监测系统论文例1

一方面，煤矿企业内部的管理体制不健全，思想教育宣传工作不到位，对职工的物质和精神生活关心程度低，尤其是对于公职人员思想政治工作放松等等。企业和家庭没有营造有关安全生产的氛围以及政府对安全教育的监管和投入有待加强；另一方面，煤矿工作人员安全意识薄弱，没有将“安全第一”这根细弦绷紧，在实际的工作中总是存在侥幸心理、投机取巧的心理，图省事，不想麻烦，贪近利，而且有些老员工认为自己已工作多年，有着丰富的经验，居功自傲，不将企业的管理放在眼里，习惯对待新问题，不按照严格的操作流程办事，无视全部知识和操作技能，这是造成事故发生的一个重要因素。

1.2安全监测监控系统的设备落后

系统的主要传感器，如甲烷传感器，在经过多年的技术完善，稳定性和实用性已有了大的改善，，但是在实际的应用中还是出现了许多问题。如：在井下瓦斯涌出量大的情况下黑白元件反复被有害气体冲击，造成了零点漂移并使其催化性能降低，黑白原件加速衰老，抗高能冲击冲击性变差造成了原件使用寿命低、稳定性差、误差率较高等现象：抗中毒性能差；载体催化元件制作工艺较低。例如：前几年对福州煤矿监测系统的排查中发现，其使用的是我国第一批KJ系列监控系统，由多家科研单位开发，其数字化监控系统，也是有不同企业和机构完成的，设备比较落后。

1.3安全监测监控系统的针对性较弱

监测系统的安全性问题，虽然在理论上是一回事，但在实际的操作过程中会受到许多条件的限制，如地理环境、开采的条件、岩力学性质、开采的工艺等因素的影响，因而对煤矿安全监控检测的分析要实现地域、地质的针对性研究，难以实现对于监测监控的准确度，难以实现安全保证。例如山西煤田的地址结构较为复杂，地质结构为倾斜的薄煤层，稳定性极差，使得山西煤田的开采量较低的情况，生产力只能打到5万、6万，但是按照相关产业的规定，每个矿井只能布置“一采两掘”。为了应付上级的检查，监控点就设置在这个地方。在实际的操作过程中，由于开采条件较为恶劣，因而多个采矿工作面被隐蔽起来，但矿井恰恰在井下工作人员密集的地方因不符合相关规定而不布置监控探头，这使监测系统的针对性没有得到体现。

2煤矿安全监测监控系统的解决措施

2.1加强监测监控人员的安全意识

针对监测监控人员的自身素质方面的缺陷，由于他自身原因和外部原因的存在，在实际的企业管理中，应对监控方面进行严格的规定，明确职责，使每个工作人员树立“安全大于天”的观念，加强工作人员的岗前培训，使他们掌握正确的操作规范，确保他们严格遵守这些规则，当然实际的培训不仅包括理论培训，还包括现实中的技能培训，将理论结合实际，使监测监控人员提升安全意识。如：开展每周的思想教育课，宣传安全思想；组织队伍到工作者的家里了解他们的物质和精神追求，使他们在实际的工作中不再担心家里的一切，安心工作，免后顾之忧。

2.2建立监控系统

由于我们的监测监控设备有其自身的弊端，因而我们运用现代技术，相应地建立一套监控系统。派遣工作人员轮流值班，可以有效的提高工作效率，另外，我们要做好煤矿检测设备及档案的相关管理，时时关注设备的使用情况以便进行必要维护。设置专业的维修人员，定期对设备进行维修，确保监控系统的正常运转并对煤矿的瓦斯监测数据进行记录，绘制图表，确保工作人员的生命安全。

2.3提高监测监控系统的设备性能

设备既然落后，那安全性能就无法保证。科研机构需研制高性能的瓦斯传感器，寻找一种解决系统兼容性的途径或指定相关的准有技术标准，对检测系统的推广意义重大；甲烷传感器的安装地点的环境湿度较大，建议每个矿井备用一个甲烷传感器，而且必须定时检测维修，进行干燥处理；岩巷破爆以后，传感器应及时撤回，并且距离也有一定的规定，即不小于50米，避免爆破震动损坏传感器；要定期擦拭风速传感器横杆，确保测量值的准确性。例如煤矿在用的监控设备的原制作单位取得MA标志后，与矿长积极协商，制定方案，对系统进行改造，重点在于；一是统一采用显示格式的系统软件，二是如果配置稳定性在15天以上的传感元件或传感器等关联设备，严禁使用未经国家授权的安全生产监测机构进行安全性的监测。其工作在2016年之前完成，如果还有未取得新的MA标志的，就应该淘汰掉，在此之前，用系统的制造厂家继续为煤矿厂提供备件因而设备的性能对其监测监控系统十分关键，我们要提高创新精神，努力研发新的技术，生产新的产品和软件，使这些更好的应用到煤矿的监控工作中去，将那些落后的设备淘汰，新设备做好定期的监测和维修工作，为安全监测监控工作提供保障。

监测系统论文例2

2系统硬件设计

2．1终端节点硬件设计

终端节点是组成无线传感网络的基本单元，用于采集各采集点土壤参数信息，并将数据通过无线发送给协调器。

2．1．1传感器模块

土壤温度决定作物生长环境，土壤水分是作物水分的主要来源，土壤pH值反映土壤酸碱程度，土壤电导率反映了土壤压实度、黏土层深度及水分保持能力等。本设计选择在大区域农田种植中对农作物生长影响较大的温度、湿度、pH值及电导率4个参数进行监测，选取的传感器如图3所示。1)温度传感器:选用Dallas公司推出的数字式防水封装的DS18B20温度传感器，采用不锈钢外壳封装，防水防潮输出数字信号，无需进行AD转换，大大提高了系统的抗干扰性;工作电压3．0～5．5V，测量温度范围为－55～+125℃，在－10～+85℃范围内，精度为±0．5℃。2)湿度传感器:选用SMTS－II－50型土壤湿度传感器，4～20mA输出，响应速度快，性能可靠，平均电流小于10mA，功耗低;抽真空灌封，密封性极好，耐土壤中酸碱盐的腐蚀，适用于各种土质。3)pH值传感器:选用上海陆基公司的土壤pH值传感器，输出4～20mA;测量范围为0～14pH，零电位pH值为7±0．25pH，斜率≥95%;功耗低，抗干扰性能较强，耐腐蚀性好。4)电导率传感器:选用上海陆基公司E－113－02－t型电导率传感器，电导范围10～2000μs/cm，适合各种土质;分辨率为1μs/cm，5～35℃内温度自动补偿;耐腐蚀好，适合长期进行土壤测量。

2．1．2CC2530模块

农田土壤监测节点选用TI公司的高性能CC2530芯片作为射频模块，采集并传送土壤数据。CC2530应用了业界领先的Z－StackTM协议栈，提供了一套解决ZigBee网络的完整方案。CC2530集成了RF前端、高灵敏度的接收器、8kBRAM、可编程Flash及101dB的链路质量，输出功率最高可达4．5dBm，包括定时器、5通道的DMA、8通道12位ADC、AES安全协处理器、21个通用I/O引脚和2个串行通信协议UART等。CC2530适用于对功耗要求严格的系统。

