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安全监测系统范文1
Abstract：Frequent accidents in recent years, the bridge collapse, the safety management of the bridge to bring huge pressure, strengthen the dynamic monitoring of the bridge, the bridge of preventive maintenance is the key work of custody bridge. This paper introduces the operation principle of bridge safety monitoring system and setting principle, and through the example of the system are discussed in bridge safety monitoring applications.
Key words：Bridge safetyMonitoring system
中图分类号：X924.2文献标识码：A
1 引言
近几年不断出现的桥梁坍塌事故，成为民生关注的焦点，随着公路建设事业的持续发展，为顺应桥梁发展新形势的需要，保障基础设施通畅运行，如何加强服役期桥梁的养护、维修和加固是公路部门的工作重点，而桥梁结构运营期的安全监测正是桥梁养护管理工作的前提基础，它可实现对桥梁状态变化趋势的把握，并支持桥梁预防性养护和事故应急处理工作。
2意义及总体目标
桥梁安全监测系统以路网内桥梁群为主要监测对象，实现桥梁群的集中管理、信息共享、资源整合等功能。由于桥梁数量众多，在路网内根据关键节点桥梁选取原则，遴选需要安装监测系统的重点桥梁，并通过关键节点桥梁重车荷载监测掌握整个路网重车荷载分布状况，对提升路网安全管理水平、把握路网运营状况具有重大意义。
建立桥梁安全监测系统的总体目标为：
① 对影响桥梁结构安全、超界结构响应的多级报警；
② 对安装监测系统的桥梁在各种环境与运营条件下的工作状态进行实时自动监测和结构状态评估；
③ 开发具有高度可扩展性的监测系统，以适用桥梁群安全监测的长期规划和分批投资，能够快速构建监测子系统，从而减少单一监测系统的重复建设；
④ 通过对关键线路、关键节点桥梁的重车荷载数量统计把握整个路网内重车荷载分布特征，并通过关键节点桥梁安全状况有效反映整条关键线路及路网桥梁的最不利状态，为养护部门巡检工作及监管部门荷载控制工作提供更具针对性的指导数据。
3 桥梁安全监测系统的组成及工作流程
桥梁安全监测系统由：传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与管理子系统、结构状态评估子系统，四大系统组成。
安全监测系统的数据处理与管理子系统和结构状态评估子系统位于远程监控室中，如图1上层结构示意图所示；传感器子系统和数据采集与传输子系统位于各桥梁处，如图1下层结构示意图所示。
图1：桥梁安全监测系统体系框架
图2显示了桥梁安全监测系统分布式桥梁数据传输的网络结构示意图。
图2数据采集及传输流程
4 系统功能要求
① 显示刷新周期：≤1s
②系统无故障间隔时间：≥10000h
③系统故障修复时间： 对于一般故障，具有自动回复启动功能，对于特殊功能，在24小时内对故障做出技术支持响应，3天内恢复，对地震等特殊灾害，在3天内回复功能；
④系统24小时连续工作；
⑤系统具有人机友好界面；
⑥系统能够对桥梁环境温度及车辆荷载进行监测；
⑦系统能够对桥梁自振特性、关键截面应变、挠度、索力进行监测；
⑧系统能够实现桥梁异常状态下的报警；
⑨系统能对监测数据进行存储、分析处理，并应用监测数据对桥梁状况进行评估。
5 实施原则
5.1路网内关键节点桥梁选取原则
表1 关键桥梁选择评价指标
指标 影响因子 权重
重要性 道路等级 0.09 0.45
桥梁总长 0.08
桥梁造价 0.05
修复难度系数 0.05
日均交通量 0.12
设计寿命 0.06
安全性 桥梁技术等级（病害程度） 0.13 0.35
设计荷载、实际荷载 0.1
环境影响（风、地震、温度）恶劣程度 0.07
桥型分类 0.05
可行性 设备成本 0.05 0.2
安装成本 0.05
施工难度 0.05
系统维护成本 0.05
5.2传感器测点布设原则
① 可对结构总体温度进行监控的控制点；
② 结构最大应力响应截面或应力传递明确截面；
③ 结构模态分析低阶振型所必须的监控控制点；
④ 结构最大位移控制点或能推算结构几何线形的控制点。
5.3 桥梁监测内容
5.3.1温度监测
（1）测量方法
考虑测试方法的兼容性，温度传感器采用长沙金码的半导体类传感器，在-20℃～85℃范围内温度测量精度为±0.5℃；温度计由优质不锈钢外壳和专用电缆组成，具有优越的防水性能，信号稳定。
表2温度传感器主要技术指标
测量范围 -20～+85℃
精度 ±0.5℃
灵 敏 度 0.1℃
2）测量频率
