安全监测系统十篇

安全监测系统篇1

【关键词】煤矿；安全监测监控系统；对策

0.引言

我国煤炭资源丰富，但开采条件复杂，自然灾害严重，47%的矿井属于高瓦斯或瓦斯突出矿井。在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，部分煤矿存在突击生产或盲目超产现象，造成近几年矿井安全事故发生率居高不下。为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，关键是建立煤矿井下安全监测监控系统，形成煤矿井上、井下可靠的安全预警机制和管理决策信息通道。所以当前现代化矿井的生产不仅要解决煤矿生产过程中存在的安全问题、生产自动化的问题、又要了解各种与生产经营相关的信息。建立安全生产、调度和管理网络系统，对井上、井下安全生产全面了解，靠及时准确的信息指挥生产和防止各种事故的发生，已成为煤矿设计工作必须解决的问题。

1.煤矿安全监测监控系统的内涵和作用

矿井安全监测监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设备的利用率都具有十分重要的作用。矿井安全监控系统一般由三部分组成：①中心站（包括应用软件、计算机及设备）；②信息传输装置（包括传输接口、分站、传输线、接线盒等）；③传感器和执行装置。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。

2.安全监测监控系统目前存在的问题

2.1通信协议不规范，可集成性差

因为没有一个符合矿井电气防爆等特殊要求的总线标准，所以现有生产厂家的监控系统的通信协议几乎都采用各自专用的，互不兼容。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。在使用中，个别系统虽经多次升级改造，仍不能实现系统资源的有效共享，形成了一个个独立的“信息孤岛”，严重阻碍了矿井安全生产管理水平的进一步提高。

2.2传感器质量和性能

安全监测监控系统配接的甲烷传感器和CO传感器已成为矿井瓦斯综合治理和监测煤炭自燃发火灾害预测的关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。但在现场使用中，虽然系统主机、分站以及软件已经不断进行升级，但国产安全检测用的传感器几乎全部采用载体催化元件，长期以来我国载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁、灵敏度漂移以及制作工艺水平低等缺点，严重制约着矿井有害气体的正常检测。另外《煤矿安全规程》中对甲烷传感器的调校有严格的规定，调校工作需要专用器具和标准气样，对调校人员的技术水平有一定的要求。很多煤矿往往由于缺乏专业技术人员等原因而不能按时对系统进行维护和调校，甚至从不调校，严重制约了矿井有害气体的正常检测。

2.3现场管理和维护水平欠缺

尽管我国各省市煤炭管理部门都强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，而且近几年再次加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。另外，在大多国有煤矿还存在着监测监控方面的管理制度不够健全、对已经存在的监测监控管理制度执行不严、对监测监控系统的监督管理不到位等问题，严重地制约着安全监测监控系统的正常运行。

2.4诊断功能有待加强，系统的可维护性低

现场设备在线故障诊断、报警、记录功能不强，现场设备的远程参数设定困难，影响系统的可维护性。作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能对系统的通讯状况诊断，不能详细地判断故障的性质和故障点。但实际工作中要求能迅速判断出分站、传感器或电缆故障之间，或短路报警与真实超限之间的区别，为维护人员提供故障的类型和方位，以便于迅速处理故障地点。

3.提高安全监测监控系统良好运行的措施

3.1加强技术培训，完善管理制度

监测监控系统维护要求非常严格，所以在日常监测管理工作中采取多种形式提高维修人员的维修技术和操作水平，每月应组织理论和实践的学习，对新调入的安全监测员，重点加强对其基础知识的学习和培养，合理利用售后服务和兄弟矿井相互指导的便利条件，确保矿井监测系统维护的顺利进行。另外要建立细致严谨的管理制度，及时完善有关监测监控管理的规定和制度，有效提高相互监督、相互预警的能力。

3.2规范监控系统统一通信协议

通信协议不规范将造成设备重复购置、系统补套受制于人和不能随意进行软硬件升级改造等后果。为了改变标准不统一的局面，国家出台了很多规范性规程和标准对监控系统及信息传输协议等进行规范，如《矿井安全监控新标准、新规程汇编及矿井安全监控系统设计与选型手册》等。建议各监控系统统一通信协议，统一采用SQL数据库，采用统一数据格式，这样可以很方便对系统进行维修、补套、升级，也可以很方便的建立矿、公司（矿务局）两级数据存储中心，并与上级监管系统联网，实现系统资源共享。

3.3研究和开发高品质的传感器

国产安全检测用甲烷传感器几乎全部采用载体催化元件，严重制约着矿井瓦斯的正常检测，与国外同类传感器比较差距较大。所以国家科研院所应加大科研投入力度，进一步提高传感器应用的可靠性。

3.4发展专家诊断、专家决策系统软件

科研院所应开发专家诊断、专家决策系统软件。专家诊断应具有对故障的智能分析、判断功能，改变系统自检功能单一、简单的情况。在发生事故的情况下，能正确指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材提供决策。

随着现代通讯技术和计算机技术的发展，高性能的煤矿监测监控系统在我国有着广阔的前景。安全监测系统是生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。

【参考文献】

[1]赵延明，高军.煤矿安全监控系统的现状与发展[J].煤矿机电，2007，（3）.

安全监测系统篇2

关键词：煤矿安全 环境监测监控 系统

0 引言

监测监控系统是融计算机技术、通信技术、控制技术和电子技术为一体的综合自动化产品，当将其作为一种安全预防技术设施应用到工业生产和社会生活中时，就称其为安全监测监控系统。在我国的工业安全事故中，煤炭工业的安全事故较为频发且性质严重，尤其以生产矿井瓦斯爆炸事故最为突出。为此，国家有关安全生产监督管理部门专门制定了“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字指导方针，由此可见，煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产中的重要地位。

1 煤矿安全环境监测监控系统组成

根据所述及概念，监测监控系统的功能一是“测”，即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；二是“控”，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等。若系统仅用于生产过程的监测，当安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出，此类系统一般称为监测系统；除监测外还参与一些简单的开关量控制，如断电、闭锁等，此类系统一般称为监测监控系统。

煤矿安全生产监测控系统层次上一般是分为两级或三级管理的计算机集散系统，一般包含测控分站级和中心站级。每个测控分站负责某几路传感器信号的采集和某个执行机构的控制，实现了采集、控制分散；中心站负责数据的处理、储存、传输，实现了管理的集中。中心站与分站和计算机网络之间的通信、传感器到测控分站的数据传输、测控分站到执行或控制装置信号的传输，是通过传输信道实现的。

监测系统一般由地面中心站，井下工作站，传输系统三部分组成。地面中心站一般有传输接口装置和若干台计算机，电源，数据处理及系统运行软件，存贮、打印、显示等装置组成。为了计算机稳定工作，一般还配备了机房恒温调节，不间断电源等辅助设施。

井下分站和传感器构成井下工作站。井下分站的作用是，一方面对传感器送来的信号进行处理，使其转换成便于传输的信号送到地面中心站；另一方面，将地面中心站发来的指令或从传感器送来应由分站处理的有关信号经处理后送至指定执行部件，以完成预定的处理任务，如报警、断电、控制局扇开启等；并向传感器提供电源。

传输系统是用来将井下信息传输至地面和将地面中心站监控指令传输至井下分站的信息媒介。信道，信息传输的通道，监测系统大多采用专用通讯电缆作为信道。

传感器与分站之间一般采用直接传输方式。我国国家标准规定传感器的输出信号应满足以下几种信号：模拟量信号有三种，频率输出（5～15HZ）；电流输出为0～5mA；电压输出为0～100mV；开关量信号输出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。

