监测与预警系统

监测与预警系统（精选12篇）

监测与预警系统 篇1

1 概述

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

参考文献

[1]李鹏飞, 吴太成.桥梁健康监测技术研究综述) [J].预应力技术, 2011, 84 (1) :29-33.

[2]刘军.桥梁长期健康监测系统集成与设计研究[D].武汉:武汉理工大学, 2010.

[3]冯得明.基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究[D].长沙:长沙理工大学, 2012.

[4]宋占昌, 徐路阳.桥梁远程监测监控系统研究与设计[J].信息与电脑, 2012, (10) :40-41.

[5]路双, 张永水.桥梁健康监测挠度评估方法应用[J].重庆交通大学学报, 2013, 32 (3) :1-3.

[6]倪宝艳, 沈志荣, 汤士良.杭州湾大桥健康监测系统初探[J].工程与建设, 2007, 21 (3) :237-239.

监测与预警系统 篇2

摘要：公共危机预警系统建立的意义在于对危机防患于未然，在危机来临前发出警报，让危机受害人群做好规避灾难减少损失的准备。公共危机预警系统不仅是一门重要的研究课程，更应作为我国一项要长期坚持努力完善发展的重要日常工作来抓。进一步提高预警水平及危机处理的反应能力。关键词：公共危机 构成要素 原则与要求 预警系统一、建立公共危机的监测预警系统的重要性及迫切性

当前，世界范围内各个国家对公共危机越来越引起重视，对公共危机的预警机制的建立与完善也不断改进。所谓预警机制主要是对危机起到预见、警视、延缓、化解的作用。我国近年来在公共危机预警机制的建设方面虽然取得一定的成果，但是其中还存在着一些由来已久的弊端，例如对危机的评估认识不准确，缺乏快速及时应对危机的管理系统，反应速度过慢，对公共危机专业人才的培养和引进也做得不够。我国公共危机预警机制的建立缺乏统一的管理系统，而且行政系统对危机的处理过度干预，不利于危机的处理。最重要的是没有调动民众的参与热情。要解决这一难题，应加紧这方面的专业人才培养，开发公共危机预警的电子系统，实时监测危机。

二、公共危机的概念及特点

公共危机是指社会遭受严重天灾、疫情或出现大规模混乱、暴动、武装冲突、战争等突发性公共事件而使社会秩序遭到严重破坏，人的生命财产和国家安全遭受直接威胁的非正常状态。公共危机具有突发性、不确定性、威胁性和破坏性和可控性的特点。

三、公共危机预警系统的构成要素分析

（一）制度设计

危机预警的制度设计是指通过立法和公共政策等途径建立危机预警的基本制度，使公共危机预警工作实现制度化、规范化、法治化。

（二）信息管理

危机预警的知识管理是指通过对危机信息进行收集、整理、分析，将危机知识资源统筹起来，综合利用，从而认识危机的特性、危害，形成危机应对的基本策略，把危机知识转化为预防危机的行动能力。公共危机预警的核心在于建立一个完善有效的危机预警信息系统。公共危机预警信息系统应主要由以下几部分构成：一是危机信息监测和收集点；二是危机信息的传送渠道；三是危机信息的分析中心；四是危机信息的发布机构。

（三）风险评估

危机的风险评估是指公共危机预警部门针对所有潜在的危机，依靠有效的风险评估体系收集风险信息，并对信息进行整理、分析，从而判断危机的发展趋势，制定有针对性的预防和应对方案。风险评估主要包括评估计划、评估的组合领导体系等方面。

（四）公众对危机预警的反应能力

公众对危机预警的反应能力是指组织和公众在接到预警信息后对危机的应对能力。这里的反应包括公众对风险知识的掌握程度、公众对预警信息的重视程度、公众接到预警信息后是否明确该采取什么样的应对措施、有没有应急计划等等。反应能力的形成和增强是一个需要不断训练和强化的过程。目前，我国大多数民众的危机预警反应能力在日常生活中没有得到很好的锻炼，以致于在危机事件发生时显的慌乱，造成了次生危机的发生，如公共场所踩踏事故。

（五）预警相关的危机意识和安全知识

预警方面的危机意识和安全知识主要是指公众的忧患意识、安全知识以及必要的救助技能。这是危机预警的重要方面，所谓防患于未然关键要看公民有没有在常态下时刻准备应对危机的意识和技能。国外公共危机的宣传教育工作非常扎实，如：联邦紧急事务管理局将美国可能爆发危机的地址进行统计，并印发给各级政府部门、社会各类组织和公众等。类似宣传教育的大力实施有效提高了民众的危机意识和应对技能，降低了危机的破坏程度。

四、公共危机预警系统的构成、建立的原则和指标体系要求

（一）公共危机预警系统的构成

1、信息收集子系统

信息收集子系统的任务时对有关危机风险源和危机征兆等信息进行收集。设计是要保证信息收集的全面性，危机预警系统要确定信息收集的范围，这取决于危机风险源存在的范围。因而，在建立危机预警系统时，首先要分析危机风险源的分布状况，不能有所遗漏。否则，一开始就无法保证危机预警系统对危机的预警功能。

2、信息加工子系统

信息加工子系统包括信息整理、信息识别和信息转化三大功能。危机预警系统收集到信息之后一般需要对信息进行整理和归类，尤其是在指标性危机预警系统中。那么该如何识别虚假信息呢？首先，对虚假信息的识别可以通过审视信息的来源、信息传递过程的各个环节以及信息传递者加以判断。其次，虚假信息也可以通过信息之间的比较而发现。如果手机的信息之间存在很大的矛盾，就要怀疑这些信息的真伪。见过信息的整理和分类，并对信息进行识别后，危机预警系统就了解一些较为全面、真实、有用的信息，此时系统就可以将这些信息转化为一些简单、直观的信号或指标，为系统进行决策做好准备。

3、决策子系统

决策子系统的功能是根据信息加工子系统的结果决定是否发出危机警报和危机警报的级别，并向警报子系统发出命令。在制定决策依据时，要决定危机预警各个级别的临界点，这些临界点需要指标达到何种水平。

4、警报子系统

警报子系统的功能是向危机管理小组成员和危机潜在受害者发出明确无误的警报，是他们采取正确的措施，警报系统要告诉相关人员危机的来临。首先，警报系统要根据危机管理小组成员和危机潜在受害者的特点选择合适的警报，要求能被危机管理小组成员和危机前在迅速、清楚的得知。其次，对危机管理小组成员和危机潜在受害者进行教育或培训，使他们理解警报的内容。

5、咨询子系统

在预警系统建设过程中，要不断加强专家队伍的建设，畅通信息沟通联络渠道，健全专家咨询机制，使政府决策得到更多的智力支持和技术支持。

（二）公共危机预警系统建立的原则

公共危机预警系统以人为本的原则要求面对各种公共危机的严重性，各级政府预案时，要以尊重人的生命安全为前提，保障公民的基本权利；常抓不懈的原则要求建立危机管理常设机构，而非临时协调性机构，长期担负起危机预警和处置的重任，并把危机预警纳入国家、地区、城市日常管理体系中，绝不能使“危机预警”成为“危机应付”，变为可有可无的工作；分级预警的原则要求依据对可能发生的危机时间的范围、影响程度进行科学分级，制定分级预案，进行分级预防和应急处理，依法规范和宣布突发事件的级别，从容应对；注重实效的原则要求必须要考虑政府治理能力、民众心理承受能力和大众媒体媒介等诸多因素；全民参与原则要求通过全员参与，既让大家了解危机的性质、深度及影响，了解危机的预警方法，增强了透明度，又发挥了大家的作用和积极性，有利于预警工作的开展。

（三）公共危机预警系统建立的指标体系要求

1、确定合适的指标体系

根据危机预警的要求选择合适的指标体系，这些指标应能很好的反映出危机发生与否。

2、指标的持续性

建立指标所需要的信息是可以持续得到的。如果确定指标所需要的信息有时可以获得，有时无法获得，或者是只能部分地获得，那么这项指标就不能持续的建立起来，这样的预警系统指标体系就会不完整。

3、指标体系的相对稳定性

危机预警的各种指标应保持相对的稳定性，不能在不同的环境下出现明显不同的解释。

五、反观我国公共危机预警措施

我国自2003年非典型肺炎爆发以来，逐步开始建立完善起公共危机预警系统，应对这类全国范围内的公共危机我国之前并没有任何先例，所以当非典来袭时，政府的反映速度和行为明显没有达到大家的心理预期。2003年时任卫生部部长张文康因隐瞒非典疫情被解职。疫情爆发前期，民众由于对这类病毒的认识不足，媒体又没有起到一定的宣传作用，所以在民众间引起了极大的恐慌。

再看2008汶川大地震政府的反映速度和能力明显提高，军队和救援组织机构在第一时间赶赴灾区投入救灾中。但是很明显我国的军队和救援组织在应对这类危机过程中明显经验不足。这更多的是由于我国救援组织和政府部门不注重对地震的演习和预警。民众在应对地震灾害时也往往不能在第一时间转移到安全的地点逃避灾害。

总的来说，我们在应对危机方面主要存在以下的不足之处：危机意识亟待进一步提高；预警信息和系统的不完善；政府与救援组织及国际组织间的合作性不强；缺少公共危机预警系统的专门性的人才及相应的人才培养机制；各地对公共危机的投入和重视不同；公共危机预警系统的建设情况地区发展不平衡；国家不注重对公共危机预警系统建设的资金和人才投入。

六、小结

完善我国的公共危机预警系统是我国政府当前和今后一个艰巨而紧迫的任务。对于危机预警的投入不能吝啬，今天政府吝惜对危机预警的资金人员投入。明日当危机发生造成重大的财产及人员伤亡，政府必将为自己犯下的错误加倍买 单。我国在公共危机预警系统的建设上还有很长的路要走，要提高预警水平和反应速度必须加大公共危机预警的人才队伍培训力度，加大对危机及如何应对危机的宣传力度，媒体要通过各种宣传媒介起到对民众的信息发布作用。危机处理中崇尚人性，以人为本。政府要整合一切应对危机可利用的资源和人员，紧密与社会团体组织和国际组织的联系。加大对公共危机的资金和人才投入力度。参考文献

1、朱德武《危机管理——面对突发事件的抉择》 广东经济出版社 2002

2、郭济.《政府应急管理实务》 中共中央党校出版社 2004

3、薛澜，张强，钟开斌.《危机管理》清华大学出版社 2003

JIUJIANG UNIVERSITY

毕 业 论 文 题目：论我国公共危机预警系统的建立与完善

院系：政法学院

专业：公共事务管理

姓名：胡晨

年纪：2010级

山洪灾害监测预警系统研究 篇3

1，2黄冈市水文水资源勘测局 438000；3十堰市水文水资源勘测局 442000

摘要：山洪灾害对于人们的生命财产安全有着严重威胁，通过开发设计山洪灾害监测预警系统，可以实时监测各个地区的水文环境情况，密切关注山洪灾害隐患，及时做好山洪灾害监测预警，采取科学有效的安全防护措施，保障人们的安居乐业。本文分析了構建山洪灾害监测预警系统的必要性，阐述了山洪灾害监测预警系统开发设计，以供参考。