数据采集由计算机自动控制，采集的频率和时间可以预先设定。一般情况下，可以设定5～60分钟测量一次。
5.3.2动应变监测
（1）测量方法
动应变测试采用电阻应变片法由电阻应变片配合动态应变仪进行动应变数据采集。动应变采集使用自主研发的动应变数据采集仪，它是智能化的低功耗数据采集设备，适合在低功耗场合使用，具有三个显著优点：一是低功耗；二是本地数据预处理及过滤；三是可远程重启及更新采集设备，有很强的扩展性及可维护性。
表3动态应变测试通道技术指标
电阻值范围 1000Ω
供桥电压 5V
供桥电压精度 0.1%
供桥电压稳定度 < 0.05%
满度值 ±1500με
准确度 < 0.5%（FS）
模数转换器 高速24位A/D
（2）测量频率
考虑到动态设备为主要的耗电设备，桥上的动应变至少得保持一个跨中截面的设备24小时不停采集，用于重车荷载统计，其余截面可采用定时采集，可设置每2小时采集30分钟的方式，或根据供电情况设置间隔采样时间，采样频率设为50～250Hz/s，以节省功耗。
5.3.3自振特性及索力监测
（1）测量方法
主桥结构自振特性采用环境随机振动法，使用电容加速度传感器，即将加速度传感器放在主梁指定位置，根据对随机振动信号的分析，判断结构的自振特性参数，这其中包括自振频率、阻尼比和振型。由于梁体振动一般较弱，采用低频加速度传感器。
（2）测量频率
为了节省功耗，可设置振动及索力数据每隔2小时采集30分钟，或根据供电情况设置间隔采样时间，在功耗允许的情况下，可控制部分监测点24小时不停采样，采样频率设为50～250Hz/s。
5.3.4主梁（系梁）挠度监测
主梁挠度监测采用静力水准技术，静力水准相对于GPS，具有精度高、成本低的特点。
（1）测量原理
静力水准测量采用连通管的方法，测量使用电感式静力水准仪，构成一个差异沉降测量系统。
静力水准测量系统主要由主体容器、连通管、电感式传感器等部分组成。当仪器主体发生高程变化时，主体容器内液面发生变化，使相对于浮子上的屏蔽管仪器主体上的电感式传感器可变电感发生变化，通过测量仪表测出该点的高程变化。测量电路采用非接触比率测量方式，自动平衡出数字量而测出液面相对于主体的升降量。然后，通过各自的升降量计算出结构的沉降值。
表4静力水准仪主要技术指标
测量范围 100～200mm
精度 0.01mm
测点误差 测点误差：
工作温度 -10℃~60℃
品牌 国产
（2）测量频率
数据采集由计算机自动控制，采集的频率和时间可以预先设定。一般情况下，可以设定5～60分钟测量一次。
5.3.5主要桥型监测内容
表5简支空心板梁桥监测内容
序号 监测内容 传感器类型 监测目的 测点布置
1 环境温度 温度传感器 了解结构服役环境特征 与应变测点布置一致
2 动应变 应变传感器 查看关键截面损伤状况，重载车辆统计 跨中截面，个别跨径1/4截面
3 自振特性 加速度传感器 监测主梁自振特性 跨中控制点
4 主梁挠度 静力水准仪 监测主梁几何线形 在跨中及墩顶控制点
表6T梁、箱梁桥监测方案
序号 监测内容 传感器类型 监测目的 测点布置
1 环境温度 温度传感器 了解结构服役环境特征，获取温度荷载 与应变测点布置一致
2 动应变 应变传感器 查看关键截面损伤状况，重载车辆统计 跨中截面，1/4截面（应变花），连续箱梁支座处截面
3 自振特性 加速度传感器 监测主梁自振特性 跨中控制点
4 主梁挠度 静力水准仪 监测主梁几何线形 在跨中及墩顶控制点
表7 拱桥监测方案（含系杆拱）
序号 监测内容 传感器类型 监测目的 测点布置
1 环境温度 温度传感器 了解结构服役环境特征，获取温度荷载 与应变测点布置一致
2 动应变 应变传感器 查看关键截面损伤状况，重载车辆统计 拱肋拱脚截面和跨中截面，个别跨径1/4截面
3 自振特性 加速度传感器 监测拱肋或系梁自振特性（竖向、横向） 拱肋1/4和跨中控制点，系杆拱桥系梁跨中控制点
4 吊杆索力 加速度传感器 监测吊杆索力长期发展趋势 跨中和1/4跨吊杆控制点
5 主梁挠度 静力水准仪 监测系梁几何线形 系梁跨中及墩顶处
6桥梁结构状态评估系统
主要分为四个部分：
1、桥梁荷载评估。主要包含两部分内容：
① 温度荷载评估；
② 车辆荷载统计分类。
2、桥梁结构响应。它主要包含以下几部分工作：
① 设定预警值下的关键截面应力评估；
② 主梁振动特性评估；
③ 吊杆索力评估；
④ 主梁挠度评估。
3、考虑抗力-荷载双重效应的桥梁结构安全评估。
4、为把握整体路网或关键线路内桥梁群安全状况提供有效依据。
7 结论
桥梁实时在线监测及评估系统由于其高度的时效性在桥梁管理中发挥着越来越重要的作用，并与传统人工检测方法相辅相成，可以更加全面地完成对桥梁结构状态的评估工作。
桥梁安全监测系统以路网内桥梁群为主要监测对象，并结合现代传感、通讯及网络等信息技术，实现桥梁群的集中管理、信息共享、资源整合等功能，因此，从监测方案制定、监测系统搭建到数据处理、传输和预警评估实现的每个过程都应具有高度可扩展性，并通过关键节点桥梁重车荷载监测掌握整个路网重车荷载分布状况，对提升路网安全管理水平、把握路网运营状况具有重大意义。
参考文献
[1]《浙江省桥梁安全监测系统可行性研究报告》，2012.
