在线监测技术范例

摘要：介绍了电气设备状态在线监测的种类、周期及监盘流程，阐述了调度自动化系统、生产监控指挥系统的监盘操作方法，并结合实际案例分析，证明了在线监测监盘技术在电气设备状态监测中的重要作用。

关键词：电气设备；在线监测；监盘操作；案例分析

0引言

为了确保电力设施的安全正常运行，供电公司开展电气设备的预防性试验尤为重要[1]。随着电网规模的不断扩大，电气设备数量骤增，工作人员在现场进行设备检查、试验工作时存在周期长、风险大等问题。基于此，运行人员通过在线监测装置反映电气设备运行状态，定期开展监盘工作，可锁定异常电气设备或监测装置，有针对性地处理设备缺陷，减轻现场作业人员负担，提升工作效率。

1电气设备状态在线监测

1.1在线监测种类及周期

目前常见的电气设备监盘涉及CVT（电容式电压互感器）二次电压、变压器电抗器油色谱、变压器铁芯电流、套管绝缘、中性点直流、避雷器阻性电流、GIS局放七大类在线监测项目。根据业务实际情况，明确监盘周期，其中，CVT二次电压为每月一次，变压器中性点直流为半月一次，变压器铁芯电流、避雷器阻性电流为一周一次，变压器电抗器油色谱、变压器套管绝缘、GIS局放为每天一次。此外，对于电网风险联动设备管控刀闸的监盘为操作前后各一次；特殊节假日保供电启动当日，主要节日前、保供电结束时各监盘一次。

摘要：近年来，环境在线监测技术飞速发展。环境在线监测技术能准确、全面地反应目标污染物的浓度和变化趋势，实现对环境要素全时段、全方位的动态监测。本文就大气环境在线监测技术现状及存在的问题展开探讨。

关键词：大气；环境；在线监测

0引言

多年来，我国以廉价的资源环境为代价带来的高速经济增长导致我国面临严峻的结构型、压缩型、复合型环境污染问题。2017年12月，环境保护部印发《“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”编制技术指南（试行）》（简称“三线一单”），是推进生态环境保护精细化管理、强化国内生态环境质量管控、推进绿色高质量发展的一项重要工作。随着社会与科技发展，人们对于大气环境质量的期望值越来越高，来自公众和社会的环保压力急剧上升，我国先后提出《大气污染防治行动计划》《生态环境监测网络建设方案》《“十三五”生态环境保护规划》《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》及中央环保督查等重大政策来预防、治理大气污染问题。总体来看，生态环境领域的执法监督与管控以及生产型企业大气污染物排放总量控制仍面临严峻挑战。传统的手动采样监测、实验室分析、数据及信息报告上传与抽查执法的管控模式越来越不能满足不断加大的生态环境监察的工作量需求。在有限的生态环境管理资源和现有技术条件下，生态环境行政执法部门迫切需要将更加信息化、模块化、精细化的新型技术手段应用于现场监测及执法管理，从而提升环境执法与监督管理的整体效能。车载式大气移动监测系统可实现低成本的大数据监测，提供大气污染物种类、污染浓度、污染点位等信息，为排污企业提供污染问题的数据支持。同时，车载式大气移动监测系统还可帮助生态环境行政管理部门掌握区域大气污染现状，监察人员可通过移动监测数据更加直观、全面地掌握环境空气质量情况，在监督与执法过程中能更明确执法依据与主体责任，并提高包括立案、登记、执行、裁决等各个执法环节的规范化程度，为大气污染治理提供技术支持和决策依据。

1国外研究现状

随着全球经济的不断发展，生态环境受破坏的程度愈加严重，其中空气污染问题更是突出。欧美等发达国家由于经济发展较早，在工业发展进程中已经历过生态环境污染对人类社会反作用而产生的巨大影响，尤其是在“伦敦烟雾事件”后对空气污染问题严重性的认识显著提高，逐渐加大了对生态环境尤其是空气质量的监测力度。20世纪七十年代以来，这些国家在空气质量监测领域大量投建监测站点，并将监测数据分析处理后向公众发布[1]。经过数十年的发展演化，这些国家空气质量监测技术水平不断提高，监测方法与设备种类越来越多，监测站点的分布越来越广，逐步形成网格化，并发明了激光散射配合传感器的快速分析原理，开发出搭载于交通工具的移动监测方法，形成了早期固定站配合移动监测的网络体系雏形，实现了对多项空气质量参数实时在线监测，还可对区域性联网数据进行分析[2]。自1970年以来，以美国为代表的欧美发达国家均逐渐形成了从地方到国家的各级别全方位的生态环境空气质量在线监测体系，覆盖区域涵盖大多数的城市乡村的工业区与生活区，甚至建成了跨国监测网络[3]，同时建立了QA/QC（质量保证和质量控制）体系，以确保采样分析、在线传输的监测数据质量[4]。同为发达国家的日本也从20世纪六十年代末开始建设覆盖全国的生态环境空气质量监测网络，建立了可监测多种空气质量参数的监测站，如SO2、NO2、CO、可吸入颗粒物等，数量众多的监测站形成了覆盖全日本的监测网络体系，能实时监测影响空气质量的多项参数浓度变化和转变过程[5]。而近20年来，各国逐渐重视研究挥发性有机物（VOCs）对大气污染造成的影响，并发展出一系列针对挥发性有机物进行在线监测的新型设备。

