智能监控装置（精选12篇）
智能监控装置 篇1
摘要：近年来,我国大城市的综合管廊建设正快速发展,综合管廊环境监测系统是保证综合管廊安全、稳定运行的重要环节。本文介绍基于PLC为主控器的综合管廊监控装置,以对综合管廊防火区间的环境参数进行实时监控,达到管廊安全自动监测控制。
关键词：综合管廊,环境监测
综合管廊(共同沟、综合管沟),就是“地下城市管道综合走廊”,即在城市地下建造一个隧道空间,将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监控系统,地下综合管廊是目前世界发达城市普遍采用的高度集约、科学性强的城市市政基础工程,它是城市各行业、各功能区有机连接和运转的“生命线”。综合管廊是实现城市基础设施功能集聚,创造和谐城市生态环境的有效途径,较好地解决了市政管线直埋、城市道路反复抛掘开挖等问题,有利于管线检修维护及突发事件处理。
综合管廊的环境监控系统是保证管廊安全的重要环节,本文采用以PLC为主控器设计、开发“综合管廊智能监控装置”的专项产品,以保证管廊环境多参数的实时监测、报警;联动控制风机、水泵等设备,满足系统可靠性、扩展性、易维护性、开放性、灵活性组网,达到监测信息准确性、联动控制可靠性、及时性与合理性。
1 总体方案设计
综合管廊是指将电力、通信、燃气、给排水、热力等市政公用管线集中敷设在同一地下建造的隧道空间内,进行综合开发利用。综合管廊设计将每200米作为一个防火区间,每个区间内有一舱或多舱布置,根据《城市综合管廊工程技术规范》要求,每个区间应进行检测的环境参数有:温度、湿度、液位、甲烷、硫化氢、含氧量,每个区间需设置一台管廊智能监控装置,综合管廊监控系统结构如图1所示。
每个防火区间的智能监控装置要对环境参数进行实时监测,根据参数设计要求,对控制风机、水泵状态进行监测,达到管廊环境参数安全要求指标。监控装置通过光纤环网连接控制中心,将管廊环境参数及控制设备运行状态实时传送至中央控制中心,实现运行集中显示、集中监控管理,中央控制中心通过网络将管廊监控信息传输到上级综合管理平台。
2 硬件系统设计
智能监控装置实现管廊内部局部区段的设备信息采集、控制及网络数据的封装转换,监控装置能实现对本区域内设备进行独立的运行管理,也可以实现上层系统的控制管理;管廊监控系统的底层结构为现场控制单元,主要实现传感器信号的检测及设备的控制。
监控装置采用PLC为主控制器,装置组成框图如图2所示。
2.1 主控器
采用西门子S7-300PLC,配置如下:CPU模块、信号模块、电源模块、接口模块等,完成管廊温度、湿度、甲烷等环境参数的信号采集以及设备运行状态信号采集,并根据环境参数变化情况实现对风机、水泵联锁控制。
2.2 触摸屏
完成设备运行状态就地显示;完成环境参数测量范围,报警值的设置;完成执行机构风机、水泵就地启、停控制。
2.3 UPS电源
选择内置式UPS方式,在停电状态下,保证PLC供电,装置正常工作。
2.4 工业交换机
完成光纤网络连接,实现防火区间之间及中央控制中心组网通讯。
智能监控装置是管廊监控系统底层结构的现场控制单元,实现管廊内部局部区段或区域内的设备的信息采集、控制及网络数据的封装转换,完成对本区域内环境参数监测,对区域内设备进行独立控制运行管理,也可以实现上层系统的控制管理。
3 软件系统设计
综合管廊监控系统软件是集控制和管理于一体的管理系统,主要功能是接收管廊内的监测数据,并进行综合分析处理,确定报警信息和控制策略,使管理人员在控制中心就能对管廊整体状况一目了然,同时管廊监控系统软件还是一个系统管理软件,提供工艺流程图参数显示、参数报表打印、数据统计分析等功能。
综合管廊环境监测系统是多传感器监测,信息之间都是相互联系的,采用信息融合技术、通过合理地支配和使用各个传感器观测信息,将传感器之间的冗余和互补信息按一定的规则进行优化组合,实现对监测环境的一致性描述。根据融合级别可以分为数据层融合、特征层融合和决策层融合。
3.1 PLC软件设计
系统软件设计要求可靠性高,便于操作及维护。采用模块化编程,便于整体控制系统调试和维护,也可以随着设计需要很方便地加入其他控制功能,从而大大提高整个控制系统的可维护性与可扩展性。
程序设计要完成管廊环境参数检测,并实时与设定参数比较,完成声光报警,同时控制风机或水泵启动,保证管廊环境参数达到控制要求,PLC程序框图如图3所示。
3.2 触摸屏程序设计
完成管廊工艺流程图显示、参数显示、参数测量范围设置及报警值设置,实现风机、水泵就地启动,停止操作控制,提高系统的可靠性和可维护性。
3.3 上位机程序设计
本文的PLC控制网络监控组态软件采用国产组态王软件,作为上位机,实现环境参数实时显示,现场设备运行状态显示,参数报警声、光提示和存储,实现对管廊环境参数实时监测、存储、打印及报表管理功能。并采用不同彩色显示来反应各设备的运行状态。该系统具有远操、自动、手动等控制功能,可以实现对设备的多种控制方式。
4 结束语
本文介绍了以PLC为主控制器的管廊智能监控装置,可靠性高,扩展能力强,适用多舱的地下综合管廊环境监控场合,提高管廊监控系统建设的统一性,成为管廊智能监控专用成型产品,达到系统运行可靠性、智能性、维护管理的便捷性、协调性,今后一定会得到广泛应用。
参考文献
[1]季文献,厉小润,王晶.基于传感器信息融合技术的智能隧道监控系统.有色冶金设计与研究,2011,32(4~5):141-144
[2]朱雪明.世博园综合管廊监控系统的设计[J]现代建筑电气,2011(04)21-25
[3]季文献.综合管廊智能监控系统设计,信息系统工程,2014(12)103
[4]西门子S7-300 PLC编程手册[Z]Siemens.Ene rgy&Automation,Inc,2004
[5]程龙泉.可编程控制器应用技术(西门子)[M],北京:冶金工业出版社,2010:20
智能监控装置 篇2
监控测量装置管理规定
1.本制度适用于大厦所有工程类监视测量装置，包括压力、温度、电能计量及安全检测用器具等等； 2.根据大厦设备的实际状况，在保证监测设备充分发挥作用又不影响设备运行的情况下将监测设备分为A、B、C三类管理； 3.A类为用于重要部位涉及安全运行的监测设备，B类为用于客户计量监测的设备，C类为用于一般指示用监测装置（详见监测装置设备台帐）； 4.A类监测设备必须依据检定规程送计量检定所进行周期检定，送检周期为一年。此类监测设备包括：关键部位压力表、电工用钳形电流表、插表、万用表、数字温度表等； 5.B类监测设备每种型号至少一块周期送检，其余不做周期检定。当发生计量异议时，使用周期检定器具进行替代，同时将有异议的器具外送检定，检定合格后，换回继续使用，此类监测设备包括客户用水表、电表等；
6.C类监测设备以产品厂家合格证为依据，不纳入周期检定，为一次性使用。此类监测设备包括：玻璃管温度计、电压表、电流表、压力表、盒尺等； 7.特种设备按国家相关规定的年限，按时进行检测。
高压开关设备综合监控装置的设计 篇3
关键词：开关状态 MC9S08AC32 温湿度控制
中图分类号：TM591文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0083-01
随着智能电网的快速发展，开关设备的操控、检查、测量装置层出不穷，导致开关设备仪表面板布局紧张。因此，本文介绍一种集动态一次模拟图、高压带电显示及闭锁、温湿度控制、RS-485通讯等功能为一体的高压开关设备综合监控装置，大大降低了开关设备面板布局压力，同时实现实时监测开关设备的主开关状态、环境温湿度、加热器工作状态等信息，便于开关设备运行与维护，提高设备运行的安全性。
1 硬件设计
硬件主要包括：控制单元、开关状态指示单元、温湿度控制单元、带电显示闭锁单元、RS-485通讯单元、电源单元，其结构框图如图1所示。
1.1 控制单元
控制单元是整个装置的控制核心，选用飞思卡尔的MC9S08AC32芯片。它是高性能、低功耗HCS08内核的8位微控制器系列中具有很高集成度的器件，内置32KB FLASH存储器，2048 BYTES RAM，1个串行外设接口（SPI）模块，2个SCI接口，3 个独立的定时器/PWM（TPM）模块，16路10位ADC模块等。MC9S08AC32还集成了背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真（ICE）功能，具有单线的调试及仿真接口（BDM）。[1]
1.2 开关状态指示单元
开关状态指示单元采集的开关量来自于开关设备的二次接点，其内部可能耦合了大量的干扰信号或冲击信号。因此本部分硬件设计时，采用光电隔离措施，保证设备的稳定运行。同时，开关量输入端还设置了二极管，可避免现场安装时因信号线接错而损坏装置。
1.3 温湿度控制单元
温湿度控制单元采用高性能的数字式温湿度传感器，可同时对两路环境温度与湿度进行测量和控制。从经济性价比角度考虑，本装置采用数码管实时显示温湿度数值，采用发光二极管指示加热器工作状态及是否发生加热器断线故障。
1.4 带电显示及闭锁单元
该单元取自高压带电传感器的电信號，经过分压、整流、滤波后，驱动光电耦合器件，实现信号隔离，最终驱动装置内部发光二极管，指示高压线路带电状态。同时，配置闭锁输出继电器，可闭锁高压电器设备，防止电气误操作及误入带电间隔。
1.5 RS-485通讯单元
RS-485通讯单元选用美国德州仪器制造的SN75LBC184作为接口驱动芯片。该芯片内部集成瞬态电压抑制电路，确保通讯稳定性。
2 软件设计
软件主要包括开关状态指示、温湿度控制和RS-485通讯三部分。
2.1 开关状态指示
开关状态指示部分软件主要采集主开关的所处位置、分合闸状态、弹簧储能以及接地刀分合闸状态等信息，并在一次模拟图上显示。
2.2 温湿度控制
温湿度控制部分软件，主要采集两路温湿度传感器的数据，计算温湿度值。自动运行模式下，当温度过低或者湿度过高时，启动加热器；当温度高于门限或者湿度低于门限时，停止加热。手动模式下，按相应的“加热键”或“停止键”来启动或停止加热。该部分软件还实现加热器断线故障检测功能，当检测到加热器断线时，控制器相应的故障指示灯会被点亮。
2.3 RS-485通讯
RS-485通讯软件采用MODBUS-RTU协议[2-3]，工作在从机模式下。这部分程序工作在中断子程序中，当其接收到主机命令时，将检测到开关状态、环境温湿度值、加热器工作状态等信息一同编码，传送给后台设备。
本装置的主程序流程如图2所示。
3 结语
高集成度的开关设备综合监控装置，有效地解决了开关设备仪表面板布局紧张的问题，实现了主开关状态、操动机构弹簧储能状态、高压线路带电状态、开关设备内部环境温湿度的实时监控，配合本公司开发的高压开关设备综合监控后台软件可实时监测、记录数据，并具有加热器断线故障提示等功能，保障开关设备的稳定、可靠运行，减少恶性电力事故的发生。
参考文献
[1]Freescale. MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08AC60.pdf，2011.