[2] 《公路桥涵养护规范》（JTH H11-2004）
[3] 《计算机软件开发规范》（GB/8566）
安全监测系统范文2
关键词：水库土坝；安全监测；自动化
Abstract: with the rapid development of economy in our country, gradually increase the reservoir dam, at the same time, the original reservoir dam, old equipment, make people puts forward higher requirements on its safe operation. The current all kinds of application in dam safety monitoring system, the existing monitoring automation, overcomes the traditional artificial observation the shortcomings of low accuracy, great strength, ensure the safety of dam operation. Cattle are based on the east reservoir earth dam safety monitoring system design as an example, systematically discusses the application of the monitoring system comprehensively, has carried on the exploration and innovation, to provide a reference for the similar project, and can provide the reference for the dam operation management department, in hopes of the automation monitoring developments in the field of driving and good demonstration effect.
Key words: reservoir earth dam; Safety monitoring; automation
中图分类号：X924.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、大坝安全监测
（一）大坝安全监测内容、方法及仪器
监测内容：水库水位，水压，渗流，流量，电导率，风力，相对湿度，空气和水的温度以及大坝坝体地表位移监测。
项目组成：数据记录仪，水压计，水位计、钢筋计、测缝计、沉降仪、倾斜仪，水质探测器，GPS定位系统，数据库工具，数传系统，预警系统等。
（二）大坝安全监测系统自动化
大坝安全监测自动化系统是利用电子计算机和传感技术以及信息搜集处理技术，实现大坝观测数据自动采集处理和分析计算，对大坝性态正常与否作出初步判断和分级报警的观测系统。大坝安全监测是将数据采集、信息管理和分析评价融汇在一起的系统工程。
二、放牛洞水库安全监测自动化系统
大坝安全监测系统能实现全天候远程自动监测，本项目中使用的各种传感器使用监测站数据记录仪实现自动监测，并且进入相关数据库。同样，监测系统也具备人工观测条件，观测人员可携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据。大坝远程监测系统可以记录下监测对象完整的数据变化过程，并且借助于光纤网络数传系统实时得到数据，同时将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门，非网络覆盖范围内可通过无线基站、GSM(GPRS)、CDMA等实现远程数据无线传输。
（一）监测系统总体结构与功能
根据项目具体情况，大坝安全监测系统分外部变形监测（水平位移和沉降位移）、渗流监测、环境量监测等三大部分。安全监测自动化系统采用分布式的网络结构，包括测站层的现场网络和监测中心站层的计算机网络。安全监测化系统采用分层分布式的网络结构，即包括测站层的现场网络和监测中心站层的计算机网络。测站层由各测点传感器和数据测量控制装置（MCU）组成。监测中心站位于办公楼的中心机房内，监测中心站层由监测计算机，以及激光打印机、电源设备等组成。系统达到的功能(1)中心站功能.中心站具备完善的系统功能，如系统设置、系统诊断、数据采集和传感器设置等。(2)数据采集站功能。
（二）自动化安全监测项目
1、渗流监测
渗流监测项目包括大坝浸润线及渗流量监测。
（1）浸润线监测
浸润线监测利用现有测压管实现，在测压管内安装渗压计实现自动化监测。现有2个浸润线监测断面，每个断面从上游坝肩到下游堆石棱体前有4个测压管，共8个测压管，安装8支高精度渗压计来进行自动化监测。
（2）渗流量监测
在坝下游排水沟上设1个量水堰测点，用三角堰方式实现渗流量监测，安装1个高精度水位传感器测量，通过测量渗流水位来换算渗流量。
2、环境量监测
环境量监测主要包括上游水位监测。在大坝左岸上游面利用水位竖井布置水位计1支，并接入自动化系统进行自动监测。
在左坝头管理房附近设1个气温计、1个雨量计实现自动化测量。
3、自动化监测系统
