安全监测系统范文

时间:2023-03-10 18:31:50

安全监测系统

安全监测系统范文第1篇

关键词:铁路安全;安全监测;系统构建

Abstract: with the rapid development of our country's economic construction, the living standard of people is increasing day by day, simple material life cannot have satisfied people pursuit of a better life, holiday tourism appear has become a fashion. As people the change of ideology, the number of travel more and more. Railway construction and operation of the perfect speed increase, more and more people choose railway as a travel vehicles, plus freight traffic volume increases, the management of the railway departments to work caused great pressure, especially during the holiday season, operation safety issues are very important and sensitive topic. In order to solve the problem, our government is in promoting the construction of railway safety monitoring system, for the safety of the people travel to escort.

Keywords: railway safety; Safety monitoring; System construction

中图分类号:X924文献标识码: A 文章编号:

随着人们生活水平的提高,旅行已经成为人们节假日期间的一种常见的娱乐休闲方式,与飞机相比,铁路更为安全、便宜,并且,火车的几次提速,也极大的促进了人们乘坐火车出行的趋势。但是,旅行期间的安全问题,是人们最为关注的事情,尽管相对机,火车更为安全,但也难免出现一些意想不到的事情,或者是蓄意的破坏,因此,铁路系统的安全监测工作已经成为人们关注的热点问题。

一、我国铁路安全监测系统的现状分析

我国目前铁路安全监测系统存在着以下几个问题:

(一)未统一组网,管理和维护困难

现有的铁路各种安全保障系统由电务、车辆、机务、工务等部门各自组网,只考虑单个专业部门的具体需求,使用的网络类型都有各自的特点。虽然在各自的实际应用中也都发挥了应有的作用,但是网络标准不统一,采用了独立的通信网络和不同的数据通信接口及协议,使得当前对于铁路沿线安全监测系统及其设备管理和维护困难。

(二)信息不能相互共享,网络利用率低

由于各个部门的安全监测系统各自独立工作,各个安全监测系统之间信息不能相互共享,相互参考,系统协调沟通能力比较差。存在着同一监测点同一监测指标,多个系统重复监测的现象,而且建设一个新的安全监测系统需要铺设新的通信网络,不能共享信道,造成了重复建设,致使通信网络的利用率非常低。

二、构建泛在网铁路安全监测系统

(一)引入泛在网架构建设新型铁路安全监测网络

泛在网络(Ubiquitous Network)是可随时随地供给人使用,让人享用无处不在服务的网络,其通信服务对象由人扩展到任何东西。它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征,以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。在IEEE802.11a/b/gWLAN、ZigBee、传 感 技 术 、RFID、IPv6、3G 等技术的支持下,泛在网络具备了应用的可能性。将泛在网架构应用于铁路安全监测系统,可融合多种类型的监测系统,进行统一组网,统一的维护和管理。

(二)利用 3G、Wi-Fi 等公用网络提供无线高带宽

目前使用的铁路无线专网 GSM-R 带宽低,若新建无线宽带网,成本大,且有建设周期,建成后维护成本也较高。我国的公用无线宽带网络 3G(如中国电信的 cdma2000EV/DO)、Wi-Fi 经过多年建设,技术成熟,网络完善,接入点多,带宽高,运营商的支撑服务较好。可利用这些宽带的公共无线信道资源,结合GSM-R,为铁路安全监控数据提供高速率的无线传输,从而提升车载监测的效能5.泛在网铁路安全监测系统的架构及功能泛在网铁路安全监测系统由三大部分组成,包括铁路安全监测传感网、无线数据传输网、铁路安全监测综合管理系统。

三、铁路安全监测系统的架构

(一)铁路安全监测传感网

由各种智能传感器及短距离通信传输模块设备等组成。各种智能传感器安装在轨旁、车辆上、电力设备等地方。通信方式可以由具体的应用场景来决定,建议整合铁路现有监测资源,以及采用低功耗、低成本的 ZigBee 协议,感应数据经过网关节点再上传至感知数据管理系统。充分利用传感技术并融合短距离的ZigBee通信等手段,监控数据实时性强,监控点多,监测点可相隔较远距离,能应用于复杂的监测环境。

(二)铁路安全监测应用平台

平台由服务器端接收存储、分析模块(铁路安全监测综合管理系统) 以及基于 Web 的数据监测操作界面 (Webbrowser)组成。平台设在各个铁路局,并可实现铁路局间互联互通。铁路局安全监测综合网管系统应该能够通过网络随时获得各个监测系统的数据情况、运行情况,并能够对其中关键设备进行配置管理。综合网管系统的管理对象有:铁路局管内各个安全监测系统的服务器、智能网络设备、现场监测设备。铁路安全监测综合管理系统主要由服务器和磁盘阵列组成。磁盘阵列保存数据,服务器可以申请配置固定 IP 地址。服务器端软件对实时数据进行分析,并对异常信息进行告警提示,同时也具有网管功能,可以实时/半实时地了解各个节点的工作情况,或者以中心呼叫模式直接对某一节点上的铁路安全监测数据进行巡检查看。

