格进行计算, 在获取TIN网格中的每一个单元的空间三角形后, 根据给定的高度计算体积。在此我们在每次计算时都取海平面为计算体积的标准。在Delaunay三角网中的单元体积模型如图5所示, 我们将这个不规则体分为2个部分, 一部分为上部的一个三棱柱, 另外一部分为下部的一个四面锥形, 然后将这2个部分的计算体积累加, 就得到了单元合成体积。最后将所有的边坡区域范围内的所有单元合成体积累加, 即可求得整个边坡的体积。
3.4 工程侵蚀量的计算
在通过全站仪对边坡进行测量后, 将测量的离散点进行插值、剖分, 计算得到边坡的体积。将2次测量得到的边坡模型高程相减, 就得到各点的地表侵蚀量的大小, 然后采用等值线绘制算法, 得到工程侵蚀量在空间上的分布情况, 根据具体的侵蚀空间分布, 相关人员可采取针对性的措施进行工程侵蚀预防。
3.5 误差分析
全站仪监测工程侵蚀方法中, 影响工程侵蚀量计算精度的主要有2种误差。一是与全站仪测量相关的误差, 包括全站仪测量误差、原始地形三角网生成误差, 这些误差的积累影响最终生成不规则三角网的精度。二是不规则三角形法模型误差, 不规则三角形法将研究对象地形表面抽象成由三棱柱组成的集合, 该方法用直线代替了呈现不规则曲面的地面, 除了这项误差外, 不存在其他误差。另外在用不规则三角形法计算模型时, 采用全解析法计算, 整个计算过程精度高、误差小。因此, 与传统的地形体积计算相比, 此项误差可忽略不计。
4 工程实例
在三峡库区巴东县水电站某开挖边坡进行监测, 该高边坡底边长约100 m, 坡长约30 m, 平均坡度约40°。
本次测量利用徕卡TPS700 TCR 702 (auto) 免棱镜测量全站仪, 采用了本地相对坐标系, 使用全站仪采用等角度观测法 (角度间隔为1°) , 对地面进行半自动密集观测, 共测量了约1 500个地形点。前后2次测量间隔时间为56 d。分别计算2次测量的边坡地形体积, 结果表明第2次测量得到体积较第1次测量体积减少了95 m3, 即该边坡在两次测量时间间隔内工程侵蚀量为95 m3。
5 结 语
由于硬件的快速发展, 使得全站仪能够在无棱镜反射的前提下测量到数据, 这样为大数据的快速测量提供了基础。本文提出了利用无棱镜的全站仪为工程侵蚀进行测量, 测量到的数据通过计算机技术, 利用克里金方法对边坡进一步的进行拟合, 然后在拟合的基础上进行带边坡约束边界的三角剖分, 形成标准的数字地形模型。然后再通过数字地形模型计算边坡体积。通过多次的量测, 可以获得边坡的工程侵蚀量。由于测量后的计算全部由计算机生成, 大大的提高了工程侵蚀量的监测速度。
通过全站仪进行工程侵蚀的监测, 需要对边坡测量的数据点达到1 000个以上, 虽然利用无棱镜全站仪进行测量时获取数据的速度比较快, 但是也需要2 h左右。而且需要数据点尽量分布均匀, 在人工操作中, 难免会产生一些问题, 所以进一步改造全站仪设备, 通过自动化控制让全站仪自动量测是下一步研究的方向。
摘要：对工程侵蚀的监测需要快速和精确。随着硬件的不断发展, 特别是无棱镜全站仪的发展, 使得使用全站仪来监测工程侵蚀量成为可能。采用最新型的无棱镜全站仪, 设计了一套测量方法, 对某公路边坡进行了监测。并根据监测的数据通过克里金插值和基于约束的Delaunay剖分方法建立其三维模型, 从而达到计算工程边坡体积的目的。通过多次监测, 最后达到工程侵蚀量监测的目标。
关键词：工程侵蚀,克里金插值,三角剖分,工程侵蚀监测
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快速监测 篇7
随着天津市市场经济的繁荣,市场监测数据量成指数增长,市场监测的任务越来越重。市场数据的重要性在监测信息系统中更加突出,因此对数据库的设计要求更加高效。数据模型设计是指对于一个给定的应用环境,构造最优的数据库模式,建立数据库及其应用系统,使之能够有效地存储数据,满足各种用户的应用需求[1]。在数据库模型设计过程中,主要数据模型设计过程:概念模型的设计;逻辑模型的设计;物理模型的设计;数据仓库的生成。
1 数据模型生命周期