2国内研究现状

摘要：相比传统的人工排水管网监测方法，利用物联网技术可实现监测区域内排水管网实时数据的监测并进行实时预警，提高了排水管网监测系统的稳定性、便捷性和有效性。基于物联网技术的排水管网在线辅助监测的实现，主要利用分布在各区域内的液位传感器采集数据，然后通过4G网关将采集到的数据传输至云平台服务器端，云端对上传数据进行分布式存储并计算出监测设备的位置信息，再将处理后的各类数据发送给客户端用户，这样便于客户端用户动态了解排水管网实时状态并做出相应决策和处理。

关键词：物联网技术；液位监测；排水管网；4G网关；STM32；传感器

0引言

排水管网系统是指输送和排放污水、废水的管道以及附属设施组成的系统，是一座城市运营中的基本设施之一[1]。我国城市化发展进程不平衡，城乡区别大，污水、雨水管道还存在混接现象，日常排水管网的监测和疏通还较大程度依赖于传统人工记忆和经验管理[2]。网络信息化管理虽然得到普及，但排水管网在应用层面的监测设备没有真正实现数据在线实时监测，需要专人定期查表，导致监测区域内排水管网信息收集不全面、监测数据更新速度慢，无法真正及时有效地对排水管网系统的监测运行提供数据决策支持[3]。因此需要一款价廉物美且安装方便的在线排水管网监测系统来尽可能地避免上述问题。

1系统总体设计

本系统将液位传感器测量到的水位数据通过数据透传方式上传到有人云平台服务器，同时通过有人云平台的物接入和物解析功能，将测量到的数据及位置等信息发送给用户。开发的在线排水管网监测系统采用B/S架构，排水管网监测系统为客户端，有人云平台为服务器端，通过互联网建立客户端和服务器端的通信连接，实现排水管网的实时监测和数据传输。结合团队自身所掌握的知识和技术，归纳出系统总体设计的三个步骤，如图1所示。（1）4G网关与侵入式液位监测装备连接利用4G网关设备可以很方便地连接液位传感器设备和有人云服务器。网关先要进行设备查询管理设置，本系统使用USR-G770网关，通过Modbus协议实现与传感器的通信连接，最终将排水管网水位监测数据从设备上传到有人云平台。（2）4G网关将数据上传至云平台在有人云平台管理界面添加一个API网关用来获取4G网关上传的水位数据等，云平台会自动生成新的连接信息。通过有人云平台新建的API网关和网关子设备可以实现客户端液位传感器设备的连接，并能够实现排水管网监测系统中直接对设备进行信息编辑等功能。（3）排水管网监测系统的实现排水管网监测系统实现后，除了客户端具有良好的用户体验，系统还能实现实时水位数据获取、管网内情况自动报警、监测设备地图定位等功能。

2系统硬件设计

1在线监测系统运营管理工作形势

1.1排污企业自行维护指的是在线设备有排污单位自己运营、维护。

由于在线设施是一种新生事物、排污单位缺乏这方面的专业技术人才，很难保证在线仪的稳定、准确运行；再者，在线监测仪本身就是安装在企业的电子眼，用来监控企业的排污行为，为环保执法提供可靠数据，这种情况下，部分排污单位有可能会对在线设备存在抵触情绪，破坏监测监控设施，导致在线仪不能够正常运行，起不到在线监控的目的，不能为环保执法提供准确、可靠的，这样就失去的安装在线监控设施的意义。

1.2设备厂商运营维护。

设备厂家对设备结构熟悉，性能了解透彻，出现问题很容易判断故障原因，备品备件购买方便，解决问题及时，但设备厂家运营，容易利用其对备品备件的垄断，私自提高备品备件的价格，增加排污单位的负担。更有甚者，排污单位与设备厂家串通，私自调整仪器参数，导致在线数据失真，极大的影响了环保部门对企业的监管。