[2]赵威.基于Modbus/RTU协议转换器的监控器网络查询控制系统[D].河北：河北工业大学，2007.
液体点滴监控装置设计 篇4
电子技术的发展促进了医疗设备的改革, 很多传统的医疗设备都需得到改进, 而传统的人工监护方式需要耗费大量的人力, 显然这种传统方式应该得到改善, 我们需要用自动控制设备来取代人工监护。现今医院使用的输液方法大多是挂瓶式静脉输液方式, 它依靠医护人员手动调节输液管上的输液夹来控制输液的速度。该装置的研究能实现静脉输液速度的自动控制, 医护人员只需根据患者情况通过键盘设定输液速度, 装置还能在输液瓶中的药液即将滴完时自动发出报警信号, 远程传给医护人员监控端, 提醒医护人员更换输液瓶或者结束输液。因此, 该装置可以大大减轻了医护人员的工作量, 也能使输液速度得到更精确的控制, 确保患者的安全。
2 液体点滴监控装置的特点
2.1 液体点滴速度检测
利用光透射原理, 用红外对管来实现对液体点滴速度的检测。当没有点滴落下的时候, 检测系统输出一个比较低的电压, 而当有点滴滴下, 经过红外对管, 检测电路就会产生一个比较高的电压, 如此就可以产生脉冲信号。但检测到的电压变动比较小, 所以必须加一个电压放大电路。经过放大的信号再通过一个电压比较器就可以得到单片机可以识别的脉冲信号, 从而实现对点滴滴数的计数。通过软件计算, 就能得到液体点滴的速度。
2.2 液体点滴滴速控制
通过改变输液瓶的高度就能改变点滴的滴速。医护人员通过键盘输入设定输液的速度, 通过比较实际点滴速度与设定点滴滴速, 单片机根据点滴滴速的差值来控制电动机的转动, 只要偏差存在, 电动机就会被控制转动, 使得与其相连的输液瓶上下移动。用这种方法, 可以实现液滴滴速的调节, 使得实际输液的速度与设定的点滴滴速相一致。
2.3 输液瓶缺液及报警
当输液瓶内的药液输完或输液堵塞时, 如果医护人员没有及时拔除针头停止输液或更换输液瓶, 就会造成回血现象, 从而危及病人的生命安全。该装置为了避免这种危险设计了报警系统, 当输液缺液或输液堵塞时, 系统将会发出报警, 提醒病人和医护人员, 此时如果医护人员没有及时赶到病房处理, 病人可以先自行关闭输液夹, 只要输液夹处于关闭状态, 就不会出现回血现象, 从而可以避免出现危害, 此时再等待医护人员来对输液进行处理即可。
2.4 系统的键盘及显示模块
该系统采用两位独立式按键作为键盘, 用于设置液体滴速。采用点阵型LCD液晶显示模块, 能够显示输液时的实际液滴滴速和预先设定的输液速度。系统的键盘及显示模块相当于人的手和眼睛, 使得该装置操作方便灵活。
3 系统设计要求
设计一个液体点滴监控装置 (图1) , 对该装置的要求如下: (1) 能够检测液体点滴的滴速; (2) 能够显示液体点滴的设定滴速和实际滴速; (3) 能够改变液体点滴的滴速, 使设定的点滴滴速与实际滴速相一致; (4) 能够在输液瓶内的药液过少时产生报警信号, 发出蜂鸣报警声。
4 系统硬件电路
4.1 系统基本组成
该装置主要由ATmega16单片机、输液速度检测、输液速度控制、12864LCD液晶显示、两位独立式键盘及其他部分构成, 系统框图如图2所示。
该系统是由反射式红外光电传感器组成的外部液滴速度检测电路来对输液的速度进行测量, 并将测量结果传给单片机, 通过键盘设定的液滴速度也传给单片机, 单片机对两个速度进行对比, 以速度的差值决定控制电路的动作。当液滴速度需要进行调节时, 控制电路控制电动机动作。液晶显示模块显示实际的液滴速度和设定的液滴速度。当输液瓶缺液或输液发生堵塞时, 系统报警。
4.2 各模块主要电路
4.2.1 ATmega16单片机
AVR ATmega16包含丰富的指令集, 时钟周期短, 工作寄存器通用, 系统功耗小, 处理速度良好, 寄存器直接依附在算术逻辑运算单元 (ALU) 上, 每条指令每个周期重复读取两次, 实际是前一条处理下一条预处理这种方式。RISC架构比CISC架构处理速度快10倍, 工作效率高, 功耗方面大大减少, 系统运行速度也得到提高。
4.2.2 液体点滴的速度检测电路
液体点滴的速度检测主要由TCRT5000红外光电传感器、发光二极管和NE555等组成的电路完成。TCRT5000红外光电传感器的红外二极管会不停地向外部发射出红外线, 如果发射的红外线没有被外部反射回来, 传感器的光敏三极管就会处于原来的状态不会饱和, 相当于红外传感器没有检查到外界信号, 其输出低电平, 指示灯也不会被点亮。如果红外线被反射回来, 就说明传感器检测到了外界信号, 光敏三极管处于饱和状态, 其输出高电平, 指示灯将被点亮。
4.2.3 液体点滴的速度控制电路
该装置输液时液滴的速度控制是先由医护人员通过键盘设定液滴速度, 单片机再将外部检测的液滴速度与设定速度相比较, 控制电路控制直流电动机的转动, 直到两个速度的差值在允许的范围内, 控制电路停止工作, 电动机停止转动。
将L298N模块作为直流电动机的驱动装置。L298N是专用驱动集成电路, 属于H桥集成电路, 其输入端能直接与单片机相接, 改变其输入端电平的高低, 就能实现直流电动机正反转的控制。
4.2.4 液晶显示模块电路
基于128×64点阵的液晶模块就是所谓的显示模块LCD12864, 可满足4行4列或8行8列的中文显示, 同时可以显示图形。其所需成本相对其他小型显示设备较低, 该液晶显示模块相对于其他图形点阵液晶模块来说, 硬件电路结构及显示程序都精简了很多, 可以显示3种类型字符, 还可提供光标/闪烁控制电路。
5 系统的软件设计
5.1 主程序设计
液体点滴监控装置的主程序主要包括初始化和各功能模块程序。初始化模块程序使之前所设定的液滴速度恢复到默认值, 显示屏显示程序中设定的需要显示的数据等。功能模块包括液体点滴的速度检测程序、液体点滴的速度控制程序、电机驱动及控制程序、报警控制程序、按键处理控制程序、屏幕显示更新程序等。液体点滴监控装置的主程序流程图如图3所示。
5.2 子程序设计
5.2.1 液滴速度控制程序设计
滴速的控制是通过控制直流电动机的正反转来实现的, 其原理是通过改变电动机的转向来改变点滴瓶的高低。
5.2.2 键盘扫描程序设计
行扫描法又称逐行 (或列) 扫描查询法, 是一种最常用的按键识别方法, 其过程如下:判断键盘中有无键按下, 将全部行线置低电平, 然后检测列线的状态;只要有一列电平为低, 则表示键盘中有键被按下;若所有列线均为高电平, 则键盘中无键按下。
判断闭合键所在的位置:在确认有键按下后, 即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是:依次将行线置为低电平, 即在置某根行线为低电平时, 其他线为高电平。在确定某根行线置为低电平后, 再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低, 则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
5.2.3 LCD液晶显示程序设计
显示子程序主要是用于判断速度有没有调整的动向和显示点滴速度 (包括液滴速度当前值和设定值) 。
5.2.4 报警程序设计
本设计采用一个蜂鸣器实现系统报警。当系统液滴滴速检测电路检测到的滴速低于20滴/min时, 蜂鸣器发出蜂鸣声报警。报警发生时, 需按下复位按钮才能解除报警。
6 结语
该装置设计目的是改变传统的输液方式, 实现输液体系的智能化, 改善输液系统, 尽量减小输液不当及疏忽给病人造成的生命危害, 减少医护人员的工作量, 其实现了预期设计要求, 达到了设计目的。
摘要：探讨了液体点滴监控装置的设计。运用该装置可避免医护人员手动调节液滴滴速的不准确问题, 医护人员也不需要时刻守着病人打点滴, 只需根据情况设定病人的输液速度以及在发生报警时解除报警即可。
关键词：液体点滴,电动机,单片机,速度
参考文献
[1]蓝和慧, 宁武, 闫晓金.全国大学生电子设计竞赛单片机应用技能精解[M].北京:电子工业出版社, 2009.