数据库设计也有生命周期。数据库的生命周期主要分为四个阶段:需求分析、逻辑设计、物理设计、实现维护[2]。数据库的物理设计,包括索引的选择与优化、数据分区等内容。
数据库设计与软件设计一样首先需要进行需求分析。我们需要与数据的创造者和使用者进行访谈。对访谈获得的信息进行整理、分析,并撰写正式的需求文档。
需求文档中需包含:需要处理的数据;数据的自然关系;数据库实现的硬件环境、软件平台等。逻辑设计阶段使用ER或UML建模技术,创建概念数据模型图,展示所有数据以及数据间关系。最终概念数据模型必须被转化为范式化的表;物理设计数据库物理设计包括选择索引,数据分区与分组等。
逻辑设计方法学通过减少需要分析的数据依赖,简化了大型关系数据库的设计,这也减轻了数据库物理设计阶段的压力。当设计完成之后,使用数据库管理系统(DBMS)中的数据定义语言(DDL)来创建数据结构。数据库创建完成后,应用程序或用户可以使用数据操作语言(DML)来使用(查询、修改等)该数据库。一旦数据库开始运行,就需要对其性能进行监视。当数据模型性能无法满足要求或用户提出新的功能需求时,就需要对该数据模型进行再设计与修改。
2 数据模型设计
天津市场运行监测信息系统的数据库模型设计方案也遵循以上四个设计过程,其基本表包含如下四个特性:(1)原子性。基本表中的字段是不可再分解的;(2)原始性。基本表中的记录是原始数据(基础数据)的记录。(3)演绎性。由基本表与代码表中的数据,可以派生出所有的输出数据。(4)稳定性。基本表的结构是相对稳定的,表中的记录是要长期保存的。
2.1 概念模型的设计
进行概念设计所要完成的主要工作有:
(1)决策需求分析
天津市场运行监测信息系统包括数据采集系统、数据分析管理系统以及催报和预警系统。这些子系统又细分为若干子系统和模块,数据采集系统包括企业管理系统、在线填报系统,商品管理系统,系统管理。系统管理中又分为用户、角色以及权限的管理,系统性能、安全、数据方面的管理等等,系统模块众多,需求繁杂,涉及商户和商品方面所有的交互模块,以及为系统提供支持的所有功能模块。
(2)确定系统的主题域和内容
在上述需求分析的基础上,可以确定系统的使用者,分为商户即普通的用户,审核角色以及系统管理员,每一个系统都具有一个主题域,数据分析系统中的主题分为审核员,商户,统计分析人员和系统管理员。系统管理中的主题分为用户、角色、权限、性能、数据以及系统管理员。
2.2 逻辑模型设计
逻辑设计是数据库设计非常重要的环节,起到承上启下的作用,概念模型是和用户最接近的视图,物理模型是商品价格的描述,逻辑设计正是将商户与商品,及商品价格联系起来的媒介,逻辑设计将生成各种数据库表,简单表,复杂表,以及表与表之间的联系以及每个表内所具有的约束等。天津市场运行监测信息系统的逻辑设计如下:
(1)数据采集系统
商户、商品、审核员以及系统管理员是天津市场运行监测信息系统的主题,系统运行的主要框架。商户和商品主题组成了上报数据的主题;审核员主题描述对上报数据的评价;系统管理员描述了系统对资源的管理情况。其中以商品为中心,将这3个主题联系起来,它们的内容列出如下。
1)商品、商户:基本信息(姓名,性别,联系方式,地址,身份证号,商户号等);经营商品信息(商品种类,商品价格等)。
2)审核员:对上报数据进行整理,评价,进行催报。
3)系统管理员:固有信息(管理员名字等);权限信息(资源的增,删,改,查等)。
(2)数据分析系统
商户、审核员及数据分析主题。商户主题描述了作为系统的主要使用者上报数据的情况;审核员主题对商品数据进行了评价,对数据进行标注;数据分析主题描述了所报数据的统计信息,例如同比,环比,基期,比重。将这3个主题联系起来,它们的内容列出如下。
1)商户:基本信息(姓名等);上报数据。
2)审核员:基本信息(姓名等);对数据进行评价。
3)数据分析:基本信息(商品价格,上报时间等);同比,环比,基期,比重等统计信息。
2.3 物理模型设计
(1)确定数据的存储结构
1)通过定义功能和数据的交叉参照图,可以分析得出特定的用户需要访问哪个范围的数据。这是最初阶段,在系统中标明最终用户的词汇表,定义恰当的专业术语,与底层数据联系起来。