放牛洞水库大坝安全监测系统以自动监测为主，变形监测采用人工监测实现，其观测数据可以输入自动化系统配套的信息管理软件进行管理。
所有自动化监测仪器均接入测控单元(MCU)，由一台主控机进行控制。主控机上安装数据自动采集软件、信息管理软件，完成整个枢纽的自动监测和监测数据管理。监测主机安装在离大坝约250m的水库管理办公室内。水库处于南法多雷区，为确保系统长期可靠运行，大坝与机房之间用光缆通讯，避免雷电干扰。
4、自动化监测项目组成表
系统采用智能分布式结构，现场总线用RS-485实现数据通信。坝顶监测站设置2个智能测量控制装置（MCU），共装配16通道智能数据采集模块2块，连接各测点。在水库监控中心建立监测中心，进行大坝安全监测管理。具体配置见表2-1。
自动化安全监测项目组成表2-1
（三）安全监测设备选型
1.仪器设备的选择及布置目的明确能全面反映大坝的工作状况。
2.根据大坝结构特点及坝线长等因素合理选择各观测断面及变形监网，做到主次相结合，在能够全面反映大坝工作性态的条件下尽量减少观测断面以及仪器或测点的数量。
3.选择精度可靠稳定耐久的仪器设备尽量布置在有良好的照明防潮和交通条件的位置适当选用自动化观测设备以人工观测为主确保观测数据不致中断。
4.适当考虑和协调观测仪器埋设与大坝土建施工之问的相互干扰问题做好施工期仪器和电缆的保护工作确保仪器埋设质量和大坝施工质量。
5.观测设备选型对，还要考虑能否便于实现观测数据自动采集。数据自动采集装置在可靠、先进的前提下，还要考虑留有人工观测接口。
（四）观测数据的采集系统
1.数据采集软件
DG型数据采集软件是在Windows XP环境下一套图视化的窗口软件，所有监测点均可显示在布置图上，每个测点都与数据库相连接，同时布置图上的每一个测点又与现场测控装置的对应仪器相通，操作和选择屏幕布置图上的测点或采集模块就可以完成对该测点或模块的数据采集、换算、处理、入库等全部过程。对自动采集的数据自动入库；对人工测量的数据，提供一个人机界面窗口，可键盘输入进库。数据采集软件用于单机采集和网络采集，如果计算机被设计为Windows NT局域网的一个节点，则局域网（甚至广域网）上的任意一台计算机应可以控制计算机进行数据采集，并把采集的数据传送到本地计算机上。DG型大坝安全监测自动化系统数据采集软件功能框图如图所示。采集软件功能模块主要包括：系统工具、数据采集、数据管理和数据通讯。
DG型数据采集软件功能框图
2.信息管理软件
DSIM型大坝安全信息管理系统具有对大坝安全监测自动化系统采集的监测数据及其它有关大坝安全的信息进行自动获取、存储、加工处理和输入输出的功能，并且为数据分析软件提供完备的数据接口，以便利用大坝安全监测数据和各种大坝安全信息对大坝性态作出分析判断，按《土石坝安全监测技术规范》和《土石坝监测资料整编办法》对水库大坝监测资料进行整编分析，生成有关报表和图形，做好大坝安全运行和管理工作的功能。大坝安全信息管理系统具备满足设计要求的测点管理、远程控制、数据输入（包括自动输入、人工输入和全自动物理量转换和数据过滤）、数据输出、通过输出模板输出数据、备份管理、系统安全管理、软件自动升级等功能。
三、放牛洞水库安全监测自动化系统拟解决问题
放牛洞水库是一座以供水调蓄为主要目的的平原水库，水库大坝为均质土坝，为解决这种类型大坝的安全监测自动化系统问题，需解决下列问题：
(1)确定大坝安全监测的主要观测项目为大坝渗流和大坝沉降变形；
(2)根据水库所在地的地质、水文、气象等条件，合理布置监测点，以便真实、全面的反映水库大坝实际的工作情况；
(3)布置环境测点。观测上下游水位、降雨量、温度、气压等，充分考虑环境变量对水库大坝安全稳定的影响；
(4)建立有平原水库特色的监测模型；
(5)建立水库预警预测模型。对一些特殊的演变现象和迅速变化的现象进行及时的跟踪分析，实现从静态到动态的仿真模拟和预测报警；
(6)选择精度高、稳定性好、耐久性满足要求的仪器进行数据采集；
(7)选择高效、保密、稳定的数据传输方式；
(8)建立自动化程度高的强大网络系统；
(9)提供友好的人机对话界面，便于用户从不同的侧面观察和分析监测信息，从不同的角度控制监测系统，以便及时处理险情。
总结
经过多方的努力、协同工作，共同完成了放牛洞水库安全监测自动化系统研究项目。总结该系统技术关键点与创新点如下：
(1)采用自动监测技术测量堤坝渗流，测量数据稳定性高、可靠性强、误差小。
(2)采用光纤通信方式，使安全监测中心的监测设备和监测点之间能够保持高速稳定的连接。
(3)系统布置多个沉降观测点，以便及时了解情况，为分析堤坝的沉降、变形提供依据。
(4)数据采集点布局合理，每个断面多点布置，能全面反映堤坝的渗流浸润。多断面全方位布置，形成全方位分布的渗流观测网，反映了整个堤坝的渗流情况，可以及时采取有效措施，防止渗流破坏的发生。
(5)合理布置上下游水位、降雨量、温度、气压等环境观测点。观测，配合渗流观测，使分析考虑的因素更全面。
(6)建立的具有平原水库特色的渗流监测模型，充分考虑了水位频繁涨落、环境条件变化(如气温、降雨等)等因素，使之与监测数据充分拟合。
(7)建立了预警预测模型。该模型可根据水位预测渗流情况，反应值精度高，发现异常及时报警以便处理。对一些特殊的演变现象和迅速变化的现象进行及时的跟踪分析，实现从静态到动态的仿真模拟和预测报警。
安全监测系统范文3
关键词 GSM；传感器；火灾；STM32
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0035-02