013测量和监控装置控制程序 篇5
测量和监控装置控制程序 版本：B0 1.0 目的
对用于确保产品符合规定要求的测量和监控装置进行控制，确保测量和监控结果的有效性。2.0 范围
适用于对产品和过程进行测量和监控装置。3.0 术语和定义
检定：依据国家计量检定规程，确定并证实计量器具是否完全满足规定要求,而做的全部工作。校准：在规定条件下，为确定计量器具所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与计量标准所复现的量值之间关系的一组操作。
计量器具：凡能用来直接或间接测出被测对象量值的量具、仪器、仪表、标准物质和专用测量设备，统称为计量器具。4.0 职责
4.1 品管科（计量器具管理部门）：
对本程序执行负管理责任，负责测量和监控装置的检定/校准和管理。4.2 使用部门：
负责测量和监控装置使用过程中的日常维护、保养工作。5.0 作业程序
本公司的计量器具分A、B、C分类管理。5.1分类方法
5.1.1 属国家规定列入强制检定范围内的计量器具作A类处理。5.1.2 属下列范围的计量器具均作B类处理。
a)用于产品质量特性的计量器具，对检验、测量数据准确性要求的； b)用于工序控制、产品检测对测量数据有要求的； c)用于本公司内部核算物资管理方面的； d)其它要列入周期检定的计量器具。5.1.3 属下列范围的计量器具均作C类处理 a)在工序控制质量检测中无严格测量要求的； b)准确度要求很低，且性能稳定，量值不易改变的；
c)无准确度要求，又不直接影响产品质量特性的形成，安装在设备上不可拆卸的。5.1.1 分类管理
5.1.1.1 A类计量器具的管理
a）A类计量器具必须制定检定计划，严格按照国家有关计量法规送上一级计量检定机构检定； b）A类计量器具的检定周期由上一级计量检定机构按检定规程确定； 013-PG 工业有限公司
测量和监控装置控制程序 版本：B0 c）A类计量器具的检定、测试、校准等文件资料要完好保存。5.1.1.2 B类计量器具的管理
a)B类计量器具公司内部制定校正计划，按照校正计划送计量检定机构进行检定； b)当生产线连续生产，计量器具不能按期送检，需要超过有效期使用时，由使用部门向品管科提出申请，经计量管理人员审核批准，可延长使用期限,但最长不超过原检定周期的1/12，到期后须立即送检。
c)B类计量器具的检定、测试、校准等文件资料要完好保存。5.1.1.3 C类计量器具的管理
a）C类计量器具以满足使用为原则，一般不安排检定周期；
b）对准确度无严格要求，且测量性能稳定，又是低值的计量器具，在投入使用前作一次性校准或以出厂合格证确认；
c）固定安装在设备上，随设备进本公司的计量器具在设备大修时根据需要作校准或更换； d）C类范围计量器具的文件资料原则上不作长期保存。5.2 计量器具的采购、验收、领用
5.2.1使用部门选择、配备计量器具的原则是根据生产工艺过程要求，提出所要采购的计量器具名称、型号、规格等技术指标，保证该计量器具的精度大于或等于于被测物的精度要求，且保证测量效率满足生产要求。
5.2.2使用部门需要购置时，将“计量器具购置申请表”送品管科进行计量技术审核，经主管领导批准后，交采购科进行采购。
5.2.3采购科进行计量器具采购时，须按照计量器具购置申请表内容要求，本着择优选购原则进行采购。
5.2.4采购来的计量器具经品管科检定合格后，方可办理入库手续。对检定/校准不合格的计量器具，由采购科负责更换或退货。对检定/校准合格的计量器具，由使用部门办理领用手续，并送到品管科登记，纳入计量器具台帐。5.3 计量器具的校准
5.3.1 对于影响产品质量的所有计量器具，无论是新购的、借来的、客户提供的还是本公司所有的，一律按规定周期或在使用前进行检定，不经检验和校准的计量器具不得使用。5.3.2 对于本公司拥有的计量器具，品管科应按5.1条款的规定，制定检定周期，并排出周检计划并按计划提前将计量器具送检或受检，并汇总执行情况。检测单位必须具有法定资质。5.4 计量器具的标识
经过检定的计量器具，应根据检定结果，由品管科负责进行状态标识。
5.4.1 检定结果为合格或准用（无量值传递和技术参数、只有定性概念、暂无检定规程的为准013-PG 工业有限公司
测量和监控装置控制程序 版本：B0 用）的贴上合格或准用标志，并注明其检定有效期，（对属一次性检定的计量器具有效期应划去）；
5.4.2 检定/校准后，对于某项指标不符合技术要求，但仍可以在一定量程范围内满足使用要求的计量器具，由校准人员出具检验报告，并进行标识，并注明限用范围。对于使用“限用”的计量器具，使用部门应严格限制使用地点和范围。
5.4.3 对于生产现场暂时不能移走或拆卸的报废计量器具，粘贴报废标志； 5.4.4 长期不用的计量器具，贴上封存标志。5.5 计量器具的保养、防护
5.5.1 使用部门应做好计量器具的维护、保养工作，如需在库房长期存放使用部门应做好封存工作，且库房应具备通风、防潮、防腐等基本条件，确保准确度和适用性保持完好。5.5.2 为防止可能使测量结果失效的调整，除计量人员外，严禁其他人员擅自对计量器具结构进行调整。
5.5.3计量器具搬运时，使用部门须负责采取或提供保护措施，保证其测量性能不受影响。5.5.4计量标准、关键重要测试设备，未经品管科主管批准，不得擅自搬运。5.6 不合格计量器具的处理
5.6.1 对超过有效期、或无状态识别标志、或封印的完整性被破坏的计量器具，都视为不合格计量器具。
5.6.2当发现不合格计量器具时，使用部门应立即通知品管科进行确认。不合格的计量器具，经品管科检修、确认合格后，方能投入使用。
5.6.3当计量器具在使用中发生故障，或使用者对测试数据产生怀疑时，由使用部门向品管科申请重新检定，重新检定/校准合格后方可继续使用。
5.6.4 对A、B类计量器具，当检定/校准后发现计量器具偏离校准状态，确认为不合格计量器具时，检定/校准人员须立即通知使用部门，并下发失准通知单，注明偏离（超差）数值，并注意保存校准和验证结果的记录。
5.6.5 对偏离校准状态的外校计量器具按5.6.6条款进行处理。
5.6.6对偏离校准状态（超差）的计量器具，使用部门根据“计量器具失准通知单”，及时评定使用该计量器具检验和试验的产品的有效性，并保存评定记录。
5.6.7品管科对修理好的计量器具重新进行校准或检定，合格后纳入周期检定计划，使用部门再投入使用。
5.6.8 对于多次修理仍不能修复的、不合格的计量器具由使用部门填写“计量器具丢失、报废申报表”实施报废。
5.6.9对于报废的计量器具，由品管科统一收回、销毁，以防不合格计量器具流入生产现场。013-PG 工业有限公司
测量和监控装置控制程序 版本：B0 6.0 参考文件
6.1《计量器具编号规定》 7.0相关记录
7.1《计量器具管理台帐》 7.2《校正计划》
浅谈电梯智能监控 篇6
【关键词】电梯智能化；远程监控
0.引言
电梯是高层建筑必不可少的组成部分，是与人们生活密切相关的垂直交通工具，随着高层建筑的日益增多，电梯在给城市居民生活带来极大方便的同时， 其运行性能也成为人们日益关注的焦点。 因此电梯运行状态的集中监控、 日常维护以及区域突发事故的快速响应已成为当前城市现代化管理必须面对的重大课题。
1.现状
随着中国电梯市场的快速增长，电梯的广泛应用也随之带来了很多安全隐患。导致电梯安全产生问题的因素有很多种，比如：电梯失修和保养，导致电梯一些部件失效或故障，引起突发事故：电梯在垂直工作中临时性的断电和其它不可预知的原因造成电梯门无法打开，给乘坐电梯的乘客带来了伤害或发生严重的事故；大多乘坐电梯的乘客对电梯安全乘坐常识了解欠缺。
此外， 当前我国绝大部分城市的电梯运行管理仍采用值班巡视、 不定期检修等被动的方法来监控电梯的状态. 对电梯运行中出现的问题， 实时处理的应对措施较少. 传统的电梯管理模式也就无法从根本上对电梯进行实时监控、 全程追踪及质量评估。
综上所述，加强对电梯的安全管理是必不可少的，目前电梯的安全问题已成为电梯厂商越来越重视，我国电梯相关的监管部门也逐渐的加强对电梯的管理和规范。但是缺乏一种新的具有通用性的、有全面功能的电梯监控管理系统，使得电梯安全监控更为有效和方便。本课题提出几点电梯监控管理方面的建议，以解决此方面的不足。
2.技术方面
建立完整的智能化电梯安全远程监控系统，集地管理信息、计算机控制和远程通讯技术于一体，通过设定的电梯数据器和信息网络系统，将分布在各处的电梯运行状况和故障信息及时传递到监控中心的监视终端，从而实现对各处电梯进行远程监视和控制。
2.1数据采集
在每部电梯安装一个高度智能化的监测器， 即基于SCAN 系统的数据采集模块， 通过GPRS通讯， 将这些监测器与物业管理部门、 电梯维保部门和监控中心计算机连接起来， 构成电梯远程监测和报警网络， 将采集到的电梯运行数据实时传给监控中心， 并存储在中心数据库中，监测器实时采集电梯的运行数据， 内容有： 每台电梯的安全回路和门锁回路的工作状态， 电梯停靠站状态， 上下行和开关门状态以及故障信息、 电梯运行出现故障时可进行自动报警。
2.2日常管理