关键词：山洪灾害；监测预警系统

近年来，我国经济快速发展，而与此同时粗放式的经济发展模式给自然生态环境造成严重损害，大范围的植被被乱砍乱伐，受到地形地貌、降雨等情况的影响，山洪灾害频繁发生，造成较大范围的破坏。山洪灾害监测预警系统的构建通过运用各种先进的计算机科学技术，合理设计山洪灾害监测预警系统的各个模块，优化和完善山洪灾害监测预警系统，实时监测当地的水文环境变化，充分发挥山洪灾害监测预警系统的应用优势。

一、构建山洪灾害监测预警系统的必要性

我国幅员辽阔，各个地区的水文、地形地貌情况存在较大差异，并且山丘区域容易受到地质地形的影响，山洪灾害的监控和防治范围很大，再加上很多地区水文情况非常复杂，局部区域小气候变化明显，这对于山洪灾害监测预警系统的开发设计要求非常高。但是目前很多地区的山洪灾害监测预警系统网点覆盖率相对较低，网点布设比较少，雨量监测网点的自动化水平较低，无法实时有效地采集暴雨洪水来临之前的征兆信息，水文站网点主要位于一些宽大河流上，中小型河流上的水文站点比较少，并且相关观测设备和监测技术比较落后。当前，我国很多地区缺少科学有效的滑坡和泥石流监测设备，特别是对于山洪灾害频发的地区，监测点设置不足，一些水文情数据采集还依靠人工报汛、人工观测，技术手段落后，通信设施陈旧，水文情况信息传递速度较慢，时效性很差，自动化程度相对较低[1]。同时，我国山丘地区的山洪灾害预警预报比较薄弱，降雨水文预报精度较低，山洪灾害的科学预测不准确，山丘地区的很多小河流没有设置洪水预警和预报系统，即使设置了报汛站点，但是报讯段次数比较少，再加上山洪灾害的预见预报间隔比较短，无法发挥有效的参考决策作用。另外，村间、乡镇和县市的警报分布主要是依靠移动电话终端、通信网络来传递传真信息和语音信息，而没有设置专门的警报发布系统，村、镇和乡级的移动通信网和固定通信网基站之间主要是通过电缆线路进行信息传输，这些电缆线路在恶劣环境下容易出现各种通信故障，山丘地区的固定电话终端容易遭受雷击损害，因此构建科学有效的山洪灾害监测预警系统势在必行。

二、山洪灾害监测预警系统开发设计

1、系统组成

（1）预警系统

山洪灾害监测预警系统主要包括群测群防预警系统和防御预警系统，山洪灾害预警平台和防治信息采集是整个预警系统的核心，提供全面的山洪灾害数据信息，包含数据库子系统、计算机网络系统、信息查询系统、信息汇集系统等，山洪灾害防御预警系统包括预警系统、预报决策系统、信息查询系统、信息汇集系统等，建立县级以上的山洪防汛指挥体系，对于山洪灾害发生频繁的地区，应建设山洪灾害防御预警系统，实时获取水雨情信息，实时发布山洪灾害警报预报。山洪灾害监测预警系统必须具有水雨情和气象信息查询、水雨情报汛、预报决策、水文信息预警等功能[2]。

（2）监测系统

山洪灾害监测系统建设，应配置合理的设备设施，构建信息传输通信组网，科学布设监测站网，村、乡的山洪灾害监测系统应尽量采用简易的监测设备，县级的山洪灾害检测系统应结合山洪灾害特点和经济状况，引进自动化程度高、先进、实用的监测设备和检测技术。我国山洪灾害发生的原因比较复杂，破坏范围广，应适当加密各个地区的水文气象监测站点，及时发布山洪灾害的预警信息，有效控制水雨情[3]。

2、系统设计

（1）气象信息采集

山洪灾害监测预警系统的气象信息采集模块，各个地区的防汛部门应实时监测气象信息，开拓气象资源采集和获取途径，基于计算机网络系统，开发气象信息采集值守程序，支持卫星云图实时自动采集，天气预报信息的自动化采集和搜索，支持区域气象天气预报，支持自动化采集雷达回波图等[4]。

（2）水雨情监测采集

水雨情监测系统主要用于监测水位和雨量变化，再配合图像视频监测，该监测系统不仅包含水文仪器设备、自动雨量、自动水位计的技术规范，还包括山洪灾害监测预警系统构建所需的设备、数据通信、水雨情观测、站网规划设计等标准。结合山洪灾害监测预警系统构建的实际情况，应基于当前的水文监测规范，完善自动检测站卫星通信标准、检测设备和站点建设。卫星通信自动化监测站应遵循卫星通信信道的技术参数和技术方案，结合监测设备的接地、防雷、电源等技术要求，设定科学合理的视频监测站、自动水位站、自动雨量站等监测站点标准，严格控制自动雨量站的报汛时间间隔，按照增量上报和定时上报的标准，自动化监测站应按照《水文监测通信规约》，优化通信信道设置，提高水雨情信息监测的时效性。

（3）乡村防灾预警系统

乡村预警报警系统主要是用于预报分析和采集监测信息，利用科学合理的预警方式和预警程序，准确、及时地传送山洪灾害预警信息，预警区工作人员应结合山洪灾害防御预案，采取科学有效的防范措施。乡村预警报警系统除了传统的鸣哨、人工敲锣、手摇报警器等传统方式，还可以通过电视、无线预报广播、短信、传真、电话等线上线下途径。同时，结合当前的公众通信机制，实现电视、广播和移动通信网的集成，提供便捷的信息服务功能。由于乡村应急能力比较薄弱，山洪防灾预警系统应构建乡镇级预警站点，积极配合当地的防汛部门，结合我国的防洪减灾机制，共享县、市、省的防汛减灾信息化系统，科学有效地处置洪水、暴雨、台风等突发性灾害事件。另外，乡村防灾预警系统应实时掌握汛情信息，为防汛部门的管理指挥提供决策支持，提供全面详实的山洪灾害信息，实现山洪灾害的点对点预警，实现精确化的控制和指挥，使乡村防灾预警系统和县级山洪灾害检测预警系统实现无缝对接，确保汛情信息的快速、有效流转，并且该防灾预警系统应支持3G、GPRS、ADSL、专网、固网等多样化的接入方式[5]，灵活进行组网，及时快捷地发布山洪灾害信息。

结束语：

近年来，我国山洪灾害事故频发，构建山洪灾害监测预警系统势在必行，结合各个地区的实际情况，优化和完善山洪灾害监测预警系统开发设计，严格把关各个子系统和模块，构建健全的山洪灾害监测预警机制，在未来发展过程中应加大对山洪灾害监测预警系统的分析和研究，充分发挥山洪灾害监测预警系统的应用优势。

参考文献：

[1]刘昌东.山洪灾害监测预警系统标准化研究[D].中国水利水电科学研究院，2013.

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[4]刘昌东，马建明，张念强，赵振宇，万金红.县级山洪灾害监测预警系统软件研发及其思考[J].中国防汛抗旱，2013，03：26-28+38.

监测与预警系统 篇4

输电杆塔基础是输电线路的重要组成部分, 受到输电线路走廊气候和地形地貌多样性、区域地质构造条件差异性、岩土体类型变化性以及地下水复杂性的影响, 杆塔基础容易产生不良风雨荷载作用下的灾变损伤及环境岩土工程问题, 甚至发生倒塔事故。本文针对中山地区气候与地质特点, 采用多学科交叉方法, 采用现代电子和通信技术, 建立塔基滑坡远程监测系统, 有效提高了中山输电线路基础体对强风雨极端气候条件的处置能力, 实现了强风雨荷载作用下输电塔杆基础的安全监控与预警, 为输电线路长期安全运行和应对极端气候灾害风险提供了参考, 有利于为救灾抢险制定技术方案。

1 中山地区强风雨特征与典型滑坡工程地质特征研究

收集中山地区地质条件、气象资料及降雨诱发边坡地质灾害相关资料, 建立如图1所示输电线路杆塔基础地质资料数据库, 为输电线路杆塔分析诱发滑坡的降雨量、持续时间、降雨日、降水强度及其时空分布, 研究降雨特征与统计临界降雨强度的时空相关性提供支撑;以中山地区滑坡分布规律为基础, 针对中山地区不同降雨强度特征滑坡选取典型滑坡, 研究滑坡体的地质成因、结构特性和环境效应。

2 强风雨荷载作用下输电塔—线体系的灾变特点和规律分析方法

通过强风荷载、强降雨荷载的实测, 进行输电塔—线体系强风雨荷载的统计特点及规律研究, 建立上部输电塔—线体系的风雨激励动力分析模型, 根据不同强度风雨荷载作用下塔—线体系稳定性特点和规律, 得出塔—线体系应力分布特点和规律, 最终得出输电杆塔灾变损伤模式。以降雨特征与统计临界降雨强度及渗流特性为基础, 建立典型塔基滑坡岩土体饱和与非饱和非稳定渗流数学模型, 分析不同降雨过程下典型塔基滑坡体内渗流场分布特征与演变规律;以岩土体力学特性和渗透特性研究为基础, 建立降雨条件下塔基滑坡岩土体渗流—应力耦合分析模型, 分析降雨条件下典型塔基滑坡岩土体的变形特征及其演变规律。针对典型塔基滑坡, 通过试验研究、反演分析、工程类比方法, 系统研究饱和与非饱和条件下岩土体非线性力学与渗透特性, 特别是在非饱和条件下的降雨入渗参数、土水特征曲线和强度准则。以渗流—应力耦合分析模型为基础, 对不同降雨强度、降雨时程、岩土体力学和渗透特性进行组合, 研究典型塔基滑坡体内应力、变形和孔隙水压的分布规律, 通过塑性区的分布特征与演变规律探讨降雨条件下典型塔基滑坡可能的失稳机理。

3 强风雨荷载下中山塔基滑坡灾害监测系统

根据现场勘查与失稳机理研究成果, 确立监测变量和监测布置原则;以拉索位移计、容栅式雨量计、固定式测斜仪等设备为基本单元开展监测, 采用建设周期短、网络覆盖范围广的传输技术建立监测预警数据中心与多个塔基边坡单体监测子站的不间断联系, 通过因特网建立管理部门 (救灾防灾中心) 与监测预警数据中心的联系通道, 由此形成适用于塔基边坡地质灾害的简明、自动、经济、高效的远程监测系统。图2为输电线路塔基滑坡监测系统示意图。