2．2嵌入式网关硬件设计

嵌入式网关的主要工作是接收各终端节点采集到的土壤参数并通过WCDMA发送给远程监测中心。嵌入式网关主要由协调器及DTU无线通信模块两部分组成。

2．2．1协调器模块

协调器部分仍然选用TI公司的CC2530芯片，与终端节点共同构成ZigBee网络，底板比终端节点只增加了串口通信部分。

2．2．2DTU无线通信模块

无线通信系统主要由DTU组成，是一种可以使用2G/3G/4G网络进行远程数据传输的终端设备。综合考虑成本和实用性，本设计采用通过第三代移动通信WCDMA上网方式的DTU，其内部集成了高性能ARMCortex－M332RISC内核STM32F107处理器和WCDMA联通3G模块，支持1900M/1800M/900M/850M工作频段;内嵌TCP/IP协议栈，数据无线透明传输;采用低功耗电源监控技术，值守电流小于2mA;采用软件和电路双重滤波，稳定可靠。

2．3电源模块设计

系统采用太阳能电池为终端节点和嵌入式网关供电。电源模块主要包括:蓄电池、太阳能电池板和太阳能控制器3个部分。蓄电池选用12V7．5AH免维护铅酸蓄电池;太阳能电池板选用功率20W，工作电压18V的单晶硅太阳能电池板。太阳能控制器选用额定充电/负载电流均为10A，12V/24V充电电压自动识别的DL－12/24－10a系列控制器，内置充放电智能控制技术。

3软件设计

3．1终端节点软件设计

终端节点的主要任务是负责大区域农田土壤参数的采集与数据的无线传输。ZigBee协议实现数据的短距离无线传输，终端节点在ZigBee协议中属于半功能节点，不支持路由功能，只能与上层的路由器、协调器节点进行通信，负责向上一层节点传输土壤数据。

3．2嵌入式网关软件设计

嵌入式网关节点的软件设计由两部分组成，分别为协调器接收土壤参数和WCDMA远程发送土壤数据。工作时，需要先给DTU无线通信终端设备安装联通3G手机卡，并将DTU和PC机通过RS232相连对其波特率、中心IP、端口号及SIM卡号等参数进行配置，配置软件界面。

3．3远程监测中心软件设计

远程监测管理中心界面采用LabVIEW图形化软件进行设计。其主要实现的功能如下:1)多通道农田土壤参数采集功能。设置了多个数据采集通道，可实时采集大区域农田土壤的温度、湿度、pH值及电导率4个参数。2)报警功能。设置土壤参数上下限，远程监测中心会相应的给出报警信号。3)通过LabVIEW的Web功能，外网用户可通过互联网进行实时访问。

4测试与结果分析

考虑到农田土壤的特性，为了在监测区域内得到全面、准确、实时的有效数据，对传感器节点的布置进行了合理的优化。选取的试验田为长宽均为200m的矩形区域，分成4块长宽均为100m的区域，每块农田4个终端节点数值取均值后通过汇聚节点发送给协调器，后期可根据大区域农田实际需求灵活对其进行扩展。系统设置安装完成后，给整个系统上电1min后，观察协调器和终端节点，看到绿色组网LED亮，可以判定系统组网成功。打开位于监测中心的上位机软件对系统功能和稳定性进行测试。上位机软件以人性化的方式向用户显示采集到的参数，并具有人员登录、参数设置、历史数据查询等功能，可以通过选项卡切换不同区域农田的土壤参数。监测界面既可以数值方式显示温度、湿度、pH值和电导率数值，也可以绘制参数的变化曲线。经过与标准仪器比较，各参数误差均小于3%，满足农业监测精度要求，达到预期设计标准。通过LabVIEW软件的Web工具，将软件进行Web。经测试，外网用户能通过互联网随时随地进行访问。

监测系统论文例3

经过分析调查，水产渔业对水质的监测主要需求为:对温度、pH值、溶解氧浓度这些参数发生变化或不符合标准，将严重影响水产品的质量和产量，因此，需对此类参数通过进行实时监控。

1．2系统结构设计

本系统主要由水质数据采集层、数据汇集层、监测中心层构成，水质数据采集层是由测温度、pH值、溶解氧浓度的相应传感器组成的，将其部署在水中，实现对相关参数的采集，再通过WiFi将所采集数据发送至AP节点进行数据汇聚，再由AP节点通过WiFi将汇集数据发送至监测中心。

2WiFi节点硬件设计

WiFi又称IEEE802．11b标准，IEEE802．11b无线网络规范是对IEEE802．11的改进，其最高带宽为11Mbps。在信号较弱或有干扰时，可自动调整为5．5，2或1Mbps。本系统中带宽为11Mbps。本系统需完成对终端节点、AP节点的制作，并且需实现将各个传感器所采集到的数据通过WiFi传输至上位机，实现上位机对温度、pH值、溶解氧浓度等参数的实时监测。

2．1电源模块

本系统中各个模块所需的工作电压均为3．3V，因此，可用2节AA电池通过电压转换电路得到3．3V，从而避免了使用市电供电，使系统更加无线化。

2．2WiFi无线通信模块

本模块采用的是GainSpan公司的GS1011片上系统，其内部集成了WiFi物理层，装上天线和射频功放即可完成数据的接收与发送，该芯片功耗超低，为双ARM7核结构，其中一个用于处理数据链路层和物理层的工作，一个用于实现软件应用。芯片内嵌的FLASH和SRAM用于储存程序和数据，编程和调试可通过JTAG口实现;ADC，I2C总线，GPIO等接口用于接收来自传感器采集到的数据信息，实现通过串口与单片机通信，其工作电压为3．3V。

2．3处理器模块

本次通与终端节点相连的处理器采用STC89LE52C单片机。该单片机IO口可模拟I2C接口来接收传感器模块采集到的数据信息，其工作电压为3．3V。AP节点无需处理器。

2．4串口模块

串口模块采用MAX232实现了单片机模块和WiFi模块之间的通信，并通过USB转串口进行程序配置。

2．5传感器模块

本设计中采用美国Dallas半导体公司生产的DS18B20数字化温度传感器，适用电压范围为3．0～5．5V;通过串行数据线DQ与单片机的P1．2口相连实现温度数据的传输。DQ上需接一只4．7kΩ上拉电阻器，以实现对DS18B20的控制，完成读写温度数据功能。pH值传感器采用雷磁E—201—C型pH复合电极，溶解氧浓度传感器采用雷磁公司的DO—955溶氧电极，传感器终端与单片机连接的电路原理图如图4所示。

3节点软件设计

在系统中，IEEE802．11b采用的是Infrasture组网模式，通信协议为TCP/IP，具体目标是为实现将传感器采集到的数据汇聚到AP节点，在通过WiFi后传输至监测中心。具体的软件设计步骤为:首先通过gs_flashprogram软件编写WiFiProtectedSetup(WPS)程序，且在程序中内嵌TCP/IP协议，将该程序烧写入GS1011模块;然后，通过Keil软件对单片机进行编程设计，其软件结构由AT指令，各传感器的程序和API接口组成。在本系统中，传感器节点定时向AP节点发送数据，AP节点定时接收，并通过WiFi传输至监测中心的上位机，实现对水质的温度、pH值、溶解氧浓度等参数的实时监测。系统每30min采集一次水质参数，因此，可通过定时器来控制终端节点连续给AP节点的工作状态，当定时器被唤醒时，向上位机发送数据，定时器满，停止发送，进入休眠状态，等待下一次定时器被唤醒。在进入休眠状态时，终端节点与AP节点处于中断状态，且传感器暂时停止工作。