生活中火灾、天然气泄漏以及外人非法入侵对人身财产安全构成很大威胁，设计一款可自动检测以上险情并能提前预警的智能家用安全系统可有效降低威胁，避免意外情况的发生。目前国内外对此类智能报警系统研究发展迅速，市场上有采用有线、蓝牙、红外和zigbee等方式作为家庭自组网，采用IP网关服务器的智能安全监控系统，但该类系统成本较高。
本文采用嵌入式网关服务器，通过多组传感器节点的感知，将数字信息传给中心节点，经中心节点处理分析后，利用温湿度传感器、烟雾传感器、天然气传感器和红外传感器实现对火灾、天然气泄漏和外人非法入侵的监测，通过GSM网络向预定的手机号发送报警信息，该系统结构简单、成本低、监测精准、可靠性高。
1 系统总体设计
智能家用安全监测系统整体框图如图1所示。主要包括STM32主控器、多路温度传感器DS18B20、多个烟雾传感器MQ-2、无线通信模块、红外监测模块、天然气监测模块、LCD显示模块、声光报警和电源模块。
图1 系统总体框图
系统设置多组温度传感器和烟雾传感器，意为通过多组信息的综合分析，判断是否为意外情况。红外监测模块安装在窗檐，当感应到非法入侵时，传送报警信号给MCU。天然气监测模块用于监测家中天然气管道的泄漏。当STM32收到任何报警，将启动声光报警并通过无线通信模块给预留手机号发送报警短信，将意外损失降到最小。
2 系统硬件设计
1）通信模块。nRF24L01是NORDIC公司生产的单片无线收发芯片，工作频率范围为2.400 GHz～2.525 GHz，电压工作范围为1.9 V～3.6 V，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。
nRF24L01的数据接口通过AT命令可双向传输指令和数据。它支持Text和PDU两种格式的短信，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。nRF24L01中IRQ引脚与MCU控制端连接，可控制nRF24L01工作与否。
图2 无线通信模块nRF24L01电路图
2）火灾监测模块。该模块选用1#，2#和3#烟雾传感器MQ-2和1#，2#和3#温度传感器DS18B20共同监测室内火警情况。其中，MQ-2浓度检测范围为227.88 mg/m3～9260 mg/m3，传感器输出电压值范围为0～5 V，通过A/D转换模块将数字信号送给STM32，再经信号传输通过LCD显示。DS18B20集温度采集和A/D转换于一体，直接输出数字信号。DS18B20具有单总线、体积小、分辨率高和抗干扰能力强等特点，其温度测量范围为-55℃～+125℃，满足室内温度监测的要求。系统中3组温度传感器分别分布在3个房间，与相应的烟雾传感器配套。
3）入侵检测模块。入侵检测模块通过多组安装在窗檐的红外检测模块组成。其主要由红外线传感器RE200B和以CS9803GP为核心的信息处理模块组成。该模块的工作原理为通过其红外探头监测、监测环境中红外线强度信息的变化，再经过核心电路的处理分析，若确有外人入侵，则把报警信号发送给STM32。
4）天然气监测模块。本系统针对胶管泄漏采用内听音的管线泄漏监测方法。本监测方法原理是利用在管壁破裂时，管内流体自破裂处喷涌，此时管内外会形成气压差并产生频率低于20Hz的声波信号。该信号主要以横波沿管内外管壁传输。管道两端加速度传感器对其进行震动测试，通过两信号到达时间差，可计算出泄漏位置。
图3 管道泄漏定位示意图
对泄漏点定位原理图如图所示，L为已知两传感器间隔距离，X为泄漏点与首端传感器的距离。设泄漏声波传播速度为a，t为首端传感器和末端传感器接收到声波信号的时间差，则X的表达式：
（1）
一旦天然气检测模块检测到管道有泄漏，则将高电平报警信号和计算得的X值以二进制编码的方式传送给给STM32。
5）LCD显示模块。系统选用LCM12864点阵液晶显示器来显示温度、烟雾浓度和天然气管道泄漏位置等信息。LCM12864显示分辨率为128*64，可显示4行*8列中文字符或4行*16列英文字符。系统给LCM12864供5 V电压，采用并口方式与STM32连接。
6）声光报警模块。声光报警由1个LED灯、1个BUZZER蜂鸣器和另外一些基础器件组成。
3 系统软件设计
3.1 无线通信模块
该设计发送短信选用支持中文和英文短信的收发的PUD模式。AT指令可用于终端设备和PC之间的连接和通信，使用命令“AT+CMGF=0”来选择PDU模式。
3.2 火灾监测模块
烟雾传感器和温度传感器都把实时测量数据传送给STM32，STM32根据两种传感器发送的数据综合分析判断。有以下三种情况。
1）三组温度传感器和烟雾传感器监测参数均平稳小幅度上升，此情况判断为天气原因所致，不采取警报行动。
2）某一组温度和烟雾传感器监测参数上升陡峭，与另外两组参数悬殊，可判断为意外情况，将及时采取声光报警和短信报警。
3）同一组烟雾传感器和温度传感器不同步上升，如烟雾浓度上升而温度不上升，则可能为室内抽烟所致；若温度上升而烟雾浓度不上升，则可能是室内取暖所致；遇到此类情况，系统仍然开启声光报警和发送报警短信，若此情况确为人为所致
表1 温度真实值与测量值对比
标称值（℃） 测量值
（℃） 误差值
（℃） 相对误差
（%） 平均误差
（%）
10 10.2 0.2 2.00 1.15
15 14.9 -0.2 1.33
20 20.2 0.2 1.00
25 25.1 0.1 0.40
30 30.3 0.3 1.00
而非意外情况，可人为按RESET按键解除警报。