2 煤矿安全环境监测监控系统技术指标

根据安全监测监控系统的组成，其主要技术指标，主要是以组成系统的各个子系统的技术指标为特征。

2.1 测控分站 容量：是输入、输出量的个数及类型。例如，模入8，开入4个接点信号、4个电流形式信号等；开出4个TTL电平、4个继电器触点输出等。

接配传感器：是指所接配传感器的种类、型号、测量范围、输出信号形式、供电电压、精度等。

检测精度：是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高。

另外，还有分辨率、转换时间、传输距离等指标。

2.2 中心站 主机型号及配置：CPU型号，内存容量，硬盘容量，软驱数量、规格，配置外设的种类、型号、数量等，另外，还有备用主机的情况。

容量：即系统可带分站的数量，例如，井下100个分站，地面10个分站。

传输速率：数字传输的波特率，例如，600bit/s，1200bit/s。波特率越高，传输效率越高。

另外，还有传输距离、可靠性等指标。

2.3 系统信息管理软件 开放性好：组态软件数据库提供了开放数据访问接口，可以实现数据库的二次开发。

安全性良好：所有的设计方案都充分考虑了系统的安全性，使用采集系统对监控系统的影响达到最小。

数据容量大：采用虚拟内存管理技术，理论上数据存储是无限制的（受硬盘空间和内存大小的影响）。

另外，还有响应速度、运行是否稳定、扩展性是否强、兼容性好等衡量指标。

2.4 防爆及防爆标志 根据国家标准的规定，爆炸危险环境用电设备分为2类。有瓦斯爆炸危险的矿井使用的电气设备为I类，除瓦斯矿井以外的爆炸危险场所使用的电气设备为II类。II类电气设备又分为A、B、C三级，这是根据使用场所的爆炸性混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流来分的。II类电气设备还按最高表面温度的不同，分为T1-T6共6组。防爆型设备在外壳上的总标志为：“Ex”。

防爆型电气设备按防爆结构的不同，可以分为以下几种类型：增安型、隔爆型、本质安全型、通风充气型、充油型、无火花型、特殊型等等。

3 煤矿安全环境监测监控系统的种类

监测系统按工作侧重点分为环境监测系统和工况监测系统两大类。每种系统又可能包含若干子系统。如环境监测系统可能配备瓦斯突出预报子系统、顶板监测子系统；工况监测系统可能配有综采监控、胶带监控等各类子系统。

环境监测系统一般侧重于监测采掘工作面、机电硐室、采区主要进回风道等自然环境的参数，其主要功能为监测低浓度沼气（4%以下）、高浓度沼气（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、风量、风速、负压、矿压、地下水、通风设施、煤尘、烟雾等参数，除实时显示检测数据外，还应按《煤矿安全规程》的要求及各矿井实际情况，在一定地点及工作场所设置报警（灯光、音响）和执行装置，以便防止和预报灾害。

工况监测系统一般侧重于监测机电设备，其主要监测参数有采区产量、井下煤仓煤位、采煤机机组位置、运输机械、提升机械监控、设备故障监测及效率监测等等。但生产工况监测信息并非全部要传输到集中监控系统之中。

一些大的监控系统通常包括环境监测与工况监测两大功能，适应性更为广泛。

4 煤矿安全环境监测监控系统的结构

煤矿安全生产监控系统的系统结构分为集中式和分布式。

4.1 集中式 集中式控制是一种中心计算机直接控制被控对象的系统。其特点是信息采集、分析处理、信道管理，控制功能均由地面中心站计算机完成。数据传输量大、负担繁重，中心站计算机是系统关键性节点，当中心站和传输通道发生故障时，将导致整个系统的瘫痪。

集中式控制系统大多为星型结构，其特点是结构简单，将多个节点连接到一个中心节点即可；增加、扩展节点十分方便。中心节点是整个系统的“瓶颈”，该系统的可靠性很大程度上取决于中心节点。

4.2 分布式 分布式多级计算机控制系统，简称DSSC系统，是实时控制系统中广为采用的一种控制系统。所谓分布式多级计算机系统，就是由分布在不同地点，以协作方式互相配合进行工作的多计算机系统。一般在几个地方设置执行简单任务的低档计算机，而较复杂的任务则集中由中、高档计算机去执行。

安全监测系统篇3

岗南水库位于河北省平山县滹沱河干流上，距省会石家庄市约58km，是海河流域子牙河水系两大支流之一滹沱河中下游重要的大（1）型水利枢纽工程，控制流域面积15900km2，总库容17.04亿m3。水库任务以防洪为主，兼顾灌溉、发电、工业及城市生活用水等综合利用。水库于1958年3月动工兴建，1959年拦洪，后经多次续建、加固，2005年6月增设大坝安全监测系统。

大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察。“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测，也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。

在初期蓄水和长期运行中，大坝都存在着发生事故的可能性。大坝一旦出现异常状态，必须及时发现和处理，否则可能导致严重后果。大坝失事不仅要损失全部工程效益，而且溃坝洪水将使下游人民生命财产遭受毁灭性损失。大坝安全监测是水库工程管理工作中最重要的一项工作。

现将岗南水库大坝安全监测系统现状进行简介。

一、概况

岗南水库大坝安全监测系统建设于2005年6月，是由南京南瑞集团公司开发的，应用于大坝水平位移、主坝的渗流、绕渗等与大坝安全密切相关的参量，提供测值预报，进行视图分析，描绘趋势曲线。本系统包括岗南水库大坝安全监测系统除观测仪器及其现地监测单元（Mcu）间的电缆之外的全套设备及材料（含软件、缆线）。

二、大坝安全监测系统的总体构成

水库的大坝安全监测系统由三个基本部分组成：

1、现地监测单元

2、网络通信联接

3、大坝安全监测中心

岗南水库大坝安全监测自动化仪器共29个，依据仪器的分布设置3个现地监测单元和大坝安全监测中心。现地监测单元分别为：主坝2个；调度大楼1个。大坝安全监测中心位于岗南水库调度大楼。

三、岗南水库大坝安全监测仪器的分布情况

1、渗流渗压监测仪器

岗南水库自动观测的项目包括主坝坝体渗流压力观测、坝基渗流压力观测，自动观测仪器为渗压计，型号4500AL，类型振弦式。共安装29支仪器，其中15支仪器电缆引至桩号0+500；14支仪器引至桩号1+150测控单元室内。

水库的大坝安全监测系统分为安全监测仪器部分和自动化网络系统部分。岗南水库的安全监测仪器分布情况如下：

大坝安全监测仪器配置表

2、环境量监测仪器

大坝安全监测系统对坝区环境量监测，设置1台雨量计和1只温度计；接入环境监测用的1套测控单元。温度计安装于玻璃钢制成的百叶箱内。

3、 通信方式和工作体制

岗南水库大坝安全监测系统采用分层分布开放式数据采集系统，运行方式为分散控制方式，可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据，并向大坝安全监测中心报送数据。

系统内部的网络通信采用有线联接的方式；通信介质采用光缆。

大坝安全监测中心与水库监控中心通讯采用网络方式；通信介质采用网络线。

四、系统功能

1、监测功能

包括各类传感器的数据采集功能和信号越限报警功能；本系统能按运行要求，对所有接入系统中的各类监测仪器进行一定方式的自动化测量，存储所测数据，并传送到中央控制装置集中储存或处理，在中央控制装置故障、总线故障或系统完全断电情况下，各台测控装置自动按设定时间进行巡测，自动存储数据等待提取。断电后自动运行，时间可持续一周。每台MCU均具备常规巡测、巡测、定时巡测、常规选测、检查选测、人工测量的功能。

2、显示功能

显示建筑物及监测系统的全貌、各现地监测单元的概貌、监测布置图、过程曲线、监控图、报警状态窗口显示等。

3、操作功能

在工业控制机或管理微机上可实现监控操作、输入/输出、显示打印、报告现在测值、调用历史数据、评估运行状态；根据程序执行的状态或系统工作状况发出相应的音响；整个系统的运行管理；包括系统调度、过程信息文件的形成、进库、通信等管理功能；利用键盘调度各级显示画面及修改相应的参数；修改系统配置、系统测试、系统维护。

4、数据通信功能

包括各个现地控制单元与大坝安全监测中心之间的数据通信、大坝安全监测中心与岗南水库监控中心之间的数据通信、大坝安全监测中心与省水利厅监控中心之间的数据通信。

5、综合信息管理功能

包括在线监测、大坝状态的离线分析、预测预报、报表制作、图文资料；数据库管理及安全评估。

6、系统自检功能

安全监测系统篇4

关键词： 堤防； 自动化监测；预警系统；安全监测

中图分类号： X924.2文献标识码： A 文章编号：

1引言

随着计算机技术的发展，变形监测技术也在不断的发展，作为海岸安全，提防稳定性判断，往往是在获得监测数据后，利用计算机软件建立安全监测系统，进行自动化数据处理以及自动安全稳定信息判断，本文主要是阐述在构建海岸堤防安全监测体系以及相关应用方面的一些经验。

