监测预警分析系统(精选12篇)
监测预警分析系统 篇1
0引言
输电线路覆冰严重危害我国电力系统的安全稳定运行,如果不及时采取措施会引起绝缘子闪络、导( 地) 线断线、导线舞动、倒塔和电力通信中断等事故[1]。覆冰在线监测系统通过对区域范围内的气象状况、拉力传感器上的实时拉力以及风偏角等信息的实时采集来判断线路覆冰状况,做好第一时间的防护与检修工作。
近年来,国内外学者围绕输电线路覆冰在线监测模型、覆冰预测模型以及融冰方法和维护策略等方面进行了大量的研究[2], 使电网在覆冰期间的运行状况有了很大改善。但是覆冰在线监测的大量运行数据并没有得到深度挖掘并且各类数据间的关联性差。大数据处理方法能很好的解决目前数据分析的瓶颈,为覆冰期导线的覆冰机理、绝缘状态监测、绝缘故障预测等方面开辟新的视角。同时大数据处理方法,也将是电力行业未来各种大而杂的数据处理的总趋势[3]。
1输电线路覆冰监测系统研究现状
20世纪中期开始,国外已对输电线路覆冰开始观测和研究, 并在导线覆冰形成和增长机理、绝缘子覆冰闪络特性以及导线覆冰舞动等方面取得了丰硕的研究成果。我国在该领域起步比较晚,我国覆冰监测系统的发展状况如表1所示。
南网和国网系统相比起来相似点居多,例如均采用两级主站结构; 使用了称重法和视频图像法相结合的覆冰监测技术; 通过采集覆冰终端的信息,由GPRS/CDMA等无线网络的形式把数据传送到二级主站,再由二级主站传送到一级主站上进行显示。但南网系统优于国网的地方在于南网采用的是统一的自主研发计算模型,而国网的计算模型来自于各个厂家,从而不同计算模型的计算覆冰厚度不易比对,不利于信息统一化的管理与维护。因此,针对南网覆冰监测系统的运行过程做出如下详细描述[9,10,11]。
南方电网覆冰监测系统由监测终端、通信网络和主站三层构成。监测终端在投运之前需要例行的入网检测( 即每个厂家提供几套完整的装置样品,在特高压基地进行外观和结构检查、性能测试、功能测试和电磁兼容测试等) ,完成之后对终端装置进行考核评分,按考核评分分数择优选择终端装置产品。入网检测合格、安放在线路的每套终端配置一张通信卡,以GPRS/CDMA相结合的通信方式与主站建立联系。南方电网覆冰监测系统有一套属于自己的通信规约,用数据帧的模式将终端设备号、控制类型码、数据域等信息传给主站。主站系统接收终端上传的导地线拉力、绝缘子串偏角、图像和微气象数据,将数据按照一定的规约存储起来,再根据历史数据和当前数据,采用图或表的形式,对反映输电设备或其周边环境状况的监测参数做数据展现。主站对各类监测量设有报警阈值,当终端采集到的监测量超过该值时则报警服务触发报警。
2输电线路覆冰监测模型研究现状
输电线路覆冰监测模型是输电线路覆冰在线监测系统的核心部分,是决定覆冰预测准确程度的先决条件。国内外专家对覆冰模型的研究很多,总体上来说,根据监测原理的不同覆冰监测模型可分为两大类,即图像监测模型和力学监测模型[12]。
图像信息量大,直观形象,是获取线路信息的重要来源之一。 图像监测模型通常是通过图像处理为手段,对覆冰状态时的图像和非覆冰状态时的图像进行分割,提取覆冰边缘信息,对差异化信息进行分析处理,从而得出线路和绝缘子当时的覆冰厚度。但是由于在恶劣气象条件下摄像镜头容易覆冰、被冰雪遮挡致使拍摄到的图片分辨率较低、现场拍摄角度受限等原因会使估算出来的覆冰厚度不够准确。就目前而言图像法只能作为导线覆冰在线监测的辅助手段,但是可针对现有摄像头的不足研制出不易结冰或可以自动融冰的镜头,并能实现360度旋转,从而解决现在图像法的瓶颈。
目前,基于力学监测模型的方法有很多且都发展的相对成熟。该模型通过测量覆冰的相关参数,如气象参数、绝缘子串拉力和绝缘子串倾角、导线应变、导线温度等,通过相关力学公式计算覆冰情况。根据采用的设备不同可以分为基于拉力传感器的覆冰监测模型、基于光纤光栅传感器的覆冰监测模型和基于其他在线监测方法的覆冰监测模型。图1给出各种监测模型的拓扑结构。
1) 基于拉力传感器的覆冰模型: 分为基于称重法计算模型、 基于水平张力—倾角计算模型和基于倾角—弧垂计算模型。文献[13]提出基于称重法覆冰载荷模型,该模型是基于悬挂点等高的架空线。拉力传感器安装在主杆塔顶上,风载荷可以通过风速传感器、导线直径和风向夹角求出,再通过主杆塔上竖向载荷差值求出覆冰载荷,从而求出覆冰厚度,整个过程中将覆冰形状当做圆形覆冰处理。文献[14]又提出悬挂点不等高的模型,该模型在算法上依据输电线路状态方程。称重法力学模型较为简单,在轻覆冰情况下大体能够满足要求,但是在输电线路重覆冰, 特别是不均匀覆冰和不均匀脱冰情况下,此种算法精度较低。文献[15]提出水平张力—倾角模型,拉力传感器测量耐张段绝缘子串轴向张力,角度传感器测量悬挂点倾角数据,通过求出导线的综合比载,可以进而求得覆冰比载,根据公式算出覆冰厚度。 该模型在算法上也是依据输电线路状态方程。由于此模型是针对耐张塔,而耐张塔上安装拉力传感器会给结构和安全问题带来隐患,因此应用范围有限。文献[16]提出根据导线倾角变化监测弧垂的模型,它将采集到的导线倾角等参数,结合输电线路的状态方程、线路参数、气象环境参数,应用专家分析系统分析导线的覆冰厚度。由于输电线路的弧垂和倾角受到多种因素的影响, 特别是500 k V及以上等级输电线路,导线的刚度较大,视作柔索将导致较大的误差。
2) 基于光纤光栅传感器的覆冰模型: 利用光纤光栅传感器测量导线应变、倾角以及导线温度,然后依据覆冰线路力学计算公式计算导线应力、导线弧垂以及覆冰量。与上述的电测量传感器相比,光纤传感器具有抗电磁干扰小、使用年限长、传输距离远等优点。文献[17]中,华北电力大学研制出光纤光栅拉力传感器, 通过增设不受力光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感问题。文献[18]中,北京邮电大学研制了一套基于光纤布拉格光栅传感器测量的架空线路覆冰系统。文献[19]中,华中电网公司研究将光纤光栅传感器植入复合绝缘子芯棒的在线监测系统, 使复合绝缘子在监测导线覆冰的同时可以监测其内部微弱的温度和应力变化来判断是否出现内部缺陷。
3) 基于其他在线监测方法的覆冰模型: 有基于模拟导线法的覆冰模型[20],通常在架空线路附近建立观测站或观冰站,架设与导线相同型号和材质的模拟导线,通过测量模拟导线的覆冰厚度来估计导线的覆冰厚度。基于覆冰速率计法的覆冰模型[21],在架空线路附近安装探头,探头覆冰其频率会发生改变,可依据频率的变化规律间接估计覆冰速率。利用故障行波定位的覆冰模型[22],波定位系统精确地记录行波到达线路两个端点的时间,通过输电线路在正常运行与线路覆冰期间的行波时间差以及架空线路状态方程来计算线路的比载,利用比载和冰厚的计算关系式求得覆冰情况下线路的平均覆冰厚度。利用电容传感器的覆冰模型[23],无冰和覆冰过程中因电解质发生变化会引起电容很大变化的原理,使电容测量值反映导线覆冰厚度等。
3覆冰在线监测与大数据时代
输电线路覆冰过程是一个高维的非线性时间序列过程,具有动态性、不确定性、非线性等特征。如果要提前知晓覆冰的发展趋势,实现架空线路覆冰的预警,就需要建立覆冰预测模型。现阶段,覆冰预测模型总体分为三类: 机理模型、统计学模型和智能计算模型。它们都是根据监测点的气象信息预测结果的。机理模型是根据覆冰形成机理和各种气象数据来预测输电线的覆冰厚度。统计学模型是通过统计学的原理,在大量数据的背景下找到映射关系并推出合适的覆冰解析模型。智能计算模型在覆冰模型上的应用是近几年来的研究热点,它的本质就是建立在线监测数据与覆冰预测模型之间的I/O映射关系。
机理模型和统计学模型就是建立解析模型,但是在实际的工程应用中,解析模型不易建立并且一个解析模型无法适应不同气候条件和地理特征的覆冰线路。而另一方面,现有输电线路覆冰监测系统在运行过程中积累了大量数据,例如温度、风速、风向、雨量、气压、绝缘子拉力、绝缘子倾斜角、风偏等信息,而单纯运用微气象数据和覆冰预测模型的I/O映射关系显然不够精准,所以智能计算模型也不适合新时代数据成倍增长的发展趋势了。于是,将覆冰在线监测与大数据的结合将是一个新的里程,大数据不需要给出一个精确的数学模型,它打破传统绝缘状态监测、故障预测观念。大数据不再只是定格于“随机采样”,而是以“全体数据”为研究对象; 不再热衷于寻找“因果关系”,而是寻找不同事物间的“相关关系”; 不再对原始数据加入人工干涉,而是对一堆数据进行深度挖掘,将数据多维度地展示出来。