四、小结

随着铁路运营理念的不断更新,先进的技术运用,我国的铁路建设事业已经取得的丰硕的成果,相对机和轮船等交通工具而言,铁路在安全性上有着绝对的优势,其发生事故的概率非常低,运送人员数量也是相当可观,并且,逐渐成为人们出行和企业运送货物的重点选择方式之一,但是,近年来,由于旅客的数量增长过快,并且,很多犯罪分子的故意破坏,铁路安全监测系统的改进与完善工作已经成为相关工作人员工作的重点。我们有理由相信,在人们的共同努力下,铁路安全监测工作一定会获得美好的发展前景,并会更好的保障人们的出行安全。

参考文献:

[1] 薛玲媛.构建泛在网铁路安全监测系统的研究[J].电脑与电信,2011,11

[2] 郭静,张松林.铁路安全监测系统现状分析[J].河南机电高等专科学校学报,2011,01

[3] 范典.光纤传感在铁路安全监测中的应用研究[J].武汉理工大学学报,2009,17

[4] 李国民.铁路安全监测系统现状及发展方向[J].铁道货运,2008,10

安全监测系统范文第2篇

堤防安全监测系统通过振动监测仪实现对堤防的实时监测,通过对震动的频率、振幅、震源位置的分析,迅速作出反应,有效控制违法案件对堤防的破坏,减少人为破坏水利设施所造成的经济损失。系统组成主要包括5个部分:振动测量仪器、数据传输设备、数据处理显示系统、安全评估模式和系统软件。

1系统结构

现代化监测系统分为测控单元、监控主站和远程信息管理中心。采集站的设立以堤防监测断面(或堤段)为测控单元。监控主站同时控制多个采集站,向各采集站发送传感器设置、采集参数、报警参数等指令。多个采集站分别用微波将信号传输到监控主站。主站通过电话公网将数据传输到各有关单位[1-2]。

2监测仪器

一般来说,堤防监测仪类似于地震监测仪,其工作原理是利用一件悬挂的重物的惯性,震动发生时地面震动而它保持不动。由仪器记录下的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线,称为震动波线。波线起伏幅度与振动波引起地面震动的振幅相应,它标志着震动的强烈程度。从震动波线可以清楚的辨别出各类震波的效应。

3信息传输方式

根据实际需要和环境条件,信息传输方式可以分为专用电缆、超短波、微波、电话网络以及地球同步数字卫星等。安全监测控制堤段建议选用微波或超微波,以保证对违法案件的持续监控。还可以设立采集站执行数据自动采集、储存、通信等功能,各采集站之间以及采集站和主站之间具有独立性,可以在主站停机的情况下自行采集和处理数据[3]。

4数据处理显示系统

数据处理显示系统的功能包括数据的采集与处理、常规计算、报警监视、报警顺序及时间记录、历史数据管理、存档和查寻等。由于每个测控单元具有固定的位置和独立监测的功能,所以数据处理系统能够准确的分析出震源的位置、震动起始的时间以及震动的幅度。从而使水政执法人员在最短的时间赶到事发地点,减小违法案件对堤防的破坏程度。

5安全评估模式

安全评估模式在预警系统中至关重要,可根据监测数据评估堤防的安全,且安全评估的可靠性取决于监测数据的准确性和评估模式的合理性。因此,在预警系统设计和研制中,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估模式。简单的说,可通过实地监测实验,得出各种有可能在堤防产生震动的物体的振幅,比如重型汽车通过堤防的振幅、挖掘机取土的振幅、钻井打孔的振幅等,以这些实地监测的数据作为工作人员评估堤防安全的参考。但是,由于问题的复杂性,合理的安全评估模式有待于进一步摸索[1-3]。

6系统软件

系统软件的作用主要是为堤防安全监测系统提供技术支持、简化操作程序、便于网络体系的管理。从而使整套系统更加迅速、有效地结合到实际工作当中[4]。

7结语

堤防安全监测系统是运用现代科技设备对水利设施安全实时监测的系统,虽然这套系统操作简便、可行性强,但也是一项开拓创新的工程,其中必然会有很多的技术难题,如何合理规划、设计和实施堤防安全监测系统,需要进一步研究和探索。堤防安全监测系统可以有效地节约水政巡查资源,大幅提高水政工作效率,有效地减小水事违法案件对水利设施所造成的损失,对于河道管理和病险水库的管理具有广泛的推广应用前景。

8参考文献

[1] 周小文,包伟力,吴昌谕,等.现代化堤防安全监测与预警系统模式研究[J].水利科学,2002(6):113-117.

[2] 陈红.堤防工程安全评价方法研究[D].南京:河海大学,2004.

[3] 曹云.堤防风险分析及其在板桥河堤防中的应用[D].南京:河海大学,2005.