2系统结构

监测系统的大体形式共有三种：集中式、分布式、混合式。现代自动监控方式，多数的设计者则采用监测预警系统中的分布式结构。监测预警系统的组成，共包括5个主要部分：量测仪器、自动采集控制器、信息传输设备，以及其相应的安全评价理论模块和系统软件。系统又分为采集站（即测控单元）、监控主站、远程信息管理中心（如洪指挥中心）。采集站多设立在堤防监测断面（或堤段），多个采集站会分别用微波将信号传送到监控主站。一个监控主站可同时控制多个采集站，并向各采集站发送传感器设置、采集参数、报警参数等指令。主站的数据则会通过电话公网的方式被传输到或其它任何地方。

1）量测传感器

一般来说，堤防监测项目主要包括变形监测（内外部变形）、渗压监测、渗流量监测、环境监测（包括海水位、海水潮位、气温、海风等）等。其中最主要的是对水土压力和位移的监测。对于一个实体的堤防来说，应该根据该堤防的水文、地质、环境等因素，来选择合理的监测项目，并在监测项目的布置上做出相应的优化设计。对于不同的监测项目来说，传感器类型和型号有很多种，但监测方式各不相同。为使监测结果更加有效可靠，应从环境适应性、先进性、长期运行、可以实现自动化数据采集等方面的标准，对各种传感器进行对比筛选。从成本的角度出发，可以将高精度但昂贵的传感器跟稍低精度但价低的传感器搭配在一起使用。

2）数据采集站

采集站的主要任务有：数据自动采集、存储、通信等等，通常由以下由部件：自动采集控制器、电源、微波天线（也可采用总线）、防雷装置等部分组成。在设置采集站过程中，最关键的一步是监测断面的选择，这一步对堤防安全状态的监控管理是至关重要的，既需要综合考察地质、水文、环境条件和往年险情情况，也需要考察堤防线路的长短，为避免电缆埋设过长，一般监测断面之间距离以百米或千米计，各个采集站之间、主站之间具有各自的独立性，因此，采集站可以在主站停机的情况下，自行采集和处理数据。自动采集控制器，应根据堤防监测项目所输出信号类型以及通道数要求来进行设计。在可能的情况下，最好选用标准化设置，这样一来，不同类型的传感器都可接入，且不同的采集站均采用相同的软硬件。采样的时间间隔应合理选择。例如：某系统研制的采集控制器分多段设置，分别为1min、5min、30min、2h、4h等，控制器既可以自动测定，也可以手动定点显示测量数据，系统采集控制器可以设立报警限值，通过报警系统每秒会闪烁若干次进行提示，可以实现多通道报警（如发送数据到防汛中心，短信提醒，在网警报，甚至可以安装鸣笛报警系统）。

3）主监控站

主站的作用是对各个采集站进行管理和控制、发送和接收采集的信号、评价安全状态、报警、向远程信息中心或防汛指挥中心发送数据。为了便于堤防的安全管理和系统维护，监控主站多设置在堤防管理机构的办公用房内。监控主站由以下部分组成：自动监测预警系统软件、控制微机、微波等通信模块、Modem（调制解调器）、电话线路、防雷装置等。

4） 通信网络

在传感器、采集站、监控主站、远程信息中心之间进行数据和命令传输方式有：电缆、微波、电话网等组成的通信网络，信息传输方式可以根据实际需要进行选择，通讯专用电缆、超短波、及地球同步数字卫星等均可以作为信息通讯的手段。通常，系统中包含有三种通信方式：传感器与采集器之间由电缆线连接；采集站与监控主站之间可用微波方式；主站信息会采用通过电话网络以及互联网将信号传至任何地方，各通讯环节都应该在使用前中进行数据精密的检测，以确保不会发生通信故障或失真的事件。

5）安全评价

在预警系统这一环节中，安全评价模块则是更为重要的部分，必须要有安全评价模块，才能根据监测数据评价堤防的安全。安全评价的可靠性，除了依赖监测数据的准确性，其余大部分都取决于评价模块的合理性。因此，在预警系统设计过程中，一定要建立针对堤防具体条件和运行环境的合理的安全评价模块。从实际出发，由于现实问题的复杂性，更为合理的安全评价模块有待于在监测实践中进一步探究摸索。堤防渗流作用是介于饱和-非饱和、非稳定-稳定发展的一个阶段，加之，渗流场又有不同程度上的非均质，几何形状跟边界条件又很复杂。使得在采用确定的方法来计算堤防的汛期动态渗流变得异常困难，难以精确计算和考虑各种各样复杂的情况。一般，对于部分信息环境有非确定性的、会发生动态变化的状况，应该对现场观测的数据进行统计、处理、推断，直接用于堤防渗流险情的判断和预报比较合理。基于预警系统需要以及上述现状的研究，应建立以监测数据为基础的安全评价模块、滑坡预测模块这两种模块。前者主要观测土层实际承受的渗透水力坡降和土的临界水力坡降，对两者进行比较，然后分为安全、轻度危险、严重危险、即将破坏这四个级别的标准；后者采用灰色突变理论对堤坡位移和滑坡形式进行预测。另外，为了对下一时刻的渗流安全进行预测，项目系统还应建立流安全灰色预测模块。

3 监测系统软件

系统软件实现的主要功能包括以下几个环节：采集、检测、控制、存储、计算处理、安全评价及预测、通信等。

1）软件开发工具，软件开发平台选用普遍使用Windows操作系统的PC电脑，即可以满足一般预警系统的开发要求。设计者通常会选C#或者VC++、VB等通用语言作为标准的开发环境，这样一来可以广泛的利用Windows下的各种资源，如控件、OLE对象等。

2） 实现的功能，软件采用的模块结构，主要有数据的采集处理和安全评价预警这两大模块。软件的实现的功能有：

（1）数据采集处理模块：设采集站的选择菜单，监测所得的剖面图形既可以绘制也可以对其进行一定的局部修改；传感器，可以逐个的在监测剖面上进行安装或撤消，最后可以以填表的形式输入编号，类型、型号、量测范围等；可以随时设置或取消报警的限值；采集的数据会以传感器编号顺序形成列表，并标注采集的时间；以采集值的时间为轴，显示信号随时间的变化情况，时间轴可以自行定义，如秒、分、小时、天等；通过数据库总台可以随时调出、查看、编辑，甚至于另行存储。

安全评价预警模块：设有采集站的选择菜单，调用采集处理模块的数据；模块中含有渗流评价、预测模块、滑坡预测模块；评价结果自动弹出，因此当有警情时自动弹出报警窗口的同时，也会报警蜂鸣或电话拨号等指令。

（3）远程信息管理：接收监测主控站的参数和数据，随时了解堤防的运行现状；安装与主站相同的安全评价预警软件，使主站能够方便的对各采集站进行远程的安全评价和预测。系统软件应具备灵活适用、功能齐全等特点，才能适用于堤防的监测与安全预警。

4 结语

提防安全监测系统的构建并不仅仅是软件系统，整个系统构建还需要合理的监测方法和科学布置的监测点，自动化的监测数据采集系统和数据通讯传输技术；完善的安全评价和预测理论数据处理软件。综上所述，提防安全监测系统是一个由多项体系构成的综合系统。

参考文献：

[1]陈光旭. 黄河拉西瓦水电站安全监测分析系统软件的应用[j]. 科海故事博览 科技探索 ，2012，（6）.