4管理系统的实现

系统的管理核心为上位机，主要需实现串口接收程序和上位机管理程序等功能，本系统上位机通过MicrosoftVisualStudio2010软件采用的是里面的MFC应用程序框架进行设计的上位机程序。从而实现对传感器设计查询、数据接收、数据存放及历史数据查询等功能，当监控人员登陆界面查找相关资料时，系统通过调用数据库中的历史数据，并且可以以视图的形式将数据发送到客户端，实现了远程监控功能。

5系统测试

在某水产养殖基地对本设计系统进行了测试。实验时部署了4个终端节点，分别放在4个养殖池中，部署2个路由节点，温度传感器、pH值传感器、溶氧度传感器集成在终端节点上。终端节点仅需2节普通5号电池。节点固定在鱼塘中心位置，且内离水面1m处。传感器终端每隔30min对水质参数进行一次采样，并将采样数据发送至上位机后，自动进入休眠状态，等待下一次采样指令的盗垒。其温度、pH值、溶解氧浓度监测结果。

监测系统论文例4

督促各参建单位各专业熟悉图纸

进度检测系统涉及专业多、工程量大、工序复杂，仅依靠计划检测人员，对横跨多个专业的各工序进行准确、合理的划分，并对各专业工程量进行准确计量，无论是精力还是专业限制，完成难度都比较大。若没有强制性规定，将使现场专业人员对本专业图纸的熟悉受到一定的影响，并对其他专业图纸的熟悉变得不太可能，使各专业之间的协调、协作变得困难。通过对进度检测系统工程量的确认，将有效的督促各专业人员对本专业图纸的熟悉，以及对相关专业图纸的了解。

有效确认工程进度

进度检测系统的建立，是为了有效进行现场进度的确认。为准确利用进度检测系统对现场施工进度进行计量，在建立检测系统之前，就根据建立进度检测系统的需要，明确和设立了WBS编码，明确了进度检测系统内各专业的WBS编码和比重，根据各专业特点和施工工序，划分了各专业内各工序的比值和明确的施工范围。

在上述项目中，将土建专业当中的土建(基础)根据施工工序划分为“基坑开挖、基础垫层、钢筋绑扎、基础混凝土浇筑”4个步骤，将静设备中的冷换设备划分为“进场检验、安装就位、找正、抽芯检查、劳动保护安装、试压、保温(冷)”等数道工序，而动设备中的泵类设备则又分为“进场检验、安装就位、精平找正、电机单试、单机试运”等多道工序。这样既使进度检测系统的划分更贴合现场施工实际过程，又使得进度检测系统准确的反映现场施工进度。在进度检测系统建立之后，在项目推进过程中，随着现场施工的进行，出于进度检测系统正常、合理、准确运行的需要，根据进度检测系统内容(及工序)的划分及工程量(工作)记录，对现场各部位、各专业、各工序施工完成量进行了实时的跟踪、记录、校对、填写，使得现场工程进展情况和完成量始终处于有效跟踪、监控之中，并实时在进度检测系统的相关数据记录和相关图表中得以准确的反映。

加快工程进度款支付

在工程进度款的每个支付周期末，发包人按照合同约定，以每月实际完成工程量进行工程进度款的支付。每个月进行工程量的计量、工程款的审核支付，该工作极为复杂、繁重。但有进度检测系统建立前对各专业各部分工程量的确认，以及在进度检测系统运行过程中的细致跟踪、记录，对现场的工程进度、工程完成量始终处于有效监控和掌握当中，在每月工程量的确认、工程款的审核当中，即便有多家施工单位的工程量和工程款需要审核确认，该工作也变得较为轻松并且较为准确。上述项目中有一监理部，尽管其监理区域为该西南石化重点项目的最大的两套核心装置，工程量大、专业多，并面临多家承包单位，但由于进度检测系统建立和跟踪过程中的细致工作，使得其在每月的完工工程量确认和工程款支付审核过程当中，始终都能准确、及时的完成相关审核工作，其审核的准确率、审减率均位列多家项目监理部之首，从而多次获得项目业主相关部门和领导的表扬与认可。5善于发现现场问题，调整工作安排进度检测系统以获得值来对现场进度予以评价，进而对现场工作安排产生影响。但并不是进度检测系统获得值比原有的工程进度要求值提前，就表示现场工作安排合理，还要具体情况具体分析。

在西南某石化系统重点项目中，某钢结构在其一期的月计划中，计划完成值为4．52%，在月末的检测中，实际完成值达到4．66%。在对该组检测数据进行深入细致的分析后，发现其所增加的部分，主要为钢结构预制量出现相对较大量的增加(权重为钢结构施工的40%)，而不是项目组要求的钢结构的安装量(为钢结构施工权重的60%)。

经现场实查，发现该施工单位由于缺少吊装机具，无法进行钢结构的吊安，为避免人员闲置，而将安装人员调往预制班组参与钢结构构件的预制工作，造成现场预制钢结构构件堆放量增大，部分钢构件因堆放荷载及磕碰等，出现变形、返锈等不利质量隐患。对此，项目部及时给予了制止，对施工单位做出了相应的处理，并督促其增加现场吊装机具数量，使现场钢结构安装工作得以顺利进行，保证钢结构的安装质量、进度，避免由此可能产生的对后续工序的不利影响。通过进度检测数据分析，承包商在业主及项目监理部的督促下，及时调整了现场设备和劳动力组织安排，从其总公司抽调了相应数量的吊装设备进场，使得现场进度偏差得到了及时纠正，总体进度得到了有效的保证。

同是该项目，在某期的检测中发现，原计划该月完成1．55%，实际完成为1．71%，经过分析发现其存在两部分，一部分是超前，另一部分存在滞后:

1)常压塔联合基础:整体进度47．51%，计划进度31%，超前16．51%。

2)电脱盐罐基础:整体进度59．87%，原计划进度36%，超前23．87%。

3)常压炉、减压炉基础:整体进度46．14%，原计划进度29%，超前17．14%。

施工总进度总计超前0．48%。

1)管廊基础:原计划进度11%，落后11%。

2)烟囱:原计划11%，落后11%。

3)减压框架:整体进度4%，原计划6%，落后2%。

4)减压塔基础:整体进度21．64%，原计划28%，落后6．26%。

5)常压冷换框架:原计划进度10%，落后10%。

施工总进度总计落后0．32%。

经过对上述数值结合进度检测系统的分析，施工综合进度(超前部分—落后部分):0．48%－0．32%=0．16%，得出施工总进度超前0．16%的结论。其产生的原因:一方面是现场进度计划编制合理;另一方面是现场钢筋工、混凝土工数量充足，但现场模板工短缺所造成的。项目业主和监理在认可承包商工作安排合理部分的情况下，督促承包商及时调配了足量的模板工，完善了现场的施工工作安排，使得现场进度得到有效纠正和优化。由此可知，进度检测系统的合理、有效的利用，不但对项目业主、监理的自身工作具有促进作用，同时还对参建的承包商的工作安排、劳动力/机具安排均具有积极的促进和纠正作用。