安全监测系统范文第3篇

1监测监控使用情况简介

1)监测情况简介。一号煤矿的安全监测系统采用天地(常州)自动化股份有限公司的KJ95N型煤矿综合监测系统,监测、显示瓦斯、风速、负压、一氧化碳、粉尘、温度、风门开关等环境参数,具有故障闭锁和报警、就地和异地超限断电、风电瓦斯闭锁。安全监测系统信号传输采用信号电缆和光纤相结合的传输方式。设备使用的是该公司生产的JFl6B型通用监控分站和与子匹配的瓦斯、风速、温度、粉尘、一氧化碳传感器。2)存在问题。一号煤矿采用监控分站安装在回风顺槽内,与回风流处传感器在同一位置,容易造成安全监测数据不稳定等故障,大致有以下几点:a.违反《安全规程》、AQ6201-2006和AQ1029-2007安全监测仪器使用管理条列;b.监测监控分站易受到回风顺槽潮湿空气的侵蚀,造成数据传输不稳;c.容易成传输“隐形”故障,维护维修不便;以上问题容易造成设备使用寿命减短,所以必须挪移我矿安装在回风顺槽的监控分站。

2安全监测系统设备技术点分析

1)主要设备技术参数。a.电源采用KDW65型本质安全型电源,本电源有三路18V直流本安电源输出,其中第1路与第2路可用于传感器供电,第3路用于KJF18B型通用监测监控分站供电。b.传感器主要参数如下:瓦斯传感器:工作电压:直流18V;工作电流:≥65mA;测量范围:0~4%;输出频率:200~1000Hz频率。风速传感器:工作电压:直流10~18V;工作电流:≥45~60mA;测量范围:0.4~15m/s;频率输出:200Hz~1000Hz。一氧化碳传感器:工作电压:直流18V;工作电流:≥100mA;测量范围:0~1000×10-6CO频率输出;200~1000Hz。粉尘传感器:工作电压直流18V;工作电流:≤300mA测量范围:0~1000mg/m3,频率输出:200~1000Hz。温度传感器:工作电压:直流8~18V;工作电流:≥30mA;测量范围:-5℃~+45℃;频率输出:200Hz~1000Hz。c.KJF18B型通用监测监控分站有两列信号输入端子,左列为模拟量输入,共8路信号输入,右列为8路开关量信号输入。2)频率信号分析。频率信号,通常是由于信号的带宽而起的作用。带宽是信号频谱的宽度,也就是信号的最高频率分量与最低频率分量之差。信道带宽则限定了允许通过该信道的信号下限频率和上限频率,也就是限定了一个频率通带。如果信号与信道带宽相同且频率范围一致,信号能不损失频率成分地通过信道;但频率信号不可以远距离传输,易受外界干扰,且如果采用完全独立的信道传输线缆重复敷设严重。可以看出传感器频率全部在200~1000Hz。即带宽相同,且最低频率基点相同,可以在同一信道上传输,即回风流处5台传感器的信号负极线缆可以复用,得出以下改造措施:a.同一基点(信号负极)可以采用同一根线缆;b.不同信道之间的区分可以由不同线缆与同一根线缆(同一基点)之间配合。传输配合图如下:由上图可以看出A为公共信号基点,B、C、D、E与A基点组合不同信号的配合线缆,所以AB之间配合是风速传感器信号,AD之间配合是瓦斯传感器信号等。

3实际应用

因为原先一号煤矿监控分站与传感器同时安装回风顺槽的10到15米的位置,所以在改造过程中分站如果搬迁,势必造成每台传感器与分站之间线缆延长,线缆重复敷设严重,综上所述材料的选择可以依照下列几点考虑。

3.1材料选用使用说明

1)首先采用MYJ3*2.5+1*2.5型信号电缆做为回风流处所有传感器电源线缆,其芯线分为“红”“黄”“蓝”“绿”。两两一组引接18V直流电源,共两组18V电源。2)信号线缆采用MHYVP1*7*7/0.52型的7芯信号电缆,其芯线分为“红”“白”“蓝”“绿”“黑”“黄”“紫”,将回风流处传感器信号负极公用1色“白”,其余颜色为各个传感器信号正,其中瓦斯信号正采用“红”,风速信号正采用“蓝”一氧化碳信号正采用“绿”温度信号正采用“黑”粉尘信号正采用“黄”紫色为备用信号芯线。

3.2接线工艺

1)MYJ3*2.5+1*2.5型信号电缆输入侧一段直接接入KDW65型本质安全型电源18V电源输出。共引出两路(“红”“黄”为单独1组18v,“蓝”“绿”为单独1组18v),线缆输出侧接入回风流处接线盒内。2)MHYVP1*7*7/0.52型信号电缆始段直接接入KJF18B型通用监测监控分站,将线缆“白”色全部接入监控分站左列端子的信号负极上。其余线缆按照如下连接:a.瓦斯信号正采用“红”;b.风速信号正采用“蓝”;c.一氧化碳信号正采用“绿”;d.温度信号正采用“黑”;e.粉尘信号正采用“黄”。依照色谱顺序,分别接入左列端子的第1路瓦斯,2路风速,3路一氧化碳、4路温度、5路粉尘每组端子排的信号正。而MHYVP1*7*7/0.52型信号电缆末端也接入回风流处接线盒内。

4结论

以一号煤矿613工作面为列改造,分站搬出回风顺槽后传感器运行稳定,数据准确,且“瓦斯电闭锁”功能正常,完全达到了预期改造目的,且安装位置符合《安全规程》、AQ6201-2006和AQ1029-2007安全监测仪器使用管理条列;消除了监测监控分站受到潮湿空气侵蚀的危害,提高了数据传输的稳定性,消灭了“隐形”故障。