4 测试和分析
针对系统中的温度传感器和烟雾传感器，分别进行了测试。DS18B20测量结果如表1所示。
对MQ-2进行对甲烷气体的浓度测试，测试结果如表2所示。
表2 烟雾浓度真实值和测量值对比
标称值
（%） 测量值
（%） 误差值
（%） 相对误差（%） 平均误差（%）
0.00 0.00 0.00 0.000 0.935
10.00 10.02 0.02 0.200
15.00 14.98 -0.02 0.133
20.00 20.05 0.05 0.250
25.00 25.00 0.00 0.000
30.00 29.86 -0.14 0.467
35.00 34.55 -0.45 1.286
40.00 39.26 -0.74 1.850
50.00 48.20 -1.80 3.600
60.00 59.18 -0.82 1.367
70.00 70.78 0.78 1.114
80.00 81.22 1.22 1.525
90.00 91.14 1.14 1.267
100.00 99.97 -0.03 0.030
测试表明，DS18B20对温度的测量精度达到0.1℃，平均相对误差为1.15%。MQ-2在对甲烷测验的试验中，测量精度达到0.01%，平均相对误差为0.935%。两传感器的量精度均较高。
5 结论
本系统实现了利用温湿度传感器、烟雾传感器、天然气传感器和红外传感器实现对火灾、天然气泄漏和外人非法入侵的监测，及时通过GSM网络对监测的异常情况进行报警提示。经实验测试，本系统可有效监测温湿度和烟雾浓度等信息，系统性能可靠，结构简单。如何进一步提高监测精度，提升系统性能，完善系统功能将是下一步研究工作的重点。
参考文献
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安全监测系统范文4
关键词： 光纤传感器； 拉曼散射； 电力电缆； 载流量/温度
中图分类号： TP 212文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.01.015
引言 随着经济社会的发展，对电的需求量越来越大，水电、火电、可再生发电系统、城市变电的大规模建立，电缆输电任务随之加大，如何来保证电缆的安全正常有效的运营，保障电缆资产价值，成为一种迫切需要解决的问题。电缆运行不安全因素主要为电缆在运行时电缆发热，导致电缆温度过高致使电缆发生火灾。光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展而另辟新径的一种崭新的传感技术。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、安全可靠、耐腐蚀、可进行分布式测量、便于组网等诸多优点。目前国内外研究机构用光纤传感监测技术对电力电缆在线测温及载流量[1]的安全监测的研发和应用大多还处于初期研究阶段，应用也基本停留在对个别设备和某个部件的监测上。比如Micron Optics公司推出的光纤点式测温系统实现对风力发电机组的温度检测。基于拉曼分布式光纤温度传感技术的分布式光纤载流量/温度安全监测系统，不仅具有普通光纤传感器的优点，而且还具有对光纤沿线各点的载流量/温度的分布式传感能力。利用这种特点可以连续实时测量光纤沿线几十公里内各点的温度。定位精度≤1 m，测温精度可达1 ℃，非常适用于高压电力电缆的载流量/温度传感监测的应用场合。1系统工作原理分布式光纤载流量/温度安全监测系统由拉曼分布式光纤测温传感器、感温光缆、载流量软件以及电流记录仪组成。拉曼分布式光纤测温传感器[24]能对电力电缆全线温度进行周期性实时在线监测，对极易出现故障的电缆接头进行重点监测。该项技术利用光纤作为传感器，将光纤直接敷设在被测物体表面，在一定条件下被测物体各个位置的温度信号会以光波的形式回传到光纤端部，最终被提取并显示出来。这种技术只需一根或几根光纤就可以监测长达数十公里的线型设备或点式设备。光纤的拉曼散射与温度有着密切的关系。依据光时域反射测定法[5]，将短促的激光脉冲按精确的时间间隔注入光纤之中。在同一根光纤中，散射光的强度随时间呈现出指数衰减。如果知道光在光纤中的传播速度，就能计算出距离。从该指数衰减的偏差就能得出温度。光纤既是该信号的生成器，又是该信号的渠道。反射光被分流到传感器中来加以解码。在光纤测温系统连接的监控屏上能同时显示距离和温度数据。利用此技术把光纤与被测高压电缆采用接触方式安装，测出高压电缆表面温度，根据表面温度，电缆结构，辐射环境等因素，精确计算出电缆的线芯温度，通过线芯温度计算出通过线芯的载流量，并给出电缆对应分区的最高温度，电缆的运行温度和电缆的负荷水平，对温度异常点进行报警。光学仪器第35卷
第1期杨斌，等：分布式光纤载流量/温度安全监测系统的研究
安全监测系统范文5
［关键词］ 大坝安全监测； 设备； 选型
1工程概况
新立城水库位于吉林省伊通河中上游，距长春市区16km，控制流域面积1 970平方公里，总库容5．92亿立方米，是一座以防洪、供水为主的大型水库。水库按百年一遇洪水设计，按可能最大洪水校核。枢纽工程包括大坝、输水洞和溢洪道等主要建筑物。
2大坝渗流监测系统建设必要性
虽然新立城水库大坝现有安全监测设施对揭示水库存在的问题和保证大坝安全运行发挥了重要作用，但监测项目设置仍存在不足，不能适应新立城水库工程管理技术进步的要求；本次除险加固后，原设渗流监测设施无法全部保留，也不满足《土石坝安全监测技术规范》（SL60—1994）的要求，主要表现为：
