结构健康监控

结构健康监控（精选7篇）

结构健康监控 篇1

健康监控的目的是为了减少维护费用和增加使用寿命[1]。飞行器健康监控系统(VHM)[2]可以将先进的传感、驱动元件集成在飞行器的系统中,利用构成的传感器网络对被监控系统的工作状态进行实时监测,并根据获取的信号进行状态评估或故障诊断,提供相关系统的完好状态信息或故障预警。落实到飞机的结构系统,其健康状态的监控和管理尤为重要。其原因就是:结构系统是飞机的平台,承载其他系统,且布置及载荷形势多样且变化复杂。美国空军专门立项研究结构健康监控(SHM)[3]。

开展飞行器健康技术研究,除了保障飞行器安全可靠的运行,对于减少地面工作人员的工作量,增强飞行员的操控具有十分重要的意义。目前,我国军用飞机的种类不断增加,型号不断更新,随之而来的问题便是:老龄飞机的延寿;新型飞机的维护[4]。从系统管理、发展战略的角度出发,探索和试验军用飞机的健康监控技术具有十分重要的意义。

国外开展飞行器健康监控研究的主要有美国加拿大、欧洲等国家和地区,一些健康监控系统已经在实际飞行器上得到了初步验证和应用[5,6,7,8]。例如:从整机水平来看,较为引人注目的是F-35战斗机上装备的先进的机载预测与状态管理(PHM)系统,PHM系统采用先进的传感器,借助各种算法和智能模型来预测、监控和管理飞机的工作状态[9]。

本文阐述国内外在健康监控领域的研究发展以及光纤技术的最新进展,并初步展望和探讨光线技术在我国军用飞机健康监控中的应用。

1飞机结构健康监控研究的进展

飞行器结构健康监控系统通过将先进的传感/驱动元件集成在飞行器的结构中,构成的网络对结构的损伤、疲劳、冲击、缺陷、等情况进行实时检测[10,11]。飞行器结构健康监控系统的研究旨在通过对重要结构健康信息(如应力、应变、温度、损伤缺陷等)的在线监测和分析[12]。主要研究内容包括:先进的传感/驱动网络的构成与集成、信息的采集与传输、先进的信息处理技术、结构失效的建模与仿真等[13]。

目前,对于重要结构健康监控采用直接的方式监控,并对结构健康状态做出评估。这种监控是一种全局的和实时在线监控方式,有别于传统无损检测(NDT)采用的局部和离线检测方法[14]。它可以利用结构损伤状态和损伤征兆之间的关系,监测重要构件的应变、振动模态以及声发射等信息的变化,通过信息处理、计算分析和损伤模式识别等途径判断损伤的性质、位置和程度[15]。目前而言,所谓的飞行器结构健康监控,往往是指这种监控方式。它是一门综合性技术,具有多学科属性,研究内容涉及到结构动力学、信息技术、传感器技术、优化设计等多个领域。损伤监控从技术上可以分为基于振动模态分析和基于试验信号处理两大类方法[16]。

2光纤技术的发展及现状

近年来,国内外对光纤光栅传感器和各种应用的研究作了大量的工作。美国海军研究实验室、多伦多大学航天工程系、美国BlueRoadResearch,分别在桥梁、建筑物和飞机的机翼内部来检测内部结构的应力分布和健康状态[17,18,19,20]。美国在波音777跟踪符合载量的温度、应力、应变物理变化的实验中,应用光纤布拉格光栅技术取得了显著成果。

表1例举了一些典型的光纤光栅传感器的研究状况[21]。

3光纤技术在军用飞机结构健康监控中应用的研究

近年来光纤技术得到了广泛的使用和推广,并且促使光纤传感器技术突飞猛进。这为军用飞机的健康监控研究提供了重要支持。美国海军在F—18战斗机垂直安定面上进行了光纤传感器的健康监控验证性试验[22]。

3.1健康监控系统应用在军用飞机上的突出问题

军用飞机相对于商业和民用飞机在设计上存在有很大的不同,从而导致在健康监控的研究上与建筑、机械等领域的研究存在有很大的不同。具体体现在以下几点:

(1)严格的空载重量要求:除飞行性能的要求外,军用飞机还有装载武器和航空电子设备的具体要求指标,以及完成作战任务的要求[23]。因此,军用飞机对于空载的重量有着严格的控制。对于新型军用飞机的设计而言,传感器的选用和布局可以通过全局重量控制得到权衡和解决[24];然而对于已经服役的飞机,传感器的选用和布局就必须最大限度的满足重量要求。

(2)重心控制要求:飞机重心位置与飞机的操纵安定性及气动载荷密切相关,当然对飞机的飞行性能也有影响[24]。因此,传感器的布置必须满足飞机的重心位置。

(3)结构强度要求:军用飞机的结构强度是根据战术技术要求确定的,直接决定了结构传力形式,结构的选材,形成可靠而重量最轻的结构方案[25]。传感器的布置和通信是连通式的,因此对于传感器的布置不能影响和破坏飞机原有的结构强度,并且传感器自身必须具有满足飞机战术要求的强度。