安全监测系统篇5

关键词:CAN总线英飞凌XC878矿井安全监测

中图分类号:TP2文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010) 08-040-01

目前,矿山监测技术主要集中在矿山压力、瓦斯、水文水质和粉尘等几个方面。在信息传输采用无线、RS485等成本较高的测量方式,本文将介绍一种基于CAN技术的矿井安全监测系统,成本低廉,安装方便的监测系统

1系统介绍

1.1系统组成

矿井安全监测系统结构框图如图1所示。

图1矿井安全监测系统结构框图

1.2工作流程

XC878单片机进行各个传感器的初始化及数据的采集,然后通过自带的CAN接口将数据发送到总线上,上位机通过CAN总线转USB接口将数据进行显示,然后可据此判断矿井的整体结构各个参数。上位机可对单片机的状态进行查询。

图2工作流程图

2硬件设计

2.1XC878单片机

单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

XC878是高性能 8位微控制器。片内集成 CAN控制器并支持 LIN,具备高级互联功能。

2.2传感器

倾斜测量采用SCA100T高精度双轴倾角传感器。应力和地音的测量均采用电阻应变片组成全桥式测量电路,原理如图3所示。

图3全桥差动电路

2.3上位机

上位机采用微型计算机,运行 Windows系统 ,采用USB转CAN接口电路,实现与单片机实现双向通讯 。

3软件设计

(1)单片机的软件包含以下 4个部分:单片机初始化、A/D采样、各个传感器的数据采集、CAN报文的发送及接收。

(2)上位机软件采用C++设计,通过USB转CAN接口与单片机进行通讯。

4结束语

根据本文思路设计出的矿井安全监测系统,操作简便、价格低廉、能准确及时地监测到矿井的状态,非常适合规模较小的矿井安全监测。

安全监测系统篇6

关键词：乳化炸药，生产线，安全监测系统

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国的乳化炸药生产已经有20多年的历史，已经能够独立进行大规模与自动化生产，并在许多方面实现了技术突破。然而由于乳化炸药的易爆特性，对安全性能的要求非常高，所以必须保证其生产的安全性和可靠性。本文通过构建乳化炸药生产线安全监测系统，以诊断知识库的方式为其建立安全监控模型，结合完善的行业技术经验以及乳化炸药的特殊生产流程，实现了乳化炸药生产过程的安全预警。本文的成果具有比较好的理论价值与实践意义。

2系统需求分析

乳化炸药属于特殊产品，涉及到复杂的生产流程，也具有较多的故障点。由于生产过程的特殊性，其中某些故障征兆是难以被直接监测的。所以，必须有一套高效、准确的安全预警体系，对可能发生安全事故的故障点和关键工序进行实时的监测和管理。

3安全监测系统的设计

3.1检测系统框架设计

3.1.1模块功能

结合乳化炸药的生产工艺流程以及对安全性能的需求，所设计的生产线安全监测系统在模块功能方面必须满足以下的要求：

（1）生产线关键参数的周期性显示。系统应能结合生产线关键参数的具体类型，实时读取生产线关键参数，并设置参数阈值，超过阈值则发出报警。

（2）系统应通过所提取的实时数据，对生产线进行快速故障诊断。

（3）结合关键参数的数值，对生产线做出故障评估与分类，在系统正常运行时，通过计算各类关键参数之间的关联，预测系统可能发生的故障或者障碍。

（4）引入智能化推理机制，对事故原因进行判定，从而为生产线技术人员提供辅助。

当前，成熟的乳化炸药生产线已经拥有的安全监控包括：各类现场测控仪器以及上、下位机，通过这些传感器和监控软件，能够实时抓取有价值的生产线参数。所以，本文所涉及的系统，其硬件部分可以沿用目前生产线已有的设备，通过一定的协议和规约，从这些设备所读取的参数值当中提取出反应设备安全状态的信息，进行生产线的安全故障诊断。

3.1.2诊断模型

故障诊断的专家系统，是基于已有的专家经验，将这些经验通过分析而形成诊断的规则，从而实施处理来自各类传感器的数据，并借助良好的推理机制，及时预报可能出现的隐患，并告知系统用户，实现乳化炸药的安全监控。结合以上需求与特点，本文设计了下图所示的乳化炸药生产线故障诊断模型：

图 ：乳化炸药生产线故障诊断模型

在这个专家模型里，可以为生产线的故障诊断设计出标准流程：在模型刚刚建立的时候，结合乳化炸药生产领域的专家与技术人员的经验，以及乳化炸药的具体生产工艺参数，分步骤构建生产线故障知识库，并通过算法，从知识库中提炼出诊断规则，进行测试和修正。在设计规则的时候，结合故障的严重程度以及可以容忍或者规避的程度，为不同的规则设定不同的优先级别。当生产线的数据传输至信息系统，便可以结合这些优先级为之进行分类，并及时地发现和预警值得关注的故障现象。在诊断结果得出之后，通过系统的推理机制，为用户建议故障的处理方法与应急机制。

3.2知识库的建立

3.2.1故障知识的表达方式

以数据类型作为分类标准，生产线数据可以归结为两个大的类别，分别是工艺类型的数据以及设备类型的数据。以生产线控制的角度分类，则可以分为实时数据、检测数据以及变频数据。本文进一步细分工艺类型的数据以及设备类型的数据，前者可以分为生产线实时温度、生产材料的流量状态、材料液位状态；后者则可以进一步分为电机参数、轴承参数、部件疲劳度、磨损参数等。考虑到以上的参数复杂度较高，本文推荐引入“面向对象”的设计理念，将系统划分为多个对象，每个对象拥有自己的属性，其属性值便是被实时监测的内容。这种方法有利于快速定位故障，提升了故障反应的准确性和效率。

3.2.2故障规则的产生

安全监测的中心便是对于故障规则库的维护，只有配置了算法达标的规则库，才能实现准确、快速定位故障。规则库中所有的规则，来自乳化炸药领域内的技术人员经验，以及生产线所积累的所有操作数据。通过这些数据以及其间的联系，来对故障发生的现象、性质、严重程度以及处理方法进行描述和推断。因为来自技术人员的“经验”类规则属于主观性的知识，原始的经验难以进行归类，具有不可量化的特性，所以必须以合理的算法和方法论来组合、提纯这些规则。本文推荐以模糊规则的方式来描述技术人员“经验”中的难以量化的不确定因素，从而使其规则可以适用于专家推理。结合乳化炸药经验与知识的特点，可以引入“产生式规则”，这种规则结构简单，能够对经验类的知识进行良好的转化与表达。基于产生式规则的乳化炸药知识表达形式为：

以IF-THEN的格式，对技术人员的经验数据进行梳理和分析，最终形成一套完整的故障诊断规则，存储在系统数据库中。

3.2.3故障预警的实现

在乳化炸药的生产过程中，涉及到不同类别的原始数据，而故障之间往往不是孤立的，不同故障现象间存在着千丝万缕的联系，所以，推理机制的复杂度和智能化程度很高，并设定了故障预警功能，该功能能够实时分析各个参数之间的关联度，通过对安全隐患的预测而实现对大概率事件的预警告。

具体的预警实现方法为：对所检测到的各个对象的属性值进行量化，结合标准值对这些量化之后的属性值进行分级，通过等级划分，结合该参数的状态，最后推演出此对象安全状态值，假如这个值已经超越了某一事先设定好的阈值或者已经处于临界状态，则发出故障预警。

3.2.4优先级的设置

在故障知识库中，由于乳化炸药的生产可能出现的故障种类非常多，而相应设定的诊断规则也十分复杂，为了克服传统的安全生产专家系统效率不高的问题，本文通过对优先级的设置，对故障知识库进行优化：

首先，对生产线的安全性能划分为不同等级。如果生产线处于正常运行状态，则为良好级别；如果生产线处于“隐患”状态，则为一般级别；当生产线发生了不影响安全的小故障，则将其置为“维护”级别，若生产线出现比较严重的故障，则为“危险”级别，必须停机报修。

其次，结合以上的故障级别，进一步对所指定的安全诊断规则分级。本文结合乳化炸药生产线的特点，将此级别分为停机报警、报警不停机以及不处理三个级别。

3.3系统故障推理与解释机制

通过系统结合知识库的推理，才能精准地定位故障，或者进行预警。本文设计的推理步骤为：

（1）读取生产线的参数，对其进行量化，使其变为标准格式的待诊断数据。从专家规则库中提取“停机故障”的故障规则，分别与这些数据进行匹配度计算，当出现高度匹配时，便判定重大的故障已经发生。

（2）匹配之后，如果系统的停机故障并不存在，则接着把以上经过量化的数据与生产线的“多因素复杂故障”规则表进行匹配，进行匹配度计算，当出现高度匹配时，便判定相应等级的复杂故障已经发生。

（3）在发出故障预警之后，通过专家知识库的表达，向终端用户输出对这些故障的解释以及可能原因的推断，并指导用户进行相关的操作，以快速排查故障。

结合以上的故障预测方法，以及推理过程和解释机制，本文所设计的安全监测系统分为三个主要的功能模块，分别是生产线故障诊断模块、生产线数据解释模块以及用户控制管理模块。如下图所示。

图：安全监测系统结构图

信息系统三大模块的运行机制为：（1）生产线诊断模块，通过专家知识库的支持，对所读取的数据进行分析和计算，通过推理，得到系统当前的整体安全值，如果出现故障或者隐患，则给出相应的报警或者提示；（2）控制管理模块：结合生产线当前的参数，以故障诊断规则进行判断，通过与数据库的比对，为生产线的管理者提供安全信息；（3）数据解释模块：实时获取来自生产线的数据和参数值，对其进行初步的处理使之量化为可以存储，也可以进行安全判断的标准化数据，在存其他模块时进行提取。

4 结束语

随着社会经济的发展，对乳化炸药的需求渐渐递增，由于乳化炸药的生产地址包庇集中，因此其生产安全性被高度关注。本文通过阐述乳化炸药生产线安全监测系统设计与实现，在分析系统需求的基础上设计了功能，并由此而构建了专家模型，从而实现乳化生产线的系统安全。

参考文献

[1] 何楠，吴龙祥. 我国乳化炸药工艺及设备的现状与发展趋势[J]. 爆棚器材,2012,35(3):17 - 20.