（1） 大坝坝基坝体渗流监测虽已建立包括输水洞渗漏监测在内的6个监测断面，但监测仪器的布设基于当时大坝渗流状态，一是坝基高喷灌浆施工势必导致坝顶及上游监测设施损坏，二是原监测仪器布置难以满足建立灌浆体后的渗流监测要求。在灌浆体有效作用下，坝轴线下游布设的监测仪器尤其是坝体渗流监测仪器可能处于非有效工作状态，应针对大坝新的防渗体系布设和完善渗流监测测点。
（2） 在目前条件下减压井能起到一定的排水减压作用，但灌浆体建立后，减压井功效将发生根本的改变，应视具体情况更新监测方案。渗流量监测将以总堰为主进行监测。
3渗流监测系统技术方案设计
3．1渗流监测断面及测点设计
大坝除险加固主体工程为坝基高喷灌浆，其主旨为根治大坝坝基渗透隐患。对于灌浆完工后的防渗效果以及大坝渗流场的变化情况，均需要有针对性地在特定的位置安装监测设施，对其工程效果进行监测。
本次渗流监测设计充分考虑坝基地质情况及此次除险加固工程的工程内容，并结合原渗流监测系统的布置及系统运行成果，共布设14个监测断面，分别为0＋405、0＋605、0＋805、1＋005、1＋205、1＋405、1＋591、1＋805、1＋911、2＋005、2＋201、2＋401、2＋525。下面以几个典型断面为例阐述一下监测系统的布点原则。
（1） 0＋405断面。大坝0＋000~0＋400桩号处于坝址河道岸坡段，此坝段渗流隐患属于次要部位，建坝时未清至坝基风化岩石，基础仍为强透水层。尽管库区天然及淤积覆盖深厚，但了解坝基灌浆效果还是必要的。因此，此断面仅在灌浆断面前后各布置一个测点，监测其灌浆效果。
（2） 1＋205、1＋405、1＋591、1＋805、1＋911、2＋005断面。大坝1＋200~2＋200桩号处于坝址河床段，坝高超过15米。此坝段是大坝变形较大的坝段，也是坝基渗透隐患严重的坝段，应予以重点监测。因此，在1＋205、1＋405、1＋591、1＋805、1＋911、2＋005桩号各布置一个监测断面。其中，1＋405和2＋005断面布置及监测目的与0＋405断面相同；1＋205断面布置3条监测垂线，分别位于灌浆断面前、后及下游马道，每条垂线坝基坝体各布置一个测点，监测高压灌浆在坝基坝体防渗效果、坝基渗流压力分布和坝体浸润线。1＋591断面布置4条监测垂线，灌浆断面前、后各一个钻孔，每孔坝基坝体各设一个测点，监测高压灌浆效果，每条垂线坝基坝体各布置一个测点，监测灌浆在坝基坝体防渗效果、坝基渗流压力分布和坝体浸润线。下游马道和坝脚下游的两条垂线均沿用原渗流监测系统测点，监测坝基渗流压力分布和坝体浸润线；1＋805断面布置4条监测垂线，灌浆断面前、后布置与1＋591断面布置和监测目的相同，下游马道垂线上布置一个坝体测点，监测坝体浸润线，下游坝脚外坝基布置一个测点，与灌浆断面前、后坝基测点形成坝基监测断面，监测本断面坝基渗流压力分布情况；1＋911断面灌浆断面前坝基设一个测点，下游马道和坝脚下游的两条垂线均沿用原渗流监测系统测点，本断面3测点均为坝基测点，旨在监测灌浆在坝基的防渗效果。
（3） 2＋201、2＋401、2＋525断面。大坝2＋200~2＋600桩号为坝址主河槽段，亦即最大坝高段，是大坝渗流监测的重点坝段。为此，在2＋201、2＋401、2＋525断面各布置一个完整监测断面，监测坝基坝体渗流压力状态。其中2＋201、2＋401断面基于原渗流断面布置，并尽量利用原系统有效测点。
上述渗流监测断面及布设渗流测点构成大坝渗流监测体系，基于其监测成果，对大坝坝基、坝体渗流压力平面分布状态进行总体评价。
3．2大坝渗流监测系统仪器选型
大坝渗流安全监测和管理自动化系统，采用分布式自动化数据采集系统，各断面测点渗流监测数据传入从站的MCU，从站MCU数据无线传输到设在水库管理局工程管理处总控制室控制主站。
3．2．1仪器选型原则
掌握仪器的使用条件，了解其应用历史，包括仪器应用历史、正常使用年限、使用环境、故障率、准确度、精度等；考察生产厂家的生产能力，售后保证条件；足够的可靠性、耐久性及满足工程需要的使用精度要求；必须根据工程性态的预测结果、物理量的变化范围、使用条件、使用年限及性价比确定仪器类型、型号、量程及精度等级等。
3．2．2渗流压力监测仪器
渗流压力监测仪器品种和类型较多，有振弦式、差动电阻式、电阻应变片式以及电感式、气动式等类型，国内外生产厂家知名的就有20余家。各孔隙水压力计的性能指标和稳定性各有特点，通过性能价格比的综合比较，新立城水库大坝渗流监测所用孔隙水压力计选用美国GEOKON公司生产的振弦式4500系列孔隙水压力计。该类传感器全部采用受温度影响最小的不锈钢元件制造，振弦元件设在焊接成的真空密封腔内，钢弦的两端采用特殊锻压工艺技术固定，标准透水石是用带50微米小孔的不锈钢制成，从而保证了产品的高稳定性和微型化，具有坚固耐用、外形尺寸小、安装简便、测值稳定可靠、精度和分辨率高等特点，因而在国内许多大型水利工程中得到应用，如二滩水电站、三峡水利枢纽、丹江口水电站、葛洲坝枢纽、官厅水库、黄碧庄水库、潘家口水利枢纽、万家寨引黄入晋工程、丰满水电站等近百个水利工程的安全监测，取得了较好的监测效果。
3．3测控单元（MCU）选型
3．3．1选型原则
大坝安全监测自动化系统起步于20世纪80年代，在90年代得到较大的发展，国内外均有成熟的产品问世并在实际应用中日臻完善。考虑到进口产品虽在性能上具有较大的优势，但其价位高、维护不及时且对操作管理人员要求高（英文操作软件），建议大坝测控单元选用国内产品。