(4)可靠性要求:可靠性的定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能的能力”[26]。军用飞机的可靠性的要求标准有着更高的要求。在此前提下,不但从系统角度要求机载健康监控系统具有与飞机相符的可靠性标准,而从局部上也要求传感器等元件达到符合的可靠标准。

(5)维修性要求:由于出勤的高频率、服役地区的差异、执行任务的复杂,军用飞机对于维修性有更高的要求[27]。作为新系统运作在飞机平台上的健康监控系统,其本省也要求具有良好的维修性因此,可维修的角度上传感器的布置需尽量简单精确,且传感器的维修窗口应不影响机体气动布局。

3.2光纤技术应用在军用飞机上的可能

光纤光栅是近几年来发展最迅速的光纤无源器件之一[28]。光纤布拉格光栅(FBG),具有许多独特的优点,越来越致力于将其应用于各种物理量的传感[29,30]。

光纤技术应用在对军用飞机健康监控上具有以下优势:

(1)测量的内容丰富:据统计,利用光纤光栅传感器可以测量的物理、化学量包括温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩(扭应力)、加速度、电流电压、磁场、频率、振动、PH值等50多个[31,32]。

(2)自身特性优越:与普通的机械、电子类传感器相比,光纤传感器具有(1)质量轻、体积小。普通光纤外径为250μm,最细的传感管线直径仅为35～40μm,可在结构表面安装或者埋入结构体内部,对结构的影响小,测量结果使结构参数更加真实的反映。(2)灵敏度高。光纤传感器采用光测量的技术手段,分辨率可达到波长尺度的纳米量级。(3)耐腐蚀。光纤表面的涂覆层是由高分子材料做成,耐环境或结构中酸碱等化学成分腐蚀的能力强,适用于结构的长期监测。(4)传输频率带宽。通常系统的调节带宽为载波频率的百分之几,光波的频率较传统的射频或者微波的频率高几个数量级,有利于实现时分或者频分多路复用,可进行大量信息的实时测量。(5)抗电磁干扰。光信息的传播在光纤中不会与电磁场产生作用,因此信息在传输中具有很强的抗电磁干扰能力。(6)分布式测量。分布式或者准分布式测量,能够用一根光纤测量机构上空间多于或者无限多自由度的参数分布,大大节约成本与重量。

如表2列举了当前应变传感元件性能在应变测量中的比较[34]。

(3)封装模式多样[35,36,37,38,39]:光纤光栅传感器的封装,不但直接影响到自身物理特性,更关系到检测调节。同时,传感器的封装形式也关系到被测结构的相容性。目前成熟的光纤封装技术主要有:(1)保护性封装。保护性封装一般有片式和管式两种片式封装适合表贴在被测部位表面,而管式封装适合埋入到结构内部。(2)敏化封装。不同应用场合对光栅的灵敏度系数要求不同,对光栅封装的要求又分为增敏封装和减敏封装。(3)补偿性封装。由于光栅布拉格光栅存在温度应变交叉敏感问题,所以产生补偿性封装。对于应变为主要测量参数的测量时,光纤光栅温度补偿方法分为有源方式和无源方式两种[40]。

目前在对应变测量中,光纤光栅传感器分别采用金属片基底封装和保护性封装测量,可以明显地看出封装形式的不同直接影响参数的测量效果。封装方式如图1所示,试验结果如表3、表4所示。(通道1、2、3、4均为对比测量的电子应变传感器)。

(4)高效的复用技术:光纤光栅是一维光子器件,彼此间的连接为串联或并联,采用的查询方式必须能够对每一个传感元件寻址。光纤光栅列阵传感器是传感作用的诸多光栅与通信技术的产物。波分复用和时分复用是构成光纤光栅传感网络的重要技术手段[42]。目前,光线光栅复用技术主要有[43,44,45,46,47]:(1)波分复用技术(2)空分复用技术(3)时分复用技术(4)混合复用技术(5)光频域复用技术。采用复用技术对于提高效率和提高可靠性都具有十分重要的意义。

图2、图3分别描述了空分复用、波分/空分复用系统的结构。

3.3 光纤应用在军用飞机结构健康监控上的探讨

军用飞机结构健康监控可分为整机疲劳寿命监控和重要结构损伤监控[48]。

(1)光纤技术在整机疲劳寿命的应用。方法一:基于飞行参数的监控[49]。飞行载荷是描述飞机实际使用状况的基本参数,它不仅反映了整机累积使用寿命,还能通过检测的载荷谱预测飞机结构的剩余寿命。基于飞行参数的载荷检测系统,可以利用光纤传感器布置机身传感器网络,利用神经网络方法预计结构应变的方法,采用飞行参数作为输入参数,通过神经网络得到的结构虚拟应变对飞机疲劳寿命进行检测。方法二:基于应变测量的监控。基于应变测量的载荷监控是通过结构局部点应变值得测量,反过来估计结构的整体载情况。这种方法是在结构关键部位布置光纤应变传感器,测量飞行过程中的各个部位的实际参数,存储在一个机载数据采集单元(DAU),再通过专用结构将数据下载到地面进行分析处理。两种监控方式是将载荷监控和疲劳寿命预计分析相结合,从而实现疲劳寿命的监控。

