序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇安全監(jiān)測系統(tǒng)范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯；監(jiān)測系統(tǒng)

Abstract: as everyone knows the energy industry is the lifeblood of national economic development, however, the situation of production safety in China coal industry is not optimistic, especially the heavy, serious accidents occur frequently. In these accidents, and the majority of the gas explosion. There are many factors, but the coal mine production safety monitoring equipment is not complete, the backward management is one of important reasons which cause accidents. This paper mainly introduces the main content of gas control navigation control and gas safety monitoring equipment installation requirements and technical management, and finally prospects the development trend of coal mine gas monitoring system.

Keywords: coal mine; gas monitoring system

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

1、引言

我們都知道瓦斯災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一，一方面為了滿足國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對煤炭能源的強(qiáng)勁需求，國內(nèi)煤礦開采強(qiáng)度普遍增大；隨著開采深度向深部延深，多數(shù)礦井由原來的低瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄咚够蛲咚雇怀龅V井，這是近年來我國煤礦瓦斯事故多發(fā)的客觀原因之一；另一方面國內(nèi)幾起重大瓦斯事故的原因分析表明，瓦斯防治管理方面存在的缺陷也是導(dǎo)致瓦斯事故頻繁發(fā)生的重要原因。因此瓦斯治理就成為煤礦安全生產(chǎn)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。那么如何運(yùn)用信息技術(shù)改善瓦斯防治管理手段、提升瓦斯管理水平，已經(jīng)成為我國煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。

2、瓦斯防治導(dǎo)航監(jiān)測管理主要內(nèi)容

什么是煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)呢？所謂煤礦瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng) 是指利用信息管理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對礦井甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主要通風(fēng)機(jī)開停等實(shí)施遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)控管理，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等功能的系統(tǒng)。

目前,我國煤礦多數(shù)礦井都裝備了瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng)。同時隨著電子技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，煤礦安全綜合信息化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理應(yīng)用系統(tǒng)等到了快速發(fā)展。人們就可以通過安全監(jiān)測系統(tǒng)來分析判斷、提醒和報警實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)礦井瓦斯防治導(dǎo)航的技術(shù)，來確保煤礦系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 瓦斯防治導(dǎo)航監(jiān)控管理主要有以下內(nèi)容：

（一）監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控管理內(nèi)容

監(jiān)測系統(tǒng)以采掘工程平面圖為基準(zhǔn)，新建添加各種監(jiān)控傳感器及必備的監(jiān)控內(nèi)容，設(shè)計有傳感器說明牌、傳感器監(jiān)測表，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量分析、評價的監(jiān)測表，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測傳感器的定位管理，對監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)控區(qū)域的預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警，判斷更直接、快速。

（二）通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)施監(jiān)控管理內(nèi)容

通風(fēng)系統(tǒng)以采掘工程平面圖為基準(zhǔn)，新建添加各種通風(fēng)設(shè)施，設(shè)計有設(shè)施說明牌、設(shè)施監(jiān)測表，對通風(fēng)設(shè)施監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量分析、評價的監(jiān)測表，實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)施管理的預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警，根據(jù)授權(quán)進(jìn)行簽名評價、消警、處理，消除安全隱患及導(dǎo)航系統(tǒng)報警信號。

（三）采掘生產(chǎn)系統(tǒng)主要監(jiān)控管理內(nèi)容

在數(shù)字化的采掘工程平面圖上對采煤工作面和掘進(jìn)工作面的適時位置進(jìn)行活化處理，根據(jù)其推進(jìn)度按時更新，系統(tǒng)將根據(jù)其更新的適時位置線對推進(jìn)前方影響區(qū)域內(nèi)瓦斯情況進(jìn)行分析、評價、預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警。

（四）瓦斯地質(zhì)信息監(jiān)控管理內(nèi)容

瓦斯地質(zhì)以采掘工程平面圖為基準(zhǔn)，劃出高瓦斯區(qū)、高瓦斯帶、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)，隨采掘工作面推進(jìn)按監(jiān)測表要求，隨時進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警。

3、瓦斯安全監(jiān)控設(shè)備安裝時的要求及技術(shù)管理

煤礦企業(yè)在對瓦斯安全監(jiān)測設(shè)備安裝時必須符合以下要求：

①瓦斯監(jiān)控裝備必須具有煤安標(biāo)志，設(shè)備下井前必須經(jīng)過調(diào)試、校正，檢查合格后方可使用。對于沒有煤安標(biāo)志和合格證明的設(shè)備一律不準(zhǔn)下井和安裝使用。

②監(jiān)控設(shè)備必須按設(shè)計要求進(jìn)行安裝，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的取值也必須符合設(shè)計要求。