安全监测系统范文第4篇

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

系统具有自检能力,每次数据采集过程均首先进行自检,当系统中硬件设备或通信线路发生故障时在中央控制装置显示故障信息,以便及时维护。

安全监测系统范文第5篇

关键词:煤场 安全 监测 系统 电厂

1 概述

近些年以来,包括圆形煤场和条形煤场在内的封闭性煤场得到广泛的应用,因为这种煤场利用率较高,而且有着先进的配套设备及高水平的程控技术。圆形煤场的特点是煤的储量较大,而且煤可以保存较长的时间,但是我们不管用哪一种堆取料机,堆取料机的机臂和挡煤墙间都不可避免地会产生一定的空间距离,而这正是堆煤场堆取料机的一个致命缺陷和技术死角,结果导致处于煤场中心位置的煤不能够及时地被搬运清除出去,这样的后果容易造成挡煤墙中下部位的煤由于堆积压力和高温的条件产生自燃。相比之下,对于半封闭性的条形煤场,它的堆取料机因为是在导轨上面滑行,可是这样放在地表上的煤炭一时很难被集中搬运转移走,如果堆压时间长了也容易产生自燃。

为了有效防止煤炭自燃,现在各个公司和电厂厂家都在努力研发适合封闭性煤场的安全监测系统。下面我们就来讨论下煤场安全监测系统的系统原理、主要功能和具体构成。

2 煤场安全监测系统的系统功能及系统构成

煤场安全监测系统应该具备的系统功能包括温度预警、烟气预警、粉尘浓度预警及各种可燃气体的安全指数预警。

煤场安全监测系统需要监测统计到的数据有:位于圆形煤场挡煤墙一侧燃煤的内部温度是否过高、包括CO和CH4在内的有毒气体和氧气的浓度是否过稠以及进出煤场的燃煤是否存在着明火点。具体来讲,该系统主要由四部分所构成:明火煤安全监测报警系统、堆取料机有毒气体安全监测报警系统、温度安全监测报警系统以及数据采集安全控制系统。

简单来说,安全监测系统的组成部分包括三大类:数据采集终端、数据传输系统和数据处理控制系统。其中,安全监测数据采集终端设备指的是各种传感器:燃煤内部温度传感器、包括CO和CH4在内的有毒气体传感器、氧气浓度传感器、明火点传感器、烟雾粉尘传感器;数据传输系统指的是用于传输通讯信号的各类通讯网络和通讯线缆;数据处理控制系统则指的是数据监控的电脑主机、工控机以及各种配套的组态软件。这里的组态软件功能强大,有场面逼真的实时画面显示、有快捷方便的人机对话、有直观准确的报警记录、可以进行详尽的事故追忆查询、可以打印需要的各种报表、还可以观测分析各种数据曲线。

煤场安全检测系统的工作原理是:通过包括各种传感器在内的数据采集终端对圆形煤场和条形煤场内的燃煤温度、烟雾粉尘、有毒气体、明火点进行实时监测,然后把检测到的数据信号通过煤场内预埋的通讯电缆及时地传输到电脑监控主机的控制器或者电脑主机的智能信息采集模块上,电脑监控主机接收到讯息以后再通过由工控机和组态软件组成的操作站安全检测通讯,以便工作人员根据现场情况采取相应的解决措施和应急方案。

3 煤场安全监测系统在电厂中的配置方案

首先,我们来看温度监测系统的合理选择和配置。

温度监测系统的功能和作用是正确如实地反映出圆形煤场煤体的温度并及时通报可能的煤炭自燃点。现在市场上最为常见的温度监测系统测温方式有很多种:传统的仓壁插入式测温传感器、煤层多点缆式测温传感器、光纤测温传感器以及红外线热像仪等。对于传统的仓壁插入式测温传感器来讲,由于煤炭的自燃都是产生于煤层内部温度过高,所以它不能够对煤炭的自燃情况及时有效地检测到。相较而言,煤层多点缆式测温传感器就克服了这个问题,由于它的多层构造使得它具有耐磨性强、抗拉性强、抗冲击、便于维护的特点,能够通过对各个煤层的全方位温度监测,全方位、立体化地保护筒仓的煤。传感器的外套由抗磨性很强的特殊材料制成,对于料度形状不均、大小各异的高强度介质,像煤炭、焦炭和兰炭等都非常适合这种传感器。煤层多点缆式测温传感器的耐压性强,抗拉力大,能够承受很强冲击力的工作环境。而且,这种传感器能够一直保持垂直状态,不受煤仓内任何其它介质的干扰和影响。为了扩大安全预警的覆盖面积,我们可以交叉布置多套传感器的内部温度元件,对测温点进行定位,实现单路报警或统一报警,按照接收到的温度报警信号迅速确定煤层位置,并及时做出反应。

为了防止安全事故隐患,在圆形煤场内要考虑安装挡煤墙测温保护系统,以保护圆形煤场的水泥挡煤墙不因为煤炭自燃而遭到烧伤破坏。在安装时,要在垂直贴紧于圆形煤场的挡煤墙内壁的位置,每隔10°就安装一套测温电缆,每间隔两米在电缆上设定一个测温度的点,为了便于随时抽出和及时更换,煤层多点缆式测温传感器最好是安装在测温电缆的保护装置内。