(2)光纤技术在重要结构损伤中的监控。重要结构损伤监控是一种更加直接的方式,并对结构健康状态做出评估[50,51]。在军用飞机的重要部位布置光纤传感器,监测重要构件的应变、振动模态以及声发射等信息的变化,通过信息处理、计算分析和损伤模式识别等途径判断损伤的性质、位置和程度[52]。

5 光纤技术在军用飞机应用的展望

50多年的发展,光线技术的不断成熟,为飞行器健康监控技术提供了更为广阔的前景。如下一些关键问题的深入研究和突破,使该技术进入适用的前提和基础。

(1)优化光纤光栅传感器的性能,实现光纤光栅传感器与被监控结构的集成;如何利用驱动元件,对结构损伤进行在线自控适应控制。

(2)转换元件、信号调理转换设备的微型化控制,在体积、重量方面需更加满足机载要求。

(3)光纤系统的软件与军用机载计算机的兼容性。

5 结束语

如果要求增加飞行器结构的安全性和可用性,同时降低其运行成本,相对于传统的维修和检测方式,采用光纤光栅传感器对结构进行健康监控系统是一种具有诱人前景的全新理念。随着关键技术的突破,光线光栅结构健康监控系统必将在新型飞行器以及现役飞机上得到广泛应用,并将对飞行器的设计、制造、维护等方面产生广泛影响。为了促进我国在飞行器结构健康监控方面的发展,应该按从理论研究到实验室验证,再到飞行验证的步骤开展工作,针对具体工程应用背景,重点突破一些关键问题,加速飞行器结构健康监控技术的发展和应用。

摘要：阐述了光纤技术及飞机健康监控技术的研究进展,归纳了光纤光栅技术的成熟特性以及突出优势,提出光纤光栅传感器应用在军用飞机结构健康监控上需要面对的主要问题。探讨光纤光栅技术应用在飞行器健康监控中的可能。最后对光纤光栅传感器应用在军用飞机的关键问题做出展望。

关键词：光纤光栅,结构健康监控,封装模式,复分技术

智能视频监控系统结构分析 篇2

随着社会对公众安全防范意识的逐步重视,视频监控系统越来越多的被应用与商场、交通要道、学校、银行等公共场所中。目前,多数的视频监控方式都是采用视频摄像头获取被监控场景信息,然后利用人工实时监视或者软件目的性监测的方式进行。这样的监控方式一是人为因素影响较大;二是绝大部分的数据只是作为事后证据记录,很大程度上失去了监控系统应该具有的实时性和预防性。如果在已经获取相应视频信息的同时就能够通过计算机软件对原始信息进行分析和比较,那么这套监控系统的功能将得到更大的提升。

2 基本原理

事实上,监控摄像头不仅可以被动地作为已发生事件的视频记录,它完全可以利用计算机软件技术从视频摄像头中获取视频信息,通过提取图像信息并进行特性比对等方法进行实时系统监控。

首先需要完成的自然是图像信息的处理。由于不同监控环境的视频图像信息并不完全相同,在设计系统之前,必须充分考虑到系统的通用型,因此智能视频监控需要运用数据库系统将相应的视频特征信息进行保留,然后保留视频特征信息再与实时获取的视频监控信息通过特定算法进行校对,得出相应结果后,即可实现实时监控的目的。

2.1 系统结构设计

智能视频监控系统的运用环境往往是根据固定客户需求所定,所以该系统通常以本地多点监控为主。而目前的国内的服务器环境多数以Windows NT作为开发平台。所以服务器环境采用Windows NT+SQLServer+.NET环境进行开发应用,该运行环境控制各单路视频监控摄像头的处理进程,将各单路摄像头的视频信息存入数据库特定区域并且和数据库中的视频特征信息进行计算。一个单路摄像头处理进程对应一个摄像头,主要负责视频采集以及相关的处理(编码和图像处理等),并将处理后的视频信息发送到数据库。数据库采取SQL Server架构,分为视频数据库、特征视频数据库和特征事件数据库,用于存放视频信息和图像处理后的信息。

各单路摄像头处理进程负责处理一路摄像头采集的视频信息,由视频采集和编码模块、图像处理模块和视频实时传输模块构成。这3个模块分别负责视频的采集、视频的智能处理分析以及视频的网络实时传输。它们在受控于服务器的同时,和数据库相互协作完成完整的智能视频处理功能。

在各单路摄像头处理进程中,视频采集和编码模块从视频摄像头获取视频数据,将未经处理的原始视频数据送至图像处理模块和视频实时传输模块,同时将视频数据以编码方式进行压缩存放于视频数据库中。图像处理模块是智能视频监控系统的核心部分,其主要用于处理和分析视频图像,并实现具体的监控功能。视频实时传输模块将视频数据压缩为数据编码,并控制编码数据向客户端传输。