监测系统论文例5

1．2节能改造后节能改造后，对各部门的房间格局进行了重新设计，集体办公区主要以大开间为主，并将分体式空调改造为中央空调。改造后各楼层北楼和南楼的年总能耗、人均能耗及单位面积能耗统计如表1．4、表1．5所示。分析计算改造后各楼层单位面积年能耗量如表1．6所示。为了更直观的对比改造前后各楼层单位面积年能耗量，以柱状图的形式表示如图1．1所示。

2数据及效益分析

该办公楼节能改造项目已于2013年完成，经数据对比、分析和计算，改造后建筑节能率可达到50．17%。其中，供水系统改造后，由于采用节水型卫生器具及减压控流等技术措施，每年可节水约为0．2万吨，节水率约为22．5%。供配电与照明系统改造后，同比预期每年可节省3．2万kWh电量，屋顶50kWp太阳能光伏发电系统每年可发电约4．5万kWh。暖通专业节能改造后，一方面因建筑围护改造，隔热保温性能提高，设备配置的负荷容量降低了8%左右，空调系统的运行费用降低，另一方面，大楼改造前空调采用分体空调，效率低下，设备的能效比仅为2．6～2．7kw/kw，采用能效高的VRV空调系统后，制冷COP值达4．2kw/kw，IPLV值为5．4kw/kw。核算改造前空调年耗电量约45万kWh，改造后空调年耗电量仅约为25万kWh，改造前后空调年耗电节省量约18．13万kWh。总计年节约的电能，按发电煤耗计算，共能节省65．3吨标煤，实现减排161．4吨CO2，削减4．9吨SO2等。由此可见，本办公建筑的节能改造措施是有效和可行的。特别是，本既有建筑节能改造，采用的技术和方案基本上都是常规技术，除增加屋顶50kWp太阳能光伏发电系统外，改造所花费的投资也是正常的需求投资，但采用这些技术的理念都是先进和最适宜的。改造取得了节能的效果外，外立面有了焕然一新的现代建筑风格，室内办公环境极大改善，舒适性提高，生产流线合理、建筑设备使用便捷、安全。

3能耗监测系统

改造前，该建筑物没有安装能耗监测和分析系统，所以各分项能耗和总能耗只能通过人工统计和估算得出，不仅费时费力，而且由于部门之间的差异和不同时段工作时间长短的不同，导致所得能耗统计数据与实际能耗有一定的偏差，准确性不高。改造后，该建筑物引进了能耗监测和分项计量系统，系统如图1．2所示。该系统分为现场监控层、通讯管理层和监控主站层。现场监控层由多功能电能仪表组成，分别就地安装在各自的配电箱上，并以现场总线形式接入通讯管理层，介质采用屏蔽双绞线，主要完成测量、电量参数等相关信号采集上传等功能;通讯管理层主要由通讯管理机组成，其主要任务是数据的处理、存放、调配，通信规约的转换，各个区间的通信衔接以及对本地系统状态的监视等;监控主站层由监控主机、UPS、数据服务器、WEB服务器，分项计量及能耗监测系统应用软件组成。监控主站层通过以太网与通讯管理层相连，实时采集现场监控层的监控数据，可完成包括能耗数据采集、能耗分项计量、能耗区域管理、能耗设备管理、能效数据分析评估、系统优化策略、节能潜力评估、能效信息和用户定制等若干系统功能。能耗监测平台能够简化人工抄表及统计的烦琐工序，只要各仪表根据标准接入采集网络，监控中心就能定时、定点地获取相关数据。通过在平台上简单的设置及操作即可对各建筑数据统一管理。而且数据采集设备采用的是系统开发商自主研发的控制代码，不需操作系统支持，不被网络病毒侵害，能够免受外界网络攻击。另外，要求采集设备能保证断电一定时间内数据不丢失，或通讯异常时，设备能保存重要数据，通讯恢复后向监控中心断点续传重要数据。

监测系统论文例6

数据库是数据管理系统的核心和基础。根据地铁隧道保护区变形监测的内容和特点对系统数据库进行合理设计，使所创建的系统数据库成为存储信息与反映信息内在联系的结构化体系，从而有效、准确、及时地完成系统所需要的各项功能。数据库设计包括数据库结构设计、数据库表设计和数据库安全设计。

1．1．2数据库表的设计

系统数据库表的设计主要包括项目信息表的设计、用户信息表的设计、监测点属性表的设计、水平位移监测成果表的设计和沉降位移监测成果表的设计。

1．1．3数据库安全设计

数据库的安全是指对数据库出现问题的预防和处理，包括以下几部分:1)数据库备份与恢复数据库的备份方式有两种:一是全库备份(将整个数据库全部信息进行备份);二是增量备份(对变化的数据进行实时备份)。数据库的恢复同样包含以上两种方式。在数据库的备份和恢复过程中，可以根据需要选择合适的方式。2)数据库权限数据库权限管理按所属角色和角色权限进行管理，即将所有用户按使用数据的情况划分为不同的角色，每一个角色再赋予相应的权限。

1．2系统功能设计

根据系统需求和数据库设计将系统功能分为项目管理、监测点信息管理、监测成果管理及系统管理四大模块，每个功能模块都由具体的子模块来支持和实现。

1．2．1项目管理

1)可以通过在数据库表中输入或者程序中录入添加项目信息，可以预览所有项目信息并选择要打开的项目名称。2)可以对具体某一项目信息进行预览，包括项目名称、工程概况、工程地质概况、基坑与地铁位置关系等信息的查看、修改并进行保存。

1．2．2监测点信息管理

1)监测点属性预览。查看监测点的点名、测段、车道、具置、里程、材料等属性信息。

2)监测点查询。在程序界面选择监测点的属性数据类别和属性值条件，即可查询出满足用户要求的测点信息，还可以将查询结果导出到EXCEL中进行编辑打印。3)监测点管理。可以对查询到的监测点属性信息进行删除、修改;可以添加新的监测点并保存至数据库中，用户可以在系统程序界面的相应空格中填入数值并保存至系统数据库中，也可以将EXCEL格式或文本数据格式的数据自动导入系统数据库存并保存，在导入数据之前只需将所要添加的数据按照指定格式存储至EXCEL或记事本即可。监测点分布图在项目管理界面打开具体项目后会自动加载，管理者可以很直观地看到监测点的分布状况。

1．2．3监测成果管理

监测成果的输入和管理方法与监测点的输入和管理方法相似。由于测量作业的规范性，系统不允许对监测成果进行修改;监测成果的输入可以通过手动输入和数据文件导入两种方法保存至系统数据库中，添加数据过程中，程序动态显示更新的数据和添加后数据库中所有的数据信息;通过选择测点的主要属性值，设置测期、两期变化量、累计变化量等监测成果条件来查询满足用户要求的测点成果，查询结果可导入EXCEL表进行保存、打印。监测成果分析:通过应用不同的数据分析方法和方式对各种监测数据进行处理分析，同时，根据前期数据和相关辅助资料进行预报分析，其中，分析过程和方式采用表格和曲线图形方式进行。

1)监测点稳定性分析应用相关稳定性分析方法(如统计分析方法、经验分析方法)并结合监测现场实际，对不同类型监测点稳定性进行分析评判。

2)图表分析通过不同的图表形式(以沉降监测为例，如沉降量曲线图、沉降速率曲线图、沉降速率对比曲线图等)进行分析，更加直观地了解地铁结构的变形情况和趋势。

3)监测数据预报分析根据稳定性分析及监测历期的成果，应用相应的预报方法(如经验方法、统计方法等)，结合相关资料对变形趋势进行预报分析，为用户掌握结构变形的趋势提供参考。