其次,是明火监测安全系统的正确选择和配置。

明火监测安全系统的测温装置一般采用的是红外线测温设备,位置安装在圆形煤场的进出皮带入料端附近。在距离圆形煤场的进出皮带上部1米到1.5米处,设置一个远红外线测温装置,目的在于监测煤场进出皮带上方的煤堆表面是否有热斑残留,红外线测温装置的预警报警温度值设置在70°左右,范围大小可以上下调节。明火监测安全系统工作时,测温传感器在采集温度数据时使用温度采集仪表把温度信号直接输出至温度数据采集箱当中,温度数据经由现场声光报警反馈到上位机显示屏和输煤的程控系统。这样就实现了明火监测数据的采集和传输。它的功能在于正确反映当把圆形煤场的储存煤炭运出煤场时煤体是否带有明火,消除安全隐患和预防火灾事故的发生。

再次,是及时对煤场堆取料机的有毒气体进行监测。

对包括CO和CH4在内的有毒气体实行监测的传感器和氧气浓度进行监测的传感器安装在圆形煤场的堆取料机操作室周围,一旦传感器发出报警信号,电厂操作人员要马上采取应急防护措施并迅速撤出工作现场。

最后,关于数据采集箱的配置和管理。

为了及时采集煤层多点缆式测温传感器信号以及远红外线输煤监测信号,在每一个电厂的圆形煤场内都配置有一套相应的数据采集系统和煤场的堆取料机有毒气体安全监测系统。数据采集系统的采集箱按照电厂工程的实际来确定具体分配数量,采集箱内应装有报警灯及警报器,一旦出现危险信号通过声光装置发出预警。数据采集箱把采集到的数据信号经由通信接口输送到安装在输煤集控室内的上位机,上位机通过专门的软件会模拟再现出施工现场的真实画面,方便圆形煤场的操作人员和管理人员及时掌握安全报警情况。

4 结束语

按照《火力发电厂运煤设计技术规程》的规定,在筒仓及封闭性煤场应该设置安全监测系统。筒仓的设计应该按照筒仓的结构和功能,结合煤炭种类的性质,对于包括CO和CH4在内的各种易燃可燃气体、各种烟气和粉尘浓度、燃煤内部温度等安装相应的安全监测报警装置。为了便于显示和查看,我们最好把安全检测装置的显示器全部集中地安装在煤场的筒仓控制室里面或者运煤系统的集中控制室内。为了能够做到有效地防止煤炭自燃,如果圆形煤场出现安全隐患预警提示时,我们要通过输煤集控室的操作监控人员及时地提醒煤场内所有人员及时撤离,以保证煤场负责人及煤炭搬运人员的人身安全。

参考文献:

[1]杨彦宏,刘敦亮.某煤场改扩建及新技术的应用[J].应用能源技术,2006(01).

[2]余付军.关于火力发电厂的煤炭管理的方法分析[J].物流工程与管理,2008(11).

安全监测系统范文第6篇

关键词:安全监测;传感器;设置;报警浓度;断电浓度;复电浓度

矿井监测系统是由单一的甲烷监测和就地断电控制的瓦斯遥测系统和简单的开关量监测模拟盘调度系统发展而来。随着传感器技术、电子技术、计算机技术和信息传输技术的发展和在煤矿的应用,为适应机械化采煤的需要,矿井监测系统由早期单一参数的监测系统发展为多参数单方面监测系统,这些系统均针对某一方面的多参数监控。煤矿技工学校学生应当在原有知识点的基础上更多地了解煤矿安全监测系统的组成及矿井通风专业安全监测系统所使用的设备及注意事项等常规知识,为今后的学习和工作奠定良好的基础。

一、矿井监测系统的组成

矿井监测系统由环境安全监测系统、轨道运输监测系统、胶带运输监测系统、提升运输监测系统、供电监测系统、排水监测系统、矿山压力监测系统、火灾监测系统、水灾监测系统、煤与瓦斯突出监测系统、大型机电设备健康状况监测系统等组成。

二、环境安全监测系统

1.名词解释:用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、湿度、烟雾、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制的监测系统。

2.功能:具有模拟量、开关量、累积量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。

3.组成:由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成。

(备注:主机:主要用来接受监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网联络等。分站:用于接收来自传感器的信号,并按预先约定的复用方式远距离传输给传输接口,同时,接收来自传输接口多路复用信号的装置。)

三、各传感器的功能

1.甲烷传感器:连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置,一般具有显示及声光报警的功能。

2.便携式甲烷监测报警仪:具有甲烷浓度数字显示及超限报警的功能。

3.风速传感器:连续监测矿井通风巷道中风速的大小。

4.风压传感器:连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点的通风压力。

5.温度传感器:连续监测矿井环境温度的高低。

6.一氧化碳传感器:连续监测矿井中煤尘自然发火及胶带输送机胶带等着火时产生的一氧化碳的浓度的装置。

7.烟雾传感器:连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾的浓度。

四、甲烷传感器或便携式甲烷检测报警仪等的设置和报警浓度、断电浓度、复电浓度

1、设置:甲烷传感器应垂直悬挂,距顶板(顶梁、屋顶)不得大于300mm,距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm,并应安装维护方便,不影响行人和行车;一氧化碳传感器应垂直悬挂,距顶板(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm,并应安装维护方便,不影响行人和行车;风速传感器设在采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站,应设置在巷道前后10米内无分支风流、无障碍、断面无变化,能准确计算风量的地点;风压传感器是在主要通风机的风硐内设置;温度传感器应垂直悬挂距顶板(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm,并应安装维护方便,不影响行人和行车;烟雾传感器设置在带式输送机滚筒下风测10米~15米处。