③監(jiān)控設(shè)備的供電電源必須取自被控開關(guān)的電源側(cè)，嚴(yán)禁接在被控開關(guān)的負(fù)荷側(cè)。

④電纜要求：本質(zhì)安全型監(jiān)控裝備其輸出本質(zhì)安全型部分可不按防爆要求管理，但其關(guān)聯(lián)設(shè)備仍要按防爆要求管理。

⑤井下主機(jī)或分站應(yīng)安設(shè)在支護(hù)良好、無滴水、無雜物的進(jìn)風(fēng)巷道或峒室內(nèi)，且距巷道的底板距離不得小于300mm。

⑥傳感器必須垂直懸掛。

⑦設(shè)備安裝完畢經(jīng)過調(diào)校，測試合格，由瓦檢員、安裝人員、施工單位共同在安裝申請單上簽字，然后移交給施工單位使用和保管。

加強(qiáng)瓦斯監(jiān)控設(shè)備的技術(shù)管理

①礦井技術(shù)人員要充分利用計算機(jī)數(shù)據(jù)庫的監(jiān)測資料，定期組織分析，查找瓦斯超限或設(shè)備故障的原因，制定針對性的措施，以確保安全生產(chǎn)。

②加強(qiáng)技術(shù)資料管理。技術(shù)人員要經(jīng)常收集整理各種瓦斯監(jiān)控技術(shù)資料，并分門別類進(jìn)行建檔。

③配齊瓦斯監(jiān)控人員，強(qiáng)化培訓(xùn)、提高素質(zhì)、確保瓦斯監(jiān)控工作的正常開展。安裝、維修及監(jiān)控室值室人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并經(jīng)考試合格后掛證上崗，不合格的不得上崗。

4、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

①智能化自檢功能

系統(tǒng)故障自檢功能向智能化發(fā)展，具有對故障的智能分析、判斷功能，改變系統(tǒng)自檢功能單一、簡單的情況，做到系統(tǒng)常見的軟件和硬件故障都能通過門檢功能進(jìn)行判斷， 從而縮短故障處理時間，更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

②規(guī)范通信協(xié)議

通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造成設(shè)備購置重復(fù)， 不能隨意進(jìn)行軟硬化升級的改造。制定統(tǒng)一的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對促進(jìn)礦撲監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。

③實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)化

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化管理的需要， 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控信息被網(wǎng)絡(luò)共享，系統(tǒng)應(yīng)用軟件按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，每一臺在網(wǎng)遠(yuǎn)程終端都可以共享監(jiān)控信息， 為決策和管理層提供決策依據(jù)。

④傳感器技術(shù)得到改善，將開發(fā)出高品質(zhì)的傳感器

未來的高性能傳感器的壽命、抗高濃沖擊性能、抗中毒性能將會得到改善。

5、結(jié)論

總之，瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng)是領(lǐng)導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)決策提供科學(xué)可靠的第一手材料，是及時協(xié)調(diào)和正確指揮生產(chǎn)的重要途徑。充分發(fā)揮煤礦瓦斯監(jiān)測的重要作用，有效遏制煤礦重特大瓦斯事故的發(fā)生，規(guī)范瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行管理，從而真正發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)在 “一通三防”中的作用，保證瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)正常運(yùn)行，能夠使煤礦安全生產(chǎn)得到進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王衍生，尹經(jīng)梅，劉平.監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在礦井瓦斯管理中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保.2000(S1):71～72.

篇(2)

棉花監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺是提供信息數(shù)據(jù)傳輸、交換、儲存、處理、共享、的綜合業(yè)務(wù)平臺，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)處理分中心(國家發(fā)改委價格監(jiān)測中心)、國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)信息中心以及國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)總公司的網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、配套設(shè)備、運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息的處理、共享、傳輸和備份，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的各方面功能要求。

1.在基礎(chǔ)平臺建設(shè)的同時開展全面、有效的安全體系規(guī)劃和建設(shè)；2.選用最可靠最穩(wěn)定的安全產(chǎn)品構(gòu)建安全防御系統(tǒng)；3.在最大限度保障安全運(yùn)行的同時，又兼顧良好的運(yùn)行效率；4.全面兼顧安全技術(shù)、業(yè)務(wù)運(yùn)維流程和人員在信息安全保障中的積極協(xié)調(diào)作用；5.有效監(jiān)控全網(wǎng)的安全情況，快速發(fā)現(xiàn)可能的安全隱患和異常行為；6.實(shí)現(xiàn)7×24×365的安全運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與安全運(yùn)行維護(hù)處理；7.建立完善的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制和流程；8.在短短兩個月時間內(nèi)高效率、高質(zhì)量地完成所有的工作。