通过大数据分析可以从输电线路自然覆冰时找到导线覆冰状态和绝缘子覆冰状态的相关关系,研究地理信息与覆冰状态的相关关系,研究综合覆冰应力、图像、微气象等评估覆冰状态的方法等。同时,从监测终端的生产厂家信息、监测终端的运行年份信息以及终端的寿命、检修次数、掉线次数及周围环境数据,我们可能得出不同厂家不同设备的损坏速率与程度,不同厂家的设备更适合哪种自然条件。覆冰过程是否会受到天体活动的影响,是否会和当地人的生活习惯、当地的支撑产业种类有关系等等。
4结束语
就目前覆冰在线监测系统的使用情况来讲,计算模型的准确度还是非常之高的,参考各杆塔传来的微气象数据和摄像头拍摄的图片,可以较为全面的监控架空线路的覆冰情况,并及时采取抢修补救措施。2013年冬天,整个南网管辖范围内的省市地区都未发生严重的覆冰倒塔、导线断股事故,这很大程度上依赖于覆冰在线监测系统的实时监测。
但是,中国幅员辽阔,不同地区气象存在明显差异,应该按不同地域特点建立不同的监测模型,也可以对不同地区添加不同的修正系数,这种“以一应多”的模型自然不适合未来的发展。近5年来监测终端拍摄的覆冰期间的海量图像数据包含了大量非结构化信息,如果能找到将这些信息转化为以特征量表征的结构化信息的方法,就可以使图像的定性分析转变为定量分析,这将具有非常大的研究意义。对于覆冰预测模型,我们现阶段考虑的影响因素过于定格,如果能打破传统观念,考虑更多影响因素,也许会有质的突破。将大数据与输电线路覆冰相结合是未来研究的主流方向,也许在不远的将来传统输电线路绝缘状态监测、故障预测观念将被注入新鲜血液。
摘要:自2008年冰灾以后,覆冰在线监测技术受到普遍重视,国家电网管辖的华中、湖南、浙江、福建等地电网,南方电网管辖的广东、广西、云南、贵州省网和超高压电网先后研制出覆冰监测系统并投入使用。首先总结了目前输电线路覆冰在线监测系统和监测模型的研究现状,并分别展开分析论述,同时阐述了南方电网覆冰监测系统运行流程,并对在线监测系统运行期间所获得的大量运行数据进行大数据处理的发展趋势提出了看法和意见。最后,对覆冰在线监测预警系统做出了总结和展望。
关键词:输电线路,在线监测系统,监测模型,覆冰预测,大数据
监测预警分析系统 篇2
监测点填报完数据后,监测模块自动采集监测数据并进行汇总分析。如价格出现异动,预警系统将按照预先设置的预警规则进行实时预警。
●价格指标分级
实现对监测指标的精细化管理,对监测的价格指标进行分级,统计时可以按不同价格指标分开统计,也可以汇总统计。
●数据充分共享
采用数据大集中模式,所有数据集中在价格监测中心,省、市、县(区)、监测点通过授权,都可以查询数据实现数据共享。
●数据自由对比
实现数据自由对比,如:跨监测制度自定区域自定时段、自定价格等。
●智能绩效考核
实现自动计分考核,对数据任务上报的厦时准确性、信息报送情况和数据报送情况、信息采用情况,自动计算考核汇总。
●监测实时调整
监测预警分析系统 篇3
关键词:冲击矿压微震 监测技术 预警系统
中图分类号:TD324.2文献标识码:A文章编号:1674-098X(2014)09(b)-0031-01
随着中国经济形势的变化和煤炭资源的日益深入开采,造成了煤岩动力灾害不断加重。针对于煤岩动力灾害,目前国内主要采用钻屑法、采动应力场的监控方法,车顶动态监测方法进行监测预警,但是以上手段在实际使用中都存在着监测范围小、精度低等劣势。于是,矿上冲击矿压的微震监测技术的优越性就得到了很好地体现。
1 冲击地压预警技术的发展
冲击地压,又称岩爆,是指井巷或周围的岩石表面,能量瞬间释放产生的动力现象突然严重破坏突然剧烈破坏的动力现象。
实现冲击地压防治预测的首先是得益于微震)监测技术的出现。在国外,它已使矿山微破裂发展的监测从“难以实现的奢望”转变为采矿过程的一个有机组成部分,成为矿山开采诱发动力灾害监测的主要技术手段。实现矿山动力灾害预测的可能性的另一个重要因素则是矿山整体结构应力场分析的大规模科学计算技术的发展。大规模数值计算技术在国民经济建设中的作用,已普遍地为人们所共识。
2 微震监测基本原理
微震监测的基本原理是:岩体在变形破坏的整个过程中会伴随着裂纹的产生,扩展,能量积聚,以应力波的形式释放能量,从而产生微震事件。微震和声波到达预先埋设多个实时微震数据采集??的地震检波器。由于源和检测器之间的距离不同,则检测器的振动波的传播时间是不同的。根据不同的时间差检测器,使用“复杂的定位技术”进行震源定位计算,得到微震发生的位置。
3 基于ARAMISM_E微震监测系统的冲击地压监测技术
ARAMISM_E微震监测系统的主要功能是对整个矿井的实时监控,微震事件自动记录,并微震源位置和能量计算的范围内发生的微震事件,分析主要危险区微震事件的日常规律,动态评估有关的区域影响危险性类别,指导煤矿冲击地压防治工作;摆脱危险的测试和优化相关技术参数,提高防碰撞系统和控制效率的影响。
系统自带的软件区别于其他同类产品不同的功能,是可以监测每个区域的风险,容易掌握的矿难动态范围压缩趋势的影响,进行实时评估影响的结果,一个地区一旦发现异常情况,可以采取更有针对性的解危措施,以防止意外或减少提供了宝贵的时间事故风险水平,大大提高矿山岩爆防治的效率。
ARAMISM_E微震监测系统是实时监控的最基本的功能,记录的微震事件,并计算其坐标计算和能量。在得到上述的基础上,结合实际需要,地质条件,开采技术等因素的因素,从不同角度对监测数据!采取不同的分析方法和手段,进一步做深入的分析,并在可能的冲击地压灾害的研究做出评价,指导现场岩爆防治。
4 微震监测系统架构设计
微震监测系统主要由检波测量探头、EMR分站、和地面上位机等组成,系统采用带嵌入式信号传输模块的震动速度型矿震监测拾震器,独立的干线式数据传输系统,进行双向控制传输。可实现拾震器工作状态的远程监控和调试。
EMR分站信号采集部分主要包含天线、前置放大电路和A/D转换电路,前置放大器输出的信号经电平调整后进入A/D转换电路,电磁辐射信号由微弱的模拟信号转换成离散数字信号,这样便于电磁辐射数据的存储与处理。通信部分采用现场总线方式,支持RS232、RS485、CAN和以太网等4种通信协议。分站通过调整通信协议,可以作为安全监测监控系统中的一个分站或者传感器,藉此矿上安全监测监控系统能够获得井下电磁辐射统计数据。需要说明的是,现有安全监测监控系统由于挂接的分站和传感器数目较多且一般通信速率较低,如中国煤炭科工集团常州自动化研究院研制生产的KJ95N型煤矿综合监控系统,最多支持128个分站,通信速率1200bps,所以电磁辐射实时波形数据一般情况下无法通过监测监控系统的网络传输,但可以通过该系统传输电磁辐射的统计数据,如,单位时间内的脉冲数、电磁辐射强度等。深入研究与分析冲击地压演化过程中电磁辐射信号的变化规律又要求获取电磁辐射波形数据,因此结合实际情况,系统研制中,增加了便于更换且支持热插拔的大容量存储电路,用于保存电磁辐射信号的波形数据。显示部分采用字符型液晶模块,可以显示系统参数、实时监测数据等。在移动式监测应用中,需要对系统参数进行现场调整,人机交互通过薄膜按键和液晶显示电路实现,能够修改或设定系统的采样频率、监测通道、系统时间、触发门限等。在线监测中,可以通过上位机发送相应指令来获取或修改这些参数。
5 微震监测系统的功能设计
(1)岩体震动信号采集、記录和分析。
(2)多组波形处理,矿震三维定位和能量计算。
(3)微分、滤波和频谱分析等,记录信号报警功能。
(4)采用网络时间同步技术PTP,可以使时钟同步精度达到亚微秒。
(5)采用光纤作为以太网的通信介质,每个实时数据采集子站,动态收集和缓存数据。
(6)使用IP技术的构成局域网,提高系统规模扩充性。
6 结论
根据目前冲击地压的发生机理,介绍微震监测基本原理基于ARAMISM_E微震监测系统的冲击地压监测技术,设计了微震监测系统的架构以及其功能,实现对矿井微震的实时网络监控,实时分析和及时的信息,为煤矿安全生产,国家防灾提供更加科学的技术支持,为全国冲击地压灾害分析防治工作发挥重要作用。
参考文献
[1]中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国2010年国民经济和社会发展统计公报[R].2011.
[2]孙继平.煤矿物联网特点与关键技术研究[J].煤炭学报,2011(1):167-171.