1．2．4系统管理

1)系统用户管理

用户角色与管理权限设置，保证系统数据安全;用户登录系统的过程必须在系统日志中进行登记，包括用户名、登录时间、对系统的操作过程及在系统中滞留的时间等。系统管理员定期将系统用户使用情况向主管领导汇报。在征得主管领导同意后，系统管理员可以根据实际情况添加用户或提升、降低某些用户的使用级别，必要时可以禁止某些用户的使用权限。

2)系统日志管理

本系统为系统管理员提供系统日志的检查和备份功能，使系统管理员通过对系统日志的查看，了解系统的使用情况及存在的不足和问题，及时处理系统存在的隐患，保证系统的高效运行。

3)数据库备份与恢复

为了保证管理系统或计算机系统经灾难性毁坏后，能正常恢复运行，必须进行数据库的备份与恢复。系统采用自动备份与人工备份相结合的方式，确保系统的安全稳定运行。1．2．5退出若相关操作尚未完成或存在不确定因素，提示用户完成相关操作，避免操作失误。

2系统的开发与应用

此次研究开发工作是在充分了解地铁隧道保护区变形监测内容和过程的基础上完成的。在开发过程中，通过需求分析、系统建设目标，制定了系统开发计划、方案和技术路线，通过具体了解变形监测信息管理分析过程确定了系统开发平台与工具。系统以WindowsXP/7为操作平台，利用可视化编程语言编写客户端程序，利用客户端程序将数据导入到服务器的数据库存储，对服务器数据进行处理。数据库采用的是ACCESS2003数据库，它具有强大的数据处理与分析能力，有较高的可伸缩性及可靠性。系统的开发采用VisualBasic6．0作为开发语言，应用ADO技术与数据库有机的联系在一起。

在数据库设计阶段，根据监测项目和数据管理及数据分析的需要详细设计了数据库表。同时在数据库安全方面也做了详细设计。在功能设计阶段，根据管理分析监测数据的流程划分了系统具体的功能结构，并对每个功能模块进行了详细的设计。在设计数据管理模块过程中，应用ADO对象与SQL联合数据库编程技术，完成了VB对数据库的管理，实现了VB中对数据库的查询、添加、删除、修改等功能。为了保证数据库的安全，还增加了对数据库的恢复与备份，以防造成监测成果和项目信息的丢失。在设计数据分析模块过程中，图表分析采用MSchart控件生成监测成果曲线图(以沉降监测为例)，包括沉降量曲线图、沉降速率曲线图、过程线图等，通过结合平差数据及相关曲线图的分析，可以更加直观地了解地铁隧道保护区的变形状况。

系统应用过程:按照系统数据库中数据表的字段格式建立正确的数据库表，根据实际情况确定工程项目信息、测点属性信息和监测成果信息。将整理后的信息数据分别录入数据库中;通过系统连接数据库，对项目信息、测点属性信息和监测成果信息进行管理，并对监测成果进行分析成图和监测预报分析，并分析地铁隧道结构变形情况。该系统在南京某地铁保护区监测信息管理中得到了很好应用，实际应用表明该系统具有如下特点:

1)系统应用ADO技术将数据库与系统有机结合在一起，使VisualBasic语言与ACCESS数据库的优势得到最大的发挥，客户端界面简洁，操作简单，功能强大，真正实现了地铁隧道保护区变形监测内外业一体化操作。2)数据管理方便，具有高效的数据库，统计、查询功能界面友好。3)数据分析模块采用曲线图更加直观地呈现出地铁隧道保护区变形的过程与趋势，并运用回归分析模型对变形进行预测。4)系统开发应用的成功为今后地铁隧道保护区安全监测专家系统的研究开发积累了一定的经验，值得二次开发和完善。

监测系统论文例7

2汽轮机监测保护系统监视组件

振动监视组件是以单片机为核心研制的，为了对输入信号进行有效的处理，要求所选用的CPU速度快，集成度高，指令系统简单，根据目前世界上在线控制发展的趋势和市场上提供的产品，监视组件选用8098单片机。8098单片机为准16位单片机，外接芯片简单，具有16位处理速度，典型指令的执行时间为2μs，它的主要特性：十六位中央处理器；具有高效的指令系统；集成了采样保持器和四路十位A/D转换器；具有高速输入口HSI，高速输出口HSO和脉宽调制输出PWM；具有监视定时器，可以在产生软硬件故障时，使系统复位，恢复CPU工作。监视保护系统的设计方法和步骤分为：系统总体设计，硬件设计，软件设计。它是指根据测量系统的功能要求和技术特性，反复进行系统构思，综合考虑硬件和软件的特点，原则：能用软件实现的就不用硬件，但值得一提的是软件会占用CPU的时间。为了缩短研制周期，尽可能利用熟悉的机型或利用现有的资料进行改进和移值，并采用可利用的软硬件资源，然后根据系统的要求增加所需要的功能，在完全满足系统功能的同时，为提高系统工作的可靠性和稳定性，还必须充分考虑到系统的抗干扰能力。

3汽轮机监测保护系统的硬件设计

主要是指单片机的选择和功能扩展，传感器的选择，I/O口的选择，通道的配置，人机对话设备的配置。振动监视组件由三个相互联系的部分组成，分别是显示板模块，主板模块，继电器板模块。矢量监视组件原理图如下：

模拟通道设计：

8098内有一个脉冲宽度调置器PWM可用来完成数字信号至模拟信号的转换。我们将PWM用于产生键相输入比较电路的界限电压。同时8098单片机的HSO也可以软件编程构成脉冲调宽输出，我们利用HSO.0、HSO.1构成两路脉冲调宽输出,用于通频振幅及1信频振幅模拟量输出.脉冲调宽输出信号TTL电平的调制脉冲,经CD4053缓冲电平变换.使信号振幅变为0－5V，再经过RC滤波，得到直流电压信号，再经过一级同相跟随，实现阻抗变换，得到要求的0－2.5V或1－5V的直流电压信号输出，其输出阻抗R0=0.电压信号经V/I转换，便可得到0－10mA或4－20mA电流输出。

显示接口：

显示接口采用8279芯片，可直接与8098单片机相连，其工作方式可通过编程设定。接口电路采用了通用的可编程键盘，显示器接口器件8279，它是键盘显示控件的专用器件，与单片机接口简单方便，其工作方式可通过编程设置。8279的监测输入线RL0－RL7工作再选通输入方式，可输入8个拨动开关信号，以选择该系统的工作方式。

I/O通道扩展：

8098单片机本身只有32根I/O线，其中16根作为系统地址、数据总线，8根HIS/HSO线，4根模拟量输入线，还有4根多功能线，可用作TXD、RXD以及外中断输入、脉宽调制输出，这些I/O口各有用途，监视组件为了进行参数设定及响应系统监视组件信号，必须进行I/O功能扩展。当单片机提供的I/O接口不够用时，需要扩展I/O接口以实现TSI功能。8098有四个端口即p0、p2、p3、p4，共32根I/O线，监视保护系统设计时，p0一部分作为模拟量输入线；p2一部分作为串行口，另有一部分作为脉冲宽度调制输出；p3作为数据总线和地址总线低八位复用；p4的一部分提供地址总线的高八位。I/O通道扩展电路：一种以8155作为接口，另一种以8255作为接口。接口主要有8155，8255，8279，EPROM选用的是2764，掉电保护用的是EPROM2864。8155和8255是作为普通的输入和输出口使用的，它们主要用于设定开关状态的输入及报警状态的输出。8279是显示接口，用来控制显示器的显示，监控保护系统显示部分采用的是由128根发光二极管组成的两根光柱，每根光柱对应一根通道。8279的回扫线RL0－RL7用作选通输入方式。