一套平臺 兩種思想 三個系統(tǒng)

國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)安全建設(shè)和保障工作涉及到安全體系規(guī)劃、安全系統(tǒng)集成、安全運(yùn)維管理、信息安全專業(yè)服務(wù)、高端安全管理咨詢、日常安全支持以及安全值守服務(wù)等眾多內(nèi)容。安全建設(shè)工作千頭萬緒，安全保護(hù)對象龐大復(fù)雜，安全管理要求苛刻嚴(yán)格，對安全保障體系的規(guī)劃和設(shè)計提出了非常高的要求。

針對安全建設(shè)和管理需求，太極組織了大量的安全專家認(rèn)真、深入地分析了國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)可能面臨的各類安全問題，參照ISO17799等安全管理國際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合太極多年在安全領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，提出了解決方案。太極與相關(guān)合作伙伴緊密合作，針對國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)的安全設(shè)計和建設(shè)可以總結(jié)為：建設(shè)一套集中的安全運(yùn)行管理平臺，融合兩種核心的安全建設(shè)思想，建立三個不同角度的信息安全子系統(tǒng)。

一個平臺，是指通過部署安全運(yùn)行管理中心產(chǎn)品建立國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)的集中安全運(yùn)行管理平臺。通過對網(wǎng)絡(luò)中各種網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備和安全軟件的集中管理和監(jiān)控，把一個個原本分離的網(wǎng)絡(luò)安全孤島聯(lián)結(jié)成有機(jī)協(xié)作互動的一個整體，并自動實(shí)現(xiàn)對安全事件的處理，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全管理過程中的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測，動態(tài)策略調(diào)整，綜合安全審計以及恰當(dāng)及時的威脅響應(yīng)，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)的可管理性和安全服務(wù)水平。

兩種思想是指動態(tài)信息安全風(fēng)險管理體系建設(shè)思想和構(gòu)建信息安全縱深防御體系建設(shè)思想。

動態(tài)信息安全體系思想的根本目的，是要保障安全系統(tǒng)設(shè)計具備良好的動態(tài)建設(shè)過程和安全可擴(kuò)展性，促進(jìn)建立易擴(kuò)展的信息安全保障體系。縱深防御思想是保障安全系統(tǒng)設(shè)計的廣度和深度，促進(jìn)建立全面綜合、高效安全的網(wǎng)絡(luò)安全保障體系。其在廣度上要求從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等各個層面考慮安全系統(tǒng)建設(shè)；在深度上要求分層次，由外而內(nèi)，從網(wǎng)絡(luò)邊界、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、核心服務(wù)器乃至桌面PC各個層面考慮安全防御功能的建設(shè)。其核心體現(xiàn)就是進(jìn)行合理的網(wǎng)絡(luò)安全域規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)安全事件影響范圍的有效控制。

本次項(xiàng)目，太極協(xié)助國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃了完善的動態(tài)信息安全風(fēng)險管理體系的建設(shè)，包括三大信息安全體系安全功能技術(shù)體系、安全服務(wù)支持體系、安全管理咨詢體系。

優(yōu)點(diǎn)多多

系統(tǒng)的安全規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營管理解決方案，覆蓋了信息系統(tǒng)的整個生命周期；充分重視業(yè)務(wù)安全管理，將傳統(tǒng)分立的安全產(chǎn)品管理進(jìn)行有效整合；提出了安全運(yùn)行管理中心解決方案，實(shí)現(xiàn)了安全產(chǎn)品和管理的集中統(tǒng)一；將安全監(jiān)控和安全維護(hù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，提高了安全管理效率；將各種安全設(shè)備所報告的安全事件匯總在一起進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，消除安全事件的誤報和重復(fù)報警，并推斷問題根源，給出該事件的解決建議。

應(yīng)用效果與收益

安全運(yùn)行管理中心的部署，實(shí)現(xiàn)了分散的、異構(gòu)的安全產(chǎn)品的集中管理，高效提煉和分析海量的安全信息和各類報警事件；實(shí)現(xiàn)了安全事件的閉環(huán)處理；實(shí)現(xiàn)了信息安全的“可控、可見和可管理”，協(xié)助國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)邁向信息安全管理乃至IT管理的新臺階。

用戶評議

國家棉花市場監(jiān)測系統(tǒng)由于其特殊性和重要性，安全是第一重要的因素。我們在進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)過程中對安全產(chǎn)品提供商和安全集成服務(wù)商進(jìn)行了嚴(yán)格的選擇，我們在項(xiàng)目建設(shè)中采用了最好的產(chǎn)品、最嚴(yán)格的管理、最優(yōu)秀的集成商和最高效的服務(wù)來確保網(wǎng)站的安全。