在监控中心利用GIS管理模块建立一个集电梯日常管理、 监控管理于一体的核心子系统. 该子系统以城市的地形图为背景， 叠加电梯的位置分布专题图， 实现电梯的可视化管理。其基本功能包括基础空间信息和属性信息的维护、查询统计及专题图的制作。在电梯空间分布专题图的形式来了解电梯的分布、 电梯的使用者信息、 电梯种类、载重量、 运行速度、 事故发生情况、 维护抢修等基本信息， 并能以专题图的形式表示出来， 给管理者提供一套电梯的运行质量、 维保单位的服务水平、 故障出现频率等检验考核手段. 同时该模块还为用户提供了电梯空间与属性信息间的双向互查询功能，查询结果还可进行分类汇总统计， 以便给管理者和决策者提供有效的信息。电子地图的管理也是该模块的重要内容， 它包括基础地形图、 电梯分布图、 电梯专题图的编辑和维护等. 系统提供了各种编辑功能和数据接口， 以保持数据的实时性， 如空间上新增电梯的注册、现有电梯信息的修改、现有电梯的注销、批量测绘数据的编辑、 处理和入库等。
2.3电梯监测处警
2.3.1视频监控功能
为有效地保证电梯安全运行，对电梯运行进行即时监控，在电梯系统内安装视频监控系统已是必须的措施。除了在电梯周边安装监控摄像机外，同时要在电梯轿厢内安装监控摄像机（云台式或针孔微型式）。视频监控设备的功能是要求监控摄像机即时把所获得的监控图像，传送中央监控管理中心，供监控人员即时监管。监控图像同时存入在大容量的数字 DVR 内，以备安全检查和事故分析调用。
2.3.2安全信息传播功能、信息采集及处理功能
传统的信息传输，只是语音传送，即通过电梯轿厢内的呼救电话，向电梯管理部门报警求救。随着科技快速进步，除了语音信息传送外，视频信息传送和文字信息传送，则是保证电梯运行安全的必要的功能要求。为了确保电梯安全，采集所有与电梯安全的信息非常必要。这些安全信息对提高电梯安全性能非常重要。需要采集的信息有电梯运载重量、轿厢内温度、轿厢内湿度、运行信息、维修保养信息等等。这些信息将通过安装在电梯系统内的各种监测器采集，采集到的信息将送到中央监控管理中心/分控中心进行分析处理，然后根据信息内容和类别发送给有关部门/人员，采取相应的措施，消除电梯事故隐患。
2.3.3信息显示功能
鉴于目前许多电梯安全事故与使用电梯的部门和电梯乘员缺乏电梯安全知识，特别是在电梯出现事故如何报警求救，如何自我保护完全没有常识，从而使得许多可以避免的伤亡没有避免掉。在电梯轿厢内或在电梯周边安装信息显示器，把有关电梯安全信息播放出来，电梯管理部门/电梯乘员可以随时了解电梯运行状况和安全状况，也可以及时学习有关安全乘坐电梯和紧急情况自我救助常识，保证电梯安全运行提供有效的帮助。
2.3.4紧急调度功能
在电梯中央管理系统收到报警信息后，将立即从调度数据库内查询，发出安全报警的电梯类型、型号、故障类型，提出相应电梯故障排除方案或电梯事故紧急救助方案，然后，通过中央监控指挥中心，通知各有关部门实施救急方案。紧急调度功能是现代电梯安全监控和管理不可以缺少的一环。
2.4 GPS 监控调度
GPS 监控调度模块主要为电梯维修和故障处理而设计的高级模块. 该模块利用 GPS 定位技术实现车辆的实时定位， 通过无线网络将定位信息传送给监控中心， 并在地图上直接显示电梯运行状态和定位。当电梯出现故障或需要维修时， 监控中心的地图将自动标注电梯所处的位置，监控中心根据电梯基本信息和故障信息，维修部门下达任务指令，并调度相应的维修车辆前往维修。系统将根据电梯与车辆的具体位置规划出合理的车辆行使路线，以保证维修人员第一时间赶到事故地点。该模块有效地解决了电梯维修和故障处理的实效性，最大程度地保障了人们的生命财产安全。
3.结论
根据上述设计方法对电梯管理系统进行技术实现，通过科学、有效的管理方式，可以实现电梯运行状况的远程监测、 故障报警、 分析处理和事故管理等全方位服务，保障乘客的生命财产安全，具有潜在的社会效益和经济效益。
【参考文献】
[1]蔡龙，张广明.城市电梯监测报警管理系统[J].中国电梯，2000，79（7）：2527.
[2]郭秋英.当前GIS 发展的几个特点[J].计算机系统应用，1998，103（5）：5860.
静脉输液流速监控装置设计 篇7
静脉输液是临床医学中一种重要治疗手段, 它不仅作为一种给药途径, 也是为患者提供体液和营养的直接方式。在很长的时间里, 静脉输液一直沿用人工管理的办法[1], 这样不仅会加重医护人员的任务, 更有可能因为人员疏忽或输液管阻塞等问题导致患者出现危险。目前在相关方面已有的一些研究存在弊端, 如参考文献[2~4]中提出的静脉注射网络监控方法, 其局限性在于装置只能进行本地监控或主控机与控制器之间采取有线连接, 在灵活性、扩展性等方面存在缺陷;参考文献[5~7]虽提出了动态组网的概念, 但是在导管输液控制方面存有不足。本设计提出的一种静脉输液滴速监控装置[8], 填补了上述不足之处, 提高了工作效率和安全保障程度。
1 总体设计
静脉输液流速监控装置由主站与从站构成, 主站置于医护人员工作室, 从站置于病房当中, 相互之间使用无线通信, 系统的总体架构如图1所示。该装置能够实现主从站无线通信、滴速监控、空瓶报警、输液管闭路等功能, 从站对液体滴速实时监测并将结果无线传输到主站显示, 主站可通过键盘输入数值反馈到从站, 控制从站伺服电机倾角进而实现液滴调速。当从站监测到液面低于警戒时, 会向主站发出声光报警信号, 并且若在规定的中断时间内未得到答复, 将控制伺服电机对导管进行闭路操作以防止血液回流, 等待医护人员清除警报。
2 软件设计
2.1 系统功能
设计的静脉输液流速监控装置, 要求具备如下性能:
1) 能对液滴进行实时测速, 并通过矩阵键盘的输入对滴速进行设定;
2) 对滴瓶内的液位高度进行监测, 当达到报警的液面时, 从站能发出报警信号, 主机能无线接收到报警信号, 并能通过主站键盘输入信号清除警报信息;
3) 当报警信息经过预定延时后未被清除时, 从站能自动对滴管进行闭路操作, 避免血液回流。
主站和从站的软件流程图如图2及图3所示。
2.2 方案设计
2.2.1 从站滴速及液位监测
对滴速和液位的监测, 理论上可选用电容式传感器[9]、红外传感器及光敏传感器等电路, 但在实验中发现, 电容式传感器虽然具有灵敏度高、稳定性强等优点, 但是该电路的安装及测量较为困难;采用脉冲调制的红外传感器线性度好、抗干扰能力强, 但却易出现波形采集遗漏的情况;综合考虑灵敏度、稳定性及实用程度, 选用光敏传感电路, 由高亮发光二极管与光敏三极管组成, 经过仿真和实验测试表明效果较好。方案示意图如图4所示。
2.2.2 滴速控制方法
在滴斗上方的输液管安装伺服电机控制模块, 在电机上装有椭球形控制器, 用以对输液管的流量进行调整。对伺服电机输入控制脉冲信号, 电机会将此信号与本身发出的负向脉冲信号比对, 得出的差值脉冲经放大成为电机的驱动信号, 其正负决定了电机的旋转方向。实测滴速与设定值比较, 使用PID算法控制电机转动直至比较差值为零。根据实验得出的输入信号与电机旋转位置、转速及力矩等的对应关系精确控制椭球倾角。滴速控制原理图如图5所示。
2.2.3 主从站之间的通信
主站与从站之间的通信选用无线方式, 避免有线布线造成的扩展性、灵活性差, 线缆布置连接麻烦且易腐蚀老化等问题。使用无线通信模块完成主从站的数据发送与接受, 对于距离过长的情况可考虑使用中继器。这种通信方式使装置的应用具有很大的便利性, 而且从站的分布可以根据需要进行调整。
3 电源模块电路设计
系统整体采用5V电源供电, 使用7805芯片稳压。考虑整流管及7805芯片允许的最小压降和电网10%的波动, 对滤波电容的选择以如下计算方式:
故选择C1=4700μF, 关闭电源产生的冲击电流由D2放出。电源电路如图6所示。
4 测速与液晶显示模块实现
4.1 滴速脉冲监测电路
光敏三极管采集得到的电压信号, 送入第一级运算放大器中与基准电压进行比较。由于光线瞬时反射、折射方向小范围变化, 实验中采集到的波形有两个较大的峰值和少量的杂波, 可以通过调节基准电压去除杂波, 通过设定恰当的软件延时去除第二个峰值。脉冲监测电路和光敏器件采集的波形图分别如图7、图8所示。
4.2 从站液晶显示及键控电路
LCD1602是可以显示两行, 每行16个字符的液晶模块。该装置中, LCD第一行用于显示从站编号及与主站连接情况, 第二行显示当前操作。键控电路用于对从站的手动设置, J1、J2、J3、J4分别表示设置、加计数、减计数、确定, 步进为4, 在警报发生时可通过J4键清除警报信息。
5 系统测试
在主站打开可视化窗口应用程序, 主站与各从站建立连接后, 可以看到床位显示、液面实时高度及滴速等信息。主站向从站发送命令, 从站能够正常接收并作出相应调整。从站切换为手动控制并更改滴速时, 主站能接收到更改信息并发出警报, 可以手动清除。实验当中, 主站或从站任何一个环节出现问题, 都会发出警报, 若主站在预定时间内不予回应, 从站能够自动驱动伺服电机对输液管进行闭路操作。
6 结束语
设计的静脉输液流速监控装置, 使用ATmega16单片机作为主控单元, 主站与从站之间以无线方式通信, 对液面高度、滴速进行监视并通过伺服电机控制滴速。经过仿真与测试表明, 所设计的系统能够较好地完成预期的功能, 系统具备较高的灵敏度和可靠程度, 能满足临床输液监控的需要, 提高了人员工作效率。
参考文献
[1]刘振峰.滴速监控仪的研究与实现[D].太原:太原理工大学, 2008.
[2]叶战波.一种基于AT89C52单片机病床呼叫和输液监控系统[J].制造业自动化, 2011, (5) :207-209.
[3]王礼广, 胡解生, 熊东平等.基于RS-485的静脉注射网络监控系统的设计与实验[J].南华大学学报 (自然科学版) , 2009, (4) :74-78.
[4]张玉.无线通讯式输液监控系统的设计[J].制造业自动化, 2012, (5) :136-139.
[5]周文真, 张文昭, 刘爱林等.基于CAN总线和无线技术的输液网络监控系统[J].电子设计工程, 2011, (3) :4-6.