[3]王恩元,何学秋,李忠辉,等.煤岩电磁辐射技术及其应用[M].北京:科学出版社,2009.
[4]国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.关于辽宁省阜新矿业(集团)有限责任公司孙家湾煤矿海州立井“2.14”特别重大瓦斯爆炸事故调查处理情况的通报[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/zhengwuxinxi/2005-05/17/content_97945.htm,2005.
监测预警分析系统 篇4
我国是一个13亿人口的大国,基数十分庞大,其中大部分城市还没有实现公共卫生、环境保护的实时监测信息化业务管理应用。根据国家统计年鉴2008年资料和中国企事业单位、公共场所超市、卖场、工业型企业的名录,我国现有具有一定规模的企事业单位150万家,公共场所遍步都是,工业型企业也是很多,保守估计按每个单位实现环境监测建设投资5万元,这些全部实现信息化建设共需投资几个亿元,按一年完成全部投资金额,其中软件投资比率为60%计算,每年的此领域的应用系统投资将过亿元,这是一个非常有吸引力的市场规模。
2 开发本系统的目的
本项目的主要内容是集成公共环境应用软件与环境监测设备、网络软、硬件系统等形成的一套高效公共数字质量监管系统。系统与环保局、卫生局及环境和公共卫生管理相关部门的管理工作紧密结合,是以国家相关的法律、法令及国家环保和公共卫生行业规定为基础,充分考虑3S (GIS/GPS/RS) 在管理环保空间信息资源优势,将公共卫生的环境监测和监察、环保、环保调度指挥、环境预测及WorkFlow有机地结合在一起。提供对环境质量的动态监测、预警,环境状况的查询和统计,以及对卫生质量模拟分析和环境变化趋势分析的综合管理、污染控制和环境决策指挥的数字信息系统。
3 开发本系统的意义
公共卫生、环保、能源、人口是当代困扰着世界各国经济可持续稳定发展的头等大事。尤其是当今城市工业快速发展,能源消耗不断增长,自然资源日趋匮乏,在做到节能的同时,还要加快减少空气中有毒气体的排放,这样对保护我们生活的环境大有益处,控制公共场所空气质量是对节能的要求尤其迫切。意义如下:
1)公共环境卫生和节能减排项目是国家领导重点提出的项目。当今社会,人口多,车多,过多乱采乱伐造成的环境破坏很严重,以环境保护的时期,逐渐成为大的趋势,保护环境功在千秋。
2)环境保护与人类文明社会相依相伴、和谐共进、利国利民。加强环境保护、节能减排,是落实科学发展观,建设资源节约型社会、环境友好型社会和小康社会的一项重要战略措施,也是党和政府关注民生、维护民权的重要体现。生态文明是人类智慧文明的结晶,是建设和谐社会的基础和保障,发展环境保护不仅符合城市发展打造“蓝天、碧水、绿色、洁净”四大环保基础设施的建设要求,还能降低当地人均GDP能耗,为建立“生态文明”、“循环经济”的模范城市增加亮点,更能提升绿色、环保新城市建设的形象和品位。
3)激发我们的想象力和创新点,为社会公共环境卫生事业和城市的节能减排奉献我们的技术力量,本系统中大量引用了RFID、SET的技术。所以我们这方面的研究开发成果层出不穷,进程加快,投资资金趋之若骛,新兴市场方兴未艾。
4 本系统的研究内容
学校、超市、商场、酒店、游泳管和酒吧及生产型工业企业属于公共场所范畴,是一类在自然环境或人工环境基础上建成的供公众使用的生活空间,与大众的健康有非常密切的关系。
由于公共场所在一定的空间、时间内接纳的人群数量比较大,人群的交换的速率也比较快,由于人群高度密集,就会产生很多影响公共场所内环境卫生状况的不良因素,特别是对空气卫生质量的影响,如不加以控制和改善,会使公共场所成为一些呼吸道传染病传播流行的场所。在假日购物高峰时段,一些大型购物超市、商场的有限空间内,承载购物的人群数量猛增,同时这些超市、商场是依靠中央空调系统等机械通风装置, 调节室内的空气质量,往往达不到理想的效果,从而对场所内购物者的健康产生影响。
通过“公共场所环境质量监测与预警分析系统”的建设,将使省、市、县(区)各级卫生局和环保局系统的日常业务工作进一步走向规范化、标准化、科学化,加速环保工作信息化、现代化的进程。
本系统前端采用精度高且寿命长的气体及温湿度传感器,由数据采集传输仪通过GPRS网络将采集到的气体信息传送到监测中心,后端展示采用技术先进的在线监测系统,建成以公共卫生在线监测为核心的环境监测和管理体系。依照室内空气质量法规规范要求,监测系统必须连续进行各项气体含量监测,对监测区域内进行有毒气体、温度变化等全面的实时侦测和监控。
5 系统设计原则
1)先进性原则:系统应采用较为先进的技术,确保保持相当时间的技术先进性。
2)实用性原则:系统设计应紧密结合各级环保的实际,针对环保工作特点,确保系统使用简便。
3)可扩展性原则:系统应采取开放技术,支持标准协议,支持跨平台迁移,具有较强的可扩展性,为进一步开发留有接口。
4)开放性与标准化原则:在总体设计中应用开放式、模块化设计体系,使系统有适应外界环境变化的能力,易于调整、扩充和组合,最大限度满足业务要求。选用符合国际标准的通信协议和设备技术参数,使系统的硬件终端系统、通讯系统、软件系统、操作平台之间的相互依赖减至最小。保证网络的互联、互通和综合业务应用。
5)安全可靠原则:系统面向环保管理和环境监察执法,要求保证较高的安全性、保密性、可靠性, 充分利用现代通讯技术的最新成果,实现真正的在线监测;尽量利用好现有仪器设备资源,保护环保投资。
6 总结
公共场所环境质量监测与预警分析系统建成后,可以协助社会对公共卫生的环境保护、减排降耗、无污染利环保社会效益明显。它符合国家“十二五”国民经济发展规划与科技与产业政策。这项利国利民的重大产业技术项目对社会贡献还在于,带动相关行业硬件器材的发展,又促进公共卫生和环境保护应用产业的发展。同时,将提供许许多多劳动、工作岗位,解决成千上万劳动力就业问题,这是当今社会稳定、安定团结的头等大事。
本项目产业化成果广泛应用于酒店、学校、超市、卖场、夜总会、工业企业等。符合“十一五”国家公共卫生、环境保护节能减排重点扶持的科技与产业政策。建成达产后的年产值可达少说几千万元,多达上亿,新增利税一千多万元。同时可拉动相关企业和相关产业发展,因此最终将形成一个庞大即能带动同行业的发展,又促进城市和环境的保护,创造可观的物质财富和显著的社会经济效益。
参考文献
[1]张文英.空气采样吸气式感烟火灾探测报警系统组网设计探讨[A].2011中国消防协会科学技术年会论文集[C].2011.
监测预警分析系统 篇5
驻马店市暴雨天气监测预警系统研究
在分析暴雨天气过程形成的环流形势、物理量场、卫星云图特征及雷达回波特征的基础上,建立了驻马店市暴雨天气监测预警系统.该系统主要包括短期、短时、临近3种预报(预警)时效,低涡、切变、低槽、台风4类影响系统共12套预报(预警)模型.经2005-应用,暴雨短时预报准确率达87.1%.