篇(3)

關(guān)鍵詞：礦井瓦斯；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)； KJ2000N系統(tǒng)；安全管理

Abstract: network monitoring system along with the science and technology unceasing forward development, also in coal mine industry widely used, and made some good results, it shows the network monitoring system has broad application prospects and potential. With the increase of mining depth coal mine, the coal mine disaster will seriously affect the safety and efficiency of coal mine production, for example, has roof accident, water bursting accidents, gas accident harm, dust and so on several big disaster, including gas disaster is one of the most heavily affected a. Therefore, in view of kailuan linxi mining company raise the safety need, to the mine safety monitoring system design and installation, and the idea of monitoring system is discussed, and cohesion of a complete system are described. This mine gas monitoring system management model in coal mine production in the development of zhongzheng fast, to improve the economic efficiency and the social efficiency has a tremendous role.

Keywords: mine gas; Network monitoring system; KJ2000N system; Safety management

中圖分類號：TD76文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1、前言

眾所周知，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，也在煤礦行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，并且取得了一定的良好效果，這體現(xiàn)出了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和潛力。在煤礦生產(chǎn)過程中，存在著很多災(zāi)害直接影響煤礦的安全生產(chǎn)，比如有頂板事故、突水事故、瓦斯事故、粉塵危害等幾大災(zāi)害，其中瓦斯災(zāi)害就是其中影響最為嚴(yán)重的一種，因此，要保證煤礦生產(chǎn)安全高效的運(yùn)行，必須有效防治瓦斯災(zāi)害。淮浙煤電公司顧北煤礦現(xiàn)用KJ2000N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。這種礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的管理模式在煤礦生產(chǎn)中正快速的發(fā)展中，對提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益有著巨大的作用。KJ2000N系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)過程中對于煤礦瓦斯的治理有以下幾個主要作用：第一，由于在井上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其環(huán)境給操作者提供了簡潔易用的界面。第二，還可以對井下的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行自行處理和編輯，同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。第三，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時候，可以在井上處理，方便工程技術(shù)人員對通風(fēng)系統(tǒng)的管理。第四，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的連續(xù)傳輸和對工作面的實(shí)時監(jiān)測，也可實(shí)現(xiàn)超限報警，自動斷電。

2、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)簡介

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

KJ2000N系統(tǒng)由地面中心站、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口、井下分站、井下防爆電源、各種礦用傳感器、礦用機(jī)電控制設(shè)備及KJ2000N安全生產(chǎn)監(jiān)測軟件組成。地面中心站是整個系統(tǒng)的控制中心，安裝在地面計算機(jī)房。井下部分包括：KJ2007(F，G等)井下分站，KDW6B隔爆兼本質(zhì)安全型電源，各種安全、生產(chǎn)監(jiān)測傳感器，報警箱和斷電控制器等。井下分站和傳感器安裝在井下具有煤塵、沼氣、一氧化碳等危險氣體的環(huán)境中，對煤礦井下的各種安全、生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和處理，并將安全生產(chǎn)參數(shù)及時傳輸?shù)降孛嬷行恼尽８鞣N數(shù)據(jù)由分站和中心站處理，并能按要求直接發(fā)出聲、光報警和斷電控制信號。地面中心站經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口采用光纜與井下分站聯(lián)結(jié)通訊。當(dāng)前情況下，煤礦生產(chǎn)中所使用的監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)在各個生產(chǎn)工作面、掘進(jìn)面等一些主要的機(jī)電硐室均被廣泛應(yīng)用，正是由于KJ2000N礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的廣泛使用，這樣使得煤礦傳統(tǒng)的單一的監(jiān)控模式得到了徹底的改變，通過KJ2000N系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、全面地了井下安全情況和生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)對災(zāi)害事故的早期預(yù)測和預(yù)報，并能及時地自動處理。這樣既提高了煤礦的生產(chǎn)效益，又彌補(bǔ)了由于井下瓦斯員的疏忽大意所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)部準(zhǔn)確等原因造成的定時定點(diǎn)匯報的不足，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測監(jiān)控，并且可以利用監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進(jìn)行安全趨勢分析研究，對井下災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，實(shí)現(xiàn)安全管理的雙保險。

圖一KJ2000N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 注意事項(xiàng)及相關(guān)建議

（1）按照要求及時對傳感器進(jìn)行調(diào)試、校正，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。