3个模块中,视频采集和编码模块、视频实时传输模块是需求相对固定的功能模块,对于任何场景的应用基本无需做出调整,而图像处理模块会根据具体的应用需求变化而不同。因此必须要采用可配置的方式,当智能视频监控系统运用到不同环境时,只需添加各种功能的图像处理模块即可实现相应的智能视频监控功能。

图像处理模块实现智能视频监控功能。对于视频特征、事件描述以及场景描述有所不同,不但会影响到图像处理模块本身,同时也会影响到数据库的数据描述和组织。因此针对图像处理模块的设计也成为本系统的重点。

2.2 图像处理模块

图像处理模块为智能视频监控模块的核心,主要任务有:对图片的处理,包括视物体频特征的提取,事件的识别等;将物体,物体视频特征和识别出的事件及误判事件等存入相应的数据库。

图像处理模块为开发者提供可根据实际应用自主开发的结构。开发者开发时,从智能视频监控程序内的标准数据接口读入视频序列、时间等其他数据,利用通用的图像处理算法函数库实现相应的图像处理;并调用数据库处理函数将图像处理的结果加入到数据库中;同时还可以调用实时事件报告函数向监控中心反应实时情况或异常事件。

根据不同的应用领域,可以将开发出的图像处理模块组成一个功能库,作为产品提供给用户,方便用户自行选择使用。

函数库及功能函数包括:算法集成库、数据库处理函数集、实时事件报告函数。

(1)算法集成库

图像和视频处理的基本算法库,可以采用开源算法库和商业算法库。

(2)数据库处理函数集

包含数据库链接、选择、访问、数据存取等功能的函数集。

(3)实时事件报告函数

该函数集成了网络访问、传输等功能,将异常事件和监控情况传递给监控中心。

2.3 数据库

智能视频监控数据库分为3类:(1)物体视频特征数据库;(2)事件视频数据库;(3)视频数据库。其中,视频数据库为通用结构,能够适应不同的应用要求,物体特征数据库和事件数据库需要根据用户需求的不同而有所改变,具体设计如下:

2.3.1 物体及特征数据库

存储物体、标识该物体的特征以及相关文件(照片路径),存储的特征由具体的需求决定,可以是单个也可以是多个,结构如下:

2.3.2 事件数据库

存储发生的事件、时间、参与物体;结构如下:

Event Index Event Name Object Time Camera

2.3.3 视频数据库

按照时间和相应的摄像头的顺序存放相关视频,结构如下:

Video Index Start Time End Time Camera

2.4 服务器

服务器主要有两部分组成,一部分在后台运营的控制进程,主要负责根据命令开启或关闭单路摄像头处理进程;另一部分运行在服务器平台软件的智能监测程序,负责系统和用户的交互,并向后台控制进程发送命令。两者之间的通信是通过访问数据库中的摄像头命令状态完成的。

3 结语

主要介绍了智能视频监控系统的设计框架,并未涉及详细的代码设计过程。在系统的实际功能上还可以有更多可扩展的方面,如网络环境的介入、不同环境下数据库的配置等,而在此主要作用是为实现整个系统大环境的开发和设计做出可行性和功能性分析。

摘要：视频智能监控系统是一套运用于公共场合,能够实现实时记录与数据分析。该系统可以实现普通视频监控系统中的视频数据记录功能,并且解决了人为视频监控中无法实时判断特征信息的功能缺陷。

关键词：视频监控,实时记录

参考文献

[1]郑世宝.智能视频监控技术与应用[J].电视技术,2009,(01):94-96.

大跨指环钢塔结构安装质量监控 篇3

常州紫荆公园景观塔承指环型（无辐式）结构，最大跨度89m，高度约80m，厚度7m，主体结构采用组合钢箱结构，钢管桁架位于圆环内侧。景观塔标高±0.000m以下采用钢箱混凝土结构，钢箱混凝土截面尺寸为7.0m×3.0m。景观塔上部结构标高26.560m以下采用两片钢箱混凝土与钢梁相连，标高26.560m以上采用两片钢箱与钢梁相连的结构型式，钢箱截面尺寸为2.0m×3.0m。钢板厚度为25mm、32mm、40mm，见图1。

景观塔为亚洲首例采用创新形式的指环结构摩天轮，塔体安装最终选用对称直立悬臂安装法[1]。基础部分采用局部支撑安装，上部两侧箱体采用无胎架支撑悬臂分段对称安装、逐步阶梯延伸、中间段空中合拢，安装过程根据吊装机械性能把基础结构对称划分为15个安装单元，上部结构对称划分为47个安装单元。

为保证安装过程结构的稳定和杆件内力安全，上部结构安装过程采用辅助拉索(见图2)和桅杆控制结构稳定和安全，具体设置情况为：在上部第五段及第九段设置两道水平拉索调控下半个圆自重下的变形；在上部第八段设置四道人字拉索与地下室砼结构角柱固定保证下部箱体结构的稳定；在上部第十六段、第十九段及第二十二段设置三道桅杆拉索调控上半个圆自重下的变形；在上部第十一段设置四道平面外稳定拉索，并在第十五段、第十八段、第二十一段移动三次；最后合拢段由千斤顶配合撑开选择一个合适的时间点嵌入[2]。