作 者:陈松 陈天锡 袁春风 房文静 Chen Song Chen Tianxi Yuan Chunfeng Fang Wenjing 作者单位:驻马店市气象局,河南,驻马店,463000 刊 名:气象与环境科学 英文刊名:METEOROLOGICAL AND ENVIRONMENTAL SCIENCES 年,卷(期):2009 32(z1) 分类号:P457.9 关键词:暴雨过程 监测预警 预报模型监测预警分析系统 篇6
为了有效防治地质灾害发生,自治区国土资源厅首先进行了调查与区划工作。去年,共组织评审了15个县(市、区)的地质灾害调查与区划报告。目前,全区累计完成54个县(市、区)的地质灾害调查与区划工作,调查乡镇540个,其中包含行政村8220个,完成调查面积达489804公顷,查明各类地质灾害及隐患点2346处。
其次,编制了《内蒙古自治区2010年度地质灾害防治方案》,确定了地质灾害可能发生的分布区(段)及重点防范区,经自治区人民政府同意,于2010年5月18日发布实施;完成了《内蒙古自治区突发地质灾害应急预案》修编工作。
第三,针对汛期地质灾害的特点,去年8月中旬,内蒙古自治区国土资源厅厅长白盾专门主持召开了地质灾害预警预报和应急响应的紧急工作会议。会后派出了地质灾害防范工作督查组和应急灾害工作组。工作组到各个县(市、区)进行了一线调查,并及时提交了调查报告和治理建议。在初步排查的基础上,深入54个县(市、区)进行地质灾害排查,确定地质灾害隐患点180处。
防患于未然,监测和预警是地质灾害防治工作的重中之重。目前,自治区在已完成地质灾害调查与区划工作的54个县(市、区)中,建立了较完善的地质灾害群测群防网络体系,建立了群测群防网点2159个。对地质灾害隐患点的监测,建立了自上而下的预警系统,并编制了通讯录或群测群防网络图,采取县包乡、乡包村、村包户、监测责任人包点的方法,逐级落实地质灾害防治责任单位和监测责任人,实现了群测群防、齐抓共管。另外,自治区国土资源厅与气象部门签订的业务合作框架协议还积极推进了盟市灾害预警预报工作,加强了预警预报技术系统和业务工作平台建设。
经自治区国土资源厅的不懈努力,地质灾害预警预报工作取得一定成果,去年共发布3级地质灾害预警8次,避免和减少了部分人员伤亡和财产损失。记者/ 赵 珊
呼和浩特:地质灾害预警信息将通过手机发送
5月1日起,内蒙古呼和浩特市国土资源局启动汛期地质灾害气象预警预报工作,预报预警对象为降雨诱发区域的突发性地质灾害,以泥石流、滑坡和崩塌为主。
据了解,地质灾害气象预警预报信息通过手机短信形式发布到市、旗县区乡镇、村各级主管和地质灾害监测责任人、基层气象信息员。为全市及各旗(县、区)领导及国土资源行政主管部门对所辖区域以气象因素为主要诱发因素的地质灾害进行动态预防提供依据和决策信息,推动各级政府的地质灾害防治工作,有效减轻汛期地质灾害对人民生命财产造成的损失。为做好地质灾害防治工作,确保地质灾害灾情险情信息渠道畅通,该局制定了地质灾害值班制度,要求主汛期实行24小时地质灾害汛期值班制,其他时间段,遇持续强降雨、强降雪等极端天气及冰雪融化期间,实行24小时地质灾害应急值班。为快速掌握各地突发地质灾害灾情险情及抢险救灾情况,提高突发地质灾害应急反应能力,制定了地质灾害速报制度,明确了速报范围、速报时限、速报内容,规定了速报方式与格式,提出了速报要求。文/ 丁利冬
鄂尔多斯市:煤炭企业兼并重组控制在40户以内
记者从鄂尔多斯市煤炭局了解到,鄂尔多斯市煤炭企业资产兼并重组工作即将展开。
监测预警分析系统 篇7
一、吉林省低碳经济发展情况预警系统的构建
预警系统是衡量某种状态偏离警戒线的强弱程度并发出预警信号的过程, 是确定预警状态、发出监控信号的信息系统, 对各指标进行分析评估, 以监测低碳经济情况系统偏离可持续发展轨道的情况。本文构建低碳经济评价体系, 建立低碳经济发展情况预警系统, 旨在为吉林省低碳经济发展提供理论依据。
(一) 监测指标体系构建。目前低碳经济没有统一的定义, 学者普遍认为低碳经济主要包括两个方面:一是碳生产力达到一定水平;二是人们生活达到一定水平质量。本文将吉林省低碳经济发展划分为四个方面, 即环境发展、技术发展、经济发展、社会发展。具体指标结构见表1所示。借助国家统一规定标准, 结合吉林省地区发展特征进行适当调整, 确立16项警兆指标的标准值, 具体数值见表1所示。同时利用SPSS统计分析软件分别对环境发展、技术发展、经济发展、社会发展方面进行因子分析, 其次以提取出的四个综合指标再次进行因子分析, 借助因子分析中指标方差贡献率加权确立各项指标预警权重, 具体权重见表1所示。
(二) 预警系统警戒区间的确定。将吉林省低碳经济相关指标2001~2012年数据资料结合前文SPSS的确立指标预警权重, 可得到吉林省2001~2012年低碳经济得分情况。基于上文确立的18项指标的标准值与预警权重, 得到吉林省低碳经济发展综合得分标准值为84.18分, 环境发展、技术发展、经济发展、社会发展方面得分标准值分别为86.23分、83.45分、84.52分、82.51分。本文假定, 超出100分为安全状态, 超出标准值在0~20%之间为轻警状态, 低于标准值20%以内为中警状态, 低于标准值超过20%为重警状态。以相应的波动范围限制确定其得分区间。
二、吉林省低碳经济发展状况监测预警实证分析
将吉林省低碳经济评价体系各指标得分与警戒范围对照, 得到吉林省2001~2012年低碳经济警情, 从整体来看, 吉林省低碳经济发展态势良好。从预警的情况来看, 吉林省低碳经济处于转好态势, 已经由重警转为轻警。目前吉林省低碳经济发展状况警情为轻警, 表明仍存在着安全隐患。从发展速度上来看, 由重警转为中警历经五年以上, 而由中警转为轻警仅经四年, 如继续按此趋势发展, 吉林省低碳经济进入安全警行列指日可待。
环境发展方面警情最为突出, 近年来皆为中警状态。其中环境发展对低碳经济整体情况有相对突出的影响。值得关注的是, 经济发展警情转化速度明显高于环境发展警情转化速度, 有明显正向制动作用。在2012年中, 整体警情良好显示为轻警状态, 但环境方面为中警, 与整体情况存在偏差, 未能实现协调发展, 是值得关注并着手改进的。
技术发展方面与整体警情相近。技术发展方面分值变化较大且变动迅速, 科学技术是第一生产力, 良好的低碳技术能缓解工业等重污染企业对环境的破坏。低碳技术发展可有效改善低碳经济整体情况。2010年与2011年社会发展, 环境发展, 经济发展警情皆相同, 但技术发展警情由中警转化为轻警, 与整体警情变化一致。
经济发展警情转化最快, 仅5年时间便从重警逐步转变为轻警状态。经济发展方面分值变化最大, 从发展速度上来看, 其警情由重警转化为中警历经六年时间, 而由中警转为轻警仅需二年时间, 不难看出其发展速度亦处于上升趋势。当其他方面的发展明显落后于经济发展时, 不由得让我们深思如何才能走好协调发展路径。
社会发展方面的分值差距最小, 警情转变相对稳定, 近五年都处于轻警状态。但就发展速度而言, 其警情由重警转为中警历经四年时间, 而由中警转为轻警经由三年时间, 如今已处于轻警状态五年之久, 仍未发展为安全警, 数值变化较慢。表明社会发展方面发展速度处于缓慢衰减趋势, 若按此趋势发展, 社会发展将日渐趋于稳定。
三、结论与建议
(一) 制定低碳经济发展战略, 提高环境保护重视度。政府应提高环境保护重视程度, 加大环境保护经费投入, 根据吉林省地方发展情况制定低碳经济发展战略, 并尝试在部分区域、行业及领域进行试点, 寻求发展低碳经济合适有效的途径。
(二) 设立低碳经济技术基金, 激励相关技术的研发。我国碳基金模式应以政府投资为主, 多渠道筹集资金。以应用为前提基础, 鼓励技术创新, 开拓和培育低碳技术市场, 以促进低碳经济发展。
监测预警分析系统 篇8
输电线路人工观冰是掌握输电线路覆冰信息的有效手段,不仅为线路运行维护状态评价(评估)等提供依据,同时为融冰决策提供支撑,是低温凝冻天气下防范电力设备事故、保证电力系统安全运行的有效手段,是保证输电线路安全运行的重要工作。输电线路人工观冰主要是根据线路覆冰的不同种类,通过对模拟导地线及周围环境上的覆冰长径、短径、围长、覆冰重量的观测,折算求得输电线路的覆冰标准厚度。
覆冰预警系统主要通过计算模型得出当前线路等效覆冰厚度,当等效覆冰厚度接近设计冰厚时主动发出报警信息,为事故预防及处理提供必要信息。系统计算模型的准确性是覆冰预警系统功能正常发挥的技术基础和有力保障。计算模型功能的实现主要是在输电线路既有参数(包括杆塔类型、绝缘子串型、档距等)的基础上,利用拉力传感器和气象传感器实时测量线路绝缘子串拉力、倾角、风偏角,终端杆塔附近微气象等参数,通过通信网络上传至主站,主站后台软件根据计算模型,计算出当前线路等效覆冰厚度。
本文收集整理了2012年-2013年覆冰期间某电力公司所辖线路共计158条人工观冰记录以及与之相对应的系统监测数据,分析探究两者之间存在的差值,剖析定位各种误差产生的原因,并提出相应的改进措施,以获得更为精准的数据,为输电线路防冰工作提供更加准确全面的参考依据。