[2] 李志峰，迟淑萍，宋仁峰. 国内外乳化炸药现状及技术发展建议[J]. 矿业工程, 2011,9(5): 42 - 44.

安全监测系统篇7

[关键词]煤矿安全监控系统现状完善措施

2008年，福建煤监局、福建省经贸委、福建省安监局联合下发了《关于印发福建省煤矿安全监控系统装备联网和维护使用指导意见的通知》（闽煤安监综合〔2008〕18号）的文件，要求全省所有煤矿（含新建、改扩建矿井）必须建设安全监控系统，作为颁发（变更、延期）煤矿安全生产许可证的必备条件之一。矿井安全监控系统的建设，必须符合国家和省有关标准和规定的要求。煤矿建设项目安全监控系统建设列入安全设施“三同时”管理，整合技改矿井的安全监控系统建设，必须与整合技改同步实施。

1泉州市煤矿安全监测监控系统现状

泉州市辖区内现有管理型煤矿企业12家（地方国有煤矿1家，乡镇煤矿企业11家），矿井42对（地方国有矿井2对，乡镇煤矿40对）。“六证”齐全和已通过安全设施“三同时”验收的矿井，都装备了监控系统。到目前为止，我市已有31对矿井的煤矿安全监控系统已经泉州市煤行办组织验收合格，并与省级监控中心平台和市分控中心成功联网。我市使用的煤矿安全监控系统有镇江中煤电子有限公司生产的KJ101N系统、北京神州鼎天数码信息技术公司生产的KJ83N系统。

2泉州市煤矿安全监测监控系统存在的问题

虽然我市“六证”齐全和已通过安全设施“三同时”验收的矿井都装备了安全监测监控系统，但是在实际使用中，还存在一些问题，主要体现在：

2.1我市煤矿企业中，大多数乡镇煤矿技术力量严重缺乏，没有监测测控方面的专业队伍，管理人员及工人技术及文化素质普遍偏低，缺乏对监测监控系统及其配套设备的原理、功能、性能、故障原因及检测、维修、维护方法的了解，因而监测监控系统在运行中发生的故障，无力维护和排除。有的煤矿监控管理人员在地面中心站经常操作失误，加之对监控软件、设备的功能，如定义、设置、打印、查询等知者甚少，致使“指挥系统”失灵，使监测监控系统不能发挥应有的作用。

2.2 煤矿企业以为安装了这套系统就“万事大吉”了，至于系统是否运行正常、监控能否起到作用、监管到不到位等根本无从谈起。

2.3 目前煤矿企业没有专门的检定、校正手段和技术人员，造成在用各类传感器的监测精度不准、误差大。如甲烷传感器、风速传感器、负压传感器、一氧化碳传感器等出现显示“-”或“0”，与便携检测仪表相比出现误差，有的甚至偏差很大。其严重后果不但使监测监控系统无法正常运行，而且由于常常误报警、误动作，使煤矿企业无所适从，一方面使安全隐患“脱离”了监控，导致引发事故的可能性变大。

2.4 安装施工单位在施工时没有严格按照设计方案进行施工，存在偷工减料，在地面线路和设备没有安装防雷装置，地面线路布设不规范，容易被雷击，导致设备损坏，设备损坏时维修也不够及时，引起安全监测监控系统不能正常使用。

2.5 监控系统管理员职责不清。有的管理员对上传及查询数据的概念不清楚，各种记录报表填写不及时，出现异常情况不能及时汇报，不知如何采取相应措施，使事故隐患得不到及时解决。

2.6 有的煤矿，监控系统传输线与矿用电源电缆混挂在一起，造成信号传输不稳定，没有定期检查传输线路，造成通讯中断、传输不正常、数据不准确等故障。

3煤矿安全监测监控系统的完善措施

3.1 提高认识，牢固树立“安全为天”的安全生产观念，坚定不移地落实国家相关政策，不折不扣地完成“死任务”、“硬指标”，消灭“漏洞”，不留“死角”，是抓好监测监控系统装备、管理的重要前提。

3.2 高标准，严要求，选择设计、安装、生产、售后服务好的厂家，是建立高质量监测监控系统的重要技术支撑。

正确安装、使用安全监控系统。煤矿企业要在规定的地点和位置，按规定的要求安设相应类型的传感器，并根据生产环境的变化对传感器、闭锁装置功能测试，确保监控系统作用的充分发挥。设备厂商应加大研发和升级设备，特别是要更新传感器技术。传感器是监控系统的技术基础，也是关系监控质量的重要方面。应该采用新技术、新理论来完善传感器的功能，使其更加智能化和功能化。

3.3 坚持监测监控系统的装备标准，做到不欠账、不走过场，不断完善，逐步升级，是确保监测监控系统发挥作用的重要保证。

煤矿企业要严格按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ 1029-2007）的规定，对安全监控设备进行定期调校。新装备按《煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）》制造并取得新的煤矿安全标志的系统，接入系统的传感器稳定性大于15天，传感器调校期应为10天。要确保甲烷传感器调校期间系统正常运行，煤矿企业必须按照《指导意见》要求配足备用甲烷传感器数量，如煤矿企业备用甲烷传感器数量不足，调校期间系统不能正常运行，必须进行停产调校。

3.4 建立可操作的监测监控系统管理体系和监管体系，是确保系统运行的重要组织保障

监管部门要加强对煤矿安全监控系统的监管。要把煤矿监控系统管理员的培训放在监管工作的第一位，对监管范围内的煤矿监控系统不能正常使用，传感器安装地点不正确、数量不足、数据不准、未按规定调校，断电闭锁装置失灵或未定期进行功能测试，以及测控数据没有传输到省、市监控中心的煤矿，要依法严肃查处。

3.5 强化对监测监控管理人员的技术培训，提高各类监管员和一线工人的素质，是维护煤矿监测监控系统正常运行的重要基础

煤矿企业要加强基础建设，完善各种规章制度，确保安全监控系统正常运行。要制定事故应急预案、安全监控岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。配备足够的管理、维护、检修、值班人员，对监控系统实施管理和维护。管理、维护人员必须熟悉监控系统的性能，掌握管理、维护技能，经培训合格后持证上岗。

煤矿在安装监控系统前，要由厂家对煤矿的监控管理员、维护工进行系统安装重要性以及监控系统原理、功能等等方面的理论培训。在授课的同时，进行实际、实物操作培训，如断电接线、传感器挂接、故障查找等，进一步提高现场管理人员的技术素质和实际操作能力，保证及时有效地解决监测监控系统运行中出现的问题。

3.6煤矿企业要把安全监控系统维护和正常运行使用纳入隐患和排查治理内容，定期排查治理安全监控系统存在的隐患，定期进行检修维护。要加强设备、网络的日常维护，保证正常运行。

安全监测系统篇8

【关键词】非煤矿山;井下安全;综合监测监控;统一决策

矿山安全是采矿工业可持续发展的重要组成部分，搞好矿山安全工作，对发展地区经济和保持社会稳定具有重要意义。然而随着矿产资源开发强度的加大，矿山安全事故预警和防治技术相对于矿山开采技术来说相对落后以致矿山生产环境不断恶化，矿山事故越来越严重，且各类可导致矿山安全事故的潜在隐患也在增多。频繁发生的矿山安全事故，给国家、企业以及职工家庭造成了巨大的生命和财产的损失，严重制约了国民经济和矿山企业的可持续发展。