（2）及時捧除故障，加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)，確保其正常運(yùn)行。

（3）必須按照要求設(shè)置傳感器的位置。隨著工作面的推進(jìn)，要及時調(diào)整傳感器的位置，使其真實(shí)反映井下的情況。

（4）備用監(jiān)控系統(tǒng)的操作與功能。當(dāng)由于人為或外界因素導(dǎo)致主監(jiān)控服務(wù)器的監(jiān)測應(yīng)用程序停止工作或服務(wù)器斷電等原因正常監(jiān)測不能進(jìn)行的時候，備用監(jiān)控服務(wù)器可在5 s內(nèi)人為手動打開監(jiān)測應(yīng)用程序，保證監(jiān)測的正常進(jìn)行，保證了用戶應(yīng)用程序的連續(xù)性。

（5）隨時和廠家聯(lián)系，及時解決安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的新問題。

3、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在各煤炭企業(yè)已形成的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，整個系統(tǒng)將建立兩級數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，形成一個“三層四級”網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

(1)建立一級數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。

(2)在國有重點(diǎn)煤業(yè)集團(tuán)建立二級數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。

(3)在煤炭管理部門設(shè)立二級數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。

4、監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)管及意義

我們必須對一些高瓦斯礦井或者按照高瓦斯礦井管理的煤礦要有網(wǎng)絡(luò)式的監(jiān)管方式，這樣才能實(shí)現(xiàn)對礦井的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的有效管理，我們還必須要將這些數(shù)據(jù)上報到安全監(jiān)管部門，這樣便于上級部門對煤礦瓦斯進(jìn)行有效的監(jiān)管。各監(jiān)管部門的監(jiān)管人員應(yīng)該及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣可以更好的有效的對煤礦瓦斯進(jìn)行監(jiān)測和監(jiān)控，病區(qū)要將數(shù)據(jù)處理結(jié)果上傳到網(wǎng)上，方便工程技術(shù)人員參考，這種監(jiān)管模式對煤礦的安全高效生產(chǎn)能夠起到很好的監(jiān)督和監(jiān)控作用，同時這對煤礦安全生產(chǎn)形勢的穩(wěn)定好轉(zhuǎn)具有積極的意義。只有有效的保證煤礦瓦斯網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時監(jiān)控項(xiàng)目的實(shí)施，這樣才能夠使得煤礦安全又了進(jìn)一步的保證，電子警察的角色也就很好的扮演者，這樣對煤礦的多級管理也是一個很好的強(qiáng)化，這樣在煤礦生產(chǎn)中就形成了多級監(jiān)管體系和安全生產(chǎn)綜合信息網(wǎng)絡(luò), 如果在煤礦工作面出現(xiàn)了瓦斯超限等問題，礦監(jiān)控中心將立即報警，并且將報警的數(shù)據(jù)直接上報到監(jiān)控中心，便于煤礦領(lǐng)導(dǎo)部門更方便的查明超限原因和及時的采取有效的措施，將瓦斯事故消滅在萌芽狀態(tài)。對防止以瓦斯等惡性事故, 提高煤礦管理水平具有重要意義。這種監(jiān)控系統(tǒng)-----KJ2000N系統(tǒng)，對煤礦的瓦斯治理具有以下幾點(diǎn)重要意義。第一，這項(xiàng)工程很好的改造了煤礦瓦斯的監(jiān)控系統(tǒng)，對提高煤礦的安全管理和裝備水平都更好更快的提高。第二，以前對瓦斯實(shí)行的是填表上報，這樣有可能監(jiān)測瓦斯人員偷懶活者其他原因，不檢測數(shù)據(jù)，而是對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，然后上報，這樣使得數(shù)據(jù)極不真實(shí), 多數(shù)情況下也無法追溯核實(shí),這樣使得瓦斯事故在煤礦生產(chǎn)中高發(fā)的一個重要原因。第三，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不會改變煤礦的安全管理模式, 它為各級管理部門提供了實(shí)時監(jiān)控的工具，提高了工作效率。第四，有助于對煤礦的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀分析, 微觀指導(dǎo)。

5、結(jié)論

綜上所述， KJ2000N系統(tǒng)在煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，這樣既增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性，同時還對整個系統(tǒng)的功能也是一個很好的完善和補(bǔ)充，對協(xié)調(diào)我國礦井設(shè)備落后與高生產(chǎn)效率要求之間的矛盾也有一定的指導(dǎo)意義，并且使得網(wǎng)絡(luò)在礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中得到了充分的應(yīng)用，這樣使得瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的功能能夠發(fā)揮到極致，這樣有助于對煤礦的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀分析, 微觀指導(dǎo)。督促煤礦把問題和隱患消滅在萌芽狀態(tài)。KJ2000N系統(tǒng)，實(shí)行通過網(wǎng)絡(luò)對瓦斯進(jìn)行監(jiān)測，這種礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的管理模式在煤礦生產(chǎn)中正快速的發(fā)展中，對提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益有著巨大的作用。從而為提高煤礦安全和經(jīng)濟(jì)效益，起到了積極作用。同時為井下工人的安全提供了進(jìn)一步的保證，把公司的管理提高到現(xiàn)代化管理水平。