1 人工观冰值与系统监测值差值情况
人工观冰采用的主要方法有导地线掉落冰样测量、模拟导地线及周围环境测量和接地引下线及塔脚测量。在本文收集的158条人工观冰记录中,导地线掉落冰样参量24次,模拟模拟导地线及周围环境测量114次,接地引下线及塔脚测量20次。不同人工观冰测量方法的使用情况如图1所示。
在158次人工观冰记录中,人工观冰值与系统监测值完全吻合的次数为3次,二者差值绝对值K(K=|人工观冰值-系统测量值|)的最小值为0.1 mm,最大值为17.42 mm,具体情况如下:
K=0,共有3次,占比例1.9%;0
输电线路的覆冰设计厚度一般为10 mm、15 mm、20 mm或30 mm,因此,不同范围的K值对线路覆冰情况的影响判断也是不一样的:
当0≤K≤1 mm时,人工观冰值和系统监测值对线路覆冰情况的判断基本一致;
当1 mm
当5 mm
不同差值所占比例的示意图如图2所示:
1.1 导地线掉落冰样测量
本文收集的24次通过导地线掉落冰样测量所得的线路覆冰值与相对应的系统监测值没有1次是完全吻合的。其中,人工观冰值与系统监测值差值绝对值最小为0.5mm,最大为2.5mm,具体情况如下:
0
不同差值所占比例的示意图如图3所示。
1.2模拟导地线及周围环境测量
本文收集的1 1 4次通过模拟导地线及周围环境测量所得的线路覆冰值与相对应的系统监测值共有2次是完全吻合的。其中,人工观冰值与系统监测值差值绝对值最小为0.1 mm,最大为17.42 mm,具体情况如下:
K=0,共有2次,占比例1.8%;0
不同差值所占比例的示意图如图4所示。
1.3接地引下线及塔脚测量
本文收集的20次通过接地引下线及塔脚测量所得的线路覆冰值与相对应的系统监测值只有1次是完全吻合的。其中,人工观冰值与系统监测值差值绝对值最小为0.17 mm,最大为6.86 mm,具体情况如下:
K=0,共有1次,占比例5%;0
不同差值所占比例的示意图如图5所示。
由图2可得,人工观冰值和相对应的系统监测值之间差值误差大于5 mm的概率为20%左右,大于1mm的概率为50%左右,二者之间的差值误差较为明显,严重影响了输电线路覆冰情况的准确判断。因此,应对人工观冰及系统监测2种方式产生的误差进行分析。
2 人工观冰值误差原因分析
对输电线路开展人工观冰可以提供最为直观的现场覆冰情况,但是,由于气候条件、技术水平等因素的制约,目前尚不能直接对输电线路的覆冰厚度进行测量,只能根据模拟导地线、周围环境、接地引下线及塔脚等覆冰厚度进行折算以求得线路覆冰厚度,这就导致人工观冰值不可避免地存在误差。其误差产生的原因如下[1,2,3]。
2.1 人工观冰参照物与实际线路高度不同
无论是模拟导地线,还是接地引下线等基础设备,其所处高度均明显低于输电线路的实际高度,这就使得人工观冰参照物所处的微地形环境明显不同于输电线路所处的高空环境,温度、风速等气象环境亦明显不同,这就使得由人工观冰所折算求得的线路覆冰厚度与线路的实际覆冰厚度存在误差。
2.2 覆冰形状的随机性和不规则性影响人工测量
输电线路覆冰的冰体表面除雨凇较光滑平整外,雾凇和雨雾凇混合冻结均是参差不齐,如图6所示,因此导线上各点冰体截面不完全相同。
而对输电线路的覆冰长径和短径进行测量时,主要是为了获得平均值。在一般情况下,冰体长径和短径应在导线的中央部分测量。冰体上的隆突部分,如冰溜、冰柱、冰针等,若数量很少,测量时可不考虑,若隆突部分数量较多,分布较密,测量时则要选择代表段进行测量。由此可得,线路覆冰形状的随机性和不规则性严重影响了人工观冰时对基础数据测量的精确性,人工观冰值存在误差。
2.3 经验参数在标准冰厚计算中易产生误差
在计算输电线路的标准冰厚时,可以选取不同的计算方法来计算标准冰厚。不同的计算方法所需的一些参数选取亦会使计算过程中产生不同程度的误差。如根据调查或实测覆冰直径计算标准冰厚的计算公式见式(1):
式中:ρ为覆冰密度;r为导线半径;B0为标准冰厚;R为覆冰半径,包括导线;Ks为覆冰形状系数,覆冰短径与覆冰长径的比值。
而Ks这一参数应由现场实测覆冰资料计算分析确定,在无实测资料地区则要根据覆冰种类和覆冰附着物的不同来选取不同的数值,如表1所示。
由表1可知,覆冰形状系数这一经验参数的选取存在很大的随机误差,进而可能在覆冰标准厚度的计算中产生误差。
2.4 人工观冰的空间局限性
人工观冰只能在输电线路的部分杆塔处进行定点测量,只能反应输电线路某一点处的覆冰情况,不能准确反映线路的全线覆冰情况,对一些跨越距离较长或地形复杂,恶劣气候条件下观冰人员难以到达的输电线路,人工观冰工作的开展仍有很大难度。人工观冰的空间局限性使得人工观冰值不能反映输电线路整体的覆冰情况。
2.5 人工观冰的时间局限性
输电线路的覆冰多发生在气温相对较低的晚上,覆冰快速增长的情况也多出现在晚上。而出于安全方面的考虑,人工观冰工作一般在白天进行,且除部分有人员驻点的线路外,工作人员到达线路现场的时间一般为白天上午9:00以后,这就使得人工观冰的实时性和及时性大大降低。人工观冰难以对输电线路晚上的覆冰情况进行详细了解,缺乏对线路覆冰情况的实时掌控性。
3 系统监测值误差原因分析
覆冰预警系统主要是通过计算模型得出当前线路等效覆冰厚度,当等效覆冰厚度接近设计冰厚时报警。系统计算模型的准确性是覆冰预警系统功能正常发挥的技术基础和有力保障。但是,在现有的技术条件下,仍然存在各种不同的问题,导致计算模型在对线路等效覆冰厚度进行计算时产生误差,其主要原因如下[4,5,6]。
3.1 基于称重法的计算模型存在误差
当前,预警覆冰系统的计算模型主要是基于称重法原理,即将拉力传感器替代绝缘子的球头挂环,利用角度和拉力传感器分别测量悬垂绝缘子串的倾角、风偏角和导线荷载,利用微气象传感器测量风速等,计算垂直档距内由于线路覆冰增加的垂直荷载,进而求得线路的等效覆冰厚度,获得导、地线覆冰状况。但该计算模型自身即存在一些缺陷。
如在风压比载γw的计算中:
式中d为导线直径;v为风速;C为风载体型系数,当导线直径d<17 mm时C=1.2;当d≥17 mm时,C=1.1;a为风速不均匀系数,当风速为20 m/s以下取1.0,风速为20~30 m/s时取0.85;风速为30~35 m/s时取0.75;风速为35 m/s时以上取0.70。
由式(2)可以看出风压比载γw的计算参量中含有大量预估的经验值,计算结果会有很大差异。
3.2 拉力传感器实测值存在误差
输电线路的实际荷载是计算模型必需的重要参数,这一参数的获取主要来源于现场拉力传感器的测量值。而部分拉力传感器存在着不同情况不同类型的缺陷,采集的数据和现场真实数据明显存在偏差,这必然导致计算模型求得的数据存在误差。
如拉力传感器的“钝化”现象:拉力传感器在承受一次线路覆冰荷载后,在线路已融冰的情况下不能恢复到系统的设定拉力值,则该拉力传感器出现了“钝化”。究其原因,主要是在拉力传感器工作期间,其弹性模块要求维持一个固定的负载,在受到较高应力作用的情况下,弹性模块逐渐发生塑性形变,导致弹簧模承载力下降。这种塑性变形是不可逆的,这就会导致计算模型所接收到的实测拉力值明显失真,以此为基础求得的覆冰等效厚度也存在较大误差。
3.3 气象传感器实测值存在误差
同上,终端杆塔附近的微气象参数包括环境温度、相对湿度、风速、风向等是计算模型必需的重要参数,而当前覆冰预警系统中所使用的气象传感器质量及运行可靠性难以保证。在覆冰条件下,由于机械和超声风速测量设备极易结冰,气象传感器采集的部分数据难以真实地反映出现场情况的风速、相对湿度和环境温度等气象条件,必然影响到系统监测值的准确性。
3.4 线路参数测量不准确导致误差产生
计算模型的准确运行需要线路参数的准确无误,如档距、导线最大弧垂、悬挂点高度、导线自重负荷等,对线路参数测量不准确亦会导致计算模型存在误差。
4 结论和建议
(1)人工观冰能够真实反映覆冰线路的现场情况,但是人工观冰工作的开展受到时间、气候条件等一系列因素的影响,时效性有待提高。而基于计算线路等效覆冰厚度的覆冰预警系统能够实现对线路覆冰情况的实时掌控,易于操作,维护简单,能够节省大量的人力物力资源,能够实现输电线路防冰抗冰工作中的资源优化配置。
(2)人工观冰工作一方面要合理设置人工观冰点,以实现对线路的整体监控;另一方面要注重提升人工观冰作业能力,减小仪器测量误差和计算误差,确保人工观冰值的准确有效。
(3)覆冰预警系统覆冰厚度计算模型存在先天性缺陷,应继续加大对现有计算模型的优化工作。同时,还应加大对系统终端的维护力度,提高终端采集数据的准确有效性,以实现计算模型对线路覆冰后的准确计算,奠定覆冰预警系统广泛应用的技术基础。
(4)在输电线路防冰抗冰工作中,应将人工观冰值与覆冰预警系统监测值综合分析,全面考虑,及时准确掌控线路的覆冰情况。
摘要:通过收集对比某电力公司输电线路在2012年-2013年覆冰期间人工观冰数据和相对应的覆冰预警系统监测数据,分析探究两者之间存在的差值,剖析定位各种误差产生的原因,并提出相应的改进措施,以获得更为精准的数据,为输电线路防冰抗冰工作提供更加准确全面的参考依据。