2 塔体结构安装监测要点

1）景观塔的形状

是否满足建筑要求的结构外形及摩天轮游艺设备的要求是工程验收的主要内容。结构的变形控制情况：悬臂安装、拉索张拉、桅杆安装、预应力放张、辅助结构拆除、施工结束等。为保证施工区段达到设计标高，还应对各个区段进行标高控制，特别是对各个区段中的再分区段的标高控制，要及时进行调整，减小累积误差。

2）各阶段相邻杆件的内力应在安全范围内

在箱梁吊装、混凝土浇筑、拉索张拉时、支架拆除等各阶段应保证结构杆件的安全。拉索与结构连接的节点和桅杆支撑应采取加固措施，确保局部承载力满足安全要求。

3）采用MIDAS通用软件对塔体不同工况进行分析（见表1），确定结构内力和变形的理论计算值（见图3、图4）。

4）对塔体结构安装过程进行实测，与结构设计形状及理论计算值比较，确保结构安装过程中的位移和内力在允许变化范围内。

3 塔体结构监测实施

为确保施工过程的顺利进行，必须进行信息化施工，对重要的变形部位进行施工监测。监测内容包括采用全站仪监测塔体节点位移（见图5）和采用振弦式表面应变计监测构件内力，监测过程中以位移监控为主，应力监控为辅。选择每一区段的边端、中间为主要变形监测点和应变监测点。位移观测共设置13个测点，分别位于第4段（双）、8段（双）、12段（双）、16段（双）、19段（双）、23段（双）、24段钢箱梁外侧面上，应力测量共设置9个测点，分别位于第7段（双）、5段（双）、9段（双）、15段（双）、24段钢箱梁外侧面上；应力测量共设置9个测点，分别位于d7号（双）、5号（双）、9号（双）、15号（双）、24号钢箱梁外侧面上[3]。

位移测量时间安排：温差会影响工程测量结果，本结构设计图纸要求合拢温度为19℃±3℃，而施工过程跨越季节（冬、春、夏）、跨昼夜。为减少日照温差变化对于结构变形的影响，冬季时，施工主要是第一道水平索位置以下部分，测量时机选择在中午；春季时，施工部位为中部拉索附近以下，测量时机选择在上午10时～11时之间；夏季施工时，测量时机选择在凌晨日出之前。根据施工季节的变化和昼夜温差变化，指环结构冬季施工测量时温度控制在8℃±4℃；春季施工测量时温度控制在10℃±4℃；夏季施工测量时温度控制在16℃±4℃。

应力监测采用振弦式表面应变计。在监测杆件截面外周对称布置2个振弦式表面应变计；应变计测得的应变值，乘以相应构件的弹性模量，即为测点处应力值。

3.1 监测内容

位移监控内容：在每个监控阶段（工况）中，对钢箱梁位移测点的空间位置进行监测，从而得到与理论设计位置之间的差异,并提供给施工及其它相关单位，以指导一步施工工作。

应力监控内容：应力传感器安装就位后，即记录各自的初始读数。后续的监控阶段（工况）中，应力传感器测得数据，与上述初始读数之差，即为该测点处构件的应力变化值。

3.2 监测标准

位移监控控制标准：在每个监控阶段（工况）中，测点实际位置与理论设计值之间偏差不超过4cm。应力监控控制标准：在每个监控阶段（工况）中，测点实际应力与理论设计值之间偏差不超过50MPa。

3.3 监控阶段（工况）

施工监控阶段主要控制的工况有：(1)若干节箱梁安装完成后；(2)预应力拉索张拉前后；(3)箱梁内部混凝土浇注前后；(4)桅杆施工前后；(5)胎架及支架安装前后；(6)结构合拢前后；(7)安装完成卸载前后。

在监控过程中，如发现标高或变形误差较大，通知施工单位查明原因，及时纠正，尽量使二者均符合设计要求。

4 监测结论

通过工程施工监测的实施，整理大量观测数据，可以得出以下结论：

1）应力与位移变化实测值与理论计算值之间偏差符合监测之前确定的标准。

2）指环型摩天轮景观塔对称位置位移和应力变化值成基本对称情况，结构变形和应力变化趋势符合有限元分析结果。

3）指环型结构环平面外变形控制比较理想。

4）观测实施为施工过程控制提供了可靠的数据；同时证明了施工过程中各种调控措施的运用是有效的。

参考文献

[1]郭正兴,段凯元.常州指环形摩天轮景观塔建造方法研究[J].施工技术,2011(11):1-4.