2)数据本身通常是面向主观意识的,基于最终用户的需求,常见数据的第一步是识别和分析有关的内部数据和外部数据源。
3)数据模型在将内部和外部操作数据转换和集成到数据库里的过程中起到关键性的作用。在这个阶段,收集信息,实施从数据源到数据模型的逻辑转换,确定数据按简要或详细的程度保存在数据库中。
4)创建词汇表。词汇表是关于数据的数据。确定数据位置、理解计算法则的商业定位指导。解决操作数据库中数据不一致的问题。
5)从长远的角度优化数据库。系统必须是灵活的,可扩充的,模块化的,以便有足够的能力去适应系统的不断增长。
(2)确定索引策略
由于数据库的数量比较大,因此在库结构设计时将每一个字库设计为树形索引结构,初始节点为所要决策的主题,其中间结点为不同优先级的与该主题有关的查询角度与层次,而最终结点为经过预处理的有定义的数据集合。
此外,在天津市场运行监测信息系统中可以采用数据库连接池技术,数据库连接池技术有以下几种好处:
(1)可以使资源得到重用:数据库连接作为跟数据库交互最重要的桥梁,是系统中最重要的资源之一,因此对于数据库连接这样的资源可以得到很好的重用。
(2)减少系统开销:使用数据库连接池,对于数据库连接,不需要每一次操作都新建一个数据库连接,只要使用当前使用的,或没有关闭的数据库连接就可以,这样节省了重新建立连接的时间以及资源,减少了系统开销。
(3)新的资源分配手段:对于复杂的系统应用使用同一个数据库,为了合理限制某一个应用业务逻辑使用数据库连接的限制,需要使用应用层的配置,对数据库连接进行限制。
(4)避免数据库连接泄露:数据库连接池对数据库连接进行统一的配置,在系统中可以配置数据库连接的超时限制,使超时不用的数据库连接,定时定期回收,这样是资源得到合理的利用。
3 数据模型设计原则
高效数据模型设计遵循如下原则:
读写分离原则。这里的读写分离是指,读多写少的字段与写多读少的字段分开存放于不同的表。按照磁盘的工作原理,磁盘是以扇区为单位存放数据的,并且有写缓冲、排队、延迟写入的特点。数据库是以记录为单位的,每次访问,总是将整行记录读入缓冲区,再依命令所需的字段从中筛选数据,组成返回的记录行。读写分离原则能显著改善磁盘和记录的缓存性能。
高频与低频字段分离原则。高频字段是指访问较频繁的字段,低频字段是指访问频度较低的字段。不管是高频字段还是低频字段,数据库总是读取整行记录,然后筛选。命令中不访问到的字段,同样要先读入内存。高低频分开存放,能减少记录行读入的字节数(写入也一样),减少不必要的读写。如果部署分布式数据库,按这个原则作垂直划分,其效果比单机数据库的效果更明显。
为最常用的字段建立索引。当命令中涉及的字段都在某个索引中时,命令执行过程中不需要访问表数据,仅从索引中获得所需的字段值,组成记录返回。
为经常搜索的字段建立索引。当要搜索的字段都存在某个索引中时,索引过程只需在索引中作匹配运算,仅当匹配到某个记录,并且要返回的字段不在索引中时,才从表数据中取回这行记录。
主键越短越好,并且最好是整型。索引是以区为单位存放的,类似于磁盘的扇区。索引树节点也是以区为单位的。索引的大小,与索引项的大小成正比。索引项的字节数越少越好。索引项总是定长的,如果索引字段包含可变长字段(varchar,nvarchar之类的),那么索引该字段的字节数是这个字段的最大可能字节数。另一方面,在IA-32架构的CPU中,读写一个32位(4字节)整型值的速度是读取一个字节的2倍!如果读取一个100字节的字符串,耗时是读一个32位整型的200倍。可见,主键的选型,对检索记录的性能有非常大的影响。
4 结语
天津市市场监测系统以数据为基础,在此数据基础之上生成各种报表应用于决策。所以数据模型设计是天津市市场监测系统高效运行的基础。通过如上的设计步骤及原则,能够得到一个稳定,高效的数据模型。
参考文献
[1]钱宗斌,王艳兵.利用范式优化关系数据库中的数据结构[J].电脑知识与技术,2011,(25)
快速监测 篇8
关键词：水中总磷,快速测定,微型环境监测
传统水中总磷的检测方法是钼酸铵分光光度, 因为这种操作比较繁琐, 且试剂需求量大, 给监测带来众多不便, 所以随着现场环境监测的大量增多, 有关市场上已经开始出现了多种多样化的监测设备, 比如多用途微型快速监测设备, 而一些新的测定方法也被人们不断地推出, 比如流动注射解析法, 离子色谱法, 离子发射光谱法等。