4汽轮机监测保护系统的软件设计

主要是应用软件的设计。根据系统功能要求设计。在设计应用软件时，必须考虑到单片机的指令系统和软件功能，并与硬件统筹考虑。单片机的系统开发，其软件设计不可能相对于硬件而独立，其软件总要与硬件结合在一起，实现要求的功能。当应用系统总体方案一经审定，硬件系统设定基本定型，大量的工作将是软件系统的程序设计与调试。振动监视组件软件的设计采用模块编程法，模块法的优点是把一个较为复杂的程序化为编制和装配几个比较简单的程序，使程序设计容易实现。由于块与块之间具有一定的独立性，如果其程序模块需要修改或变动时，将只影响模块内部程序，而对其它程序模块的影响很小，或基本没影响就很方便，它主要由下面几个部分组成：标准的自检程序模块；采样以及通道计算程序模块；设定值调整程序模块，报警程序模块。

自检程序模块：该模块检查系统的电源电压是否正常，系统将以故障码的形式提示用户：系统电源出现故障，并指出哪一路电源处于故障状态。系统得自检功能由上电自检，循环自检和用户请求自检三部分组成。在自检过程中，系统解除所有形式的保护。如果自检过程中发现故障，那么监视保护系统一直处于自检状态，直至用户排除了故障为止。

采样及通道值计算程序模块：本程序模块首先对监视保护系统处于的状态进行判断，这些状态是指监视保护系统是否处于通道旁路和危险旁路，如果监视保护系统某一通道处于旁路状态，那么解除继电器报警，系统正常灯熄，旁路灯亮，同时通道指示值为0。如果监视保护系统某一通道没有被旁路，则启动该通道的A/D转换，随后将采集的数字信号进行滤波，计算得到通道值。模拟量输出通道输出代表该通道值的标准电流值0－10mA.DC或4－20mA.DC。

设定值调整程序模块：设定值包括警告设定值和危险设定值两个，它存放在EPROM2864中，即使断电，存放在其中的值也不会丢失，显示面板上的“警告”或“危险”键按下，棒状光柱上将显示警告或危险设定值，如果要对设定值进行调整，还需要按下主线路板上的设定开关，再按下面板上的“警告”或“危险”键，最好按下系统监视面板上的“?”或“?”，即可对设定值调整。在软件中，当设置点调整后，AF标志置零，程序根据AF标志判断是否需要将条调整值重新写入2864。

报警程序模块：如果两通道的测量值之差即差值超过警告或危险设定值，那么监视保护系统将处于警告或危险状态，这时显示面板上的警告或危险报警灯亮，同时将驱动警告或危险继电器，如果处于危险旁路状态，那么仅仅是两个通道的危险灯亮而危险继电器则不动作。如果监视组件处于通电抑制状态，那么将解除所有形式的报警。

显示程序模块：显示程序模块执行显示双通道的测量值、报警值以及四种故障代码。在8098内部RAM中，开设一个具有16个寄存器单元缓冲区，如80H-8FH。将缓冲区对半分成两部分，每一部分的寄存单元寄存一个通道的显示代码。将显示代码送到8279的显示缓冲区，8279可以自动扫描显示。

中断程序模块：T1的溢出周期作为输出脉冲信号的宽度，改变HSO高低电平的触发时间就可以改变方波的占空比，从而改变输出电流大小。

“大型汽轮发电机组性能监测分析与故障诊断软件系统”在仿真机上运行，能对仿真机运行工况进行监视，也能通过实时数据库与实际机组的计算机联网，对实际运行机组工作状况进行监测和分析等。

参考文献

［1］周桐，徐健学.汽轮机转子裂纹的时频域诊断研究［J］.动力工程，2002，（9）.

［2］刘峻华，黄树红，陆继东．汽轮机故障诊断技术的发展与展望［J］.汽轮机技术．2004，（12）.

［3］陆颂元，张跃进，童小忠.机组群振动状态实时监测故障诊断网络和远程传输系统技术研究［J］.中国电力，2005，（3）.

［4］冯小群，杜永祚.新型动态测试与信号分析系统的研制［J］.华北电力学院学报，2004，（6）.

监测系统论文例8

2系统硬件设计

农作物生长参数监测系统硬件设计由信息采集单元、供电单元、无线传输单元组成。信息采集单元主要完成雨量数据、土壤墒情数据和地下水位数据的采集、处理与存储，同时控制无线传输单元完成数据的发送与信息指令的接收;供电单元为整个系统提供工作电压;无线传输单元完成数据包的发送与控制指令的接收。

2．1信息采集单元硬件设计

信息采集单元主要由智能传感器、STM32F103、FLASH芯片S29AL032D、SRAM芯片IS62WV25616、LCD、触发器HEF4521BT、总线驱动器74HC245PW、232转换芯片MAX3222、带隔离的485收发器ADM2483、供电单元接口电路和MC323接口电路等组成。信息采集单元结构图如图2所示。

2．2供电单元硬件设计

供电单元由单晶太阳能电池板、可编程控制的2A充电电路、12V65AH免维护铅酸蓄电池及LDO压控转换电路等组成。太阳能电池板为铅酸蓄电池充电，同时为系统提供12V的输入电源。当太阳能电池板不工作时，铅酸蓄电池为系统提供12V的外部输入电源，12V的输入电压通过LDO转换电路，实现系统工作需要的+3、+4、+2．5、+5V。其中，+3V为全局电压，保证电路板大部分电路正常工作，包括监测系统上电后的工作电压、系统睡眠状态下的工作电压、时钟工作电压等;+4V是MC323无线通信模块的工作电压;+2．5V是AD转换电路的基准源;+5V是模拟参考电压，为运算放大器和AD电路提供工作电压;同时，输入的12V电压通过稳压电路为智能传感器提供工作电压。供电单元硬件设计结构图如图3所示。

2．3无线传输单元

选用MC323模块作为无线传输单元。该模块集成了基带处理器、射频处理器、MCP存储器和电源管理芯片等功能，同时内嵌TCP/IP协议和支持800MHz的工作频段，能够提供语音传输和短消息发送。将stm32f103的UART3与该模块的串口相连，同时外接SIM卡电路，实现雨量数据、墒情数据、地下水位数据和控制指令的无线发送。无线传输单元结构图如图4所示。

3系统软件设计

3．1采集单元软件设计

采集单元软件设计包括传感器事件、定时事件和命令事件。传感器事件即通过土壤墒情传感器、智能水位计、智能水质传感器和翻斗式雨量计等采集农作物生长环境参数;定时事件指系统将采集到的数据、系统状态、蓄电池电压和设备工作温度等参数定时自记和发送;命令事件指通过上位机软件或LCD液晶屏配置系统工作状态、传感器类型等。当3个事件中的某一事件处理完毕后，判断有无其他事件发生;若有，则进入相应事件处理程序;若没有，则进行现场保护，系统进入待机状态。采集单元软件设计流程图如图5所示。