4 强风雨荷载下塔基滑坡地质灾害预警模型

通过详细调查中山地区降雨诱发地质灾害的历史资料, 统计分析该地区滑坡发生与降雨特征的关系, 提出降雨区域预警的指标。采用饱和与非饱和渗流有限元对中山地区典型滑坡体进行降雨入渗模拟, 研究降雨强度、降雨持时和降雨类型对边坡渗流和稳定的影响, 验证和改进有效降雨量经验模型。将改进后考虑降雨入渗规律的有效降雨量模型与滑坡发生的历史概率曲线相结合, 得到中山地区滑坡地质灾害区域降雨预警模型, 建立相应的风险防御措施。针对所监测的单体边坡, 设计不同的风雨荷载量和岩土体参数组合, 采用饱和与非饱和渗流有限元计算对应的滑坡安全系数Fs和监测点的位移u, 可以作出相应的滑坡安全系数与监测点位移的关系曲线, 以此为依据来确定该边坡监测点位移的阶段预警值。

5 基于网络技术的灾变监测与预警系统

采用网络编程技术和数据库技术, 通过ASP.NET开发三层B/S结构模式的监测数据实时发布和地质灾害监测预警系统, 建立塔基边坡监测信息数据库, 实现对监测数据的远程实时接收和可视化管理分析, 为管理部门及时了解现场监测结果和快速决策提供了强有力的平台支持。针对边坡变形破坏模式复杂多样, 集成多种时间预测模型, 形成了变形预测模型库, 采用可视化的图形工具, 可以为不同类型和不同演化阶段的边坡选取合适的预报模型, 使边坡变形预测更具针对性和可靠性。基于边坡地质灾害统计分析和边坡失稳力学机理分析, 建立基于降雨量和位移的综合预警模型。同时基于GSM网络数据终端, 开发短信预警发送功能, 根据设定的变形和有效降雨量预警指标, 自动向特定人群实时发送预警短信, 提高了信息发布的实效性和自动化水平, 为防灾减灾提供了最新的决策支持。

6 结语

本文介绍了建立和研发输电杆塔基础在风雨荷载作用下安全预警系统的方法与实现的技术手段, 所开发的中山塔基边坡远程监测预警系统具有简明、自动、实时、远程、经济、高效的特点, 可实时获取监测点的位移和降雨量信息, 进行变形预测分析, 并结合区域降雨量预警模型和位移预警模型进行实时预警及网络和手机信息发布, 适合在南方多雨地区电网塔基监测预警中推广, 具有较为显著的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]李黎, 尹鹏.大跨越输电塔—线体系风振控制研究[J].工程力学, 2008, 25 (S2) :213-229.

[2]陈波, 郑瑾, 瞿伟廉.基于磁流变阻尼器的大跨越输电塔线体系风致振动控制[J].振动与冲击, 2008, 27 (3) :71-74.

[3]国家电力公司华东电力设计院.DL/T5092—1999　110~500kV架空送电线路设计技术规程[S].北京:中国电力出版社, 1999.

监测与预警系统 篇5

在线水质安全预警系统:在线水质毒性监测

环境污染已经成为我国目前所面临的重大问题之一,甚至对人民群众的生活饮用水带来了很大的`威胁,及时有效地发现有毒污染物的泄漏或排放有着十分重要的意义.生物毒性的分析方法包括发光细菌法、水蚤法、贻贝法、水藻法和微生物法等,微生物法更适合于实时在线的毒性监测.STIPTOX系列在线水质预警仪是通过连续监测生物反应器中的微生物的呼吸状态来监测水体水质突发变化的.

作 者：朱勇 谭海玲 王璇 祖士明 作者单位：上海恩德斯豪斯自动化设备有限公司,上海,41刊 名：中国仪器仪表英文刊名：CHINA INSTRUMENTATION年，卷(期)：“”(6)分类号：X7关键词：污染 泄漏 毒性监测 STIPTOX 微生物

监测与预警系统 篇6

摘 要：本系统平台尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式识别技术，当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化的原因进行分析研判，感知并确认“异物入侵”这类型的事件，及时触发摄录取证并报警。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式两种模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。

关键词：异物入侵；报警；监控

中图分类号：TP391.4

随着科技的发展，视频分析、人工智能、网络通信等技术在人们生产生活中发挥着不可替代的作用，但如何将上述先进技术在电力安全运行及维护管理上实现“物联化”、“实用化”、“智能化”的突出运用是电力企业一直关注的重点。

芜湖供电公司担负着整个芜湖地区的电力发展规划、电网安全经济运行、电力设施建设维护等生产管理和电力营销工作。为了进一步提高变电站管理水平、确保供电可靠性、规范变电站的日常管理和设备运维保障，公司研制出一套布设于隐蔽区域，集成化程度高、侦测灵敏且误报少的异物入侵防范系统。

地下电缆等电力设施设备，敷设在地面以下，且电缆沟空间狭小，不容易观测[1]。电缆沟、电缆夹层、防静电地板下面、屏柜内部等这类通常作为线缆、电路传输的主要汇聚通道和狭小空间都属较为隐蔽的区域。

如图1中所示，上述区域巡检探查困难，却经常遭遇蛇、鼠等小型外来异物攀爬，往往带来不可预控的安全隐患或设备损毁（诸如：短路、绝缘层破损以及电源击穿等）。此类因异物入侵行为导致重大损失的后果因其事发前的隐蔽特性而防范不易，而目前的防范手段耗费诸多人力却效果不佳。

鉴于此，公司尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式进行识别。当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化进行分析研判，感知并确认“异物入侵”事件，及时触发摄录取证，并将报警信号通过网络传输到监控中心或管理人员的移动终端，可有效预防由此隐患导致重大事故的发生。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。

1 平台构成

异物入侵监测预警系统是能在隐蔽区域进行智能监控以及对异物入侵监测预警这样一种特定的融合智能化数字视频、智能警卫、一键巡视、音频驱离、预警播报、警情分析等于一体的远程统一智能监控平台。结合自动视频监控分析与图像模式识别，可实现对前端采集数据信息存储备份，同步检索查看，隐蔽现场巡视，记录分析警情数据，远程告警画面推送、定时定人策略报警等功能。异物入侵监测预警实时、准确为安全生产管理提供第一手数据和有效手段。所有这些功能均是在三维平台上应用展示，场景图像直观、监控操作便利。系统构成如图2中所示：

2 摄像机的移动侦测功能

摄像机的移动侦测功能是监测异物入侵的核心。摄像头按照不同帧率采集得到的图像会被CPU按照一定算法进行计算和比较，当画面有变化时（如有异物闯入或移动等）计算比较结果得出的数字会超过阈值，摄像机能根据设定做出相应的动作，发出告警声或播放事先设定好的声音（如猫叫用以驱赶老鼠）。

首先，影像侦测先进行测量步骤，即是将影像切割成数个不连续部分，测定这些影像部分在各时段内的光线变化，然后辨别出这些变化究竟是导客观条件转换还是物体移动。一般而言，切割影像的方式有以下几种：

（1）画素分割：将影像分割成非常小的图画成分（画素），可以有百万个区块；

（2）小区块分割：将影像分隔为几百个或几千个等比大小或不同大小的区块；

（3）大区块分割：将影像分为百来个不同大小的区块。

画素分割方式会获得相当多的影像资讯[2]，因此需要大量的电脑演算资源进行辨别。而大区块分割的方式虽不会造成电脑资源的负担，但由于提供的影像资讯较少，因此不容易区分出大环境的变化。因此，本系统采用小区块分割方式，既可获得足够的影像识别资讯，又不用担心造成电脑演算负荷。

其次，进行辨识程序。本平台以物体大小进行侦测，然后观察一段时间内的移动历程与空间大小，以推断持续的移动方位。因为本平台所应用的场景多为变电站电缆沟等封闭隐蔽区域，有效地设定移动物体尺寸，是增加移动侦测准确率的关键。而且设定时也要特别注意当入侵者接近摄影机时，物体尺寸会比远离摄影机要大。

再次，进行移动识别，因为应用场景是电缆沟等封闭隐蔽区域，在这些黑暗区域摄像机会同时配上灯光长期照明，这就避免了室外光线变化对辨识所产生的影响而造成误判的可能。可以通过背景减除法、时间差分法、光流法等算法进行识别，做出判断。

3 双视野模式的三维平台展示

本监测预警系统是在三维实景平台中展示的。此三维平台将隐蔽场景用三维逼真模型真实再现地展示在监控操作人员面前，从而让场景更直观，操作更便利。如图3为隐蔽场所圖：

如图4所示为3D逼真展示隐蔽场所图，可见，在中心平台建立变电站隐蔽区域（如电缆沟、电力隧道）的三维模型，报警点位可以清晰的在三维模型上进行移步换景般的直观显示、图像推送，准确定位以及多维数据融合展示。

同时，在这三维实景平台中，操作人员的视角可以选择虚拟人物视角或眼睛视角。

如图5所示为虚拟人物视野，虚拟人物的视角即是在场景中监控人员以第三人的视角看虚拟人物在场景中的巡视；而眼睛视角即是在场景中监控人员以自己的视角看在场景中的巡视，如图6所示。虚拟人物视角可以对整个场景的宏观更好把握，因为有虚拟人物在场景中作为比照，不过这种模式也有很大的局限性，虚拟人物视角不能脱离虚拟人物，必须实时跟随虚拟人物动作，否则会失去真实性和体验效果；而采用眼睛模式模拟虚拟人物的眼睛来操作，可实现虚拟人物无法完成的操作，如：抬头，低头，左看，右看，前置和后置；此时眼睛模式的视野可脱离虚拟人物进行操作，而不失真实性和体验，相反，实现3D变电站隐蔽场所复杂场景的多视角，灵活、准确，并且便捷查看。眼睛模式需满足以下条件：

（1）眼睛模式的默认位置为：现实中人的眼睛位置1：1映射到虚拟人物中。

（2）眼睛模式的视野对于虚拟人物不可见。

4 结束语

异物入侵监测预警系统的应用将大大降低人员在隐蔽区域巡视的劳动强度和作业难度，解决传统检查有死角的隐患，让值班员摆脱频繁、重复的检查工作，节约了人力。通过对隐蔽区域异物入侵的侦测报警发布，提示相关人员进行有针对性检查，可提高工作效率。

本系统可使防小动物检查达到标准化作业，及时并有针对性的检查封堵，并能够及时发现电缆缺陷、异物入侵情况[3]。本项目实施将有助于提高电网的安全、稳定运行性，减少小动物造成的线路跳闸停电事故发生率，保障企业、居民用电，提升供电公司服务形象和服务质量，提升经济和社会效益。

参考文献：

[1]易礼鸿，傅波，谷颖.浅析三维可视化在电缆运维管理中的应用[J].科学致富向导，2014（20）.

[2]常波.画面分割技术在视频监测中的应用[J].辽宁广播电视技术，2012（04）.

[3]鲁守银，钱庆林，张斌.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化，2006（13）.