[6]皮家甜, 张宇生, 李萌萌.基于无线传感器网络的输液监控系统设计[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011, (6) :167-169.
[7]Andrea Cataldo, etc.Reproducibility analysis of a TDR-based monitoring system for intravenous drip infusions:Validation of a novel method for flow-rate measurementin IV infusion[A].MeMeA[C].Budapest:Instrumentationand Measurement Society, 2012.1-5.
[8]瞿犇.基于无线网络的智能输液控制系统的研制[D].南京:南京航空航天大学, 2011.
简易光谱辐照度测量监控装置 篇8
关键词：辐照度测量,ATMEGA48V,太阳能电池板
随着全球经济的发展, 能源问题已成为在发展进程中的重要问题。在新能源与可再生能源的构成中, 太阳能光伏发电成为了重要组成部分。而不论是在建设太阳能电站还是光伏建筑中, 我们都要得到在目标地区的光辐照数据, 对整个系统中太阳能板功率及蓄电池容量的选择和设计十分有必要。因此在建设之初就一定要在目标地区先测量出其辐照度作为我们参考是否可以建设以及怎么建设的该建筑的依据。同时装置还能对现有的太阳能电场进行数据的监控。
1、硬件设计
系统设计中所要测量的是转换为电平的光辐照度信号, 系统要求在野外长时间工作, 机构简单, 便于携带;单片机的片上功能尽可能完备, 满足所要测量的任务。经过比较选择了Atmega公司的RISC指令AVR单片机作为系统控制芯片。它的突出优点是高性能、超低功耗和功能集成。如图l是光辐照度测量仪器的框架图, 可以看出系统结构简单、外部设备得到了简化。
下面分别介绍下各部分的电路原理
1.1 Atmega48单片机的内部结构简介
Atmega48的工作电压l.8~5.5V, 有5种超低功耗工作模式可以切换到活动模式。常用的是外接普通的14.318KH或者32.768KHz的时钟晶振, 所用到的片上外围功能模块主要有:具有捕捉, 比较功能的16位定时器。可用于事件计数、时序发生、PWM生成等;23个可编程的I/O口;8通道10位逐次逼近型A/D转换器。Atmega48存储空间结构采用“冯诺依曼”体系, 程序存储器 (ROM) 、数据存储器 (RAM) 和外围模块由同一组地址和数据总线连接在同一个寻址空间中, 寻址空间共64K。其中RAM为8K, ROM为Flash型。
1.2 光传感单元设计
在测量阳光辐照度部分, 可选用TBQ-2总辐射表或者太阳能电池板作为测量单元。TBQ-2总辐射表可用来测量光谱范围为280~3000nm的太阳总辐射。通过电压放大, 输入到模拟乘法器MAX4211E得到功率值以电压形式输入到Atmega48单片机的ADC通道。如图2所示。
为了精确测量负载功率, 本文使用具有外部电阻分压器的MAX4211E, 将分压电阻R1、R2直接与负载相连, 电路如图2所示。其计算公式为:
这种设计能减小RSENSE功耗的影响, 提高测量负载功率的精度。图2中RSENSE为电流检测电阻。理想情况下, 最大负载电流在RSENSE两端产生满量程检测电压。只要选择合适的增益, 使电流检测放大器既能获得最大输出电压, 又不会出现饱和。在使得RS+端与RS-端之问的差分电压不超过满量程检测电压的情况下, 适当增加RSENSE的电阻值, 可提高USENSE, 有助于减小输出误差。
当选用电池板作为测量单元时, 系统设计就要考虑对其输出的电压进行分压, 并在最后计算时要考虑到分压比。
1.3 系统实时交互设计
除了测量光辐照度主要模块之外, 系统中还设计了实时时钟以及背板温度模块。时钟模块选用TI公司的DS1302串行时钟芯片, 这样每组测量结果便附上了当时的时间, 可以记录年、月、日、小时、分、秒、星期。有两个电源VCCl和VCC2, 一个为主电源, 当仪器上电时工作。另外一个为备份电源, 设计中选用一块3V的钮扣锂电池。由于有备份电源, 系统掉电后时钟芯片仍然能够工作。第一次调试时, 向时钟内部写入时间, 以后时钟便可以准确计时。背板温度模块我们选用的是DS18B20芯片, 具有体积小, 功耗低精度高, 易于单片机接口等优点, 采用寄生电源技术不用外接电压。
为了便于现场观测.系统中还有控制键盘和液晶显示模块.在电路中加入两个个按键, 当有键按下时, 与之相连的PD引脚电平变低, 触发PD2或PD3口cp断, 在中断服务程序里来实现相应的时间、光辐照度的测量和显示, 显示格式为固定小数点, 显示芯片为8位SMS0801段式串行液晶。
利用Atmega48的读写口实现串行异步通信.单片机与上位机之间的数据传送经过RS485收发器.选用MAX3485E芯片, 3.3V低电压供电, 半双工。由于485为差分平衡方式进行号传输.因此具有传输距离远、可有效防止噪声信号干扰的特点。
1.4 逻辑电平匹配
由于Atmega48为3.3V供电, 而一些芯片需要±5V供电。故此系统中存在两种工作电压。系统中使用了Atmega48芯片的内部A/D转换功能, 因此在AVCC引脚处要加上5V电压, 并且在其参考电压引脚ARFF处要选择合适的电压。Atmega48的I/O电平与5VTTL电平兼容。但与5V的CMOS标准器件相连时要仔细分析。当单片机输出驱动5V标准CMOS器件时常用一些电平移位器件如双电源电平移位器LVC4245或74LVC07等来达到电平匹配;当5VCMOS电平输驱动单片机时。可以采用稳压管或电阻分压来保证输入单片的电压在3.3V之内。
2、软件设计
AtmegaAVR系列单片机的程序使用配套的开发环境AVR Studio开发, 它同时支持汇编语言和C语言编程。用汇编编写的代码效率高, 但是开发周期长、代码维护困难;而目前单片机的C语言开发是比较流行和常用的方法, 本次设计中使用C语言来开发单片机程序。由于具有Flash存储器.利用单片机本身的JTAG接口, 通过Atmega公司所带的仿真器AVRISP可以方便的进行程序调试和代码下载。
在系统的软件设计中, 采用模块化设计方法, 各模块之问相对独立, 这样可以使得程序结构清晰, 便于今后进一步扩展系统的功能。系统软件由主程序、定时器中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、实时时钟程序、显示程序、串行通信程序等模块构成。
主程序首先完成系统初始化。然后进入低功耗模式。利用定时器TIMER1产生一定的定时间隔, 通常是0.1秒, 定时间隔可以根据需要来设定。当定时时间到时, 在定时器TIMER1中断服务程序里置中断标志TCCR1=1。主程序的循环里判断该标志后完成光辐照度的测量并读出当前数据的采集时间, 然后置定时器Timer1中断标志=O, 主程序流程如图3所示。
单片机在完成一次采集过程后, 将数据包装后向上位机传送。点对点传输, 16进制传送。波特率为9600, 8位数据位, 1位停止位, 无校验。上位机接收程序及用户界面可以有很多种语言选择, 本设计用LAB View编写。它是半图形化的c编程开发工具, 适用于测试技术、控制技术、虚拟仪器技术及仪器驱动开发。
3、测试结果
利用本文所述的测试装置, 在室外测量的瞬时光辐照度曲线如图4所示。测试环境周围100m空旷, 相邻数据间隔为0.1s, 共3分钟。
TBQ-2输出的数据如 (a) 图所示抖动波形显示的采集数据可以看出在3分钟内, 光幅照度的变化较小。同时也可以看出数据的间隔小, 实时性好。同时直线显示的是电池板的背板温度, 也可以看出温度基本恒定。电池板输出数据如 (b) 所示是电池板的功率。由于本次选用电池板为800 cm2, 其数据关系为
从图中我们可以看出, 根据公司由TBQ-2输出的数据基本近似于近似于电池板功率。因此我们在使用的时候可以只需要电池板就能实现这个功能。这些数据有助于我们对环境参数的了解。并对太阳能建筑发电潜力进行评估, 可以用该系统常年采集到的数据, 来分析可能安装太阳能电池板的角度的发电效率, 实现最合理的太阳能建筑一体化。同时通过长期记录的数据和气象数据结合得到的不同天气下太阳能电池板的发电效率, 该系统就可以得出该地区常年的发电量, 并且也可以根据天气预报, 来预测出未来一段时间内太阳能电池板的发电效率。
4、结语
本文所介绍的设计方案, 由于采用了AVR系列单片机, 其丰富的片上外围模块功能使得整体体电路简单, 降低了成本;测量装置体积小, 适合野外便携工作。所测得的数据, 实时性好, 离线时可以分析某地的太阳能分布特征, 为光伏建筑的设计提供依据;在线时, 可以将实时数据作为控制制信号直接送到节能电源控制中心, 得到对实际情况的完全复现, 对于太阳能楼宇供电集控的研究有着重要的意义。
参考文献
[1]莫月琴, 杨云.净全辐射表性能的测试研究[J].太阳能学报, 1998.
[2]刘哲, 王茜蓓, 李明磊.便携式激光辐照度测量系统[J].光学技术.2008, 12.
[3]路远, 凌永顺.地面目标的可见光特征及防护研究[J].光电子技术与信息, 2003, 12.
[4]曹文熙, 郭永飞等.多波段水下光谱辐射计[J].高技术通讯, 2002.
[5]刘建平, 张辉等.光谱辐照度测量的数学模型及其方法研究[J].应用光学, 2005.
[6]刘浩, 尹宝树.一个可用于实时计算的太阳辐射模型[J].海洋与湖沼, 2006.
[7]黄滔, 孟晨等.基于辐照度标准传递的辐亮度校准系统[J].军械工程学院学报, 2009, 6.