參考文獻(xiàn)：

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【2】 程德強(qiáng)，李世銀，等．礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)【J】，煤炭技術(shù)，2008；

【3】李玉國．礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要問題分析及解決方法【J】，中小企業(yè)管理與科技，2010；

【4】李炳才，陳詞，黃宗杰，等．一種新型的煤礦安全監(jiān)測綜合信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)【J】，煤炭科學(xué)技術(shù)，2005；

篇(4)

【關(guān)鍵詞】管道輸油；安全監(jiān)測；硬件；軟件

近些年來，輸油管線經(jīng)人為的打孔盜油及南于腐蝕造成穿孔而泄漏的事故屢屢發(fā)生，嚴(yán)重干擾了正常社會生產(chǎn)生活，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年由于打孔盜油和腐蝕穿孔導(dǎo)致管線泄露造成的經(jīng)濟(jì)損失可高達(dá)上千萬元。因此，對輸油管線防泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研究及應(yīng)用成為油田和管道輸油企業(yè)迫在解決的問題。

1.國內(nèi)外輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀原始方法一種傳統(tǒng)的泄漏檢測方法

主要是用人或經(jīng)過訓(xùn)練的動物沿經(jīng)管線行走來查看管道附件的異常情況、聞管道中釋放出的氣味、聽聲音等。這種方法可以做到直接準(zhǔn)確，但實(shí)時性差，且耗費(fèi)大量的人力。

1.1硬件方法

對于硬件方法，主要是通過直觀檢測器、聲學(xué)檢測器、氣體檢測器、壓力檢測器等檢測直觀檢測器利用了溫度傳感器測定泄漏處的溫度變化，如將多傳感器電纜鋪設(shè)在管線的附近周圍，通過溫度的變化得出采樣結(jié)果，通過對比歸納反饋得出新的信息，確知油氣泄露與否。聲學(xué)檢測器是當(dāng)泄漏發(fā)生時，流體流出管道會自動發(fā)出聲音，利用聲波，按照管道內(nèi)流體的物理屬性決定的速度傳播，通過聲音檢測器檢測出這種波而及時發(fā)現(xiàn)泄漏。

1.2軟件方法

SCADA的應(yīng)用：

利用sCADA系統(tǒng)提供的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過流量或壓力變化、質(zhì)量以及體積平衡、動力模型和壓力點(diǎn)分析軟件的方法檢測泄漏。今天的ScADA系統(tǒng)已超過了單一“監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集”的概念，經(jīng)過scADA系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和專用功能軟件的開發(fā)和應(yīng)用，使scADA系統(tǒng)己從早、中期的數(shù)據(jù)處理、報警、控制等功能發(fā)展到能滿足各公司生產(chǎn)、經(jīng)營管理及未來發(fā)展的需要，成為具備更多功能的系統(tǒng)。

2.管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的研究

通過對國內(nèi)外各種管道泄漏檢測技術(shù)的分折對比，結(jié)合輸油管道防盜監(jiān)測的特殊要求，田油氣集輸公司和管道輸油企業(yè)等單位組織開展了廣泛深入的調(diào)查研究。防盜監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵解決兩方面的問題：一是管道泄漏檢測的報警，二是泄漏點(diǎn)的精確定位。針對這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)而采用的技術(shù)思路是：以負(fù)壓波檢測法為主，和流量檢測法相結(jié)合。

首先.我們來看看負(fù)壓波法。

2.1系統(tǒng)硬件總體方案

（1）計算機(jī)系統(tǒng)：在管道的上下游兩端各安裝了套工業(yè)控制計算機(jī)，用于數(shù)據(jù)采集及軟件處理。

（2）一次儀表：壓力變送器、溫度變送器、流量傳感器。

（3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：兩套擴(kuò)頻微波設(shè)備，用于實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。

2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，壓力采樣是利用PCI818-HD的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。PcL818-HD為16通道l00kHz高增益DAS卡，具有16路單端或8路差分模擬量輸入，有100kHz12位A/D轉(zhuǎn)換能力，附有l(wèi)K FIFO，可對每個通道的增益進(jìn)行編程，可使剛帶JDMA的自動通道/增益掃描。PCI818-HD具有一個用于讀取微弱信號的高增益（最高1000）可編程放大器。此卡提供了5個最常用的測量和控制功能，即12位A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出和計數(shù)器/定時器。