从现在矿山应用上来看，矿山安全监测由各个设备厂商独立的监测系统组成，由于各个监测系统标准不够统一，导致各个监测系统信息不能互通，操作繁琐、信息对比不方便，难以进行综合判断和决策，因此建设统一安全监测监控平台有着现实的意义。通过综合研究，逐步掌握各个监测系统的设计、实施及维护等关键技术[1～3]，对系统底层数据进行分析整理，构建统一的数据交换格式和开放数据交换接口;利用先进的信息技术对各个监测系统监测数据进行深入分析;将各个系统合理进行整合，构建集中综合安全监测监控指挥平台。

1.研究思路及关键技术

非煤矿山安全综合监测监控系统是以GIS为平台展现井下矿道布局，集成井下人员定位、巷道环境监测监控、井下通信联络等相关安全监测技术[4]，从GIS上直观观测到井下人员情况和其他安全监测设备的监测数据，利用远程控制技术对井下风机、水泵等安全设备进行远程控制。分析和研究网络技术、信息技术在矿山作业中的作用，运用信息化手段对矿山的安全生产管理进行辅助支持;需要解决以下几个关键问题：

统一数据格式：把井下人员定位子系统、监测监控子系统、通信联络子系统的数据统一整合到管理平台。通过各个厂商的接口进行收集的数据库数据，形成统一的数据。

数据综合分析：如何提炼出有价值的数据，并进行综合分析为矿山的安全决策提供科学的数据依据。

报警数据模型的建立：根据事件行为进行实验数据，并且通过实验数据分析制作报警数据模型。报警后如何触发应急响应。报警数据模型的建立为矿山安全生产提供有力的保证。

无人值守远程控制系统的研究：对矿山电力系统、排水系统、通风系统、提升运输计量系统、选矿系统等高危区域进行自动化改造，达到远程自动控制，逐渐减少危险区域人员数量，直至达到无人值守，打造本质安全。

2.系统实现

2.1 软件开发环境

系统采用SOA框架结构，以面向服务的设计理念对各子模块的结构和功能进行详细设计;采用三层分布式开发技术，以Microsoft公司的.Net4.0为系统开发平台，以SQLServer2008为数据库平台，通过系统开发，全面实现系统的各项功能。

2.2 数据设计路线

系统中涉及多家设备厂商，需要把多家设备厂商的数据进行整合、分析，数据流的走向就显得十分重要。考虑系统的扩展性，会有一个数据总线监听各个厂商数据库中的传感器关键表，同步到系统的业务表中。（如图1所示）

Web平台：前台的表现平台

GIS平台：根据用户提供的基础地理信息数据，绘制井下巷道走向。与web平台进行前台的数据交互。

数据监听服务：对需要集成的厂商的数据进行数据监听，为主系统的实时数据做保证服务。

Webservice：业务的处理层，对前台提交的请求进行提交。

图1

2.3 系统框架

系统总体结构如图2所示：

图2 系统总体结构

按照系统各部分的功能及属性，可以粗略地将系统归纳为五层，每一层均有相对集中的逻辑处理范畴，主要是以下三层。

设备接入层：主要为井下人员定位设备、环境监测监控设备、井下通信联络设备，以及井下GIS数据。

数据维护层：对需要集成的厂商的数据进行数据监听，为主系统的实时数据做保证服务。

功能应用层：核心管理层，包括系统管理软件、数据综合分析及展示、综合预警报警，访问控制。

2.4 系统功能

系统在技术上实现以下功能（图3是系统界面图）：

图3 系统界面图

1）矿山各种监测监控子系统集中管理，统一调度指挥，集中控制

单点登录：用户登录系统后通过接口访问监测平台各类数据。

数据集中展示：集中展示井下人员状态、环境监测（一氧化碳监测、风速风压监测、视频监测等）数据、运行状态等信息。

2）系统自动预警报警，远程联动控制

多种方式报警：当传感器数据超过预警值时，采用声光警报、短信通知相关责任人、内部通讯系统报警联动等多种方式进行报警。

设备远程联动控制：系统通过调用设备的远程控制接口，对远程控制安全设备的启动、停止进行控制，数据报警和安全设备自动联动控制。

3）利用3D实景矿山，图形图表直观方式展示全矿山安全生产状态

图形化分析手段：利用图形化手段展示数据，对比历史数据，比较分析数据，趋势分析并进行图形化展示，使用户能够直观获取传感器、设备运行数据。

3D虚拟现实展示：利用虚拟现实技术展示井下人员状态、设备运行状态。

3.关键技术

（1）监控设备统一采集控制接口

在非煤矿山安全监测设备众多，监测设备厂商采用的监测手段和传输方法以及数据处理均不尽相同。系统从平台服务和开发通讯物联网设备入手，解决接口不同的问题。

平台服务采用增量的开发代码的方式进行开发，集成主流设备厂商数据接口，根据具体项目需求不断的增加接口数量，来满足统一数据采集的问题[5]。以PIC基础上开发通物联网通讯设备。该设备制定统一的控制命令和接收格式，兼容不同命令格式，实现统一的命令控制。

（2）报警机制的建立

对于单一监测报警机制相对简单单一，面对集成人员定位、视频监控、环境监测以及其他监控设备，报警复杂程度成几何倍数增加。

系统采用环境监测为主要报警条件，其他监测为辅助报警条件，无关联的监控设备无关联报警，如某一区域co超标，根据人员定位信息找到所有附近人员，触发人员随身的定位卡报警，同时开启附近的通风系统以达到解除报警。

（3）无人值守控制

4.结论

该系统利用矿山GIS、监测技术、自动控制技术，对环境参数实时监测，自动预警报警;对设备进行远程自动化控制和智能化管理，压缩井下施工人员，逐步实现井下无人值守，从源头上减少安全生产事故的发生与损失，最终达到本质安全;系统将各个分离的安全监测监控子系统整合起来，从而消除各个子系统造成的信息孤岛，统一数据信息格式，集中数据管理。实现对矿山井下、井上的统一应急联动、统一决策指挥、统一数据共享与分析，为科学指挥决策提供更加综合全面直观的数据分析。

参考文献

[1]煤炭安全规程编委会1煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2001.

[2]朱乃立.计算机网络实用技术[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[4]闵晓勇等.网络技术在煤矿安全监测监控中的应用[J].矿山机械，2005（4）.

安全监测系统篇9

引言

高速列车运营的安全性，是全世界铁路部门均予以重视的问题。1981年6月印度马特那附近的铁桥和1986年12月日本山阴线余部桥梁上发生的列车灾害事故都说明：一个及时、准确、可靠的报警系统，对于避免这些事故的发生至关重要。本文针对高速铁路中高架桥和高路堤上列车运行的安全性，提出了安全监测系统方案：报警装置对与列车安全行使有关的参数进行实时采集和处理，根据专家系统综合处理采集的数据发出报警与限速信息，并通过无线通信将这些信息传输给列车上的调度中心。

一、系统总体设计

本系统分为两大部分：一是对风速、风向、降雨量、环境温度和轨道振动信号的监测装置（装于需监测的高路堤或高架桥上），主要包括以AT89C52单片机为核心的基本数据采集处理模块，以RS-232-C标准接口芯片MAX202CPE为主的有线通信接口模块及以FC-202BN为主的无线通信模块；二是监控报警信息传输系统，利用有线通信或无线通信方式，实现该装置同调度所的上位计算机（PC）进行报警信息传输，或者直接同列车上的电台通过无线通信传输报警信息。有线或无线通信采用开放式的二级通信网络结构，其结构框图如图1所示。

    1.硬件设计

监测装置主要由数据采集处理模块、无线通信模块、硬件抗干扰模块、数据存储模块等组成。监视装置硬件结构框图如图2所示。

（1）单片机数据采集处理模块

数据采集主要由AT89C52单片机、AT28C64存储器、8279键盘显示接口芯片、8155、ADC0809等组成。鉴于AT89C52的宽工作电压范围，高容量的Flash程序存储器、可靠的加密方式、较好的兼容性，我们采用该芯片。同时利用AT28C64存储历史参数值及可修改常数、报警值设定等。Intel公司的8279具有键盘显示接口的强大功能，扩展4×4的键盘和外接5位LED显示器，使之具有良好的人机界面。8155主要完成风向格雷码信号的并行采集。ADC0808用于处理雨量和加速度传感器的模拟信号。

（2）无线通信模块

电平转换器由RS-232-C标准接口芯片MAX202CPE构成。利用RS-232-C接口进行有线通信，虽然相对于TTL电平抗干扰能力大大提高，但由于受回路电容负载限制，同时它属于单端信号，传送存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，其通信距离仅在20m内，这远远不能满足实际要求。若采用RS-485接口，通信可达数km，但由于回路电容大而可靠性不高，为此采用无线通信方式。