斜井跑车防护装置监控系统研究 篇9
1 系统监控工作原理
整个监控系统以PLC为核心, 主要由挡车栏、电控箱、旋转脉冲编码器、状态显示器、收放绞车、监控箱等设备组成。正常提物情况下, 挡车栏处于常闭状态。当绞车运行, 矿车到达设定位置, 挡车栏自动升起, 矿车通过后, 挡车栏自动下放。当矿车超速 (跑车、溜车) 时, 挡车栏对跑车进行可靠的阻拦, 避免事故的发生。运行猴车时, 挡车栏下放使钢丝绳落地可保证猴车的正常通行。显示器能够及时准确地反映各提升机构的工作情况。
2 系统硬件和软件设计
主要器件选型如下:PLC选用三菱的FX1N-30MR, 编码器型号为2REX-A-SR, 触摸屏为海泰克PWS6600S, 交流接触器为CJX2-09。在牵引矿车的主绞车深度指示器上安装编码器来监测行程, 通过三菱PLC高速计数器来记录编码器脉冲数, 从而来确定挡车网的收放时刻。PLC输出端口控制三菱变频器来驱动收放绞车电机的正反转, 从而实现挡车网的收放。在收放绞车连接的滚筒上也安装一编码器, 来控制收放绞车的上下限位。当选择猴车功能后, 可让挡车网的钢丝绳降落到地, 从而保证猴车的正常运行。将挡车网的运行状态在HITECH触摸屏上用指示灯模拟出来, 如上升到位用黄灯显示, 下降到位用红灯表示, 运行中用绿灯表示, 如果在规定的时间内没有提升到位或下降到位就用电铃和指示灯闪烁报警, 提示监控人员有故障, 需及时检修。
3 实验调试
针对跑车防护装置中的功能要求, 在实验室建立了斜巷跑车防护装置的模型, 并进行了整个实验系统的调试, 基本上都完成了预期的功能。后续将会作出样机, 在现场进行调试, 促进其实用化。
参考文献
[1]卢舟燕, 刘金龙.斜井防跑车技术应用现状[J].煤矿机械, 2006.
[2]张剑明.斜井跑车事件分析及预防[J].江苏冶金, 2004.
[3]蔡汉力.矿山斜井轨道运输跑车事故风险分析[J].安全与环境学, 2003.
[4]罗文, 周欢喜.电气控制与PLC技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2008.
一种输液检测监控装置的研制 篇10
静脉输液是临床治疗过程中的一种不可缺少的手段[1,2],而护士在日常护理工作中管理输液患者时,需要依靠频繁巡视病房来了解患者的输液情况,这不但延误了护士对患者病情的掌握,还增加了护士的工作量,致使工作忙乱。当前可实现精确输液的仪器仅有输液泵[3]和微量泵[4],然而精确输液只针对少数特殊患者或特殊药品才具有实际意义,且输液泵和微量泵成本较高,应用有限。无线技术网络技术和计算机技术的不断发展,为输液过程中无线、网络监控带来了便利条件。目前主要有刘志壮等[5]研制的基于RS485总线的输液网络化监控系统、CAN总线和无线技术的输液网络监控系统[6]和基于物联网的输液监控报警系统[7]。此类输液网络监控系统虽能监控管理医院病房内的患者,但工作方式均为由从机向主机发送输液信息,护士必须位于主机旁,才能查看输液或报警信息,而主机只有一个,无法向网络内无限加入主机或其他从机,从而实现主、从机的双向对应。为保证批量患者在输液过程中的安全,方便护理人员及时掌握和处理输液问题,笔者利用光电技术和网络技术设计研制了一种体积小、质量轻的输液检测监控装置,旨在提高护理工作效率和质量。该装置可实时掌握整个输液区域所有患者的输液情况。当滴速过快、过慢或剩余液量小于设定液量时,输液检测监控装置就会实时报警,达到减轻护士工作强度、提高救治效率的目的。
1系统结构组成与作用
输液检测监控装置由输液监测终端、协调器、中继器和手持终端4个部分组成。
1.1输液监测终端
输液监测终端由外壳、电池、Zig Bee模块、红外模块、数码管、发光二极管(light emitting diode,LED)和按键组成。其单个体积不大于80 mm×80 mm×33.5 mm,质量不大于100 g。使用时先将输液器的墨菲管放置于监测终端内,按下电源按钮即表示输液监测终端已通电,再按下启动按钮待通信指示灯亮时,表示已加入Zig Bee网络。此时,墨菲管内每滴下一滴液体,液体检测灯即闪烁一次,以此测算出当前的滴速和已输、剩余等输液信息,并向中继器发送信息和接收来自中继器的信息(如图1所示)。输液监测终端数量可根据需求配置,可大于200个(本研究中以200个为例)。
1.2协调器
协调器的主要作用为组建Zig Bee通信网络,收集和保存来自监测输液单元和手持终端的数据,在使用过程中协调器必须始终保持通电状态(如图2所示)。其体积不大于105 mm×22 mm×23 mm,质量不大于70 g。一套输液检测监控装置只需要一个协调器,就能够负责整个网络和系统的调度,并可以保存手持终端内设置的信息。
1.3中继器
中继器的主要作用为拓展网络与转发数据包其外形和硬件与协调器相同,只是烧写的程序不同。在使用过程中,中继器需始终保持通电状态,当其外部的LED亮时,则表示已加入Zig Bee网络。其单个体积不大于105 mm×22 mm×23 mm,质量不大于70 g,数量可根据需要配置。
1.4手持终端
单个手持终端(如图3所示)的体积不大于135 mm×68 mm×28 mm,质量不大于150 g,且键盘由设置按键、返回按键、确定按键、上下左右按键组成。手持终端启动后,电源指示灯和通信指示灯点亮,即可在键盘上设置系统时间、最大滴速、最小滴速和剩余报警时间等信息。当输液开始时,液晶显示器(liquid crystal display,LCD)即可显示床号、总量、滴速、已输液量、已输时间、剩余液量以及剩余时间等信息。当滴速过快、过慢或液体即将输完时,其内置蜂鸣器即发出报警音提醒护士处理输液情况,手持终端数量可根据需要配置。
2工作原理
输液监测终端的结构如图4所示,其盒体左侧部位有一向内凹的槽体。该凹槽内可嵌设各种管型的墨菲管,槽体形状按照普通输液器形状制作而成,因此安装稳定,不易脱落。凹槽两侧设有红外光发生器和接收器。红外光发生器发射红外线,若有液滴阻挡,接收器未能接收红信号,与电路板连接的信号线会发生一个跳变,电路板检测到这个跳变,可得出有滴液滴下,检测灯点亮。液体检测灯每点亮一次,说明有一滴液体滴下。将计算输液滴速和输液量的方法编程嵌入设备中,即输液滴速通过计算检测到的2滴液体间的时间间隔而得出,计算公式为:输液量=液滴体积×液滴数。使用前只需在手持终端中输入当前输液器管型、液体总量等信息,输液监测终端就可根据所得信息进行监测,然后将监测到的输液数据发送到协调器;协调器通过中继器分发到手持终端,手持终端即可显示输液信息。
输液检测监控装置为实时监控和管理输液过程提供了基础。该装置应用了Zig Bee无线技术,能够通过通信节点间无线接力传输数据的“多次反射”功能组建蜂窝状的监控网络,并可根据实际需求增加中继器的个数。每增加一个中继器,则信号覆盖直径增加40 m,有利于对医院所有的病床进行统一监控管理。同时,该装置采用嵌入式编程技术,不需要计算机的控制便能够独立工作,实现了便携式工作模式。
3性能测试
按照设计要求,由国家认可的第三方对输液检测监控装置进行了基本性能测试,结果满足设计指标要求,详见表1。
4应用效果
输液检测监控装置可实时显示200名患者的床号、输液时间、输液速度、已输注和剩余液体量、已输液体时间和剩余液体所需输注时间,在滴速异常、液体堵塞、液体渗漏、液体滴完和输液结束前数分钟均可及时报警,报警准确率为100%;其中,协调器信号覆盖范围大于80 m,中继器信号覆盖范围大于40 m,且信号范围可以通过增加中继器的方式不断拓展。经临床试验表明,该装置可有效减少护士在输注每瓶液体中的平均巡查病房次数,缩短换瓶前平均配液间隔的时间。这既能减轻护士的工作量,又能明显缩短药液的配制间隔时间,遵循了药液现用现配原则,保证了输液过程的安全性。
5结语
该输液检测监控装置使用方便、操作简单、检测准确,它的优点主要有:(1)可于普通光照条件下操作,不受外界光线影响;(2)体积小、质量轻、无须外接电源和计算机支持,护理人员能够随身携带;(3)能够快速测量输液速度。该装置实现了批量患者输液过程的信息化管理,保证了输液过程的有效顺利。
在自然灾害或突发公共事件的救援中,由于地理条件复杂[8],护士的配备数量和质量也难以保证[9]。一名护士常常管理多个病房,故而输液报警问题一直受到普遍关注[10]。普通输液报警器的信号难以在穿透多个病房的同时保证报警准确率,而该输液检测监控装置可通过添加中继器的方式不断拓展信号覆盖范围,以实现100%的准确报警。因此,该输液检测监控装置是一种兼具适用性、便携性、通用性的静脉输液辅助装置,既可应用于各级医疗卫生机构的门急诊输液室和病房之中,也可在自然灾害或突发公共事件的救援工作中发挥重要作用。
摘要：目的:研制一种体积小、质量轻、免外接电源,且可实时掌握批量患者输液信息的输液检测监控装置。方法:采用光电检测技术、Zig Bee无线技术和嵌入式编程技术,来实现精确检测液体的实时滴速,并无限拓展信号覆盖范围,且无需计算机控制。该装置由输液监测终端、协调器、中继器和手持终端4个部分组成。结果:该装置达到了技术指标要求,显著减少了输注每瓶液体的平均巡查病房次数,缩短了换瓶前平均配液间隔时间,减轻了护理人员的工作量。结论:该输液检测监控装置有助于实时、动态地掌握批量患者的输液信息,适用于各级医院门急诊输液室、病房或自然灾害及突发公共事件的救援工作。
关键词：输液检测,监控装置,静脉输液,临床护理
参考文献
[1]余海,王苓,董文琴,等.重力压力兼用输液器与智能输液机使用中存在问题及优化对策[J].医疗卫生装备,2015,36(10):120-121.