关键词:输电线路,覆冰,人工观冰,覆冰预警系统
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桥梁健康监测与预警系统研究 篇9
我国桥梁建设已取得的令人瞩目的成, 跻身于世界桥梁大国之列, 并逐步迈向桥梁强国, 同时随着桥梁建设进程的加快, 各类桥梁结构损坏事故也增多起来。因此桥梁的健康监测与预警技术研究成为一项迫切而重要的工程任务和国内外学术界、工程界研究的热点, 建立起完善的桥梁监测系统是非常必要的。然而这一课题仍处于起步阶段, 存在不足之处, 特别是是工程应用远远跟不上需求。
桥梁健康监测与预警系统是由多种学科集为一体的成果, 任何一个部分都同等重要, 且相互牵制影响。本文探讨以一在役斜拉桥为工程依托, 建立基于网络的数字化安全监控系统:包括区域性的分析处理中心、开发相关的数据存贮管理软件、结构计算软件、安全评估软件、基于网络的桥梁状况信息软件, 同时在桥梁上安放相关的数据测试及传输设备, 并联网到分析处理中心, 经过计算机对数据分析计算后, 将相关的结果传送到桥梁养管部门, 达到对桥梁实时监测的目的。
2 桥梁健康监测与预警的关键技术
桥梁健康监测与预警的主要功能是针对桥梁结构在使用过程中出现异常问题可以及时、无误地给出判定结论, 形成一个面向桥梁实时安全监测的信息服务系统。
斜拉桥是通过斜拉索将索塔、主梁连接在一起的超静定结构体系, 斜拉索拉力测试结果的精度将直接影响对整体结构工作状态的判断。虽然大多数斜拉桥实际的索力只是钢索极限强度的40%~45%, 只要索的锚固不出现锈蚀、松动等异常现象, 斜索一般不会发生问题的, 但对于斜拉桥的整体安全评价工作并不仅仅只是限于斜索的安全与否, 而是了解桥梁受力状态的可能出现的所有影响因素。所以测试索力, 并考虑斜索的刚度、垂度、仰角以及温度、风力、雨雪等因素的影响是研究工作和解决的问题重点。
用振动法进行桥梁损伤检测, 可在不中断交通的情况下, 测定前若干阶自振频率和振幅, 来识别桥梁损伤位置和损伤程度。这是桥梁检测研究的热点。目前还有不少问题有待解决。其中一个最大难点是这类损伤识别问题是一种逆问题, 解答往往不是唯一的, 而且也很少能找到直接的求解方法。神经网络在解决诸如此类问题上有着明显的优势。
斜拉桥是一种多构件组成的大型柔性体系桥梁, 其受力和变形受到多种因素的影响, 变化规律也较为复杂。在斜拉桥的实时监控过程中, 由于检测方法和检测设备的不尽完善、周围环境的影响、以及检测人员能力有限, 实时监控所得数据和被测量的真值之间, 不可避免地存在着差异, 这也就是人们常说的误差。为使检测分析数据尽可能接近真值, 尽可能减小误差, 必须对斜拉桥实时监控采集的各参数进行误差分析和评价, 并据此提出一些环境条件影响的测试修正方法, 从而形成供桥梁现行宏观工况检测评价的技术方案, 同时不断完善实时监控系统。
实时监控系统包括结构特征原型数据采集、处理系统、结构健康状况评估及损伤检测系统。其中结构特征原型数据采集、处理系统就是通过对斜拉桥整体结构的受力特点和构件的相关性分析, 确定结构特征控制部位, 并布设相应的传感器, 借助采集控制系统的控制, 分别采集结构在不同时期、各种特定条件下各控制部位在某一时刻时的原型数据。
对结构原型观测数据的误差分析可根据造成误差的原因, 找出其各项误差因素, 并弄清各项误差的性质、量值及影响总误差的方式, 再按误差合成原则将所有误差合成在一起, 确定其综合误差。
由于实时监控所采用的仪器、方法不尽相同, 所得数据的误差产生的主要原因也就不大一样, 因此在对实时监控系统进行误差分析时, 就不能不先对仪器及测量方法的误差进行分析。采用标高等测量的误差分析及修正方法;动态误差修正方法, 在测试结果中是否存在动态误差以及有多大, 就很难判断。其误差只有通过实验进行标定, 并通过一些修正方法加以修正, 以减小测试的误差, 提高测试的精度。
总体结构的评价是在已经获取某些构件评估指标值的基础上, 通过所建立的损伤情况评估模型, 对因损伤造成的破坏程度进行评估。目前国内外尚无统一的桥梁评估指标体系和对各指标的量化等级标准。我们通过损伤的概念, 建立损伤量化的等级量及相应的损伤评估模型, 该模型对于结构损伤评估在实际中的应用具有较大的实用价值。
以索塔顶点的位移为控制点, 来了解全塔的变形情况。从塔顶位移的观测数据, 可看出索塔的偏位情况, 因此可在采集一定的数据量之后, 设置预警界限。梁挠度预警界限包括两个指标, 一是长期实测数据的均值, 另一个是桥面挠度的计算值。当桥面标高变化超出这两个值中任一个值的一定量时均予以报警。根据收集的索力数据资料, 了解到拉索索力值的一般变化范围, 并以变化值超出这一范围一定量时进行异常报警。实际上从理论分析或其它桥梁的工程实践可知, 当全桥仅有某一拉索出现突发性的损坏时, 并不完全会造成全桥结构的危害, 提出预警的目的只为引起养护管理的重视。
单项指标的预警反映的是桥梁局部的损伤情况, 根据单项指标的变化将给出总体结构的评价。在综合各种采集的数据分析后, 对全桥进行的损伤程度的综合性评估, 由建立的量化评估指标等级作为预警参数的设置依据, 它的预警反映了全桥整体损伤程度。我们通过损伤的概念, 建立损伤量化的等级量及相应的损伤评估模型, 先把实测指标按损伤程度分级, 并对不同指标给予不同的权系数。然后逐层向上分析, 最后用综合法可得到全桥损伤的评估等级。
3 桥梁健康监测与预警系统的组成部分
根据桥梁健康监测及安全监控预警系统的技术实施路线, 可由以下五个子系统所组成并通过网络联系而进行工作。自动化数据采集系统:包括传感器模块、数据采集模块和传输模块、数据处理和控制模块。
信号采集与传输系统是将经传感器变换、放大器放大后的信号, 直接以模拟量的方式记录下来或者经过模数转换后以数字量的方式进行记录。另外, 为了达到实时监测或远程监测的目的, 还要将这些数据通过合理的传输方式传送到监控室, 主要的设备包括:信号采集器和网络连接器及连接线等设备。
信号处理及控制系统是对数据采集和传输部分获得的数据信息进行收集、整理、加工、存贮及传播等一系列活动的总和。它的基本环节是进行数据的组织、存贮、检查和维护等工作。主要是通过各种数学手段 (如FFT、误差分析等) 及数据库等解决数据冗余问题, 从而实现数据独立和数据共享, 并解决由于数据共享而带来的数据完整性、安全性及并发控制等一系列问题, 主要的设备包括:数据存储、处理及控制设备。
基于电子化人工检查的养护管理系统:主要是对桥梁运营过程中各级别检查的内容、手段、检查信息进行电子化管理, 能实现归纳结构退化和各类维修费用的功能, 同时还可对档案有效管理及查询。包括人工检查数据的录入设备。
结构状态及损伤识别系统:从数据测量系统获得的数据经初步处理后或在终端上显示, 或直接进入数据库。该子系统的目的是根据各监测项目的特点, 使各种不同类型的数据通过恰当的组织, 被有效地存储起来, 在保证必要信息存储的前提下, 尽量减少数据的冗余度。该部分包括:高性能计算机及分析软件, 必要时进行实时分析处理。
结构安全综合评估系统, 该子系统的功能是根据表观的检测结果及综合监测的结果, 进行标准化评分, 对桥梁的质量、桥梁的安全状态做出综合评估, 为桥梁日常养护或维修加固提供依据。为了能根据有限的监测数据对桥梁的安全状态做出全面的评价, 该系统还应该包括能对结构进行损伤识别的子系统。
上述五个子系统又可以分为硬件系统和软件系统两大类。硬件系统包括自动化数据采集系统中的硬件系统、基于电子化人工检查的养护管理系统中的硬件系统、软件系统中的硬件系统以及控制系统中的电脑硬件系统;软件系统包括计算机系统运作, 信息收集/处理/传送, 结构分析/评估, 信息存储/传送/管理、可视化处理及远程访问等。
4 工程实例
根据上面的技术路线, 在实际斜拉桥的第一阶段系统中安装了索力、挠度采集系统, 风速风况采集系统, 和温度采集系统。全桥4个索面共180根斜拉索, 其中的64根索上安装加速度传感器拾取其振动信号。具体位置是在每个索面的45根索中, 从索塔向两侧第1、4、7、…、19、22、24、27、…、45号索上安全传感器。主梁的跨中、1/4、3/4断面的上、下游侧安装挠度传感器, 共6个。每个塔顶各装一只风速、风向测试仪, 一只温度测试仪, 一只角度倾斜测试仪。另有服务器1台、前端控制器1台。
软件系统包括原始数据采集、数据处理及数据分析为一体的综合型工程。系统具有以下功能:数据采集、数据录入、数据处理、计算索力、计算位移、预警位置、计算方法变换、数据传输、预警系统, 结构安全评价等。
桥梁安全监测已得到普遍的重视, 本系统的使用, 可对桥梁结构在使用过程中出现的异常问题做到及时、准确地给出判定结论, 对桥梁病害起到早发现、早预报、早治理作用, 以确保大型桥梁结构的安全, 延长桥梁寿命, 减少桥梁垮塌造成的重大经济损失及人员伤亡事故。
5 研究展望
桥梁健康监测与预警研究尚处于起步阶段, 许多问题需要进一步深入研究。目前有以下几点值得考虑:
(1) 系统研制成本高, 一桥一例, 没有通用系统。特别是软件, 必须根据不同桥的具体特点, 单独编程。