3．2监测单元软件设计

监测单元通过电话呼叫或短信方式对信息采集单元进行远程唤醒，触发其上电。采集单元上电工作后，响应监测单元命令或按彼此协商好的时间定时上电，定时等待监测单元的命令。当采集的水位、雨量等参数超过设定的阈值时，向数据库服务器发送实时水位等数据或按设定的周期定时发送最新的水位数据、设备状态数据等。系统正常工作时，监测单元各状态之间的转换流程图如图6所示。

4系统测试

采集后的数据经过解析、整编和入库后，通过浏览器可以实时访问数据，而且还能进行历史数据和设备状态的查询。通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能实现对雨量、土壤墒情和地下水位数据的实时采集、存储与发送，真正实现对农作物生长环境参数的远程实时监测。系统测试效果图如图7所示。

监测系统论文例9

2.车辆识别算法

车辆识别的主要内容是通过分析交通视频图像，从中获取车辆的特征，用于从运动物体'R”提取出汽车。本文车辆的识别是通过对汽车轮廓的再分析，提取出轮廓内连通区域的面积和包括汽车轮廓的最小四边形的长宽比值作为汽车的特征量，进行汽车的识别。轮廓提取算法输入的是一幅运动二值图，目的是对连通的图像进行边界跟踪，从而得到一个有序的、压缩的、表征目标轮廓的边界点集。本文的轮廓提取算法采用的是八领域的边界跟踪算法。图中“P”代表当前像素点，其周围8个像素点为点P的八邻域，八邻域的方向码如图3所示。八领域边界跟踪算法c5},}i先，系统从左到右，土到下对二值图像进行扫描。如果点P(i.J一”为0o”且点P(i.J>为‘'t'，则记点P(i.,l)为边界跟踪的起始点PO，同时，设八领域的搜索方向码dir的初值为70其次，按逆时针方向依次判断当前点尸的八邻域像素值是否为“I"。若当前搜索的像素r}不为.t.，则d介十主，继续搜索，直到找到下一个边界点，记为汤.同时记下该像素对应的坐标值和力‘向码。母一个新边界点的搜索，都要设置d行起始方向，dir的设置由公式1给出。不断重复这个步骤，直到pn=p0。，边界搜索结束，得到一个闭合的目标轮廓。dir=(dlr+7)mod6,diro为偶数(dir+6)mod氏dir为奇数(I)本文的设计中，搜索的足连通域最外层的边界，即物体的轮廓。轮廓数据的压缩.采用的是压缩同一方向的点集，只用直线的两端点来表示的方法。得到了物体的轮廓后，进而计算该轮廓内连通区域面积的大小以及包围轮廓的最小四边形的长宽比值，用十从众多的运动物体中筛选出汽车。图9所示是汽车的识别结果，输入的二值图像(a)中，包含了行人和自行车以及大片的噪声，利用本文提出的汽车识别算法，有效地在这些物体中提取出了汽车，如图(h)所示。

3.车辆跟踪算法

目标跟踪算法需要具备实时性以及稳定性，用于跟踪的目标特征ipk不仅满要具备尺度变化、旋转不变性，还要求数据最小，具备独特性。目前存在的跟踪算法如粒子滤波算法、Camshift}0}算法，[1标特征量如灰度直方l妇、角点、纹理等信息都不适宜路面车辆的跟踪。本文提出了质心跟踪算法。2i#辆汽车都有自己独一无几的行}i}1轨迹，同一时刻不Il的汽车其质心位置相差比较大，日_同一辆汽车在前后两ipr;i的质心位置变化较小。此外，可以采用前后两帧物体质心的距离来进行汽车的匹配和跟踪。质心是包围物体轮廓的最小四边形的中心。运动物体以前后两帧质心的欧式距离作为匹配和跟踪的依据，通过设置一较小的距离闽值n，对该趾离进行判断。在距离阂值范围内的认为是同一物体。质心匹配是通过两个双链表的查询和比较来实现的。两个链表.一个是.}y前链表，一个是历史链表，分别用于保存当前帧和前一帧所有物体轮廓对应的信息。要匹配前后两l随对应的物体，就要在历史链表中找到与当前链表一一对应的物体，并用当前链表的数据对历史链表中对应物体节点的信息进行更新。因此，历史链表随时问更新，动态地保存着运动物体的信息。匹配算法的关键在于维护和更新历史链表。历史链表的更新操作分为3种悄况.一是对于新出现的物体，则应在历史链表中添加该物体对应的节点信息:二是对于消失的物体，则应该在链表中删除对应的节点信息:二是对于找到匹配的物体，则应用当前链表中物体的信息对历史链表中对应的节点信息进行更新:因此.历史链表的更新午要完成保持对原有物体跟踪的同时，动态地添加新物体和删除消失的物体。图4是质心跟踪算法的效果图。图中显示的是连续4帧的汽车跟踪画而，跟踪到的汽车以不同的数字编码表示。图巾，同一辆汽车的标号始终未变.说明，路面车辆这4帧图像中得到了准确地匹配和跟踪。因此，本文提出的质心跟踪算法实时、有效、且准确无误。

4.功能模块设计

该模块主要实现交通监控中常用的功能。如车流量的统计、车辆行驶方向的判断、车辆行驶速度的分析:记录车辆的违章行为，如逆向行驶、违章停车、越线等。基于车辆的匹配和跟踪功能的实现，结合其他图像分析的技术，还能便捷地实现其它路面车辆分析技术中所用到的功能。图5显示了一个简单的车辆监测系统的界面，画面中包含了3个信息、:跟踪到的汽车镶-辆汽车以其质心处的数字标号表示):汽车的行驶方向(以矩形框不同的颜色区分，黑表示向右行驶，白色表示向左行驶):不同行驶方向下的车流量(画面的左上角和右上角以对应的颜色表示出车流量的统计情况)。

监测系统论文例10

中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：

前言

目前，从我国的水电站的工作方式来看，我们正处在没人值班，没人看守的运行管理状态，水轮发电机机组的运行检修方式也正从传统的、落后的计划维修阶段逐步转变成科学的、先进的状态检修阶段，而实现整个水轮发电机组状态检修是全球水电行业一直以来所追求的目标。而所谓的水电机组的状态检修就是指在机组局部或整体在运行的过程中，通过设备的物理现象对设备进行随机或定期的检测，从而判断设备的运行状态，来推断其局部或整体是否正常，以达到提前发现问题、故障的目的，从而合理的安全维修，保证设备的正常安全运行。

二．状态监测技术的应用现状

现在应用比较广泛的现代旋转机械设备状态监测与诊断技术，起先是在20世纪60年代由于军事工业和航天事业发展的需要而建立起来的，到了七八十年代逐渐完善并开始推广使用。到了九十年代，随着电子技术、信号处理、现代测试技术、计算机技术等相关科学技术的进步，各国研制出了一系列比较成熟、先进的状态运行监测系统。到目前为止，国内外发展比较成熟的状态监测系统主要有：水轮机效率在线监测技术，主变压器油气监测技术，机组振动稳定性在线监测技术，发电机气隙和磁场强度监测技术，，绝缘局放监测技术等等。水轮机的空化监测技术经过多年的研究和试验，也在慢慢走向成熟和实用。