[2]SULLIVAN M.Improving patient safety with intelligent infusion devices[J].Am J Health Syst Pharm,2010,67(17):1 415.
[3]迟凤玉,金霞,蔡宝英,等.智能型一体化野战输液装置设计与应用[J].天津护理,2013,21(5):379-381.
[4]黄昭穗,刘敏,魏培德,等.实用便携式野战智能输液装置的研制[J].医疗卫生装备,2011,32(7):14-16.
[5]刘志壮,洪添胜,张文昭.基于RS485总线的网络输液监控系统[J].测控技术,2007,26(1):50-52.
[6]周文真,张文昭,刘爱林,等.基于CAN总线和无线技术的输液网络监控系统[J].电子设计工程,2011,19(3):4-6.
[7]邓健志,程小辉,杨书杰,等.基于物联网的输液监控报警系统的设计[J].制造业自动化,2013,35(4):58-61.
[8]李静,江雪梅,周丽娟,等.野外暗光静脉输液风险管理的效果分析[J].解放军医院管理杂志,2010,17(10):962-964.
[9]翟爽,侯丹,蒋静,等.地震灾区野战医院大批伤员静脉输液的分区管理策略[J].沈阳部队医药,2009,22(4):270-271.
智能监控装置 篇11
随着人民生活水平的不断提高，人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用，良好的供电质量和服务水平，成为社会对供电企业要求的重要部分。在电力管理发展过程中，原来以拉闸限电为目的的负荷控制正逐渐向用电管理方向过渡，电力企业为提高供电质量和服务水平，需要有一套完善的用电侧电能管理系统，对与用户直接相关的低压电网运行状态进行实时监测，及时掌握低压配电网运行的情况，适时根据供电需求的增长调整电网负荷，及时发现和定位电网故障，发现异常供电和异常线损，杜绝供电隐患。低压配电监控装置是整套用电侧电能管理系统中的最重要的一个环节，它一般以低压网中的配变为监测对象，使电力部门及时了解设备运行状况，为线损分析、负荷预测、电压合格率、配电规划等提供科学的依据。
1.配电监控装置在用电侧电能管理中的应用
长期以来，低压配电网络一直是供电系统运行可靠性的薄弱环节之一，一些配电变压器和配电线路因过载发热、线损率高、电压质量合格率低等，既容易烧毁设备，也容易危及低压电网安全可靠运行，而这些故障却常常被人们忽视，为此，原能源部规定各基层单位要定期上报电压质量合格率和作配电网的可靠性统计，并在"用电管理信息技术规范"中明确提出要掌握配电网络负荷情况及重点用户的年、季、月、日各种负荷曲线等重要信息。但多年来，由于低压配电网络缺乏这方面的自动化检测手段，一般都在每年或每季的几个典型日，由工作人员用钳式电流表逐个测量配电装置负荷的简单方法，结果是费时费工，既不能反映真实情况，也不能解决实际问题。为此，研发、推广一系列低压配电网络的监控装置仪表是十分必要的。
1.1配电监控装置硬件构成与工作原理
该类仪表的系统构成一般由电源模块、数据采集模块、数据处理及控制模块、显示模块、CPU模块和通讯模块五大部分组成。模块化的设计使得该系统结构简单、便于维护与升级。仪表在工作时，对低压配电房内低压配电柜的三相电压、三相电流分别取样后，送到放大电路进行缓冲放大，再由A/D转换器变成数字信号，送到CPU进行处理，CPU将处理过的数据根据需要送至显示部分、通讯部分等数据输出单元。
1.2配电监控装置的功能描述
1.2.1测量、显示及存储功能
在工作中，配电监控装置对低压配电柜内的各种电压、电流进行采样后，经过计算模块，将电流、电压、频率、有功和无功功率、功率因数、电能量、环境温度等各类数据传输给CPU或DSP，进行数据处理，这样最终得到的电网状态信息将会通过显示模块反映给工作人员进行数据的读取，对于那些需要存储的数据，系统会将其存储在大容量的存储器中。
1.2.2数据的现场采集及远程通讯功能
目前，这类仪表除了可以利用手抄机对测量所得数据进行手工抄表外，一般还可以扩展各种通讯接口，支持RS232、RS485、ISDN等多种通讯协议，从而实现了数据采集效率更高、操作更简单。随着USB技术的日渐成熟，利用电子盘进行数据的现场采集已经成为可能。这种方式具有传输误码率低、采集速度快、成本低廉等优点，比较适合于目前我国电力系统的需要。在实现数据的远程通讯方面，可以利用监控装置的RS232、RS485通讯接口与光端机联系，通过光纤实现数据的远程通讯；还可以在监控装置表内置一个modem通讯模块，通过固定电话网络拨号连接的方式访问监控装置，进行远程数据采集；更新的技术是在监控装置内置GPRS通讯模块，使监控装置成为一个GPRS终端，管理中心便可以利用移动通讯的GPRS网络进行远程数据采集。
1.2.3停电抄表和电路保护功能
在停电或设备电源模块发生故障时，工作人员仍然可能需要对测控仪数据存储器进行读取操作，因此监控装置应设有备用电源接口，从而实现测控仪存储的数据在任何时候都可以供读取。此外存储器还应具备静态存储功能，保证在停电时，数据可以有效的保存在内部存储单元，而不会丢失。测控仪应配置过流、过压保护元件，可以对短路、过载或过压状况进行自动保护。
低压配电监控装置在用电管理中的应用。
1.2.4动态无功补偿功能
在低压配电网中，尤其对公用配变台区，由于负荷的分散性和用电的不定期性等因素，决定了其三相电流及无功功率很难分配得完全平衡，在此方面，利用低压配电监控装置的动态无功补偿功能，可实现对电容器组的智能投切。监控系统的控制软件可以在配电网的多种接线方式下，通过中央处理器来控制电容器的投切开关，实现补偿功能。当需要进行无功补偿时，配变运行的三相无功电流及三相电压输入到无功补偿控制器的模块，无功补偿控制器根据配变当时需要补偿无功量，决定补偿电容的投入或切除。
1.2.5数据综合处理功能
配电监控装置还应具备配套的后台管理软件，帮助用电管理中心的工作人员对采集到的数据进行处理和分析。目前此类管理软件的主要功能一般包括报表分析（日报表，月报表，年报表）；采集记录数据的统计；电压、电流等参数曲线的绘制；无功补偿的电容器投切状态分析等。
通过后台管理软件对数据的统计与计算，工作人员可以根据软件分析结果，及时调整配电网的运行状态，保证电网的安全运行。
1.3监控系统的控制软件设计
配电监控软件的设计一般包括两个部分：配电监控装置控制软件和后台管理软件。本文重点介绍配电监控装置控制软件的设计流程和实现功能。系统的软件设计部分遵循模块化的设计方法，以便于调试。
系统复位以后，硬件电路便开始对电网数据进行采集，根据GB检验规范采集到的数据应该在规定范围以内，CPU根据此标准来判断数据是否达到规范，若采集数据不准确，程序返回到初始化部分重新开始。若这样循环一定的次数，那么系统便会发出报警信号来提示技术人员检修，否则，CPU便对得到的准确数据进行各种计算并存储。接下来显示程序便将准确的数据通过LCD或数码显示模块显示出来。系统监测到电网电压、电流的不平衡，便会通过程序进行自动补偿。这样，一次操作完成后，程序便返回到采集部分，进入循环状态，直到系统被重新复位。
2.配电综合监控装置在用电侧电能管理系统中的作用
随着电力工业的飞速发展，电力供需矛盾发生了很大的变化，特别是随着电力企业改革的进一步加速，如何利用高新科技手段来适应市场经济，如何提高效率，降低成本，实现高效优质服务，已经成为实现用电营销现代化的重要任务。利用现代化的配电监控手段对用电网络进行实时监测与控制，可给用电管理提供直接的、便利的技术支持，为负荷预测、电网规划、电力调度、用电营销管理、营销服务水平、用电检查、电能计量管理等提供科学的分析依据。在此，我们把配电综合监控装置在电能负荷管理系统中的作用归纳为以下6点：
（1）为及时了解电力市场需求，合理进行电力资源配置提供了有效的数据资料。
（2）帮助电力企业更好地为客户服务，从而制定长远的营销策略，提高电力资源的配置效率。
（3）利用远程通信功能，可以推动用户远程抄表的普及工作。
（4）利用软件管理系统，为配网管理系统提供实时的用户用电信息，提高配网管理水平，为配网运行、维护和用户接入提供分析、决策依据。
（5）配套使用的管理软件，可以强化计量装置的工况监视，防止窃电和因装置故障而漏抄电量。
智能监控装置 篇12
立井凿井施工过程中,井筒中需要布置吊盘、抓岩机、吊泵、滑模、风筒、排水管等设备,在地面需要配置20余套稳车悬吊,稳车群控制流程复杂,操作稍有不当就可能造成严重事故[1,2,3,4]。其中最严重的是钢丝绳断裂和吊盘倾斜,一旦发生将导致严重的生产事故,造成财产损失和人身伤亡。另外,凿井平台吊盘位置不能准确控制,容易导致设备被淹、爆破安全距离过小、吊桶不能正常运行、吊具刮蹭、频繁调平等问题,影响施工进度。
目前,中国在立井施工提升装置安全监控领域尚没有成熟产品,大部分仍采用传统的继电器加接触器控制模式,部分系统采用PLC进行简单控制,主要完成稳车的启停和少量设备的集中控制[5,6,7]。对稳车运行过程中可能出现的单机过载、钢丝绳张力超限、吊具卡挂、吊具不平衡等问题没有进行有效监控。施工过程中出现的问题和故障基本靠工作人员的经验进行判断,可靠性、安全性和实时性不高,无法满足现代化立井施工要求。随着国家对安全生产的重视,矿井施工建设单位对立井施工提升装置的安全监控需求迫切[8,9,10]。