(2) 桥梁健康监测的核心技术是损伤的识别, 提高精确实现损伤定位具有很大的工程意义。
(3) 传感元件的耐久性也是一个突出的问题。智能传感元件, 例如光栅光纤传感器用于监测系统有着良好的效果, 探索、研究以及在土木工程中的应用有大量工作需要开展。
摘要:结合理论研究, 依托实际桥梁工程, 建立桥梁健康监测与预警系统, 形成一个面向桥梁实时安全监测的信息集成系统, 以对桥梁结构在使用过程中出现的异常问题真正做到及时、准确地给出判定结论, 对桥梁病害起到早发现、早预报、早治理作用, 以确保大型建筑安全, 延长桥梁寿命, 减少桥梁垮塌造成的重大经济损失及人员伤亡事故。
关键词:桥梁健康,监测与预警,斜拉桥,结构状态
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在线无线温度监测预警系统的应用 篇10
关键词:实时在线,无线,温度,监测
冶金行业的高压供配电网络中众多高压电气元件本身和设备之间的连接点是电力输送最薄弱环节, 如断路器、隔离开关触点与母线连接处及电缆终端头等部位会随着负荷的增大及长时间运行的振动与灰尘污染, 出现发热并形成恶性循环, 直至酿成事故。据统计发生在变配电站的电力事故, 40%是由高压电气设备过热所致。
故障从发热到发生事故需要经过一段时间, 完全能做到及早发现, 及时预防, 减少或杜绝电力事故的发生。目前国内对电气设备高压连接点的温升测量普遍使用的方法为示温蜡片或定期用红外线测温仪逐点测温。示温蜡片显然落后, 而用红外测温仪逐点测温的方法有很多弊端, 安全隐患大, 测量误差大, 人力物力消耗大, 且定期巡测周期较长, 因漏检而发生故障的机率非常大。目前更新换代后的手车式开关柜内部的断路器、刀闸和动静触头等设备的位置隐蔽, 红外线测温仪已无法进行人工巡查测温。因此实时监测高压连接点温度变化是非常必要的。
一、实时在线温度监测预警系统概述
通过对传统高压配电系统连接点测温与新技术红外线实时在线测温系统进行研究对比, 红外线实时在线无线温度监测预警系统不但可以节省大量的人力、物力, 与示温蜡片、红外测温相比, 还具有测温精度高、响应速度快、体积小、易安装、组网灵活、实时在线及抗干扰性强等优点, 避免了光纤测温技术中光纤易折、易断、不耐高温、积累灰尘后易使绝缘性降低导致爬电事故及柜内布线难度大、工程施工不灵活等缺点。是传统测温方式的一次革命。
1. 实时在线无线温度监测预警系统的组成及功能
(1) 无线温度传感器。在各测温点放置无线温度传感器。该温度传感器由控制单元、无线数据传输单元和温度测量单元三部分组成。每个无线温度传感器具有唯一的ID编号, 与安装地点一一对应存入温度监测工作站计算机数据库中。传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据, 计算机实时收集并记录所有监测点的温度数据, 发现异常立即报警。
(2) 测温通信终端。负责接收各无线温度传感器测量和发送出的温度数据, 并通过总线连接, 上传到管理计算机。
一个测温通信终端能够接收到多个传感器发出的温度测量数据, 为了保证终端的响应速度, 规定一个终端最多接收管理100个探头。每个终端所管理的探头的ID号, 在工程实施时, 通过专用配置软件下载至终端。
通信终端的总体结构主要包括无线接收模块、控制模块和电源模块这三大部分。
(3) 温度监测工作站。配电室内设立一个温度监测工作站, 主要是一台PC计算机, 该计算机经RS485通信接口转换器与各测温通信终端连接。
温度监测计算机从测温通信终端采集各监测点的运行温度数据, 在数据库中作长期保存, 实时显示监测点的温度变化曲线, 并进行分析, 一旦发现温度过热或急剧升温到设置报警温度立即报警。
无线测温工作站的软件有三个:
(1) 参数配置程序 (PTMS_Config) :主要用来对测温终端的工作参数进行设定。
(2) 工作站运行程序 (PTMS_Station) :主要用于定时读取测温终端中接收到的无线测温数据, 并作长期保存。
(3) 测温管理中心软件 (PTMS-Center) 可以运行在任意一台计算机上, 其最基本的要求是这台计算机必须能够通过以太网络与测温工作站建立连接。
各测点温度与预告警信息、历史参数等可通过图形、表格、曲线、棒图等多种形式直观显示在人机界面上。
2. 实时在线无线温度监测预警系统的安装
(1) 系统配置。结合现场中置式或固定式高压开关柜各连接点要求, 以KYN27B—12Z中置式开关柜为例, 每面开关柜内需安装9个点, 即手车式断路器上口三相、断路器下口三相与电缆进线 (或出线) 电缆终端头连接处三相, 根据安装测温点的总数量, 相应配备测温通信终端 (100个测温点配备1个测温终端) 。
(2) 系统安装方法。仍以中置式高压开关柜为例, 真空断路器触头连接处易发热, 安装无线温度传感器一般安装在断路器触头对面的铜排接点处, 先使用少许导热硅胶和金属强力胶涂在无线温度传感器上, 再用无线温度传感器专用夹具固定在接点一次设备的螺母上;对开关柜接点等一次设备不做任何改动, 保证了设备的完整性。无线测温终端安装在配电室的墙面上, 两面盘柜后面墙壁各安装1个, 距地面1.5m左右, 有利于信号接收与检修维护方便。温度检测工作站设在该配电室内。
(3) 支持光纤远传功能。系统调试运行正常后, 利用光纤远传技术, 可将工作站内系统测点温度信号输送到其他配电室, 实现远程实时在线温度监测。
3. 实时在线无线温度监测预警系统的优点
(1) 系统前端采用无线温度传感器, 无线温度传感器可快捷方便地安装在高压带电体被测接点上, 准确地跟踪发热接点的温度变化。
(2) 利用射频技术传递温度信息, 实现了采集器和被采集点等电位安全可靠。
(3) 机柜终端可准确地报告运行中所有被测高压设备易发热部件温升, 为设备安全运行提供可靠的数据依据。
(4) 系统数据通过监控中心人机界面将地理分布图、接点温度运行参数、预警信息、历史参数等通过图形、表格、曲线、棒图等形式直观显示, 及时发现隐患, 消除隐患, 最大限度地减少事故。
(5) 与传统示温蜡片、红外测温相比, 系统具有测温精度高、响应速度快、体积小、易安装、组网灵活、实时在线、抗干扰性强等优点;相比之下, 光纤测温技术则有光纤易折、易断、不耐高温、积累灰尘后易使绝缘性降低, 导致爬电事故的缺点, 并且柜内布线难度大, 工程施工不灵活。
二、实时在线无线温度监测预警系统的应用效果
第一, 系统正常投运后, 不再使用红外线测温仪人工测温, 降低了劳动强度, 提高了人身安全性, 产生了显著的经济和社会效益。第二, 开关柜内温度的实时在线监测, 为故障定位提供第一手数据, 便于及时发现隐患, 减少甚至杜绝了发热引起的电力事故的发生。第三, 为高压开关柜的检修紧固提供可靠数据, 保障了电力供应的稳定性。第四, 实时在线无线温度监测预警系统的应用解决了中置式、固定式密封高压开关柜内部各连接点温度无法检测的难题, 满足了供电系统安全稳定运行的要求, 达到了预期目标。
参考文献
监测预警分析系统 篇11
关键词:环境预警 应急处置 系统分析 设计
中图分类号:X507文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(c)-00-02
1 系统功能分析
环境预警与应急处置系统以GIS(地理信息系统)平台、数据库平台为依托,综合应用现代通讯技术和环境质量监测、污染源监测技术,结合现代风险管理理论,建立动态的环境质量数据库、重点风险源(污染源、放射源、固体废弃物、危险化学品)信息数据库、环境敏感点数据库以及集中各类环境应急事件处置资源的应急资源数据库,建立环境地理信息系统综合数据平台。环境预警与应急指挥系统以对重点风险源和环境质量的实时监测监控为基础,以全过程风险管理的思想为指导,自动监测数据为基础,依靠预测模型对环境风险事故进行危害预测,从而做到风险预警,并通过调用风险决策支持的相关信息,对环境污染事件进行应急支持。该系统具有以下功能模块。
1.1 GIS功能
地理信息系统(GIS)又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”,它是一种应用广泛的空间信息系统,它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。基于GIS平台开发和运行的系统,可根据需要在电子地图上显示环境质量监测点、环境风险源、重点保护目标以及应急物资、专家、预案、历史案例等应急资源的地理分布情况,实现电子地图的放大、缩小、漫游、图层控制、空间搜索、GPS定位、导航等功能,可在电子地图上直观显示事故扩散的模拟效果。
1.2 环境风险预警功能