WP8推官方健康监控应用 篇4

【搜狐IT消息】2月18日,据科技媒体techradar.phone消息,微软近日推出了WP8版本的Bing系列健康监控应用,欲借此弥补在健康应用程序领域的市场空白。据悉,用户现已经可以在Windows Phone商店下载该应用了。

据了解,目前市面上最为常见的健康应用是Fitbit以及i OS版Nike Move。微软此次推出的Bing健康沿用了GPS追踪系统,以此记录用户在行走、跑步及骑车时所花时间、距离、节奏和消耗的卡路里。但Bing健康的创新之处在于,它会进一步为用户记录日常饮食的营养信息,并为用户智能推荐最适合的运动方式,再逐一通过照片和视频形式指导用户。

实际上,Bing健康只是微软此番推出Bing系列应用中的一款。据了解,目前Bing系列应用已有Bing旅游、Bing饮食两款,都在上个月以Beta版的形式问世。

结构健康监控 篇5

为进一步加大奶源监管力度, 山西省山阴县投资360万元, 为辖区内150个奶站的挤奶厅、贮奶间安装了电子监控设备;基层中心站在各自辖区内生鲜乳收购站建立起远程电脑监管平台;实行挤奶、储奶、运输全程24 h全天候监控。“健康奶业”远程电脑监控系统的开通在全省尚属首次, 将进一步完善奶站监控系统网络, 实现质量安全监管从源头治理, 减少生鲜乳质量安全隐患。

截至2010年底, 山阴县奶牛存栏数达7.33万头, 人畜分离小区达148座, 3万多头奶牛进入了“托牛所”, 奶牛良种覆盖率达到100%。该系统投入使用后, 可以对全县所有的生鲜乳收购站实施全天候、全方位24 h的高密度监控, 加强对掺杂使假违法行为的预警和防范, 实现奶源监管工作由事后调查到事前预防的转变;同时加强对生鲜乳收购站经营行为的监督, 促使生鲜乳收购站及其工作人员依照法律、法规从事生鲜乳购销行为。

结构健康监控 篇6

1 飞机通讯寻址与报告系统

航空公司为了减少机组人员的工作压力, 提高数据的完整性, 在20世纪80年代末引入了ACARS系统。有少数ACARS系统在此之前就已经出现, 但并没有在大型航空公司得到广泛应用, ACARS是一个完整的空中及地面系统。在飞机上ACARS系统由一个称为ACARS管理单元 (MU) 的航电系统计算机和一个控制显示单元 (CDU) 组成。MU用以发送和接收来自地面的甚高频无线电数字报文。在地面, ACARS系统由多个无线电收发机构成的网络通信系统, 它可以接收 (或发送) 数据链信息, 并将其分发到不同航空公司。

飞机飞行过程中大部分实时参数和状态信息在飞行数据记录仪中进行保存, 由于ACARS数据链传输速率为2.4kb/s, 只有位置和故障等少量信息通过ACARS自动发送至地面。ACARS支持的AOC应用能周期向地面发送位置报告, 包含当前时间、经纬度、高度、剩余油量、校正空速等, 地面能够了解的飞机状况有限且实时性不高。航空公司期望, 特别是航行途中遭遇紧急情况或出现故障的情况下, 能更实时掌握更多的飞机状态信息, 比如飞机俯仰角、航向等飞行参数, 发动机转速、排气温度等发动机参数, 飞管、电源等系统的状态, 以及故障告警信息。目前ACARS数据链应用尚不支持上述大量信息的实时下传, 航空公司只能在飞机着陆后通过专用设备从飞行数据记录仪中读取。如何能够实时全面监视飞机的飞行状态, 是今后民用航空领域的一个研究方向。

由此可见, 飞机机载设备故障监控一直是民用航空的一个重要发展方向, 并且已经取得了初步的成绩, 在部队对于军用飞机至今也没有相似的故障监控系统, 但是对于军队来说相应的故障监控与维修共享系统同样至关重要, 对于高度集中统一的军队来说实行这种系统就会变得容易很多。

2 故障预测与健康管理系统

PHM系统是一种软件密集型系统, 分为机上PHM和机下PHM两部分。机上PHM由飞机总师单位进行设计, 预先安装在飞机机载环境中。机上PHM可以实现对单机关键部件的状态监控、故障诊断和预测。机下PHM基于专家系统进行全机及机群等更大范围的状态数据集成、性能指标集成、性能趋势分析、故障诊断、故障预测及剩余寿命预测, 以保证实现全作战单位的维修预测, 为自主保障提供支持。

军用飞机一般都加装了战术数据链, 通过信息处理机和机载火控系统、机载显控系统、机载导航系统、机载飞控系统、机载飞发系统等进行信息交链, 如这些系统发生故障或故障症候, 信息管理机就会及时获取信息。通过对信息处理机的软件进行适当修改, 使其具有飞行实时数据记录与监视、故障诊断与预测、维护方案生成等功能。所有数据既可以在飞机着陆后通过接口下载, 也可以经过格式化处理后在数据链空闲期间通过数字电台向地面指挥中心传送, 使系统具有故障诊断和健康管理功能。