    FC-202无线通信模块由发射机、接收机、锁相环、基带处理及调制解调器、CPU（AT89C2051）、RS-232-C接口组成，如图3所示。其通信原理为：采用MSK调制方式，将基带信号调制并将功率放大成射频信号，再利用VHF/UHF频段发送和接收，然后解调、放大还原成相应的基带信号，完成数据无线传输。FC-202无线数传模块内含VHF/UHF频段范围的无线收发机。收发采用双锁相环及双VCO技术，收发转换速度快，其接口为RS-232-C标准接口，可直接连接计算机或带有串口的设备。FC-202无线数传模块可存储16个通信信道，空中传输率兼容1200b/s或2400b/s，模块功率为5W，可方便完成15km以内的远距离无线数据传输。

（3）硬件抗干扰

单片机系统包括较大功率的电源电路、高速数字电路、小信号模拟电路。为避免各部分信号的相互耦合，对硬件抗干扰采取了电源去耦、模拟信号滤波、分离布局不同类型的电路、加大电源和地线的走线面积等措施。

2.软件设计

（1）单片机多机通信程序设计

AT89C52单片机本身具有全双工串行数据通信功能，其实现由SCON和PCON两个特殊寄存器控制。本系统选用方式3的9位数据异步通信方式，无奇偶校验。通信时各单片机装置中SCON的SM2均设置为1，上位机发送某一地址码并置R1，则所有的单片机均发生接收中断，此时表明上位机发来的信息是1帧地址信息。当某一单片机发现其接收的地址信息与本机地址相符时，SM2=0，并把本机地址作为应答信号返回给上位机，准备接收上位机发来的命令或数据。地址相符的单片机收第9位为0的数据或命令；而地址不符的单片机则保持SM2=1，不能产生中断标志，信息将抛弃，从而实现了上位机与单片机的一对一通信。通信初始化为

MOV SCON，#0F0H

MOV PCON，#00H

MOV TMOD，#20H

MOV TH1，#0F3H

MOV TL1，#0F3H

（2）PC机软件设计

在串行通信中调用Windows的API接口方法，是实现VB直接控制串行口硬件的有效方案。VB提供了一个名为Mscomm的控件（或Winsock控件），能为应用程序提供串行通信功能。初始化和定时数据通信程序如下：

Dim Cindata As Variant

Dim Coutdata(0) As Byte

Private Sub Form_Load()

MSComm1.CommPort=2 '端口设置为2

MSComm1.PortOpen=True '打开端口

MSComm1.Settings="2400，n,8,1" '通信方式设置

MSConn1.InputMode=comliputModeBinary '以二进制形式传送

End Sub

Private Sub Timer2_Timer()

Coutdata(0)=CUMADDRESS '发送下位机地址

MSComm1.Output=Coutdata

Do

DoEvents

Loop Until MSComm1.InBufferCount>=1

Cindata=MSComm1.Input

If Cindata(0)=CUMADDRESS Then

Do

DoEvents

Loop Until MSComm1.InBufferCount>=DATALENGTH

Cindata=MSComm1.Input

┆

End Sub

（3）软件抗干扰设计

调试中发现常有死机、接触不灵敏问题，因此必须考虑抗干扰设计方法。单片机受干扰导致出错而无法自动恢复正常状态，通常是由于RAM区数据被破坏的缘故。我们利用AT89C52的数据RAM单元在每一个主要程序模块入口设置检验标导，结束时验证其标志是否与入口时一致，还要验证重要的数据标志是否正确（如键盘的键值），否则程序将进行出错处理。另外，设备软件看门狗，利用AT89C52不用的T2定时监视程序是否正常运行，这样保证了运行的可靠性。

3.传感器的标度转换

（1）线性标度

对于风速传感器，利用AT89C52的I/O口，测出与风速成正比的脉冲信号，因此可以线性标度。设0.5s内的最小脉冲数为A0=0个，最大脉冲数Amax为255个，A为测得的脉冲数；起始风速V0=0.08m/s，最大风速Vmax=65m/s，V为实际风速值。根据线性标度公式则有

（V-V0）/(Vmax-V0)=(A-A0)/(Amax-a0)

代入数据得V=(0.25459A+0.08)m/s

对于DS1820单线数字温度传感器，其温度测量范围是-55～+125℃，增量值为0.5℃。在n≤64范围内（n为P1.0口所挂DS1820的个数），每一片DS1820有1个自己的序列号，单片机与DS1820通过单线串行通信，单片机向某一DS1820写入序列号并启动转换，经过1s的延时转换时间后，再进行下一个DS1820操作。DS1820输出的是与温度成正比的数字信号，采用线性标度。设在P1.0口测得的数字信号值为T，实际温度为t，则有

t/℃=T/2

在本装置中，仅接有两片DS1820：一片装于机箱主板上，监测机器运行时温度是否正常；另一片置于机箱外，作为监测环境温度之用。

    （2）非线性标度

风向传感器是应用格雷码盘将风向机械信号转换成电信号的。测量范围为：0～360°，分辨率为3°。由于用8155并行口接收的7路格雷码信号与风向成非线性关系，所以采用非线性标度。具体做法是将格雷码与风向的对应关系存在AT28C64中，以备查表之用。雨量传感器输出的是具有0～

5V的模拟信号，利用ADC0809实现模数转换，采用非线性标度转换。加速主传感器是将纵、横向位移信号转换成电压模拟信号信号的装置。标度转换与风向传感器相同。

二、监测报警系统功能特性

（1）是可方便切换的有线和无线通信网络结构，系统构建灵活方便，可根据监测区段的实际情况灵活更改系统配置，具有良好的可维护性；

（2）调度所的PC机可动态显示各监测点的列车限速或停车报警信息，并实时调度列车运行；

（3）装置本身具有独立的参数显示、指示灯和蜂鸣器报警功能，可方便测试之用；

安全监测系统篇10

【关健词】水利水电枢纽工程；安全监测；自动化系统；监测设计

某水利水电枢纽工程由混凝土双曲拱坝、右岸引水发电系统等建筑物组成。坝顶高程390.00 m，最大坝高138.00 m，电站装机2台，单机容量35 MW。工程等别为Ⅱ等，相应拦河坝、电站引水洞进口等建筑物为2级。电站引水洞、电站厂房、开关站等建筑物为3级。坝址区主要岩层为天河板组泥质条带灰岩、豆状灰岩，石龙洞组白云岩、白云岩夹灰岩，岩体较完整，抗压强度较高，坝基上游为石牌组砂质页岩、粉砂岩。坝址区岩溶不发育，岩体透水性弱，断层不发育。

根据该工程特点，安全监测系统设计将按照重点、一般两个层次选择监测部位，有针对性地布设各类监测设施；充分考虑当前监测技术的发展现状，力求采用可靠、先进的监测手段，及时、准确地掌握建筑物及其基础从建设到运行全过程的安全性状，为分析、评价工程安全和决策提供可靠依据。监测设计力求做到施工期与永久运行期监测相结合，仪表量测与人工巡查相结合，人工采集与自动化半自动化采集相结合。监测系统的重点则放在对两个效应量的监测上，即变形和渗流。

1安全监测的目的

该水利水电枢纽工程安全监测以确保各类建筑物在施工期、蓄水期和运行期的安全为主要目的，同时兼顾验证设计、指导施工等需要。

首先，通过对各类建筑物整体状态全过程持续的监测，采集建筑物的变形、渗流、应力应变、温度变化各效应量的初始值、基准值和各阶段变化过程的数据，及时进行分析与评价。对危及建筑物的不安全因素及时提出处理措施，为有关部门决策提供依据。

其次，通过安全监测提供的有效数据，检验设计方案的正确性，检验施工质量是否满足设计要求。施工期的监测，还可以检验施工方法和施工措施是否符合设计意图，也可以检验某些设计是否符合实际，从而为改进和完善施工方法和措施，优化和完善设计服务，以达到设计、施工动态结合及不断优化的目的。