3．3．2本系统建议MCU选型
依据新立城水库大坝渗流监测系统工程的特点以及系统建设先进性的要求，数据采集单元（MCU），选用基康仪器（北京）有限公司生产的测量控制单元BGK－MICRO－40MCU。
安全监测系统范文6
【关键词】CAN 总线技术；煤矿安全；监测系统
1 我国煤矿安全监控系统的发展现状
煤矿安全监控技术是随着煤炭工业和现代计算机和自动化技术的发展而发展起来的一门技术。煤矿安全监控技术为煤矿的安全生产提供了良好的技术保障。我国一直是全球最大的煤炭生产国，对煤矿安全监控也十分重视。从上世纪八十年代开始，我国开始从国外，如德国、美国、波兰等，引进安全监控系统。之后我国逐渐在消化国外技术的同时，结合我国煤矿的实际情况，自行研制了一批监控设备，代表性的国产监控系统有KJF2000、KJ66、WEBGIS，等等。这些设备为我国煤矿安全生产做出了重要贡献。随着安全监控技术的进一步发展，监控数据的传输逐渐成为各国竞相研究的重点领域。目前，我国在数据传输领域还处于比较落后的地位，主要存在的问题有以下几点：①传输速率慢；②非标准化；③高速传输时的传输距离短；④无中继连接的节点数少；⑤传输系统结构灵活性差。
2 CAN 总线技术概述及其在煤矿安全监控中的应用
CAN的全名是ControllerAreaNetwork，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的本行通信网络。CAN总线技术最早是在1986年由德国电气商博世公司开发的，当时主要用于汽车领域。此后不久，CAN的高性能和高可靠性获得了全世界的认同，并迅速在工业设备、工业自动化等众多领域得到了应用。到了上世纪九十年代末期，人们试着将其应用于煤矿安全监控中，结果迅速取得了成功，大大改善了煤矿安全状况。CAN具有下列主要特性：①多主站依据优先权进行总线访问；②无破坏性的基于优先权的仲裁；③借助接收滤波的多地址帧传送；④远程数据请求；⑤配置灵活性；⑥全系统数据相容性；⑦错误检测和出错信令；⑧发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送；⑨暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。
CAN中的总线数值为两种互补逻辑数值：“显性”数值表示逻辑“0”，隐性表示逻辑“1”。在总线空闲或“隐性”位期间，发送“隐性”状态，“显性”状态以大于最小阈值的差分电压表示。在“隐性”状态下，VCAN―H和VCAN-L被固定于平均电压电平，V近似为0。在“显性”份期间，“显性”状态改写“隐性”状态并发送。如图l所示。
图1 总线位的数值表示
基于CAN总线的煤矿井下安全监测系统由井上通信系统和井下通信系统（监测网络）组成。CAN总线包含2层通信网络：（1）数据接口和井下监测分站之间的通信；（2）井下监测分站与各种安全监测传感器之间的通信。
3 监测系统硬件设计
3.1 微处理器系统
根据煤矿井下环境的要求，这里选用了ATMEL公司的8位高性能嵌入式微处理器ATmega64作为通信管理机的CPU。首先，ATmega64的执行速度快，采用了单循环周期指令，而且性能稳定，完全可以满足通信管理机的要求；CAN总线上数据收发采用中断的方式，提高了通信管理机的实时性；ATmega64提供了2个串口，一个串口通过Max232提供RS-232串行通讯口，另一个串口备用，实现双机备份功能。
3.2 CAN总线模块接口
CAN总线模块的CPU通过CAN控制器SJA1000及CAN收发器MCP2551连接到CAN总线上，单片机的I/O口连接SJA1000的AD0～AD7以及ALE、CS、RST、RD和WR等引脚，进行数据传输和总线控制。SJA1000的TX0、RX0分别接CAN收发器MCP2551的TXD和RXD引脚，进行数据的收发。MCP2551是CAN协议控制器和物理总线的接口，提供了对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
4 监测系统软件设计
煤矿井下监测是一项非常复杂的工作，检测系统需要监测的内容很多，有生产设备的运行状态，有井下温度、风速、风量、气压以及粉尘浓度的监测，还有气体成分中甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氧气浓度的监测。对于如此复杂的监测系统，一旦通信出现故障，后果将非常严重，根据以上分析，主通信选择CAN总线，所以，下面主要介绍一下CAN总线的工作流程，如图2所示。
图2 CAN总线工作流程示意图
5 CAN总线性能测试
测试采用BER误码率测试软件，上位机软件通过RS-232串口定时1s向数据接口发送80个随机数据，并将发送的数据显示在窗口，同时显示发送的数据个数。数据接口接收到数据后按CAN协议进行数据打包，然后发送给监测分站。在数据接口与监测分站之间连接一段长度为12 km的仿真线，监测分站将收到的数据原样传送给传感器。而后，传感器再将收到的数据返回给监测分站，分站将数据返回给数据接口，数据接口将收到的数据解包，通过RS-232送回上位机。上位机将收到的数据与发送的数据逐个比较，若80个数据完全吻合，则将显示收到的数据以及正确数据个数，并根据发送与收到正确数计算误码率。该软件可同时记录测试的时间。以上测试连续进行10天，共计240 h，传输数据5.6×108个，误码率为0。由此，CAN总线性能可靠、稳定，是一种理想的通信总线。
参考文献