2.3壓力傳感器

負(fù)壓波法泄漏撿測要求壓力傳感器具有非常高的分辨率以及靈敏度，并且具有很高的穩(wěn)定性，可選用cYBl5系列藍(lán)寶石高溫壓力變送器，它采用進(jìn)口高精度藍(lán)寶石壓力傳感器，并經(jīng)過特定的信號提取及剝離等專利技術(shù)進(jìn)行丁溫度及進(jìn)行線性化補(bǔ)償，產(chǎn)品具有溫度范同廣精確度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、壓力范圍寬、耐磨、抗沖擊、防腐等顯著特點(diǎn)。

2.4數(shù)據(jù)傳輸通訊

通訊采用無線網(wǎng)橋，計算機(jī)采用網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與計算機(jī)之問的無線網(wǎng)絡(luò)連接。基于擴(kuò)頻技術(shù)的計算機(jī)無線網(wǎng)具有抗干擾能力強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址、無須申請頻率資源、安全保密等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通訊的順利進(jìn)行。

2.5網(wǎng)絡(luò)校時或GPs校時

2.6系統(tǒng)安全及防爆

其次，我們必須得注意流量檢測。

在管道正常運(yùn)行狀態(tài)下管道輸入和輸出流量相等的，泄漏必然導(dǎo)致流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量則會減少。然而由于管道本身具有很強(qiáng)的彈性及流體性質(zhì)變化等多種因素影響，首術(shù)兩端的流量變化是有一個明顯過渡過程，因此，這種方法精度不高，也不能確定泄漏點(diǎn)的具置。德國的TAL（阿爾卑斯管道公司）原油管道安裝使用了該系統(tǒng)，將超聲波流量計，夾合在管道外進(jìn)行測量，然后根據(jù)管道壓力溫度變化，計算出管道內(nèi)總量，一旦出現(xiàn)不平衡，就表明出現(xiàn)泄漏。日本在《石油管道事業(yè)法》中規(guī)定使用這種漏系統(tǒng)，且.規(guī)定在30s葉檢測到泄漏量在80L以上時報警。雖然流量差法不夠靈敏，但是可靠性很高，結(jié)合使用壓力波，可以大大減小報警的失誤率。

3.結(jié)論

（1）采用流量與負(fù)壓波相結(jié)合監(jiān)測輸油管道泄漏的方法是可靠的、有效的。

（2）通過油田或管道輸油企業(yè)局域網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸可以提高泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的反應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動的泄漏峪測定位與報警。

（3）在輸油管道上安裝管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)可以確保管道安全運(yùn)行，減少管道盜油漏油事故的發(fā)生，具有明顯的經(jīng)濟(jì)敬益和禮會效益。

【參考文獻(xiàn)】

篇(5)

 

目前鐵路貨車安全監(jiān)測主要采用地對車監(jiān)測方式來完成，如采用紅外線軸溫探測智能跟蹤系統(tǒng)、貨車運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)、運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)以及貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)等，這些地對車安全監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛運(yùn)行狀態(tài)的安全監(jiān)測。

 

隨著快捷貨車的發(fā)展，要求轉(zhuǎn)向架具有更可靠的運(yùn)行安全性，不僅需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計中將運(yùn)行安全、可靠性等方面的指標(biāo)放在更重要的位置，采用安全性、可靠性更高的零部件和結(jié)構(gòu)，如電子防滑器、盤形制動系統(tǒng)、主動抗蛇行元件等;同時也要求能提供實(shí)時的轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的安全監(jiān)測解決方案。軌旁地面監(jiān)測系統(tǒng)的布置間距_般在300km以上，在檢測和故障處理上有一定的滯后性，而有些列車脫軌和安全事故是在非常短的時間內(nèi)、在地面2個監(jiān)控裝置之間發(fā)生的，因此在高速和運(yùn)行安全性要求很高的特種運(yùn)輸情況下，采用軌旁地面監(jiān)測系統(tǒng)無法對車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時檢測和對潛在故障做出及時處理。

 

目前國內(nèi)現(xiàn)有各型貨車轉(zhuǎn)向架均沒有實(shí)時運(yùn)行安全監(jiān)測系統(tǒng)。主要是因?yàn)槟壳柏涇囘\(yùn)行速度不超過120km/h，一般采用踏面制動，結(jié)構(gòu)簡單，且貨車上沒有可靠的監(jiān)測系統(tǒng)供電電源。如160km/h快捷貨車轉(zhuǎn)向架雖采用了更復(fù)雜的懸掛系統(tǒng)、盤形制動裝置等，但是由于缺少電源，無法采用實(shí)時軸溫監(jiān)測、電子防滑器等裝置，無法對轉(zhuǎn)向架進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，限制了轉(zhuǎn)向架運(yùn)行安全性的進(jìn)一步提高。