1 水中总磷含量快速测定的实验方法与试剂
1.1 实验方法
湖泊的富营养化是说生物生存所需的一些营养物质, 如氮, 磷等, 在人类影响下量化的进入湖泊, 海湾等一些缓流水中, 造成藻类, 浮游生物的大量繁殖, 使水体无法溶解大量的氧而造成水质恶化, 引起鱼类或其他生物批量死亡现象。
水体富营养化有很多可被作为指标的参数, 一般有总氮, 总磷, 初级生产率以及叶绿素-a含量。这项实验主要通过对天然水中的总磷含量测定进行水体富营养化程度的判断。
在进行总磷测定时选用的是钼酸铵分光光度与高温高压快速溶解法。在中性条件下, 将过硫酸钾加入到地面水与各种浑浊水水样中, 以此作为氧化剂, 并选用亚临界水高效预处理装置来高温高压溶解, 这样水样中的磷就会转化成正磷酸盐;然后将其与钼酸铵, 酒石酸锑氧钾在酸性条件下反应, 进而产生磷钼锑杂多酸, 之后用抗坏血酸就能把它还原成深色钼蓝, 最后在单色光源为700nm的多用途微型环境检测仪下测定它的吸光度, 范围在0.05~1.5mg/L之间。
1.2 试剂
作为氧化剂的过硫酸钾, 浓硫酸, 钼酸铵, 酒石酸锑氧钾, 抗坏血酸以及磷酸二氢钾, 这些都是分析纯。配制钼酸盐混合显色试剂需要的材料:称取0.21g的固化酒石酸锑氧钾与7.8g的钼酸铵, 然后把它们溶解于硫酸溶液中, 其中, 硫酸溶液的体积分数是50%, 体积容量为100m L。
仪器:多用途微型环境监测仪器与自主研制的亚临界水高效预处理装置。
提取水样:潘家湖水样。
2 实验步骤
2.1 水样预处理
首先打开亚临界水高效溶解仪电源开关, 并将温度调至165℃预热, 然后取干净的溶解瓶3支, 各自加入10.0m L水样, 再加入60mg固体过硫酸钾粉末, 最后拧紧瓶盖, 轻轻摇匀。若是溶解仪的温度到达指定温度, 则将已经备好的溶解瓶放于溶解仪中并开始计时。30min后, 将溶解瓶全部取出并放在通风处让其冷却至与室内温度相同。
再另取3支没有用过的溶解瓶并注入10.0m L的蒸馏水, 按以上步骤进行消解。
2.2 逐级稀释
用磷酸二氢钾分别配置质量浓度为0.00, 0.10, 0.25, 0.50, 0.75, 以及1.00mg/L的10m L标准溶液的磷, 再加入35mg的抗坏血酸, 摇晃使固体彻底溶解, 30s后加入钼酸盐混合显色试剂5滴, 然后摇匀;10~15min后, 用10mm比色皿并以浓度为零的溶液作为参比, 用多用途微型环境监测仪器测定总磷的通道来对吸光度进行测定, 然后根据溶液浓度的标准值与吸光度的关系来绘制标准的曲线。
2.3 实验分析
等溶解之后的水样与空白样完全冷却后, 再分别加入抗坏血酸各35mg, 摇晃使其溶解, 30s后再加入钼酸盐混合显色试剂5滴, 摇匀;10~15min后, 选用10mm的比色皿来测定吸光度值。在扣除了空白样的吸光度值之后, 将差值代入曲线拟合公式来对待测水样的浓度进行计算。比如试样有浊度或色度时, 就需要配制一个空白样, 在将水样进行消解预处理后, 加补偿液5滴, 然后在显色测定后的水样吸光度中将浊度水样的吸光度扣除。
2.4 实验结果
从对潘家湖水样中磷的实验测定与计算, 我们得到了如下实验数据与计算结果。y=0.462x+0.010为拟合得到的标准曲线公式, 其相关系数R=0.996。
3 结论
应用现代化快速监测仪器与监测技术对环境监测教学有几方面的好处: (1) 改进并完善了现有的监测仪器, 并形成了一套多用途微型环境监测分析平台; (2) 分析人员从采样, 实验到结果进行了全过程的参与, 使他们既掌握了环境监测流程, 有增强了环保意识; (3) 通过对实验具体流程的全程操作, 增加了分析人员科研热情, 提高了分析人员创新能力; (4) 相比传统实验, 在实验成本上有所降低, 而且丰富了实验研究课题。
4 结束语
采用专业的预处理装置不仅能增加实验的安全性, 减少时间, 还能带动分析人员提高科研的热情与动手能力, 更符合了降低成本的理念。
参考文献
[1]周灵辉.COD快速测定仪分析水和废水中总磷[J].甘肃环境研究与检测, 2012.