1.3BOT运营维护。

BOT(build-operate-transfer)及建设-经营-转让，是指政府通过契约授予私营企业（包括外国企业）以一定期限的特许专营权，许可其融资建设和经营特定的公用基础设施，并准许其通过向用户收取费用或出售产品以清偿贷款，回收投资并赚取利润；特许权期限届满时，该基础设施无偿移交给政府。

1电站锅炉监测系统的节能原理

1.1在线监测系统与电站锅炉工作的结合

在线监测系统技术在电站锅炉工作中的应用，首要的关键步骤是实现在线监测系统与电站锅炉工作的结合。只有顺利地将在线监测系统与电站锅炉的工作实现良好的结合，才能为后期的监测工作开展奠定一个良好的基础。而且前期的监测系统与电站锅炉工作的结合程度还关系到后期的电站锅炉的整体工作进度。要实现在生产过程中的节能化，必须要通过在线监测系统的控制与操作，因此，在线监测系统技术与电站锅炉的前期结合程度也关系到后期电力生产节能化的实现。

1.2在线监测系统对锅炉工作步骤的监督

在线监测系统技术在电站锅炉工作中的应用，第二个关键的工作是通过在线监测系统来对锅炉工作的全程步骤进行监控，电力生产企业的工作能否实现节能化，关键在于工作的过程中能否节约资源。通过在线监测系统对其能源转换过程的监控，能够有效地控制其工作过程中的能源利用率，减少电站锅炉工作中的能源消耗，从而实现发电企业的节能化生产。

1.3监测系统对锅炉工作步骤进行调整

在线监测系统技术在电站锅炉工作中的应用，接下来的关键工作是利用监测系统对锅炉能源转化过程实行调整控制，在线监测系统能够通过电子监控、工作数据等信息来判断锅炉工作中的能源利用率。一旦电站锅炉在能源转换的过程中能源浪费率过高，在线监控系统就能及时发现这种现象，并通过自动控制技术等电子化设备来对其进行调整。监测系统能够及时对锅炉的工作效率、煤炭燃烧率等进行调整控制，进而提高能源的利用率。

摘要：以东莞市城市供水水质监测预警系统为例，介绍了城市供水水质监测预警系统的管理现状、维护考核以及水质监测预警系统在东莞市突发水质情况中的应用实例，最后根据预警系统的运行实践提出了相关的建议。

关键词：东江；水质监测；预警系统；排洪应急监测

引言

东莞市位于广东省中南部，东江下游，境内河流纵横交错，属珠江三角洲河网地带。东江受排洪影响水质产生突变恶化，其中东江沿线主要的排涝口有石马河，峡口水闸等，整个东江沿线水源水水质安全受汛期排洪影响严重[1]。排洪应急期间是我国供水行业面临的新问题和新实践[2][3]，本文总结了东莞市供水水质监测预警系统的管理实践情况，并提出了管理中存在的问题和建议。

1管理现状

至2008年东莞市水质监测中心（以下简称中心）成立以来，借助国家“十一五”水专项相关课题的研究与应用示范，建成了水务局统筹，东莞市水务监测中心进行水质全面监测、运营和管理在线水质监测系统，中心镇水司上报水质检测数据的监管预警体系构架；建设完成供水水质监测预警系统水质数据平台，该平台分为两个部分，一是在线水质监测系统，包括源水监测点8个，出厂水监测点37个，管网水和二次供水监测点67个，二是水质数据上报系统，共包括21个水司共29个水厂。在线水质监测系统涵盖了水源水、出厂水、管网水及二次供水，水源水监测点覆盖了东江东莞段上游及南北两大支流，监测指标包括溶解氧、电导率、浊度、氨氮等20余个指标，最大监测频率10分钟/次，实时、连续监测和远程监控，每天4万余水质数据。出厂水及管网水监测点遍布东莞32个镇街，每个镇街不少于2个。水质数据上报系统由水厂、水司和水务监测中心逐级上报组成，每个水厂每天上报一组数据，包括源水9项和出厂水9项，每天上报数据882个。

2在线水质监测预警系统维护

摘要：针对现有智能变电站辅助控制系统不能较好地满足当前智能化运维需求这一问题，国网公司逐步开展了辅助设备全面监控试点工作，实现了站内设备远程集中智能管理，提升了变电站的智慧化运维水平。现对当前500kV变电站辅助控制系统功能及特点进行研究，重点分析了辅助控制系统新型结构以及监测+预警+控制模式的体系特点，并对辅助系统未来的发展趋势进行了展望。