通过现场调研和技术研究,本文提出了一种立井施工提升装置安全监控系统的实现方案,重点阐述系统组成设计、关键技术实现和系统功能。
1 系统组成
立井施工现场环境恶劣,存在瓦斯、炸药、淋水、振动、场合杂乱等不利因素,对系统技术要求高于煤矿常规监控系统,尤其在设备防护、信号传输、可靠性、维护性等方面要求更高。系统基于传感、通信、PLC控制和计算机等技术综合实现,根据现场环境条件和功能需求,主要设备有信号检测传感器、数据采集分站、供电驱动设备、就地控制箱、集中操作台和监控平台等。系统组成如图1所示。
1.1 信号检测传感器
系统主要监测信号有吊盘倾角、吊盘位置、钢丝绳张力、钢丝绳速度等,选用传感器及其技术要求见表1。现场需要布置多套传感器,各类传感器布置位置:倾角传感器安装在下层吊盘正面,物位传感器位于下层吊盘底面,张力传感器安装在各悬吊钢丝绳与设备结合处,速度传感器安装在井架天轮处。各种传感器实时检测设备状态,为系统实现监控和保护提供基础数据。
图1 系统组成
表1 系统选用传感器及其技术要求
1.2 数据采集分站
数据采集分站主要实现传感器模拟信号采集和数据传输功能。在井下吊盘和地面井架上各设置1台。井下分站将传感器模拟信号转换成数字信号,发送至地面分站,再通过RS485总线传输给集中操作台,同时将井下视频信号转换成VDSL信号传输到地面分站,由地面分站再转换成以太网信号传输到监控计算机(工控机)。地面分站将传感器模拟信号转换成数字信号,通过RS485总线传输给集中操作台,同时将井架上的视频信号转换成以太网信号传输到监控计算机。
1.3 供电驱动设备
立井施工现场供电设备多、布置分散,不利于搬运、安装和维护。系统供电驱动设备采用一体化集成的箱式结构设计,可实现整体搬运和车载运输,减少占地面积,方便使用。
供电驱动设备为稳车群供电中心,内部主要设有控制器、温湿度调节器、接触器、断路器、变频器等。控制器实现供电参数、设备状态采集和对电器部件的控制功能。变频器为主要稳车电动机驱动,实现软启、软停和速度调节。
1.4 集中操作台
集中操作台是整个系统的控制中心,实现系统状态数据的采集和工艺流程控制。操作台核心采用S7-300PLC双冗余设计,同时配置操作按键、指示灯和嵌入式工控机,实现一体化操作。
操作台上可根据不同的控制要求选择联动/自动/手动、就地/远程等操作模式。联动实现吊盘、吊模等多台稳车的一键控制功能;程序化自动实现吊盘的一键自动运行,系统自动控制各吊盘稳车同步运行,运行过程中根据吊盘位置和倾斜度自动调整各稳车运行速度,实现吊盘的自动调平;手动可对每台稳车实现单独控制。
1.5 系统监控平台
系统监控平台由工控机和监控软件组成,主要实现系统配置、控制工艺流程组态、数据记录、视频记录、设备管理、施工管理、数据远传等功能。其中系统配置可根据凿井设备的数量进行自由组态,满足不同规模凿井系统的可重复使用要求。
系统监控平台可显示稳车的电源状态、启停状态、故障状态、吊盘运行速度、吊盘当前所处位置、吊盘倾斜角度、各钢丝绳张力、各稳车电压与电流等,并模拟吊盘运行状态,如图2所示。
2 系统关键技术
2.1 钢丝绳过载监测和保护技术
立井施工过程中,吊盘倾斜造成钢丝绳受力不均、卡盘、钢丝绳老化断丝等现象,都可能造成钢丝绳过载断绳,引起严重事故。钢丝绳过载监测和保护功能能够实时检测钢丝绳受力状态,进行相应的告警和保护,防止断绳现象的发生。
系统采用钢丝绳张力检测、钢丝绳拉力预控、电动机电流检测及相关控制算法,实现钢丝绳过载监测和保护功能。在钢丝绳与设备连接处安装卡装式矿用张力传感器,实时测量每条钢丝绳的张力;同时,变频器能够实时反馈电动机的输出力矩和电流信号;PLC综合钢丝绳拉力、电动机输出力矩、电动机电流以及吊盘平衡度、吊盘运行速度等反馈值,对钢丝绳过载趋势以及可能造成的断绳原因进行分析和告警,及时采取措施,控制绞车停车抱闸,并提示现场工作人员进行处理。
图2 吊盘运行状态模拟界面
2.2 吊盘自动同步运行与调平技术
吊盘的钢丝绳性能不同以及4台稳车的运行速度存在差异,都会导致吊盘在运行过程中不平衡,发生倾斜,导致钢丝绳张力分布不均。倾斜的吊盘危及作业人员人身安全,同时影响到钢丝绳的整体使用寿命,也会产生安全隐患。
吊盘自动同步运行与调平功能采用变频控制、传感、PLC控制技术,实现吊盘钢丝绳的自动同步运行,保证吊盘在安全的平衡度范围内运行,减少调盘时间,提高立井施工效率和安全水平。PLC控制各吊盘稳车以同一速度同步运行,钢丝绳速度传感器实时检测各稳车对应的钢丝绳运行速度,实现稳车速度的闭环控制。在吊盘下放或提升过程中,系统实时检测各钢丝绳移动速度、移动距离、张力信号、倾角信号,通过算法计算出每根钢丝绳对应的移动速度,控制变频器对钢丝绳进行微调,实现吊盘稳车的同步运行。
2.3 吊盘定位与立井施工进度辅助管理技术
在立井施工过程中,吊盘定位对施工安全和施工进度的管理具有重要意义。吊盘过度下放可能会导致设备被淹、爆破距离过小等问题,通过吊盘定位测距可对立井施工的掘进深度、掘进速度进行统计,以及对各施工工序进行设定和提示。
吊盘定位通过安装在吊盘绳上的速度传感器和安装在吊盘底部的物位传感器来实现。速度检测装置通过测量钢丝绳的移动距离来对吊盘进行定位;物位传感器用来检测吊盘到井底工作面的距离,防止吊盘过度下放。在集中操作台的显示屏上实现探空、探水、探瓦斯等施工工序的位置设定,吊盘到达指定位置后系统自动提示,保证各施工工序有序进行,提高立井施工的智能化管理水平。
2.4 吊盘作业平台视频监视和信号传输技术
立井施工时,井上稳车操作人员与井下施工人员仅通过信号打点进行信息联络,稳车操作人员无法获得井下施工人员、设备、工序状态信息,操作不便。通过增加吊盘作业平台视频监视,实现吊盘作业平台的视频监控,稳车操作人员可全面掌握井下施工状况,增强操作安全性和实时性。
根据施工工艺要求,信号传输线缆需固定在稳车钢丝绳上,随着施工过程进行收放,不宜采用光缆和无线传输。系统采用铠装屏蔽电缆传输信号。通过井上和井下2台数据采集分站建立2条传输通道:一条为RS485总线,为监控数据传输使用;另一条为VDSL宽带,为视频传输使用。
3 系统主要功能
立井施工提升装置安全监控系统着眼于施工安全和施工效率2个方面,解决目前立井施工过程中存在的主要问题。系统除具备监控系统常规功能外,还针对立井施工提升装置的特殊工况,设计了如下特有功能。
(1)就地/远控模式选择、联动/自动/手动模式选择、变频稳车的工频/变频模式选择等控制模式。
(2)稳车的启动、停止、上拉/下放控制,以及吊盘稳车的调速控制,具备稳车的一键自动同步运行和每台稳车单独控制功能。
(3)稳车在紧急情况下一键断电抱闸的安全停车功能。
(4)吊盘稳车的同步运行、自动调平、自动定位。
(5)钢丝绳的过载保护和拉力预警。
(6)立井施工进程管理。记录立井施工凿井进度并生成报表;在人机界面上设置立井施工探水、探瓦斯等关键点,实现关键点前的预警。
(7)司机身份识别和权限管理。
(8)视频显示。对井下吊盘、工作面以及井口、稳车群进行视频监视。
(9)系统状态显示。显示稳车的电源状态、启停状态、故障状态、吊盘运行速度、吊盘当前所处位置、吊盘倾斜角度、各钢丝绳张力、各稳车电压/电流等。
4 结语
通过对立井施工现场的需求分析和控制工艺的研究,提出立井施工提升装置安全监控系统的实现方案。该系统不仅解决了立井施工提升装置的集控问题,还具备提升装置施工过程中主要故障的监测和保护功能,同时实现了与施工工艺和施工管理相结合,具备较高的智能化和自动化水平。
本文主要针对提升装置的监控展开研究,通过对该系统的实施和完善,后续还将融合通风、排水设备监控,以达到更好的应用效果。
摘要：针对目前立井施工中的悬吊提升装置依靠工人经验操作,监测信息不全面,易出现吊盘倾斜、吊模卡挂、稳车断绳等事故的问题,提出了一种立井施工提升装置安全监控系统实现方案,主要介绍了该系统的组成及关键技术。该系统实现了立井施工提升装置的集中控制、主要故障监测和保护以及施工管理功能。
关键词：立井施工,提升装置,安全监控,故障监测,故障保护
参考文献
[1]张传余,唐燕林,鲍胜芳.超大超深立井施工设备选型及布置[J].采矿技术,2013(6):102-105.
[2]谢芝明.立井多台稳车同步集中控制技术及其应用[J].建井技术,2006,27(4):33-35.
[3]岳振永.稳车集中控制在立井井筒施工中的应用[J].内江科技,2010(4):91.
[4]马运祥.贵州站街煤矿副井凿井施工稳车集控的研制与应用[J].煤炭技术,2009,28(7):131.
[5]杨国祥,李明,陈保淦,等.立井稳车集中控制系统应用比较[J].建井技术,2010,31(3):30-32.
[6]董德明,蔡俊伟.立井施工PLC信号系统研制与应用[J].中国煤炭工业,2009(8):50-51.
[7]司红祥,胡晓旭,李瑶.PLC技术在凿井绞车集中控制中的应用与研究[J].现代企业教育,2009(24):148.
[8]沈慰安,梁恒昌,赵光思.超深立井安全高效施工信息化监测监控[J].中国工程科学,2012,14(2):45-48.
[9]龚炳江,李晓岭,江慧霞.立井施工方案决策支持系统研究[J].煤矿安全,2012,43(11):98-100.