2.甲烷传感器或便携式甲烷检测报警仪的报警浓度、断电浓度、复电浓度。

总之,煤矿安全监控系统是煤矿安全高效生产的重要保障,煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发挥着重要作用,是现代化矿井主要的安全管理保障设施。因此,煤矿通风专业的学生应在实习期间把甲烷传感器或便携式甲烷检测报警仪等的设置和报警浓度、断电浓度、复电浓度作为重点掌握内容,并不断系统地充实和完善煤矿安全监测系统知识,为即将走向工作岗位打好基础。

安全监测系统范文第7篇

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。

(8)本系统充分利用先进平台在数据访问、通信、分层等方面的技术优势,使其成为可伸缩、可扩展、功能齐全、界面简洁美观、升级维护方便、自动化程度高的强大网络系统。

安全监测系统范文第8篇

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。

参考文献:

安全监测系统范文第9篇

棉花监测系统网络支撑平台是提供信息数据传输、交换、储存、处理、共享、的综合业务平台,通过构建数据处理中心、数据处理分中心(国家发改委价格监测中心)、国家棉花市场监测系统信息中心以及国家棉花市场监测系统总公司的网络、计算机、配套设备、运行环境,实现信息的处理、共享、传输和备份,以满足系统运行的各方面功能要求。

1.在基础平台建设的同时开展全面、有效的安全体系规划和建设;2.选用最可靠最稳定的安全产品构建安全防御系统;3.在最大限度保障安全运行的同时,又兼顾良好的运行效率;4.全面兼顾安全技术、业务运维流程和人员在信息安全保障中的积极协调作用;5.有效监控全网的安全情况,快速发现可能的安全隐患和异常行为;6.实现7×24×365的安全运行状态监控与安全运行维护处理;7.建立完善的应急响应机制和流程;8.在短短两个月时间内高效率、高质量地完成所有的工作。

一套平台 两种思想 三个系统

国家棉花市场监测系统安全建设和保障工作涉及到安全体系规划、安全系统集成、安全运维管理、信息安全专业服务、高端安全管理咨询、日常安全支持以及安全值守服务等众多内容。安全建设工作千头万绪,安全保护对象庞大复杂,安全管理要求苛刻严格,对安全保障体系的规划和设计提出了非常高的要求。

针对安全建设和管理需求,太极组织了大量的安全专家认真、深入地分析了国家棉花市场监测系统可能面临的各类安全问题,参照ISO17799等安全管理国际标准,结合太极多年在安全领域的经验,提出了解决方案。太极与相关合作伙伴紧密合作,针对国家棉花市场监测系统的安全设计和建设可以总结为:建设一套集中的安全运行管理平台,融合两种核心的安全建设思想,建立三个不同角度的信息安全子系统。

一个平台,是指通过部署安全运行管理中心产品建立国家棉花市场监测系统的集中安全运行管理平台。通过对网络中各种网络安全设备和安全软件的集中管理和监控,把一个个原本分离的网络安全孤岛联结成有机协作互动的一个整体,并自动实现对安全事件的处理,从而实现网络安全管理过程中的实时状态监测,动态策略调整,综合安全审计以及恰当及时的威胁响应,从而有效提升网络的可管理性和安全服务水平。

两种思想是指动态信息安全风险管理体系建设思想和构建信息安全纵深防御体系建设思想。

动态信息安全体系思想的根本目的,是要保障安全系统设计具备良好的动态建设过程和安全可扩展性,促进建立易扩展的信息安全保障体系。纵深防御思想是保障安全系统设计的广度和深度,促进建立全面综合、高效安全的网络安全保障体系。其在广度上要求从网络架构、网络设备、操作系统、应用系统、数据库系统等各个层面考虑安全系统建设;在深度上要求分层次,由外而内,从网络边界、内部网络、核心服务器乃至桌面PC各个层面考虑安全防御功能的建设。其核心体现就是进行合理的网络安全域规划,实现安全事件影响范围的有效控制。

本次项目,太极协助国家棉花市场监测系统规划了完善的动态信息安全风险管理体系的建设,包括三大信息安全体系安全功能技术体系、安全服务支持体系、安全管理咨询体系。

优点多多

系统的安全规划、建设和运营管理解决方案,覆盖了信息系统的整个生命周期;充分重视业务安全管理,将传统分立的安全产品管理进行有效整合;提出了安全运行管理中心解决方案,实现了安全产品和管理的集中统一;将安全监控和安全维护有机结合,实现闭环管理,提高了安全管理效率;将各种安全设备所报告的安全事件汇总在一起进行关联分析,消除安全事件的误报和重复报警,并推断问题根源,给出该事件的解决建议。

应用效果与收益

安全运行管理中心的部署,实现了分散的、异构的安全产品的集中管理,高效提炼和分析海量的安全信息和各类报警事件;实现了安全事件的闭环处理;实现了信息安全的“可控、可见和可管理”,协助国家棉花市场监测系统迈向信息安全管理乃至IT管理的新台阶。