此外，多项目、多功能的长期监测实践，可以为我国水利水电工程设计标准的改进和监测水平的提高提供依据。

2设计原则

根据该工程结构特点和地质条件，确定安全监测的总原则为“突出重点，兼顾全面，统一规划，逐步实施”。

选取工程中有代表性的部位作为重要监测断面，其他部位为一般监测断面。重要监测断面观测项目齐全，仪器布置相对集中，对重要的效应量采取多种方法平行进行观测。一般监测断面以重要物理量为主，仅布置少量仪器和测点，以掌握工程的整体工作状态或施工过程中出现的新情况。监测项目中又以变形和渗流为主，应力应变及其他项目为辅。

该工程建设期长达4 年，监测系统不可能一次建成，特别是施工期必须采集的初始资料，不可能等待监测系统完成后才开始采集，因而必须根据施工计划和监测规划逐步实施。但监测系统作为一个有机整体，必须在工程开始施工前进行统一规划。

3监测系统总体结构设计

该工程安全监测系统是一个由各建筑物、多种监测项目和数以百计的监测仪器、设备和计算机硬软件组成的复杂而庞大的信息采集、管理、分析、评价和反馈系统。它的总体结构可以概括为：“一个整体系统、两个子系统、三大环节、二级监控，设计单位提供技术支持，业主单位决策”。

针对该工程建设期较长，各建筑物分区布置，运用相对独立的特点，将各建筑物分别独立形成安全监测子系统.以满足施工期安全监测要求；工程完工后，各安全监测子系统将成为整个工程安全监测系统的有机组成部分，由工程安全监控中心统一管理。整个工程安全监控系统共设两个子系统，从左至右依次是：大坝子系统、电站子系统。

该工程安全监测系统的运行可分为3个环节：数据采集、数据管理、资料分析及建筑物安全度评价。数据采集包括MCU自动采集、人工采集和巡视检查。数据管理包括对原始数据的可靠性检验和必要的处理及存储管理。资料分析及建筑物安全度评价包括初步分析其规律性和合理性，对建筑物安全度作出初步评价。使用数学模型，运用多种分析理论，对建筑物的工作性态和安全度作出综合判断和评价。这3个运行环节是依次进行、相互衔接的。一般来说，前两个环节是由子系统监测站完成的；后一个环节是由工程安全监控中心完成的。

工程正常运行的情况下，安全监测系统将定期报告各建筑物运行情况；对危及工程安全的非正常工作状态，会及时向管理部门发出预警。施工过程中，安全监测系统还将监测成果和分析报告送交设计和施工单位，以便及时优化设计或采取必要的措施，确保建筑物的施工与运行安全。

4监测断面及测点布置

该水利水电枢纽工程由混凝土双曲拱坝、右岸引水发电系统等建筑物组成。拱坝以监测表面变形、内部变形、基础变形、渗流、接缝、坝体温度和坝体应力应变为主。电站以监测进水口边坡安全、地下厂房围岩变形，岩锚梁安全和引水洞结构安全为主。另外，在左、右岸坝肩布设了少量监测设施。

4.1混凝土双曲拱坝

坝体的变形监测包括表面变形和内部变形及挠度监测，该工程表面变形采用水平、垂直位移监测网和精密水准点进行监测；坝体内部变形监测则采用双金属标、正、倒垂线。横缝和接缝监测也是拱坝的主要监测内容，在坝体混凝土和左、右岸岩石接缝处布设了大量的基岩变形计和测缝计，另外在5条横缝上分8—12个高程布设了约40支测缝计。在3号坝段和4号坝段各布设了一个重要监测断面，主要监测坝基变形、坝体变形、渗流压力、坝体温度和应力应变等，主要的监测设施有：精密水准点、双金属标、正、倒垂线、基岩变形计、渗压计、温度计、七向应变计、二向应变计、钢筋计、无应力计等。另外在坝体基础灌浆廊道、左、右岸灌浆平洞内还布设了测压管、量水堰等。用来监测坝体渗流和渗漏量。

4.2引水发电系统

在进水口边坡和引水隧洞各布设了1个监测断面，主要监测边坡的内部变形和引水隧洞的渗流压力。地下厂房是引水发电系统的监测重点，在主厂房、副厂房和安装场共布设了4个监测断面，主要监测岩锚梁变形、围岩和接缝变形、渗流、锚杆应力等。引水发电系统主要的监测设施有：精密水准点、测斜管、多点位移计、测缝计、收敛计、锚杆应力计和渗压计等。

4.3左、右岸坝肩

在左坝肩l号和2号抗剪洞内布设了应变计、无应力计和测缝计，监测抗剪洞混凝土的应力应变、分缝及接缝变化情况，共约30个各类测点。在右岸300—345 m高程下游坝肩的地质缺陷处理区，选择4根锚索进行锚固力监测，共4台锚索测力计。

5监测系统自动化设计

5.1组成与结构

工程自动化监测系统是一个大的信息网络系统，采用二级监控、一级决策和技术支持的分级结构模式，系统层次分明，各级任务明确，便于进行操作、管理和统一调控。整个系统由大坝监测子系统和地下电站监测子系统组成，采用开放型分层分布式智能化网络结构。整个系统分为两个监控层次：第1层监控是将分布于大坝和地下电站的各类传感器就近引入相应的MCU（测量控制单元），由测量控制单元进行第1级监控；第2层监控是将分布于各部位的MCU接人工程安全监控中心，由安全监控中心进行第2级监控。

5.2监测项目及测点选择

工程安全监测系统覆盖了各建筑物及其基础，项目多而杂。对于接入自动化系统的监测仪器，首先应力求少而精，突出重点断面（部位）的监测项目和测点，并确保这些项目和测点能实时监测，长期可靠运行。其次要求在关键断面（部位）能够采集到足够的重要信息，以便建立安全监控模型。

按照目前国内国际公认的“以变形和渗流监测为重点，适当的配置一些应力应变测点”的原则或思路，并根据该工程监测设施具体布设情况，初步考虑将大坝和电站的重点监测断面（部位）和可实现自动化测量的全部变形监测仪器、渗流监测仪器和约l/3—1/2的应力应变监测仪器接入自动化系统。考虑到左、右岸坝肩不是监测的重点，因此这两个部位的监测设施不进入自动化系统，这样既能突出关键项目和测点，又能有效控制自动化系统的规模。经比选研究，拟接入自动化系统的监测仪器主要有以下几种：（1）变形监测仪器。双金属标仪、垂线座标仪、倾斜仪、多点位移计、基岩变形计等。（2）渗流渗压监测仪器。渗压计、测压管、量水堰计。（3）应力应变监测仪器。无应力计、、温度计、测缝计、钢筋计及锚杆应力计等。

5.3监测设施

2、 第l层监控设施。第l层监控设施由分布于大坝和地下电站的各个MCU和接入MCU的传感器组成。大坝部位配置8台MCU，接入的仪器包括垂线座标仪、渗压计、基岩变形计、测缝计、钢筋计、裂缝计、温度计、应变计、无应力计等。地下电站部位配置4台MCU，接入的仪器包括多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、渗压计、测缝计等。

（2） 第2层监控设施布置。第2层监控由安全监控中心来实现，监控中心由2台监控主机、1台激光打印机、1台复印机、2台刻录机、2台UPS电源、2台防雷击隔离电源、2台网络适配器、l套监控管理软件组成。安全监控中心主要功能包括管理整个安全监测系统的图纸与文件，以及所有的仪器、仪表资料；控制和接收各MCU传送来的信息，并且按照不同的监测项目进行分类管理；根据资料绘制各种图形，编制表格，并进行管理；对工程性状进行分析，提供整个工程定期的安全监测月报、年报，以及汛期及异常情况下的日报或紧急报告等。

6 结语

安全监测系统是监测建筑物及其基础、边坡、洞室运行状态和工程安全状态的耳目，可为业主提供决策依据。建立一个可靠、高效能实时分析、快速反馈的安全监测系统，是一个复杂的系统工程，涉及多个专业和学科，需要统筹考虑、精心设计，以使监测系统的总体结构优化、布置方案合理。该工程的安全监测设计，遵照“突出重点、兼顾全面、统一规划、逐步实施”的总原则，在确保有效监控工程安全的前提下，确立了“以变形和渗流监测为重点，仪器布置少而精”的设计思想，经过分建筑物、分部位、分项目的反复比较和精心研究，建立起一套集中、精简、高效的安全监测系统。该系统既有监视工程安全的灵敏“耳目”，又有分析判断工程安全程度的智能“头脑”，它将在工程施工中逐步建立、逐渐完善，运行水平将日趋提高，对该水利水电枢纽工程的安全运行必将发挥重要作用。

参考文献：