关键词：辅助控制系统；无人值守变电站；一键顺控

0引言

根据不同的电压等级，变电站智能辅助系统的建设侧重点也会有所不同。针对500kV、220kV变电站，设计之初为有人值守，则考虑功能主要是提供视频分析、状态监测及告警等提示性信号[1-2]。对于110kV及以下变电站，主要是实现状态远程监测、设备间互联协作、远程控制管理等功能，实现智能管理、远程管理、远程维护，保证无人值守变电站的可靠性与安全性。目前，国网重庆检修公司下辖500kV变电站正逐步实现无人值守，通过辅助设备全面监控系统建设，实现500kV变电站远程集中智能管理。相比于以前的辅助控制系统，新系统监测对象更为全面，子系统之间具有联动机制，使得辅助系统完成了从监测+预警到监测+预警+控制的转变，提升了变电站智能化运维水平。

1变电站辅助控制系统

变电站辅助控制系统采用先进的计算机技术、通信技术、图像识别技术等实现对变电站辅助设备运行状况的实时监测，其主要包括消防系统、安防系统、环境监测系统、设备在线监测系统、照明控制系统、智能巡检系统等，承担着变电站内外火灾预警与控制、防外破、防空飘物监视、温湿度监测、环境污染监测、设备运行状态监测、设备运行环境监测等重要任务，是实现变电站智能化运维和远程集中运维的关键。

1.1500kV变电站辅助控制系统结构及特点

摘要：紧紧围绕“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水新思路，以实行最严格水资源管理制度为引领，以提高水资源利用效率和效益为核心，以水资源可持续利用为目标，以“三条红线”控制管理为抓手，强化依法治水、依法管水，强化水生态保护和水质目标管理，加强计划用水、定额用水、计量用水管理，全面推进以取用水计量监控为重点的取水口监测计量体系建设，逐步构建与用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污制度相适应的取用水户、饮用水水源地、水量监控体系，为水资源有效管理和考核提供科学依据。

关键词：取水口；监测计量；体系建设；德州

1背景

为全面、准确、及时掌握取用水情况，提高水资源管理精细化水平[1]，2021年6月，水利部印发了《关于强化取水口取水监测计量的意见》，对强化取水口取水计量工作作出部署。取水口监测计量体系建设[2]是落实最严格水资源管理制度的重要技术支撑和主要工作抓手，是保障水资源有效管理和保护的前提。2012年以来，国家、山东省先后出台了实行最严格水资源管理制度等有关文件，对实施最严格水资源管理制度进行了全面部署，提出了用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污、水资源管理责任和考核4项制度，用水总量控制[3]、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”，并对加强取水口监测计量工作提出了明确的要求。因此，加强取水口监测计量体系建设、实现水资源“三条红线”管理既必要又迫切。德州市要站在全市的高度，充分认识加强取水口监测计量体系建设的重要意义，进一步增强紧迫感和责任感，加强组织领导，把加强取水口监测计量体系建设作为深入实施最严格水资源管理制度的重大举措切实抓好落实。2021年，山东省水利厅下发了《关于做好取用水管理专项整治行动整改提升工作的通知》，德州市水利局快速响应，积极协调，结合德州实际，抓紧研究制定《德州市取水口监测计量体系建设实施方案（2021—2023年）》。

2取水口监测计量体系建设目标及内容

2.1取水口监测计量体系建设

目标德州市计划用3a的时间，加强和完善全市辖区内取用水计量监控设施建设，逐步扩大水资源监控的覆盖面。（1）2021—2022年，工业和生活取用水计量或在线监测的比率原则上要达到90%以上（按实际用水量计算），对大（2万hm2及2万hm2以上的）中（2万hm2以下0.67万hm2以上的）型灌区主要取水口全部实现在线监测，饮用水水源地监控实现全覆盖。（2）2022—2023年，对管径在20cm以上、具备取水计量设施安装条件的农用灌溉机井，应安装计量设施；对管径在20cm以上、暂不具备取水计量设施安装条件的以及管径20cm以下的机井，可采用以电折水等方法计量水量。不具备以电折水条件的，应在摸清区域机井底数的基础上开展典型样本计量，合理推算区域地下水开采量。（3）2022—2023年，要完善农业取水量折算和推算管理。对因客观条件限制无法安装取水计量设施的农业灌溉取水口，可采用以电折水等方法计量水量。对不具备折算条件的，可按照用水统计调查制度规定，采用抽样调查方法推算区域农业取用水量。