作者简介：庞瑾（1987-），女，河南西华人，助理工程师，本科，神南运维站副站长；成兵（1967-），男，安徽芜湖人，高级工程师，本科，综合检修班班长；杨芬（1977-），女，安徽芜湖人，工程师，本科，技术员。

监测与预警系统 篇7

并联电容器组是电力系统中用于补偿感性负载的无功功率,提高电网运行功率因数的常见电气元件,具有单位容量费用低、有功功率损耗小的特点,在补偿无功功率的过程中,其电容值准确性和工作状态直接关系到电网的安全运行[1,2]。近年来,随着电力负荷种类的增加,无功补偿电容器组在日常运行中出现损坏和故障的次数也越来越多,不仅对设备造成损坏,严重时甚至会导致停电事故。为此,实现电容器组的在线监测与故障预警,对保证电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。

并联电容器组是由许多电容单元串并联组合而成的,在运行过程中,电容单元发生贬值、短路和击穿等故障时会引起并联电容器组内部各参数的相应变化,直观上主要体现在电容值的改变[3,4]。因此,可通过实时监测电容值来判断并联电容器组的故障情况。

1 电容器监测预警原理

目前,电容器监测系统主要通过测量电容器两端电压U、流过电容器的电流I和介质损耗角tanδ得到电容值。传统的监测方案由传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换、数字信号处理器等实现[5,6],但此类方案成本较高、结构复杂,而且如此庞大的信号处理电路模块很容易出现故障,导致系统可靠性降低。因此,研制结构简单、性能可靠的电力电容器监测系统就显得尤为重要[7]。随着电子计量技术的迅速发展,越来越多的智能电量采集产品被应用到电力系统中,从而简化了采集待测电量(电压、电流等)所需的处理模块,在提高经济性的同时保证了系统的可靠性。为此,本文提出一种基于智能电量采集的电容器在线监测预警系统,利用互感器检测到的模拟电量,采用先进的智能电量采集模块以及RS-485总线传输技术[8],通过LabVIEW软件进行数据处理[9],同时实现监测数据的界面显示。该系统不仅能够实时监测电容器值并实现实时预警,以便及时更换电容器组排除故障,同时为后续的故障分析与诊断提供可靠依据,保障电力系统安全、可靠运行[10,11,12,13,14,15,16],并且因减少了数据处理模块的数量,而降低了系统成本。

1.1 电路模型

1.1.1 模型建立

某变电站10kV电容器组主接线如图1所示,QS为隔离开关,QE为接地开关,L为串联电抗器,PC为放电计数器,TV为放电线圈,C为并联电容器,FV为氧化锌避雷器,FU为内熔丝。电容器组额定容量为3 006kvar,额定电压为10kV,额定电流为158A,额定频率为50Hz,额定电抗率为5%。

根据该电容器组的实际接线电路,建立如图2所示的电容器组等效模型。USA、USB、USC分别为10kV母线A、B、C三相的相电压,R为电容器组单相等效电阻值,C为电容器组单相总电容值,L为电容器组各相串联电抗器的电感值。

以A相为例,设电容器的基波电流和基波电压分别为,令φ为单相电容器组的功率因数角,δ为介质损耗角,由电介质并联等值电路得:

由可得实测电容值为:

同理,可求得B、C相的电容值CB、CC。

1.1.2 模型仿真分析

在理论分析的基础上,为了验证电容器组等效模型的正确性,采用Matlab/Simulink工具包对模型进行仿真,以图1所示变电站10kV电容器组电气接线为参考模型,将实测电容值和电抗值导入仿真模型,仿真结果见表1。对比实际电压下的仿真电流与实测电流可知,任选3个时刻的仿真A相电流与实测电流误差均在1%以下,这表明本电容器组等效模型是正确可行的。

1.2 预警判据

基于智能电量采集的电容器在线监测预警系统要求当电容器在线运行出现故障时能够实现预警功能,为此,需要设定合理的报警阈值,来保证在电容器故障状态下及时告知检修人员。根据电力电容器的相关标准,运行中电容器监测值偏差不得超过额定电容值的5%,但正常运行中的测量值与额定值本身就具有一定的误差。因此,本文采用现场电容测量值作为阈值的设定标准,得到电容值越限判据为:

式中,C为某相监测电容值;Cb为设备安装时现场测得的该相电容值;μ为设定电容值偏差,本系统根据监测方案的不同,适当放宽到8%。

系统根据实时监测到的电压、电流和功率因数等电量计算处理得到监测电容值C后,再通过式(3)判据进行判断,当某相或多相电容值异常时,即发出预警信号。

2 系统结构与实现

2.1 硬件系统结构

基于结构简单、性能可靠的原则,本系统的硬件部分采用“智能电量采集模块+RS-485通信+USB数据转换”实现。其中智能电量采集模块集三相电压通道、三相电流采集通道于一体,可同时完成电压量和电流量的采集。本系统通过接入电容器组挂靠母线的电压、电流互感器二次侧,采集得到并联电容器组的三相电压、三相电流,然后经RS-485通信传输并通过光电隔离双向转换器(RS—485/422USB)输入计算机进行数据处理。系统完整硬件结构如图3所示。

2.2 软件系统实现

硬件部分实现电量采集工作后,还要通过软件系统来实现数据处理及界面显示功能。软件系统的功能结构如图4所示。

系统软件部分要求具备数据处理、数据显示和预警显示功能。

2.2.1 数据处理

根据采集到计算机内的电量实时数据,按照式(1)、式(2)给出的电容值计算方法,结合互感器二次侧接线方式,利用LabVIEW软件特有的图形化编程语言,通过公式化算法实现数据的分析处理,将采集到的三相电压、三相电流、三相功率因数、三相电容值传输到数据显示模块,以曲线和数值的形式显示待监测电量。

2.2.2 数据显示

为了能够直观、简洁地显示待监测电量,需要构建清晰的数据显示界面。每个显示窗口分别以黄色、绿色、红色曲线显示A、B、C相电压、电流、电容、功率因数;同时,窗口右侧以数值的形式显示各电量实时监测值。

2.2.3 预警显示

预警显示功能是指,当一相或多相电容值异常时能够实时通过信号提示告知检修人员,以便及时通过检修排除故障,避免电容器故障引发大型事故。当某相监测电容值超过上下限阈值时,数据显示界面相应的预警指示灯亮。

3 调试运行结果分析

将本系统安装到图1变电站中,以该变电站5路1 0 kV并联电容器组为监测对象,对系统进行现场调试运行,得到以下两组监测数据。

第一组数据捕获数据时间为2012年12月9日11点14分17秒,三相电压标准值为10 200V,监测到的三相电压值分别为10 348.7、10 327、10 305.4V,三相电流值分别为159.24、159.08、157.88A,三相功率因数分别为0.004 9、0.003、0.003 7,三相电容值分别为84.815 7、84.908 8、84.445 1μF。

约40s后,系统捕获第二组监测数据,测得的三相电压值分别为10 357.4、10 335.7、10 305.4V,三相电流值分别为159.4、159.24、157.92A,三相功率因数分别为0.004 6、0.003 4、0.003 3,三相电容值分别为84.875 9、84.968 9、84.512 3μF。

然而,A、B、C相电容器组的额定电容值分别为81.12、81.23、81.06μF,说明系统的实时监测值稍微偏大。一方面是因为被监测电容器长期运行出现一定的贬值,导致电容值低于出厂测定值;另一方面是因为互感器二次侧测取的电压为母线电压,而不是电容器两侧的电压,得到的电容值还包含了线路以及串联电抗器的参数,导致测取结果偏大。若能在户外安装高精度互感器,则测取的电容值将会更接近于额定值。

4结束语

监测与预警系统 篇8

1 材料与方法

1.1 软件开发平台及运行条件

该系统采用B/S架构, 应用Microsoft Visual Basic的ASP技术, 基于Windows平台开发而成。Microsoft Sql Server为其后台数据库。软件运行环境:Windows Server 2003。硬件环境:CPU:PⅣ, 1.7GHz;内存:256M以上;硬盘:80G以上。

1.2 材料

电子化调查表主要根据《学校卫生工作条例》、《预防性健康检查管理办法》、《中小学生健康体检管理办法》、《五部委 (局) 关于实施扩大国家免疫规划的通知》、《湖北省中小学校和托幼机构突发公共卫生事件风险隐患专项排查整治行动工作方案》的规定 (要求) 设置的。症状监测信息录入表主要通过收集、整理包括39种法定报告传染病、不明原因疾病、食物中毒的病例临床表现、缺勤及治疗情况等设计而成。

1.3 方法

每天由班主任统计学生出勤情况, 对因病缺勤者实行追踪, 填写疾病症状报学校卫生管理人员, 由管理员核实并在系统上准确填报, 系统自动汇总生成统计表或统计图, 如超过事先设定的阈值, 则在GIS上发出预警信息;每年秋季入学时, 由班主任或卫生管理人员通过系统录入学生预防接种信息, 然后由系统与国家免疫规划疫苗程序 (后台录入) 进行比较, 分析判定学生漏种的疫苗针次, 并通知其到疾控机构补种;每年学校应至少开展突发公共卫生事件风险隐患排查, 教育、卫生行政部门开展抽查, 并将结果进行汇总统计、通报, 对特大、重大、较大风险隐患单位提出整改措施, 要求及时整改到位。

2 结果

2.1 症状监测信息录入

主要录入学生所在的学校、班级信息, 学生的基本信息 (包括姓名、性别、民族、出生日期、学号、住址、家长姓名、联系电话等) , 疾病症状信息 (发热、咳嗽、咳痰、咽痛、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、鼻塞、流涕、哮喘、头晕、头痛、黄疸、眼红肿痛、口腔溃疡、口腔黏膜斑、牙痛、其他) , 缺勤信息 (因病、因事、因伤、不明原因) , 治疗信息 (暂未治疗、住院治疗、门诊治疗、居家隔离治疗) , 住校信息 (是否住读) 。

2.2 学生健康体检档案

设置健康体检表, 然后由学校负责录入健康体检结果和预防接种信息, 以全面掌握学生健康状况、预防接种现状, 合理安排体育活动和预防接种工作, 避免安全事故和接种事故的发生。

2.3 风险隐患排查

制定湖北省中小学校和托幼机构突发公共卫生事件风险隐患排查表, 通过学校自查和教育、卫生行政部门抽查等形式按表格内容填入, 通过系统统计分析, 掌握各学校突发公共卫生事件风险隐患的级别, 然后采取针对性措施, 防患于未然。