三．状态监测的范畴

设备状态监测和诊断的关键是在线监测技术，包括信息采集、数据处理与分析、处理意见与决策。有效的在线监测可以随时掌握设备的技术状况和劣化规律，避免突发性事故和控制渐发故障的发生。故障分析的主要目的是为了使水轮发电机组诊断系统化、科学化，弥补在线监测判据的不足。故障诊断就是在在线监测的基础上，从监测数据的分析结果中提取故障的特征值，从而得到机组的运行状况，并判断机组是否会发生故障以及故障出现的原因和部位。

一个完整的状态监测系统应该包括以下子系统：1、空化气蚀状态监测子系统2、定子线棒振动监测子系统3、映机组运行状态的各种工况量监测子系统4、发电机定子绝缘状态监测子系统5、主变压器油色谱监测子系统6、水力能量参数状态监测子系统7、主变压器局部放电监测子系统8、发电机励磁系统监测子系统9、发电机空气间隙和磁场强度状态监测子系统10、机组运行稳定性监测子系统11、调速器运行状态监测子系统

但是，从目前的水轮发电机组状态监测的技术水平来看，世界上没有一个任何一个电站的状态监测系统能够将上面的监测内容全部建立，但是这是未来我们水轮发电机组的发展方向和追求目标。一个优秀的电站不仅应该努力完成以上的监测内容，还应该结合自身的能力，结合电站未来的发展方向，发展更多的监测点和监测内容，当然监测的数值不是监测的目的，通过具体的数值分析机组运行的状态、找到故障并解决，保证机组的正常运行，提高水电站的工作效率和经济效益才是我们最终追求的目标。，随着因特网技术的发展，状态监测系统采用了远程网络模式，其主要采用的访问方式有三层结构和远程访问两种，是目前典型的水轮发电机组状态监测系统的网络体系结构。见图一：

图一：典型水轮发电机组状态监测系统的网络体系结构

四．水轮发电机组的监测方法

水轮发电机局部放电在线监测的关键技术之一是如何取得故障信号，根据局放在线监测传感器的安装位置，在水轮发电机组中应用较多的有两种监测方法：

1、高压出线端电容耦合监测法

在早期，用于局部放电信号监测的电容传感器容量一般都在375～1 000 pF范围内，此电容传感器的等效电路下限截至频率在40 MHz左右，而干扰信号分量一般都远小于该频率，因此采用80 pF的电容传感器，信号的信噪比较高，可以避免误警现象。而且电容容量小，传感器的体积小，寿命高，安装容易，保证了被测系统的安全性。

2、中性点耦合监测法

其理论原理是：当发电机内任何部位产生局部放电时，都会产生频率很宽的电磁波，而发电机内任何地方产生的相应的射频电流会流过中性点接地线，因而局部放电传感器安装位置可以选择在中性点接地线上。发电机主绝缘上的局部放电可以看作是一个点信号源，由局部放电所引起的电磁扰动在空间内产生的电磁波，由于发电机不同槽间电磁耦合比较弱，所以可以用传输线理论来分析脉冲在绕组中的传播，即绕组中的放电脉冲以一定的速度沿绕组传播。根据这种理论，在发电机中性点处安装宽频电流互感器，就可以监测到局部放电高频放电波形，以监测发电机内部放电量及放电量变化。在实际应用中，由于噪声信号的影响，需要有经验的操作人员才能识别局放信号，因此，这种方法难以推广使用。

状态监测过程中应注意的问题

水轮发电机组状态检修的关键就在于它的状态监测技术。目前，虽然国内外已经有了大量的对设备状态监测和故障诊断的研究，并取得了相当多了研究成果，但是比较成功的实例还是没有出现，整个系统的状态监测技术仍然存在一些问题和不足，必须进一步研究找出相应的解决措施，促进整个系统的发展完善。

1、空化监测技术

空化监测技术的目的就在于及时的监测到破坏水轮发电机组运行的主要杀手，即空化，在实施空化监测技术的时候，由于技术的不成熟，使得空化直接影响到水轮发电机组的能量特性，降低整个机组的工作效率、使机组整体的工作能力下降。同时还在一定程度上缩短了机组的检修周期，增加了检修的工作量，加大了检修的工作难度，特别是在机组工作时有泥沙磨损的时候，它的破坏程度就更深，会引起机组的振动、增加水压脉动，破坏机组运行的稳定性。

因此对水电机组空化状态实施状态监测是十分有必要的。

水轮机效率监测技术

效率是判断机组运行情况的一个重要指标，从世界范围来看，目前效率监测的主要问题就在于对其效率的准确测量，虽然超声波监测技术已经较好的运用到了水轮发电机组流量的监测过程中，但是由于水轮发电机组的独特流条件，要想实现准确的流量监测还需要一定时间的发展，还需要技术的进一步提高。

整个发电机组振动稳定性监测技术

水轮发电机组状态监测技术中比较成熟的技术就是机组振动稳定性的监测了，特别是在摆度监测技术上，更是有着较高的监测水平。但是在这个监测领域，仍然存在着一些问题，由于我国的水轮发电机组的传感器一般采用低频振动速度传感器，它的安装使用比较方便快捷，也具有较好的低频响应特性，但是它在小负荷振动和过渡的过程中很难测量准确。而且整个传感器的安装缺少统一的标准，这为状态监测制造了不少的麻烦。下面介绍一下水轮发电机组振动稳定性在

线监测测点的配置情况，见表1：

六．水轮发电机组状态在线监测的展望

目前，我国的水轮发电机组状态的在线监测技术已经比前几年有了很大的发展进步，突出表现在对机组的状态预测及分析，设备的故障判断这两方面，可以说间接的为我国近几年水力发电事业的发展做了突出贡献。但是由于我国在这方面的研究起步晚，所以在整体的技术上仍然和国外这一技术的发展有一定的差距。鉴于水电设备结构运行的复杂性，状态监测行业内部生产厂家和产品的差异性，要想真正的走上国际化轨道，实现状态监测的实用性，未来的状态监测技术必定会制定一个统一的规范和标准，从而减少因为产品质量、功能、大小等各种问题导致的设备不安全状况，促进这一行业的正常有序发展，减少恶性竞争。同时，未来这一技术的发展，也必定会明确的制定各种故障诊断的技术要求和方法、内容，让更多的人了解这一技术，掌握这一技术，为水利发电事业的发展培养一批有战斗力、有执行力的后备军。

结束语

随着社会经济的发展，外来的技术会更进一步，积累的经验也会越来越多，水轮发电机组状态的监测技术也一定会向着实用化、自动化、智能化、科学化的趋势发展，真正的做到对机器设备的运行状态了如指掌，及时的了解设备的故障和运行的问题，并且这一技术会逐步从由少数人掌握的技术发展成为大多数人都了解的并运用的设备技术。

参考文献：

[1] 潘罗平 周叶 唐澍 桂中华 水轮发电机组状态监测技术的现状及展望 [期刊论文] 《水电站机电技术》 -2008年6期

[2] 刘春波 何建平 任继顺 水轮发电机组状态在线监测现状及展望 [期刊论文] 《水电站机电技术》 -2008年6期

[3] 王忠军 状态监测技术在水轮发电机组测量系统中的应用 (被引用 1 次) [期刊论文] 《大电机技术》 ISTIC PKU -2000年5期

[4] 张炜 甄辉 在线监测技术在平班水轮发电机组的应用 [期刊论文] 《水电自动化与大坝监测》 ISTIC -2010年3期