用户评议

国家棉花市场监测系统由于其特殊性和重要性,安全是第一重要的因素。我们在进行项目建设过程中对安全产品提供商和安全集成服务商进行了严格的选择,我们在项目建设中采用了最好的产品、最严格的管理、最优秀的集成商和最高效的服务来确保网站的安全。

在国家棉花市场监测系统的安全保障体系当中,太极所提供的安全运行管理平台、相关安全产品和专业安全服务发挥了关键作用。通过安全管理平台实现了将少量、真实和有效的安全事件甄别出来进行处理,极大缓解了维护人员的压力,其知识库系统大大提高了运维人员解决各类安全事件的效率。

安全监测系统范文第10篇

关键词:铁路罐车;监测系统;电源

随着铁路罐车载重增加,速度提升,以及铁路信息化的发展,为了提高危险品运输的安全性,加强危险品的运营管理,铁路罐车需加装安全监测系统。然而,铁路罐车无供电设施,为了使安全监测系统能够运行,铁路罐车须配备合适的电源。

1 概述

铁路罐车安全监测系统是利用传感技术、数据采集及处理技术、无线数据传输技术、GPS定位技术以及后台信息系统的融合技术等技术手段,采用车载设备对罐车运行中的相关参数进行检测,并通过无线的方式传送到地面监测系统,以实现危险品装卸运营全过程的监控。给这套系统供电,最常用的电源是电池,特种铁路罐车已采用阀控式铅酸蓄电池为测量显示系统供电,而锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是目前实际应用电池系列中比能量最高的一种电池。除了电池,也可以利用自然能源的能量转换为监测系统供电,如太阳能,这种能源因具有无污染、资源普遍和永不枯竭等特点,近几年发展迅速。因此,本文对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的可行性进行了探讨。

2 铁路罐车安全监测系统电源的要求

为了给安全监测系统供电,所配备的电源应能提供12V可靠稳定的直流电。由于铁路罐车运输范围广、温度变化大,电源应能满足铁路罐车运营环境温度的要求,即-40℃~+50℃。并且,铁路罐车的最短检修周期为1年,在此期间,一般无专人维护,因而,电源的供电时间应不小于1年。

3 三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的分析

根据铁路罐车安全监测系统电源的要求,从环境温度、安装方式和供电方式等方面分别对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源进行分析、对比。

3.1 阀控式铅酸蓄电池

阀控式铅酸蓄电池因结构密封,充、放电过程中不会漏液,也不需要定期加水或加酸液,并且,电池内部设置了可以调节气压的安全阀,因此,这种电池也被称为“免维护”阀控密封式铅酸蓄电池,为二次电池。这种电池因具有电压稳、充放电可逆性好、使用温度范围广、安全性高、免维护、环保等特点,广泛地应用于国防、交通、电力、通讯、冶金、石油化工以及城市轨道交通的通信系统、信号系统、供电系统等[1]。

阀控式铅酸蓄电池在-40℃~+60℃范围内可正常使用,使用寿命为5年,能够满足铁路罐车运营环境温度和检修的要求。然而,由于结构原因,散热困难,其寿命和容量受温度影响较大。这种电池在25℃的环境下兼具使用寿命长和容量高的最佳综合性能。长期运行温度若升高10℃,使用寿命约降低一半[2];当温度降低至-40℃时,蓄电池的容量减少到原来的1/ 3 左右[3]。

为了延长使用寿命,蓄电池应避免阳光直射,并进行适当的通风。并且,由于蓄电池的体积和重量较大,如容量为38Ah的阀控式铅酸蓄电池外形尺寸为200mm×169mm×176mm,重量约19kg。因此,蓄电池在铁路罐车上的安装采用独立式设计,并在保护壳上设置通风孔,可与安全监测系统的其他部件一起固定在罐顶,或悬挂于罐车的底架上以便于临时检修。在确定蓄电池的容量时,需综合考虑用电负载功耗、蓄电池的放电深度(一般取75%)、自放电(25℃时,每天自放电率小于额定容量的0.1%)和温度对蓄电池容量的影响等因素。

由于蓄电池在一次充电后给负载的供电时间应不低于1年,因此,采用阀控式铅酸蓄电池给监测系统供电时,只能进行间歇式供电,不能实现实时监控的目的。并且,根据用电负载的功耗,在考虑蓄电池体积和重量的基础上,选择适当的容量,从而确定供电的间隔时间。

3.2 锂亚硫酰氯电池

锂亚硫酰氯电池因具有比能量高(实际比能量为405Wh/kg[4])、工作电压高且平稳(在90%容量范围内,电压变化小于0.2V[5])、储存寿命长(15年)、体积小、重量轻、耐振动和冲击等优点,已广泛地应用于电子计量、检测仪表、监控报警系统、电子医疗设备、GPS定位追踪设备等。目前工业化生产的电池为一次电池,国产38Ah锂亚硫酰氯电池的价格大约为每节75元。

锂亚硫酰氯电池的工作温度范围在-55℃~85℃之间,满足铁路罐车的运营工况。然而,环境温度对这种电池的容量和寿命也有一定的影响,当温度从25℃降低到-40℃时,电池容量降低约30%,高温(>70℃)对电池的寿命有不利的影响。