2.4 预警信息

利用第三方开放式地理信息管理系统 (GIS) , 与症状监测信息结合, 超出阈值的疾病症状信息即在GIS上显示出来, 以提醒相关人员密切关注疫情。

2.5 数据分析

能及时统计出学校每天、某个时间段学生出勤、发病情况以及出现疾病不同症状的人次数, 并自动生成统计图表, 供管理人员决策使用。

2.6 试点应用结果

荆门市从2011年11月1日起在市直部分学校开展试点应用, 经过1年多时间的运行, 取得了一定成效: (1) 使用该系统一可节省大量的物力、财力、人力 (以往采用手工报告, 每天派人送报告到管理部门) ; (2) 可减少公共卫生资源的支出; (3) 可减轻学生及家长的医疗费用支出, 保护有效地劳动力; (4) 能指导疾控机构及时开展流行病学调查, 帮助流调人员及时判定疫情流行性质; (5) 能为教育、卫生行政部门制定疾病防控工作规划提供科学依据。

3 讨论

症状监测的定义尚未统一, 狭义上指不依赖特定的诊断, 对指定人群中特定临床症候群 (如发热、腹泻、呼吸道症状等) 的发生频率进行监测, 强调非特异的症状为基础的监测。广义上不仅指临床症状, 还包括许多与疾病相关的现象, 主要有: (1) 医院急诊室 (ED) 病人访问情况 (包括访问量、病人的主诉和医生的初步诊断) ; (2) 药店非处方药 (OTC) 的销售情况; (3) 医疗相关用品 (包括医用口罩、卫生纸的销售量等) ; (4) 学校或单位的缺勤率; (5) 动物患病或死亡; (6) 公共卫生实验室检测结果; (7) 不明原因死亡的法医鉴定结果; (8) 紧急医学救助120电话记录情况[1]。目前认可的定义为:症状监测也称为症候群 (综合征) 监测, 是指通过连续、系统地收集和分析特定疾病临床症候发生频率的数据, 及时发现疾病的时间和空间上的异常聚集, 以期对疾病 (生物恐怖袭击、新发传染病、原因不明疾病及其他聚集性不良公共健康事件) 暴发进行早期探查、预警和快速反应的监测方法[2]。根据荆门市近8年突发公共卫生事件80%以上发生在学校的实际, 选定学校开展疾病症状监测预警工作, 虽然有一定的局限性, 但能达到“早期预警、有效防控”的目的。全方位开展症状监测工作, 需要多部门配合, 数据质量难以得到保证, 需要花费大量的人力、物力、财力, 得不偿失且不实用。开展疾病症状监测的目的是有效降低学校传染病疫情和突发公共卫生事件的发生, 更好地保障学生的身体健康。为弥补症状监测的不足, 我们增加了预防接种证查验、学生健康档案、风险隐患排查、疫情处置辅助模块, 以满足新形势下疾控工作的要求。系统采用“模块化”的拆分机制, 通过自定义的“数据字典”, 可根据不同省市区域的应用需求进行组合并展现, 因此极易推广使用。

作为疾病监测信息报告管理系统补充的学校传染病症状监测预警信息管理系统的成功构建, 结合第三方开放式地理信息系统 (GIS) 的应用, 使疾病症状监测信息在地图上实时显示, 可早期发现学生中发热、咳嗽、腹痛、腹泻等症状病例在时间和空间上的聚集性, 为学校传染病多发、暴发疫情及突发公共卫生事件的早期识别、预警提供了科学依据。

摘要：目的 为及时发现、有效处置疾病疫情和突发公共卫生事件。方法 利用计算机信息技术、流行病学、卫生统计学、数学、地理信息系统 (GIS) 等多学科知识, 结合现场流行病学等工作实际, 建立学生信息资源的综合管理数据模型, 各学校通过B/S平台输入指定网址, 即可实现学生信息录入、疫情预警、数据统计、分析功能。结果 利用该系统可以全面了解学生健康状况和预防接种接种现状;可以判定学校突发公共卫生事件风险隐患的级别;教育、卫生行政部门可以及时掌握学校疾病发生、流行情况;初步判定某种疾病发生、流行的可能性大小。结论 开发学校疾病症状监测预警信息管理系统, 可以及时、有效、准确掌握学校疾病和突发公共卫生事件发生现状, 达到早期预警、有效防控的目的。

关键词：疾病,症状监测预警,信息管理系统

参考文献

[1]刘家发, 谭晓东.卫生应急指南[M].第一版, 武汉:湖北科学技术出版社, 2012.193-194.

监测与预警系统 篇9

天然岸 (斜) 坡和人工边坡统称边坡。在一定的条件下, 边坡受到各种自然或人为因素的影响, 形成向下滑动的不良地质现象, 即滑坡。正确地评价边坡的稳定性是滑坡减灾成功的关键之一, 而正确的评价结果依赖于正确的评价方法和准确的边坡状态数据。边坡监测是边坡稳定性研究中一项重要的工作, 近年来在国内外得到较快发展。随着信息技术的发展, 边坡稳定性预警系统软件的研究与应用也有了很大发展, 清华大学3S中心承担的“三峡库区高切坡监测预警信息系统软件开发及数据库建设”就是很好的范例。

本系统来源于某露天煤矿的实际需求。设计一款基于.NET的边坡稳定监测数据管理预警系统, 实现对其边坡监测数据的实时测量、回传及报警等功能。主要研究内容包括系统传输交换协议, 系统的架构设计, 面向对象的系统分析、ORM、Cache、Web Service等技术, 最终实现边坡稳定监测数据管理预警系统。

2 边坡稳定监测系统结构

边坡稳定监测系统由自动监控设备、现场机、传输网络、监控中心服务器四部分组成。监控中心服务器通过传输网络与现场机交换数据、发起指令、应答指令。如图1所示。

2.1 自动监控设备和现场机的构成方式

现场有一套或多套监控仪器仪表, 监控仪器仪表具有模拟或数字输出接口, 通过有线或无线方式连接到现场机, 监控中心服务器与现场机进行数据交换和收发指令。

2.2 自动监控设备的构成方式

自动监控设备指安装在边坡监测现场的各类仪器仪表, 每个现场机可带多种类型的多个仪器仪表, 每个仪器仪表可带多种类型的多个传感器。为了准确的定位每一个测量参数, 所使用仪器类型、传感器类型都定义唯一的仪器代码、传感器代码、仪器代码和传感器代码各用1Bytes数据表示。在本系统中, 仪器类型有:测斜仪、雨量计、裂缝计、土壤含水率、地下水位水温计、空隙水压力计、现场机;传感器类型有深部位移传感器、温度传感器、累计雨量传感器、裂缝宽度传感器、土壤含水率传感器、地下水位、地下水温传感器等。

3 通讯协议的设计

现场机与监控中心服务器通讯接口应满足选定的传输网络的要求。本系统的数据传输通讯协议对应于ISO/OSI定义的7层协议的应用层, 在基于不同传输网络的现场机与监控中心服务器之间提供交互通讯。

基础传输层依据不同的传输网络可有两类实现方式, 本系统采用的实现方式为基于TCP/IP协议的通讯无线分组业务, 即GPRS, 此方式的使用建立在TCP/IP基础之上;基于非TCP/IP协议的短信息数据通讯, 此类方式的使用建立在相关通讯链路上。在基础传输层已经建立的基础上, 整个应用层的协议和具体的传输网络无关, 体现了通讯介质无关性。

通讯协议设计的内容包括通讯流程 (请求命令和通知命令) 、命令应答机制、超时重发机制及定义通讯协议的数据格式等。

所有的通讯包都是由十六进制数组成, 通讯包由包头、数据长度、数据内容、CRC校验和包尾组成。

设备参数指与现场机相关的参数, 包括值守时间、睡眠时间、短信服务中心号码、发送起始时间、发送周期、重发次数、目的地址数量、目的地址等参数。

4 数据监控中心软件系统的实现

边坡监测系统的服务器是整个系统的数据监控中心, 由服务监控程序和web服务程序组成。本系统采用.NET Framework 3.5作为技术开发平台。服务器系统采用Windows Server 2003, 数据库采用SQL Server 2005。

4.1 软件系统的功能模块

监控中心软件由配置管理模块、数据处理模块和系统管理模块组成。如图2所示。

各模块功能如下:

1) 配置管理模块:主要完成项目管理和现场机配置等功能。包含以下子模块。

(1) 项目管理子模块:

以项目为基本单位管理工程项目的基本信息, 支持项目级、现场机级、仪器级、传感器级中任意组成部分的增删改查操作, 可进行查询、新建、编辑和删除操作。并保留上一次的状态信息以供恢复。

(2) 现场机配置子模块:通过系统支持的通讯方式配置现场机的设备参数和仪器参数。

2) 数据处理模块:主要完成数据的通信、处理、分析、存储和报警等功能。包含以下子模块:

(1) 数据通讯子模块:数据通讯子模块负责处理与现场机的数据通讯、与外接设备的通讯和与用户的数据通讯三类数据通信。

(2) 数据处理子模块:对各类测量数据, 按相应传感器算法, 将数据处理为用户可直观查看、容易理解的数据, 包括斜度、雨量、裂缝、土壤含水率、地下水位水温、孔隙水压力等数据。包括将二进制数据包转换和数据编码、解码等操作。

(3) 数据管理子模块:数据管理子模块遵循“先到先处理”的队列原则完成数据的存储和读取功能。

(4) 数据分析子模块:进行不同参数数据间的相关性分析、深部位移与地下水位关系曲线、深部位移与土壤含水率关系曲线、地下水位与降雨量关系曲线、深部位移及其变化趋势等立体示意图。

(5) 报表管理子模块:被授权人员可通过系统查询和打印各种报表, 报表包括固定测斜、移动式测斜、雨量、裂缝、土壤含水率、地下水位水温、孔隙水压力等相关数据报表。

(6) 报警管理子模块:本模块根据设定阈值算法进行声音报警和短信报警, 并可动态接收并确认远程站点用户发出的避险求证请求。

3) 系统管理模块:主要完成用户权限管理和系统日志管理等功能。包含如下子模块。

(1) 用户权限管理:登记用户的基本信息、权限管理、由系统管理员授予每个用户对相应模块的使用权限。登记信息包括用户名、模块名、是否有权限等。

(2) 系统日志管理:

记录系统的操作日志, 包括操作人、操作时间、操作对象、具体操作说明等。对操作日志进行查询、删除、转存等操作。

4.2 系统实现的关键技术

(1) 多线程技术 (MultiThreading) :由于本系统需要与多个现场机进行同时通信, 因此使用线程可以把占据长时间的监听任务放到后台去处理, 使得用户界面可以更加人性化, 程序的运行速度可能加快, 在某些情况下可以释放一些内存占用等资源等。

(2) 缓存技术 (Cache) :设计良好的缓存机制可以减少分布式环境中相当耗费资源的远程服务的响应时间, 是实际应用中的关键。利用缓存和其他机制, 开发人员可以减少使用内存开销很大的控件编程时的额外开销, 而不必担心性能会受到太大的影响。为了在应用程序中最大程度地利用缓存, 应该考虑在所有程序级别上都实现缓存的方法。