在美国, PHM是F-35飞机自主式保障方案的关键功能技术。它是目前飞机上使用的机内自测试 (BIT) 和状态监控能力的进一步提高, 使原来由事件造成的维修 (即事后维修) 或时间相关的维修 (即定期维修) 被基于状态的维修 (CBM, 即视情维修) 所取代。PHM是利用先进的传感器集成, 通过各种算法和智能模型来诊断、预测、监控和管理飞机的状态。其目的是取消基于日历时限和部件使用情况的计划维修;为维修预言、零备件采购等争取最大的准备时间;识别即将发生故障或出问题的系统单元;实时地自动向各级保障机构报告即将发生的维修时间。当飞机还在空中飞行时, 机载的预测与健康管理系统所检测到飞机故障和状态信息便可以传输给地面的维修站和后勤补给系统, 让他们准备好相应的零备件、技术资料、维修人员和保障设备等, 在飞机降落后就可以快速进行维修, 缩短飞机再次出动的准备时间, 大量减少维修工作量, 节省使用和保障费用, 提高飞机的战备完好性。

3 我军飞机机载设备健康状况实时监控的应用分析

实现飞机各部件健康状况实时监控是大势所趋, 能够提高战斗力水平。我军应该大力发展飞机各部件健康实时监控管理系统, 以航电系统的通信电台为基础, 依托高频、甚高频、卫星进行实施监管, 帮助地勤人员提前做好准备, 准备好必备的零配件, 尤其是在战时能够有效地配合战场抢修最大程度的提高飞机重新起飞数量, 尽可能的赢得战机。在理论上飞机健康实时监控系统是完全能够实行的。

航空通信设备能够与地面塔台、飞机与飞机之甚至于卫星之间互相通信, 尤其是我国北斗卫星导航系统不断发展并在亚太局部应用, 为我军军用飞机保密通信提供了安全载体。另外, 飞机是依赖于地面塔台和空中预警机指挥的, 实时的通信数据交换已经成为现实, 依赖于航电设备进行飞机各设备健康状况回传, 无论是理论还是现实应用都非常可能, 我们完全可以建立在不影响飞机正常通信的前提下, 利用电台闲置时间进行各设备信息回传, 为地面机务人员提前准备提供更多的时间。这只是在平时有利面, 在战争时期它的用处将大大提高, 战场上分秒都可能决定战争的战况, 决定最后战争结局, 在战时的维修则更侧重于战时抢修, 抢修分秒必争, 这时提前知道飞机损伤状况各设备健康情况尤显珍贵, 由此可见飞机各设备实时监控, 完全具有可行性并且十分的必要。

民航飞机都装有飞参和话音记录器俗称“黑匣子”, 对于我军的军用战斗机和运输机我们可以建立类似的器件, 不同的是我们要加入飞机机载设备运行状况实时数据记录功能。对运行不正常的设备进行实时数据回传, 提前告知机务人员, 此举不仅可以最大程度的抓住战机, 进行战伤抢修而且可以提供数据以便于工厂详细了解不同情况下设备运行情况, 以便进一步改进设备。同时此器件不仅要具有保密通信能力还要具备相应的自毁功能, 从而防止装备秘密被窃取。

参考文献

[1]刘恩朋, 杨占才, 靳小波.国外故障预测与健康管理系统开发平台综述[J].测控技术.2014 (9) .

[2]高荣.浅述新兴的电子系统故障预测与健康管理[J].科技资讯.2014 (18) .

[3]朱景辉.民用飞机系统的故障预测与健康管理系统设计[J].中国机械.2014 (6) .

[4]章涵.国外预测与健康管理 (PHM) 标准分析[J].航空标准化与质量.2010 (5) .

结构健康监控 篇7

关键词：电力,监控系统,安全,结构,功能

1 关于电力监控系统的结构类型

电力监控系统主要有三部分主要子系统构成:现场控制子系统、信息控制与处理子系统、人机交互子系统。除了三大主要子系统之外, 有时还会运用到通信子系统。由于现场与控制系统主控端之间的距离是不定的, 在距离较远的情况下, 控制人员无法及时对现场进行操作, 这是就会用到通信子系统, 使用相应的通信设备和仪器进行数据的及时传输, 从而达到控制的目的。

2 通信网络在电力监控系统中的运用

电力监控系统有两种基本的通信网络系统形式, 同等-同等形式和主-从形式。两种方式各有不同, 各有优缺点, 它们都共同为维护电力监控系统思维通信网络安全而做出贡献。

1) 主-从形式的主机通常是工作站或者计算机等智能设备, “主”指从宏观角度整个调控网络设备的指挥部, 而从指智能变送器、单回路调节器、可编程控制器、控制现场的单个的调控设备, 在主从系统中, 主设备和从属设备进行数据信息传递的路径就是主站的独立访问功能, 从属设备与其他部件之间是不能单独传递信息的, 只有将信息传至中间站———主站, 再经主站的信息处理和接收, 在确定传送对象之后, 将该信号再传达至目的地从站, 通过这种模式来进行数据和信号的传输。虽然这种系统模式能够对整个电力监控系统做到良好的防护和监控, 但是整个系统的中心都集中在了一个地方-主站, 主战作为系统的核心部分, 相当于大脑的地位, 负荷太大, 一旦出现问题, 将会危机整个电力监控系统的安全。