由于锂亚硫酰氯电池的开路电压为3.6V,采用这种电池给12V的直流负载供电时,须串联4节电池才能达到所需的电压。该电池因比能量大而具有体积小、重量轻的优点,目前工业化生产的锂亚硫酰氯电池最大容量为38Ah,外形尺寸为φ34.2mm×124.5mm,重量约0.2kg。因而,采用这种电池给安全监测系统供电时,不需单独设计安装结构,可与其他部件一起安装在保护壳内,并固定于罐顶。

为了达到铁路罐车在最短1年检修周期内的供电要求,采用锂亚硫酰氯电池作为安全监测系统的电源时,也只能进行间歇式供电,可采用并联的方式增加电池的容量。这种电池由于自放电率很低(每年约0.1%),电池的容量仅与用电负载的功耗和温度有关。在综合考虑电池的容量和体积的情况下,确定危险品运输过程中监测的时间间隔。

3.3 太阳能发电

太阳能发电是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光的辐射能转换为电能的一种新型发电系统,又称光伏系统,这是一种对环境无污染的可再生能源,其应用覆盖航海、航天、电力、交通、民用等领域,尤其是无电网的地区。

太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵、阻塞二极管、调节控制器和蓄电池组成[6],其结构示意图见图1。目前,工业化生产的太阳能电池是晶体硅太阳能电池,主要包括单晶硅和多晶硅。单晶硅太阳能电池的转换效率约15%,多晶硅太阳能电池的转换效率在10%左右[7]。由于材料容易制取,多晶硅太阳能电池的成本较低。现阶段,市场上晶体硅太阳能电池组件的价格大约为15元/瓦,预期使用寿命25年。与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池。

太阳能电池的正常工作温度是-65℃~+125℃,在给定的光强下,工作温度升高会降低转换效率,导致输出功率减小、使用寿命降低。研究表明相对于电池的额定工作温度25℃,温度每升高1℃功率会降低0.3%[8]。

由于铁路罐车属于移动式设备,运输范围遍及全国,为了使车辆运输途中太阳能电池组件能够最大限度地获得太阳能,提高发电效率,太阳能电池组件的安装须选取合适的倾斜角(太阳能电池组件平面与水平地面的夹角)。鉴于最佳倾斜角与地理纬度有关,通过调研1998年~2005年全国主要城市的日辐射量,成都和贵阳的日辐射量均较低,因此,铁路罐车太阳能电池组件安装倾斜角的确定以这两个地区作为参考,分别为32°和34°。同时,考虑到倾斜角大于30°时有利于组件表面的积雪滑落,因而,太阳能电池组件在铁路罐车顶部安装的倾斜角可选在30°~35°之间。

采用太阳能发电可以提供源源不断的能量,为铁路罐车的安全监测系统连续供电,不仅可以满足铁路罐车的检修要求,而且能够达到实时监控的目的。

3.4 三种电源的对比

阀控式铅酸蓄电池在铁路罐车上已有成熟的应用经验,可悬挂于铁路罐车的底架上,便于临时检修或更换电池。这种电池存在体积和重量大的缺点。采用该电池给安全监测系统供电时,只能进行间歇式供电。

锂亚硫酰氯电池因具有体积小、重量轻的优点,应用于铁路罐车可以实现安全监测系统的小型化和轻量化。然而,该电池存在低温放电电压滞后、短路和重负载条件下存在安全隐患等缺点。这种电池作为安全监测系统的电源时,危险品运输过程中的监测也只能是间歇式的。

采用太阳能发电的方式给铁路罐车安全监测系统供电时,可以达到在1年的检修期内给系统持续供电的目的,实现危险品装卸运营全过程的实时监测。太阳能电池组件存在体积大、产业链不完整、标准不完善、价格高等缺点。

4 结束语

通过对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的对比分析,可以得出以下结论:在间歇式供电的情况下,可以选用阀控式铅酸蓄电池或锂亚硫酰氯电池。阀控式铅酸蓄电池因属于二次电池长期使用经济性更高(38Ah电池的价格约600元),而锂亚硫酰氯电池明显具有自放电率低、体积小、重量轻的优点。铁路罐车危险品在运输过程中需实时监测时,可采用太阳能发电给安全监测系统供电。因此,在实际应用中,可根据用户的具体需求为铁路罐车安全监测系统选择合适的电源。

参考文献

[1]梁明晖.阀控式铅酸蓄电池在城市轨道交通中的应用[J].蓄电池,2012,49(5):237-240.

[2]曾建华,李勇.阀控式密封铅酸蓄电池最佳性能的实现[J].蓄电池,2006(2):63-65.

[3]张磊,魏晓斌,张光.阀控式密封铅酸蓄电池的容量与温度关系分析[J].内燃机车,2007(9):19-20、26.

[4]王圣平.油田用高温锂亚硫酰氯电池的性能分析[J].国外测井技术,2005,20(3):67-70.

[5]李连清.锂亚硫酰氯高能电池[J].宇航材料工艺,2003(5):39.

[6]高彪,林善法,何剑峰,等.家用太阳能光伏发电系统设计[J].科技创新与应用,2011(21):12-13.

[7]罗雪莲,吴麟章,江小涛,等.太阳能电池及其应用[J].武汉科技学院学报,2005,18(10):36-38.

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