系统通过采集环境质量、污染源、固体废弃物、核与辐射、危险化学品等基础数据,组成基础数据库,对基础数据进行综合分析,得到环境质量、污染源的现状、规律和变化趋势,并对相关的环境质量指标进行评价。系统实现对重点区域污染状况的综合分析,得到相应地区断面区间的污染物总量或污染负荷、污染类型以及污染企业行业分布等信息,输出相应的平面分布图或轴线变化图等,同时根据历史数据变化范围,设定相关指标的报警浓度限值,为环境预警提供决策支持。早期预警的信息,通过各种通讯手段、各种方式实行报警,使得能够及早查明原因,为及早预防和处置突发环境事件提供技术支持。
1.3 应急资源库功能
系统通过建立各类应急资源数据库,包括环境应急预案库、环境污染物扩散模型数据库、环境风险源库、历史环境应急事件库和应急处置专家库等,结合环境敏感点的相关信息,建立完善的环境预警和应急处置的系统信息资源。实现对环境应急所需的各类资源进行查询、分析,为突发环境应急事件及时、准确处置提供技术保障,为突发环境应急事件的指挥提供科学依据。
1.4 应急处置功能
系统以突发环境应急事件处置流程为向导,为应急事件接报、准备、指挥、救援、处置、善后、分析提供平台,通过事故的扩散模拟,为突发环境事件的应急处置提供决策辅助。对于某些无法在第一时间内确定事故源的环境事件,系统根据事故发生的症状、现场监测数据的特征,结合事故发生时的气象水文条件,自动划定涉嫌的风险源范围,并对涉嫌风险源进行事故扩散模拟,通过事故追踪分析,帮助应急指挥人员确定事故来源;通过对事故善后处置办法的选择、优化,提出事故善后处置的建议;系统对应急处置的所有数据、视频和语音信息,自动形成事件案例,为以后的事件处置分析、类似事件的处置提供真实生动的
借鉴。
1.5 系统信息维护和管理功能
构建应用系统门户,提供统一的用户管理,地区、部门管理,系统角色权限管理和系统配置管理;提供统一的系统资源管理原始数据和内容管理及服务;提供统一的系统升级策略,建立系统软件分发、升级、维护服务中心系统。系统管理主要包括:各种信息维护,人员帐号、权限维护,网络视频参数维护,报警管理维护,GIS管理维护等后台需要设置的维护功能。
2 系统设计
2.1 模块体系结构
系统采用基于.NET架构下搭建应用软件的框架结构,实现一个多层次的合理的框架体系,系统总体架构如图1所示。
体系自下而上依次为基础网络和运行平台、操作系统、数据库、应用服务器和应用系统层;系统运行于TCP/IP网络之上,采用业界主流的MS SQL SERVER2005关系数据库。在.NET平台之上是系统的应用服务器,包括数据存取接口、通讯接口、业务逻辑及GIS引擎,该部分提炼了软件系统一些通用的组件,可以灵活运用于不同的系统中,增强了软件的可重用性;应用系统基础平台之上是应用系统层,包括监测监控、风险预警、应急处置、综合查询和数据维护等各业务子系统。
整个系统构成遵循应用软件开发的相关规范及标准体系,提供全系统的安全支撑,并为基础运行平台提供监控和管理平台;安全保障体系包括物理安全、网络安全、系统安全、应用程序安全、数据资源安全和安全认证,从安全技术和安全管理机制两个方面为应用系统提供安全
保障。
2.2 数据库设计
环境预警与应急处置数据模块在系统框架中属于基础系统建设内容,系统包含了地理信息数据库和基础信息数据库,地理信息数据库由基础地理信息图层、环保专题图层、污染源扩散模拟图层等组成,基础信息数据库由环境质量数据库、风险源数据库、环境敏感点数据库、应急资源数据库、应急响应处置数据库等组成。建立的数据库不仅要充分考虑到与其他模块的关联性和整体性,还要考虑与环境应急系统原有数据库的兼容性。环境预警与应急处置数据库是一个以应急指挥中心为核心,各联动单位为节点的分布式异构数据库应急数据库的建立,为整个系统稳定、有效的运行提供了前提条件,环境决策者对事故响应也能做出快速的
判断。
2.3 系统实现
系统可使用Microsoft Visual Studio.NET 2005作为软件的开发工具,数据库平台采用Microsoft Windows SQL Server 2005,采用美国ESRI公司的ArcGIS Server及ArcSDE作为系统的GIS平台,为实现系统之间的数据交换,可采用接口数据库的方式实现数据交换,数据库结构根据相关系统的国家、省或行业标准进行设置。
3 结语
环境预警与应急处置系统是一个功能强大的环境信息管理系统,目前在苏州市已投入使用,系统体现了强大的实用性和先进性。系统的建成可以为城市日常环境管理提供一个包括环境质量、污染源等信息的数据综合分析预警和应急处置平台;能够更好的为环境管理和应急工作提供强大的技术支持。
参考文献
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关于深基坑监测预警系统的探讨 篇12
1深基坑工程介绍
深基坑工程是指开挖深度5米, 地下室层数2层, 地质条件与周围环境及地下管线等较为复杂的工程。
深基坑工程的特点涉及面广、复杂多变, 施工时需要考虑力学、变形、稳定等诸多问题, 同时还要兼顾结构工程和环境工程。通常, 设计基坑的支护结构时没有考虑永久性等问题, 施工单位为减少成本, 仅对其进行简易处理, 致使支护结构的强度较低, 增加了事故的发生概率。深基坑支护结构的受力情况不仅受深度等因素影响, 还与土方开挖的时间安排等有关, 土体的长时间蠕动也使土体抗剪强度降低。 深基坑工程与区域位置有重大关系, 不同区域地质条件不同, 不明因素众多, 对深基坑工程造成不同程度的影响。另外深基坑工程周期较长, 复杂性强, 与地下水和岩土分布等相关, 可估测性较低。
2监测预警系统的设计构建
2. 1设计原则
为保证有效降低风险, 减少事故的发生, 在设计构建监测预警系统时应遵循以下原则。
( 1) 严谨性与科学性原则。监测预警是为了使施工人员及时发现问题并防止事故的发生, 整个系统具有严密的科学性, 要根据实际情况合理设计系统, 增加实用性, 其是整个系统必须遵循的最基本原则。
( 2) 整体性原则。深基坑工程涉及诸多因素, 在进行监测预警时不能只针对其中某一项。事故的发生通常是多种因素共同作用的结果, 因此监测预警系统要遵循整体性原则, 对各项数据都要进行监测, 统筹全局。
( 3) 方便实用原则。整个系统在实际工作中应当方便实用, 以便工作人员能够及时对各种异常做出调整。
( 4) 信息化原则。各项监测数据应实时传入数据库, 由计算机进行处理, 根据数据变化趋势做出预测, 并及时进行风险评价和控制等。
2. 2具体设计内容
基坑监测预警系统并不是简单的信息采集, 还包括预测预警等工作, 其设计内容较为全面。
( 1) 确定监测目的。通过监测数据, 分析基坑围护体系是否安全以及基坑的开挖对临近建筑物的影响, 保证施工时围护体系不出意外。此外, 还应利用监测结果分析检验围护体系设计计算理论和方法的可靠性。
( 2) 根据监测目的和设计方案, 在现场合理选择监测项目及监测流程。
( 3) 确定监测频率和测点的布置。根据开挖进度等实际情况确定监测频率和测点, 随着工程的进行, 监测频率和测点的数量都应逐步增加。在降雨期, 对地下水位的监测频率应当适当增加。
( 4) 监测数据反馈与预警。监测数据应能够实时反馈至监理单位等, 达到或超过报警值时应自动报警, 以便相关单位及时研究、处理。
( 5) 确定监测报警值。监测报警值的确定主要包括基坑支护结构、周围建筑物和地下管线三方面。 支护结构报警值包括单位时间内允许变化量和累计允许变化量两部分。对于周边建筑物要考虑不同建筑对差异沉降的承受能力以及基坑开挖引起的变形与建筑本身变形等因素; 对于地下管线主要考虑差异沉降和挠度及变形速率等。
2. 3预警功能评价
通过对系统设定报警值, 各功能模块对监测数据进行数值与几何等综合分析, 对潜在风险进行识别、评价, 并进一步采取控制措施。
3针对监测问题的分析
3. 1监测目的与内容
每一个工程都有特定的监测内容, 每一个测试项目又有特定的目的。在不同的安全等级下所选择的监测项目有所区别。其中对支撑结构顶部水平位移和周边建筑物沉降等进行监测主要是判断基坑支护的稳定状态, 较为重要, 在各安全等级下都需要进行监测。
3. 2监测设备的选用
数据采集的准确性跟仪器的选用有密切联系, 实际监测过程中要根据实际情况正确选择仪器。例如在判断基坑稳定状态时, 要用测斜仪测量维护结构和土体的水平位移变化; 观测土压状态时要用土压力盒; 对支护结构的应力测量还要用到钢筋应力计、混凝土应力计等仪器。另外还有土体分层沉降仪等诸多仪器设备, 可以根据选择的检测项目合理选用。
3. 3监测数据的处理
要使用监测所得数据对当前项目整体状态进行评价, 并辅以对各监测项目的状态进行综合分析, 获得相关变化图表, 预测各项数据变化趋势, 以便提前对风险进行预防处理。
4结语
综上所述, 随着经济的发展, 地铁、地下车库建设越来越多, 而相关事故数量也随之增加, 基坑工程的监测预警系统也亟待进一步改善。
摘要:随着我国经济的迅速发展, 地上的超高层建筑和大型地下建设项目日益增多, 深基坑工程也越来越多, 其深度和难度亦不断加大。本文探讨了深基坑监测预警系统的设计构建, 并着重对监测问题进行了分析。
关键词:深基坑工程,监测,预警
参考文献
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