2) 同等-同等形式与主-从形式恰恰相反, 系统中的各个设备共同调控系统的安全, 其功能和作用都是一样的, 相同的, 在系统功能的维护中具有同等的地位, 它们都可以直接对其他设备进行访问和数据的传输。在这种情况下, 系统不会因为一个设备或部件的障碍而停止工作, 在一个问题发生时, 其他不见可以代替其功能, 从而保证整个系统的安全稳定运行。当然, 系统也有缺点存在, 那就是不能明确限定设备的访问权限, 网络占用权利, 各个部件功能不明确, 不清晰。

3 电力监控系统的监控级设备

监控设备在电力监控系统的运行中占据着十分重要的地位, 整个系统的核心部件为工业控制计算机系统, 在计算机的操作下, 该系统可以进行实时监控和控制, 系统中有几大组成成分:接口部分、处理机、信号传输及处理、传感器等。监控设备通过计算机系统来进行采集和处理从现场得到的信号, 由此形成监测和控制的自动化。工业控制计算机的优点有结构扩充性优良、能够对抗恶劣的环境、对大范围的电压都适用等等, 这些优点决定了工业控制计算机能够又快又好的完成现场实时信息的处理, 即使是没有任何人的操作和控制, 工业控制计算机也能够准确的完成工作, 真正实现了监控的自动化。鉴于工业控制计算机各方面的优良性能, 电力监控系统的在监控级设备上普遍采用工业控制计算机。工业控制计算机通过通信接口可以将其他设备与主机连通起来, 接到现场信号时, 经过处理, 将信息传递给控制机设备, 经过控制级设备, 在传输给其他设备如:监控级、管理级等, 由此, 信息得到的及时的在各个设备中间的传递, 形成一个完整的信息传递网络, 信息的共享得到了实现。

4 电力监控系统的控制级设备

控制级设备在电力监控系统中处于核心地位, 控制整个系统运行工作的中枢。主要组成部件有智能化的仪器、用于通讯的特殊介质、可供编程的控制仪器等。其中, 可编程的控制仪器主要使用PLC系统, 因为它具有功能强大、速度快、通用等优点, 能够满足人们对于设备仪器的自动化和处理快速等众多需求。系统中有众多的组成模块:中央处理器、信号模块、通讯处理器、电源模块、功能模块等。在电力监控系统中有一种智能化的仪表, 是一种集遥感、遥测、遥控为一身的智能系统, 能够保护仪器和自动的监测控制, 并同时进行多组数据的测量, 通过该智能仪表, 还能够进行事故记录、高速记录、故障录波、谐波的分析活动等。

在电力监控系统中人们经常用到年两种通信媒介-光钎和双绞线, 双绞线价格较低, 能够降低设备开支的成本, 但长时间的用于信息传输工作会是双绞线逐渐的衰减, 降低其信息传输速度, 减慢系统整体的运行效率;与双绞线相比, 光钎的价格和成本较高, 但是光钎在抗干扰和传递速度等各方面都有明显好于双绞线的优点, 虽然价格高, 但是性能也很好, 在提高电力系统的监控性能上具有十分大的优势, 所以, 光钎的使用也逐渐普遍起来。

5 监控系统的功能

电力监控系统主要有以下几大功能:

1) 数据的采集和处理功能。电力监控系统能够实时采集信号, 之后对信号精心正确的处理和保护, 这些数据主要包括电度量、信息、开关量、模拟量等。再将这些数据存入实时数据库, 判断各个控制、指令操作是否正确, 做出正确的评判和处理。

2) 安全监控监视功能。电力监控系统能够对各种电气设备的运行情况进行实时监视和监测, 将各类运行参数及时显示出来, 并在发生故障时显示和报警。

3) 宏观调控功能。操作人员通过对电力监控系统的管理, 可以对断路器、隔离开关、电抗器进行调节和电流输出及电容器组投切的控制。在系统的操作中, 控制操作系统的权利只掌握在操作人员手中, 如果在进行不满足闭锁条件和非法命令的操作时, 系统是不会允许命令执行的。

4) 事件处理功能。在有故障和事故发生时, 电力监控系统就会自动的进行事故处理操作。如启动事故音响、断电跳闸、记录事故记忆等。

5) 操作记录功能。电力操作系统除了能记录工作人员的操作和具体时间, 还能对设备仪器的运行情况进行实时的精确的记录, 再将这些事故、操作或者是值日的变更等情况汇总成报表, 供人们的记录和观察。

6) 无功补偿功能。电力监控系统可以对电力系统的功率系数进行定时的调控, 如果功率因素不稳定时, 工作人员也可以进行手动的调控, 使其维持平稳。

6 结语

综上所述, 电力监控系统在三个子系统的维持下, 监控级设备、控制级设备和通信网络等各个综合设备的统一作业下, 发挥了自己重要的功能。这些结构与功能虽是基础, 却也是维护电力系统安全、平稳运行的关键。

参考文献

[1]唐瀚.分布式电力监控系统的研究[J].电讯技术, 2008.