5 预警模块的实现

系统需要通过对数据进行综合分析判断, 以确定是否进行预警。但预警模型不是固定的, 在不同的情况下要按照不同的预警模型进行判断。预警模型以现场主控单元为单位, 一个现场主控单元可设置多个预警模型, 预警模型可为单参数或多参数, 预警级别分三级:从低到高为注意等级、警示等级和临滑等级, 每一级别设置一个阈值。判断报警时, 单个模型内所有参数均达到阈值才确定报警, 而一个现场主控单元内的多个模型只要有一个模型达到报警级别就报警。而且在不同的地区其预警模型的算法、参数及阈值均可能不同因此需要设计并实现一个具有高度灵活性和可定制性的预警模块。

6 总结

本系统提供了一套完整且运行效率较高的边坡稳定数据的监测、实时传输、处理、统计以及分析的解决方案, 有效地减少监测费用, 保证数据的实时性和可靠性, 提高边坡治理效率和安全性, 具有良好的经济性和实用性。

摘要：为了监测某露天煤矿边坡的稳定性, 设计了基于GPRS/SMS和.NET技术的边坡稳定监测数据管理预警系统, 提供了一套完整且运行效率较高的边坡稳定数据的监测、实时传输、处理、统计以及分析的解决方案, 该文介绍了系统总体结构、通讯协议、数据管理软件的功能模块、所采用的关键技术以及预警模块等方面, 具有很强的借鉴价值。

关键词：边坡监测,通讯协议,预警模型

参考文献

[1]邱丹丹, 卢新海, 李沛.基于GPS和GIS的大冶铁矿高陡边坡监测预警系统[J].武汉工程大学学报, 2010, 32 (1) :16-18.

[2]唐中实, 王彦佐, 辛宇.基于GIS的高切坡位移监测数据管理预警系统[C].中国地理信息产业发展论坛暨2008'中国GIS协会年会, 2009.

[3]张嘉俊.基于GIS的公路地质灾害信息管理系统的理论与方法研究[D].中南大学, 2006.

监测与预警系统 篇10

广西柳州市辖六县四城区,现有中小型水库313座,其中中型水库11座,小(一)型水库66座,小(二)型水库236座。这些水库大部分是20世纪五六十年代通过边勘测边施工而建设的三边工程,不少工程施工质量差,清基不到位,防洪标准低,工程不配套。大部分水库存在大坝坝顶不够高、防洪能力不足、大坝渗漏、坝身单薄、坝体裂缝滑坡、溢洪道消力池被冲刷损坏、放水涵管漏水、启闭设备失灵、蚁害严重等诸多安全隐患。各个水库的位移、渗漏、溢洪道、蚁害、水位、水质等没有实现自动化信息的采集,全部靠人工观测,容易造成读数或观测不够准确,信息传输反馈慢,无法进行及时监控。各个水库没有联网,无法将数据及时传送到水利局信息中心,无法集中管理水库,实现信息共享,无法为汛期的防洪调度工作提供科学、有效的数据依据。利用现代自动化、信息化技术,建立水库位移、形变自动安全监控,水库水位、渗漏、水质等信息自动采集,蚁害、溢洪道现场视频监控,各个水库信息联网,逐步建立符合柳州实情的水库信息知识数据库,实现水库科学、高效管理,为全面建立柳州市水利系统防灾减灾监控预警网络体系,为防洪调度、防灾应急指挥分析提供科学决策数据,实现水库自动化监测与安全预警信息化建设是十分必要的。

2 研究内容

针对水库实际工作发现的问题与需求,围绕目标,完成了如下研究。

(1)通过自动全站仪,实时监控水库大坝的位移形变数据,分析大坝形变趋势。

(2)自动采集水库的水位、水质、渗漏、位移、形变、现场视频等数据,通过自主开发的基于3G无线网络技术的数据采集终端机实时传送到监控中心。

(3)客户端监控管理软件可以远程设置终端机运行参数,定义数据发送和数据接收格式,亦可以接收中心发来的命令,远程控制水库各类设备。

(4)服务器端软件负责接收来自各个监控点发送过来的数据,可以灵活定义数据接收格式,识别分类存储数据,快速统计分析水位、雨量、渗漏等数据,形成各种水情分析报表,查询各个监控点的历史数据。提供远程查看设备状态和设置监控设备运行参数,根据设置的监控参数的上限值和下限值,对现场各种异常情况、报警事件进行分析、归类,指出其发生故障的原因、地点、时间,并生成报警事件总汇表。

(5)自行开发基于3G无线网络技术的数据采集终端机,负责连接各种传感器,并把数据组装成设定的数据格式发送到服务器中心,同时也负责接收来自服务器中心发过来的命令,根据命令对各个监控设备进行控制。

(6)开发远程设备异常监测软件,如停电报警、开箱报警、过载报警等。

(7)水库值班管理。对水库工作人员的值班情况进行管理,包括值班计划,值班日志和值班管理3个部分。

(8)设计安装低成本、有效的防雷设备。

(9)开发适应水利系统防灾减灾系统的GIS地理信息系统,使监控数据显示直观、操作简单方便。

3 水库大坝自动化监测与安全预警系统结构

3.1 水库大坝变形位移监测系统

大坝外部变形监测系统在计算机软件的控制下可实现无人值守运行。系统软件ADMS (Automatic Deformation Monitoring System)是在学习、消化、吸收瑞士Leica公司研制的自动极坐标测量系统APSWin (Automatic Polar System for Windows)的基础上,通过实际的工程应用,并结合国内用户的实际需求,研制出的本地化的智能型自动化变形监测中文软件。

3.2 大坝安全分析系统

大坝安全分析主要是指对监测数据定量分析,目前有单点回归分析、确定性模型分析、混合模型分析、时间序列分析、相关分析、模糊数学分析等分析方法,除单点分析外,多点的分布统计模型分析已开始应用。这些分析方法实际上是分析一个效应量序列与时间、水位、气温等环境之间的统计关系或物理关系。

3.3 水库短信自动报警系统

水库短信自动报警系统包含水库监控设备短信设置模块、短信报警预警上下限值设置、短信报警阶值设置、短信发送服务端程序,短信服务程序在接收到水库设备数据后,自动根据系统报警设置发送短信给相关人员。

3.4 水库数据接收、转发系统

水库数据接收、转发系统接受水库监控点各个监控设备发送过来的原始数据,根据设备的不同协议解释数据格式并提取数据、存储数据,然后以统一数据格式转发到各个客户端程序。

3.5 水库视频数据接收、转发系统

水库视频数据接收、转发系统在接收到水库的视频数据后,统一由服务程序转发到各个客户端程序。

3.6 水库GIS系统

水库GIS系统利用GIS技术,实现指挥中心监控以电子地图的方式监控显示各个水库监控点的数据,各个监控点的水位、雨量、库容等信息以数字形式显示在各个监控点,水位、雨量信息可以通过定义的颜色显示不同的范围值,当监控数据达到报警值时,各个监控点会立刻闪动报警。采用GIS技术开发的监控系统,操作更加方便,各个监控点的情况一目了然,同时该系统与本项目的其他子系统互相关联,如可以点击各个监控点就打开相应点的视频、水位、库容的实时数据信息。本子系统包含如下功能。

3.6.1 地图管理

地图管理包括:创建新地图;删除已存在的地图;复制地图;根据要求列出各种地图;利用索引将多幅地图组合起来操作。系统应具备多种方式(如坐标转换、矢量地图库、数字化仪等)获取、更新地图的能力。原始工作层图库以适应比例的城市规划图输入(如1:1000),应保证同一比例图纸之间的平滑连接。地图内容包括水库规划标准图的所有信息(分层放置),保证水库GIS系统信息的各层图形能按用户指定的任意比例输出。

3.6.2 地图编辑

地图编辑包括:新地图定位;地图数字化;加入分类标识;加入地图注记;对数字化的地图进行封闭校验;与邻图无缝并接;水库自动化监控系统设备点定位数据的输入、编辑可直接在图上进行,也可根据坐标点自动生成。设备和地理图形实现关联,关联关系自动更新。在任意范围内应能保证图形、设备的文字信息的完备性及显示的合适比例。

3.6.3 图形输入

系统支持数字化仪的图形输入方式,并转换生成矢量图,支持流行的图像格式,通过扫描可直接转换成矢量图。提供地图拼装工具做到拼接方便、准确、无缝,且可任意裁切图层上的任意区域,体现图形连续性。

3.6.4 图形制作

系统提供完备的图形制作工具,操作灵活,可在任意的界面、层次上生成、修改、标识、存储地图和网络图,满足图形生成、修改及设计需要。为满足动态图形中设备状态改变的需要,必须提供在水库监控系统中经常使用的完整的符号集及图形制作工具。

4 研究解决的关键技术问题

4.1 预警数据通信技术

利用当前最新的3G宽带技术,集成到系统中,通过无线定向远距离传送技术兼容不同的运营商,优化网络建设,达到较理想的通信质量,大大降低网络通信成本,使得防灾预警系统全面推广成为可能。

4.2 研究适合水库监控设备防雷系统

由于水库分布广,地理位置较为偏僻,地势较高,地处雷区较多,数据采集设备容易受到雷击,而普通的防雷技术投入成本较高,普遍投入在几万元到十几万元之间,这也是导致防雷技术不能全面应用的原因。本项目研究通过做大量实验,防灾预警系统在设备的各路电源线、信号控制线设计了较低成本的防雷措施,所有电源线采用镀锌钢管保护并地埋敷设,使系统设备和通信线路完全置于全屏蔽法拉第笼的保护之下;合理利用测压管体系构建接地系统,使系统接地电阻在1Ω以下;所有设备采用单端接地方式,避免由于地电位差引入干扰;在各信号电缆、电源电缆两端加装浪涌识别防雷设备,切断雷电流传输通道;为整个系统加装避雷针,最大限度降低直击雷危害等。同时,研究设计了串联式浪涌识别电源防雷、串联式信号线避雷、分散式联合接地系统模式和电源稳压系统,有效避免了直击雷、感应雷和电压浪涌波动对系统的破坏和影响。

4.3 研究构件式的数据采集技术

在水利防灾减灾预警系统中,数据采集是个难题。由于各个预警点采用的传感器、设备的型号多,标准不一致,导致设备的扩展、更换会引起大量的程序修改,系统维护成本很高。本项目在数据采集的设计采用了先进的理念及设计方法,程序框架设计采用了构件累加方式,不同的设备通信接口都可以设计不同的插件方式,直接继承到系统框架下。这种方式使得系统的扩展不会影响主程序系统的修改,修改量较小,维护成本较低。

4.4 短信自动报警及短信查询系统设计

短信自动报警及短信查询系统设计了短信自动报警通知功能,系统可以设定防灾预警点的报警值设置,报警时发送对象被添加、修改,数据接收服务端实时接收数据,当预警数据达到报警值时,系统会依据设定的发送对象,自动发送预警信息到相关人员的手机,真正达到了无人值守,自动预警通知的效果。系统设计了短信接口模块,我们可以通过发送短信的交互方式来查询各个防灾预警点的数据情况,实现手机在手,防灾预警情况掌握在手的功能。

5 结语

通过对水库大坝自动化监测与安全预警系统技术研究,目前已形成一套成熟、稳定的开发建设模式,项目研究成果对水库大坝安全监测自动化建设具有全面的指导作用。该成果的实施能够极大地提高水库大坝的安全监测水平,提高水库防洪和供蓄水能力,发挥水库的巨大作用,同时对水库流域的可持续发展具有重大促进作用和应用价值。此项成果具有重要的推广价值,目前该技术已在柳州市多座水库应用,其应用效果良好。

摘要：文章介绍了水库大坝自动化监测与安全预警系统研究成果,并重点研究解决其关键技术问题,形成一套成熟稳定的水库自动化监测与安全预警系统开发建设模式。

监测与预警系统 篇11

关键词：湖北省；H7N9流感；主动预警；监测防控

中图分类号：S858.9文献标识码：A文章编号：1004-3020（2014）04-0044-05

2013年3月，我国部分省份出现了多例人感染H7N9流感病毒染死亡的病例。由于各种因素制约，人们对人感染H7N9流感病毒的病原学特点和流行特征的认识有限，现在对H7N9从禽到人的传播渠道尚不能完全了解清楚，疫情防控工作依然存在不确定因素。另外，目前发现的病例都集中在华东地区，且多数病情危重，但无法排除其他地方也有人感染H7N9的情况发生，也许还有未被发现的轻症病例或无症状的潜在病例。

目前从人体内分离到的H7N9亚型病毒仍属于禽源性病毒，且处于散发状态，并未发现人传人迹象。为有效防控H7N9流感，各地迅速启动疫情应急预案，采取相应措施，严阵以待，预防H7N9疫情的发生及传播。湖北省素有“千湖之省”之称，水网密布，野生动物资源丰富，尤其是野生鸟类品种和数量众多，而野生鸟类在禽流感的传播过程中起到了非常重要的作用。针对湖北省特殊的地理区位、动物分布及禽流感病毒（AIV）分离情况，本文探讨在当前H7N9疫情防控形势下，湖北省该如何应对H7N9亚型AIV，科学做好疫情防控。

1湖北省禽流感疫情现状

自2008年以来，华中农业大学、中科院武汉病毒所、湖北省野生动物疫源疫病监测中心等科研单位，分别从湖北省各种动物或人体中检测或分离到的AIV包括H4N1＼[1＼]、H6N2、H6N6＼[2＼]、H9＼[3＼]、H10N5＼[4＼]等各种亚型，六年来不同亚型的AIV分离来自包括人类在内的不同宿主，多发现于家禽家畜，但是野生鸟类也偶有发现见表1。

近几年，湖北省有H5N1高致病性禽流感病毒（HPAIV）、H9N2低致病性禽流感病毒（LPAIV）等病例的报道＼[5-6＼]。2010年6月，经中国疾病预防控制中心鉴定，湖北省确诊1例人感染H5N1 HPAIV病例，经调查，患者具有病死禽接触史；2012年，从孝感市的喜鹊Pica pica中鉴定出H3N2亚型禽流感病毒。

根据国家农业部消息，截止到2013年5月，H7N9流感给我国家禽养殖业带来的损失已超过400亿元。而国家卫生计生委发布的2014年1月全国法定传染病疫情概况显示，今年第1个月，全国新报告人感染H7N9流感病例127例，死亡31例。同期，季节性流感（含甲型H1N1和H3N2）38 214例，死亡14例。从现有疫情判断，病毒H7N9毒力较强，虽然发病数远远低于甲流和传统季节性流感H3N2，但致死率高。除了直接经济损失之外，HPAIV还能够跨越种间屏障，在人类或其他哺乳动物中引起高死亡率的重症疾病，有可能引发新一轮的流感大爆发，影响野生动物保护事业的健康发展，甚至严重威胁生态环境安全、公共健康安全。

相关研究证明，野生鸟类，尤其是迁徙的水鸟，在AIV的传播中起到了重要的作用。据统计，湖北省鸟类456种，占全国鸟类1 371种的333%。其中，有国家Ⅰ级重点保护鸟类12种，如白头鹤Grus monacha、白鹤Grus leucogeranus、东方白鹳Ciconia boyciana、黑鹳Ciconia nigra等；国家Ⅱ级重点保护鸟类67种，如白琵鹭Platalea leucorodia、小天鹅Cygnus columbianus、鸳鸯Aix galericulata、红腹锦鸡Chrysolophus pictus等。候鸟237种，约占湖北省鸟类的520%。其中冬候鸟139种，占候鸟种类的586%；夏候鸟93种，占414%。目前，湖北省洪湖、沉湖、龙感湖、梁子湖、网湖等重要湿地是白鹳、黑鹳、白头鹤、白琵鹭、小天鹅等珍稀濒危水鸟最重要的栖息地、越冬地＼[7-9＼]。

不同的野生鸟类可能会在相同的地点停留、觅食或迁徙，这就在时间或空间上为禽流感病毒的变异、当地基因池的丰富、以及AIV在省内或省间的传播提供了有利的条件。值得一提的是，湖北省水禽散养比较普遍，这些携带流感病毒的野鸟与水禽近距离接触，极有可能导致流感病毒的变异或重组，无疑会增加疫病防控的风险系数。

虽然H7N9疫情短期内大爆发的可能性得到了有限控制，但是，病毒一般不会轻易消失，长期存在鸟类体内，需要经过易发流感的秋冬季和来年春季，才能了解该疫情的发生情况。研究也发现，湖北省每年冬季都有一个流感流行高峰，夏季流行时间无规律性＼[10＼]。现即将进入春夏交替季节，气候多变，冷热交替，流感流行的可能性增大，需引起高度重视。虽然2013年至今尚未从湖北省分离到H7N9亚型AIV，也没有发现人或其他哺乳动物感染H7N9流感，但周边毗邻的湖南、江西、安徽、河南等省已发生H7N9疫情，作为暂时“零疫情”区域，湖北省数量繁多的野生鸟类、复杂的湿地湖泊生境、散养的水禽养殖方式、频繁的人员流动以及畜禽市场贸易，使禽流感疫情监测工作刻不容缓，仍需加强H7N9防范，防止疫情发生或蔓延。

2湖北省主动预警监测实践研究

根据湖北省AIV疫情现状，湖北省境内自然环境下存在着各种亚型的AIV，在频繁的基因交流下，这些病毒极有可能发生基因重组或者基因突变，从而产生高致病性的如H5N1、H5N2、H7N1、H9N2等亚型病毒；或者变异后毒力增强，如LPAIV突变为HPAIV；或者变异后毒株宿主范围扩大，如以前不感染哺乳动物的毒株突变为感染哺乳动物的毒株。

2013年7～8月份，湖北省降水偏少，由于气候干燥，大量病毒留存，有可能大量繁殖或者产生变异，诸多疫病如HPAIV就有可能在野生动物和家禽家畜之间发生。全国3条候鸟迁徙通道就有1条穿过湖北省，因此以禽流感为主的野生动物疫源疫病监测防控工作尤为重要。针对当前H7N9疫情监测防控严峻形势，湖北省林业厅高度重视，紧急行动，要求密切关注全省野生动物异常情况，一旦发生野生动物疫病疫情，立即启动《湖北野生动物疫源疫病监测防控应急预案》。同时，面向全省市州林业局，各国家级、省级保护区和湿地公园，发出了紧急通知，要求各地组织专班，加大巡查力度，落实24小时专人值守，积极开展科学防控的宣传活动。同时，完善应急预案，加强应急物资储备，积极开展野生动物疫源疫病监测与防控工作。

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在主动预警监测防控方面，湖北省林业厅联合中科院武汉病毒所，在沉湖、洪湖、龙感湖等多地进行样品采集，共同开展野生鸟类和人工驯养繁殖鸟类禽流感溯源排查工作，4～5月间共采集粪便及拭子样品2 211份见表2，鉴定全为AIV阴性，未从样品中检测到AIV。

根据湖北省野生动物携带AIV情况及疫源疫病监测工作情况，参考各方面关于H7N9的报道，认为可从以下几个方面进行H7N9亚型AIV的疫情防控工作。

3.1调查本底，摸清疫病情况

根据农业部动物H7N9流感紧急监测和流行病学调查方案要求，全国各级兽医部门已基本完成监测采样和实验室检测，结果未从家禽养殖场分离到H7N9亚型AIV＼[11＼]，目前初步考虑感染源来自候鸟携带的H7N9病毒与上海、浙江、江苏、安徽等地的家禽携带的病毒重组、变异后毒力增强引起人类感染＼[12＼]，但是野生动物疫病溯源工作尚未完成，不能详细说明此次H7N9亚型AIV的来源和传播与野生动物之间的关系。Lam等的最新研究成果显示，家鸭首先从野鸟那里传染类似病毒，病毒在家鸭体内初步重组后再传染给家鸡，与鸡群中原有的H9N2病毒进行基因重组，最终在家鸡体内产生H7N9病毒＼[13＼]。湖北省已在野外及家禽中分离到H7及H9N2病毒，因此，在野生鸟类中开展持续性的AIV主动监测，对研究H7N9疫情的来源和传播方式，具有非常重大意义。

近年来，国内所发生的一些动物疫病，进一步暴露了我国动物防疫体系的缺陷。目前，国内来源于野生动物的疾病监测机制还不够完善，地区与地区之间存在着不平衡现象。从湖北省现有监测站点的数量与质量分析，市县级等基层监测站点缺乏，全省监测站点分布不均，站点建设水平也参差不齐。因此，在现有野生动物疫源疫病监测网络的基础上，需在全省范围内建立更多的疫源疫病监测防控站，扩大监测防控范围，明确专职监测人员，进行监测技术培训，提高监测技术水平；对原有监测站点加大资金、技术和人才投入，不断加强能力建设，完善监测技术管理体系和制度，保证监测工作质量。除了开展野鸟监测之外，还需加强H7N9疫情风险评估及鸟类环志工作，进一步加强野鸟疫源疫病监测防控工作，由点及线，由线成面，切实有效地为H7N9疫情在湖北省及全国的传播发挥主动预警防控作用。

各野生动物疫源疫病监测站点及相关单位需及时发现野生动物，尤其是携带病毒率极高、广泛分布的雁鸭类、鸻鹬类等野鸟生病、死亡等异常情况。了解本土野生动物资源及疫病本底，加强疫情排查监测，不仅要主动监测H7N9，还要监测其他H7、 H9N2等亚型病毒。通过与相关科研院所和高校的合作，积极主动进行野生动物，尤其是野生水禽样品的采集，变被动防御为主动预警，严密调查AIV的传染源及传播途径。

3.2采取措施，防止外源流入

截止目前，湖北省尚无H7N9亚型AIV感染人的报道，这表明目前湖北省暂时属于H7N9“零疫情”区域，防控外源H7N9毒株进入显得尤为重要，可以从以下几个方面防止外源H7N9病毒的流入：首先，规范全省所有动物交易，包括家禽家畜和野生动物的流入渠道，加强其病毒监测，严格监测检疫，密切监控省内和全国H7N9AIV疫情动态，做好疫情溯源工作。其次，对养殖场、动物交易市场、动物园等人与动物产生交集的场所，强化管理，定时消毒，做好卫生防护。最后，不从疫区引进种动物，加强本土动物常规免疫，控制常见疫病的发生，防止继发感染。

3.3采样检测，提升核心能力

野生动物疫源疫病监测工作是一项新兴的、技术性较强的工作，其关键在于及时、主动地发现野生动物发病、死亡等异常情况，了解野生动物病原携带情况，化被动防御为主动预警。日常巡护需投入足够的人力物力，样品鉴定依赖于实验室检测，因此实验室建设与人才队伍建设成为监测工作的重中之重。目前，湖北省基层专职监测人员不足、实验室鉴定力量薄弱，需加大人才及资金投入，加强监测工作的核心能力建设。

3.4点面结合，构建监测网络

单点监测范围狭窄，不能统筹全局，掌握全省野生动物情况，应加强全省监测网络建设，争取每个野生动物分布区、每条野鸟迁徙路线、野生动物觅食地、栖息地等重点活动区域均存在重点监测路线和重点监测点。串点成线，以线成面，点线面结合，多层次开展国家级、省级和市县级的疫源疫病监测，形成监测网络体系，并以全国网络直报系统为载体，资源信息及时共享。强化监测站预警作用及预警站建设，做到早发现，进行提前预警。

3.5明确重点，主动预警防控

湖北省野生动物疫源疫病监测技术力量、资金情况尚不完善，所以监测工作需区分轻重缓急，重点工作重点对待，对自然保护区、湿地公园、人工驯养繁殖场所等野生动物密集、人与动物混居的重点地域以及易被流感病毒感染的高危人群开展重点监测，了解其所携带的疫源种类及携带状态，通过详细科学数据对可能发生的疫病进行分析，评估疫病的发生风险及几率。

3.6做好应急，控制疫情发生

组织专家会商，分析探讨湖北省H7N9亚型AIV的防控形势，制定疫情应急预案，规范应急处置程序，保证应急物资储备，确保一旦疫情发生，能够及时发现，迅速处置，有效应对。

监测与预警系统 篇12

关键词：医院感染,监测预警分析系统,HIS

0 引言

随着计算机技术的快速发展和医院业务的扩展, 在医院信息系统的基础上根据各医院的实际情况, 医疗数字化系统已形成一定规模。但是这些系统的研发单位、数据库类型不一致, 导致各医院的就诊流程可能不同, 使系统间的集成度、数据共享度相对较低。医院感染是每个医院都必须重视的问题, 必须不断加强感染监测、预防和控制, 有效降低医院感染的危害。医院感染监测包括感染病例监测、病原菌及其耐药性监测、抗菌药物使用监测、消毒灭菌效果监测等方面, 其中感染病例监测是核心内容。目前, 我国很多大医院对医院感染病例的监控都采用计算机进行管理, 但有些医院应用的仍是单机版或简单网络版的医院感染统计系统[1]。由于医院感染的监控内容复杂, 需要统计和分析大量数据, 手工处理既不全面, 也不完整, 而且效率低下, 所以在人员数量有限的情况下, 无法做到及时监控。尤其是对感染病例的实时监测和对抗菌药物合理应用的分析与评价, 其涉及的因素非常复杂, 采用人工统计与分析很难达到预期效果。

为进一步加强医院信息化建设, 提高临床工作效率, 做好统计分析工作, 我院将医院信息管理系统 (hospita information system, HIS) 与抗菌药物应用及医院感染监测预警分析系统 (简称预警分析系统) 进行了互联, 通过建立一个多维度医院感染监测模型, 采集HIS、LIS等临床信息系统的相关敏感数据并进行分析, 实现了医院感染和抗菌药物管理的监测和预警。

1 抗菌药物应用及医院感染监测预警分析系统的特点

该系统的应用范围涵盖了医院感染监测和抗菌药物使用的全部业务, 实现了高度易感患者预警、多重耐药菌预警、特殊标本病原菌阳性预警、病原菌流行趋势预警、易感因素患者跟踪, 可早期发现感染阳性指标, 了解感染危险因素的全况, 及时采取预防控制措施, 防止感染恶化及感染传播;实现了针对高度易感患者、多重耐药菌、病原菌的流行趋势进行预警统计;实现了感染发生率、感染发生部位、感染患者微生物送检、感染患者监测中的入院人次、感染人次、送检数、送检率等数据的统计;能从在院患者前一日的医嘱中收集抗生素使用的信息, 并统计实际抗菌药物的用药强度、抗菌药物使用率、住院患者抗菌药物使用品种统计、抗菌药物人均使用费用统计、使用抗菌药物患者送检率、个人用药指标、抗菌药物越权使用统计、联合用药统计、围术期及围术期后抗生素的使用统计;实现在院患者的ICU目标监测, 手术感染监测, 细菌耐药性监测, 发热、腹泻、术后患者的实时自动监测, 降低临床医院感染的漏报率;实现了报卡功能 (包括各类传染病报卡、院内感染报卡、职业暴露报卡、肿瘤报卡、重大突发事件报卡、疫情报卡、卫生学监测等) 、微生物监测、传染病、院内感染漏诊漏报、刺伤事件管理、在线教育、住院患者实时监测等与医院感染相关的工作。

2 互联方案的设计

HIS数据库为Oracle, 预警分析系统数据库为SQL Server。考虑到HIS应用的是C/S结构, 预警分析系统应用的是B/S结构, 2个系统互联的设计方法是采集医院信息系统 (HIS) 的数据嵌入到预警分析系统中, 所以采用开放数据库的方式进行系统间互联, 使系统充分提供决策信息, 也使预警分析系统成为医院数字化管理的重要组成部分。数据检索采用的是结构化查询语言, 即标准的SQL语言, 该语言可以用于任何种类的关系型数据库[2]。整个系统具有开放性, 即在保证可比性的基础上, 医院可根据具体情况和工作需要进行修改与更新。系统运行过程中, 共享信息有权限管理, 防止泄密;客户化应用能力强, 界面友好。

在互联的优化流程中, HIS和预警分析系统的信息交互可以归结为预警分析系统对HIS的Oracle数据库中的相关表进行特定的操作。因此, 可以将预警分析系统作为HIS的一个Oracle定制用户, 在HIS的Oracle数据库中创建制定权限范围及特定操作的用户[3]。由于2个系统互联的设计方法是采集HIS的数据到预警分析系统中, 故Oracle数据库赋予预警分析系统的权限仅为select权限, 即预警分析系统对HIS数据库中的相关表的select操作只能通过此用户所创建的连接会话来完成。这样, 通过对赋予该用户权限和操作的限制可以在一定程度上确保HIS数据库的安全, 同时实现2个系统的互联。

3 互联方案的实现

为验证系统的有效性, 我们在Oracle数据库中创建预警分析系统连接Oracle数据库的定制用户YJJC, 使用该用户创建预警分析系统需要的表建立相关统计视图, 与采用手工查阅病例方式获得的调查结果进行比较, 符合率达到99%以上, 同时获得确认的总的感染病例数要多于手工方法。这说明该系统达到了预计的目标, 大大节约了感染专职人员筛查病例的时间, 使感染专职人员既能全面把握全院的感染情况, 又有精力对医院感染重点科室进行感染控制行为干预。该用户对HIS数据库中需要访问的数据库表如下:

clinic_item_name_dict, dept_dict, diagnosis, diagnosis_dict, drug_dict, exam_items, exam_item_dict, exam_master, exam_report, final_chief_diagnosis, inp_bill_detail, lab_item_dict, lab_report_item_dict, lab_result, lab_test_items, lab_test_master, operation, operation_dict, orders, orders_costs, outp_bill_items, outp_rcpt_master, pats_in_hospital, pat_master_index, pat_visit, price_list, staff_dict, vital_signs_rec, yb_print_sjxx_mz

对于预警分析系统, 由于采用的是SQL Server数据库, 只需要在“企业管理”中对数据源进行设置[4], 并用YJJC连接即可。

医院感染监测系统集成到住院医生工作站系统, 可从医院信息系统采集患者的基本信息, 从住院医生工作站系统采集诊疗信息, 从检验系统采集细菌培养与药敏试验结果信息。该系统通过医生在住院医生工作站上报感染病例时录入患者的感染部位、感染时间、疾病诊断、易感因素、是否手术、侵入性操作等信息, 达到感染发生的统计、分析、预警和监控。

4 讨论

本系统主要是基于HIS建立的医院感染实时监测预警系统, 能够对医院感染的相关因素进行主动、连续和系统地监测分析;可从多个资源点持续监测和分析患者数据, 从而自动地捕获相关信息 (包括感染患者之间的空间位置关系分析) , 提示医院感染相关事件;能对不同疾病的医院感染情况及医院感染与原发疾病关系等项目进行调查, 分析医院感染发生和发展的趋势[5]。

从系统的使用运行情况来看, 该系统提供了强大的信息查询、数据统计以及自动生成统计图表的功能, 为监控信息的反馈及数据的分析工作奠定了坚实的基础[6];从根本上解决了因专职人员不足造成的监测不足问题, 提高了医院感染管理人员的工作效率和工作质量, 同时可全面、准确地掌握医院的感染情况, 及时、有针对性地采取预防和控制医院感染的措施;实现了信息共享, 通过采集HIS中与医院抗菌药物应用及感染相关的实时数据, 并汇总分析、做出报警、及时反馈, 切实为临床科室提供合理使用抗菌药物及预防感染的提示, 从源头上为预防和控制医院感染、降低感染发生率提供了重要依据, 对提高医院感染管理工作的效率和质量起到了重要作用。

参考文献

[1]温剑, 胡永峰, 韩媛.对武警卫生机构开展远程医学教育的设想[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (1) :103-104.

[2]代伟, 朱敏.基于HIS门诊信息资源的数据挖掘与利用[J].医疗卫生装备, 2011, 32 (3) :43-46.

[3]奥克拉·马尔.Oracle 8.1.6指南管理员[M].北京:北京希望电子出版社, 2000:313-330.

[4]李晓喆, 张晓辉, 李祥盛.SQL Server 2000管理及应用系统开发[M].北京:人民邮电出版社, 2002:26-35.

[5]吁亮, 王命延.Ajax技术构架及其在Web中的应用[J].计算机与现代化, 2007 (1) :43-45.