 

本文主要針對目前鐵路貨車的狀態(tài)、貨車安全監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從提高快捷貨車轉(zhuǎn)向架運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性、提升故障智能預(yù)報水平、實(shí)現(xiàn)動態(tài)預(yù)測性維修等基本目標(biāo)出發(fā)，研究快捷貨車轉(zhuǎn)向架運(yùn)行安全實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，為研究集優(yōu)良的動力學(xué)性能、可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實(shí)時智能安全監(jiān)測功能為一體的新型快捷貨車轉(zhuǎn)向架提供整體解決方。

 

1快捷貨車轉(zhuǎn)向架安全故障特點(diǎn)和監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

 

1.1快捷貨車轉(zhuǎn)向架安全故障特點(diǎn)

 

貨運(yùn)列車的安全故障主要為以下幾方面：

 

(1)列車熱軸、切軸事故，主要是由于軸承溫度過高造成，而軸承結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是造成軸溫變化的主要原因;

 

(2)車輪、車軸的裂紋和斷裂;

 

(3)踏面擦傷;

 

(4)轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件失效帶來的失穩(wěn)和脫軌;

 

(5)列車制動系統(tǒng)故障;

 

(6)貨物偏載、超載或由于環(huán)境影響造成的破壞。在這些安全故障中，對實(shí)時運(yùn)行安全性影響最大的是軸承溫度升高引起的列車熱軸、切軸事故，輪對磨耗及關(guān)鍵懸掛元件失效引起的轉(zhuǎn)向架蛇行失穩(wěn)，踏面擦傷導(dǎo)致的輪軌沖擊作用力增大、運(yùn)行品質(zhì)下降和輪軸疲勞等。

 

1.2快捷貨車轉(zhuǎn)向架實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

 

在分析轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車輛動態(tài)性能、零部件失效對車輛運(yùn)行安全性影響等方面的基礎(chǔ)上，針對研制的160km/h快捷貨車轉(zhuǎn)向架，提出采用車載傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能安全監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)時預(yù)報和處理車輛走行部運(yùn)行安全問題。

 

快捷貨車轉(zhuǎn)向架智能安全監(jiān)測系統(tǒng)包括以下基礎(chǔ)和功能模塊：

 

(1)軸端電源單兀(AxleEndPowerUnit，AEPU)，為轉(zhuǎn)向架智能安全監(jiān)測系統(tǒng)、快捷貨車轉(zhuǎn)向架的電子防滑器和其他主動懸掛元件等提供可靠、穩(wěn)定的電源。

 

(2)架載傳感器監(jiān)測單元(BogieSensorMonitcrringUnit，BSMU)，每個轉(zhuǎn)向架上安裝1個BSMU，功能包括軸承溫度監(jiān)測、踏面擦傷監(jiān)測、轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動監(jiān)測等。

 

單元模塊包括3個主要組件：個或多個傳感器，實(shí)現(xiàn)信號檢測和輸入;1個主控制微處理器，完成數(shù)據(jù)采集、處理和管理;RF(射頻)通信模塊，采用Zigbee無線傳輸技術(shù)完成數(shù)據(jù)傳遞為基于Zigbee技術(shù)的轉(zhuǎn)向架實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)無線傳輸方案。

 

(3)機(jī)車主監(jiān)測器(LocomotiveMainMonitoringUnit，LMMU)，安置在機(jī)車駕駛室內(nèi)。

 

2功能模塊設(shè)計及試驗(yàn)

 

2.1軸端電源單元(AEPU)

 

    基于Zigbee技術(shù)的轉(zhuǎn)向架實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)無線傳輸方案長期以來，鐵路貨車車載實(shí)時安全監(jiān)測系統(tǒng)由于電源的缺乏一直無法實(shí)現(xiàn)。而對快捷貨車轉(zhuǎn)向架而言，電源問題尤為迫切。如果能夠提供可靠的電源，除了能為智能監(jiān)測系統(tǒng)提供電源外，還可滿足在快捷貨車轉(zhuǎn)向架上安裝電子防滑器、主動懸掛單元等安全部件的需要，從而提高轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行安全性和動力學(xué)性能。因此，開發(fā)一種安裝簡單、性能可靠的鐵路貨車電源裝置，為架載智能安全監(jiān)測系統(tǒng)提供電能，既具有很高的實(shí)用價值，又是實(shí)現(xiàn)架載安全智能監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

 

—般快捷貨車轉(zhuǎn)向架采用軸箱結(jié)構(gòu)，為了滿足體積小和輕量化的要求，將軸端電源集成于軸箱端蓋中是一種理想的解決方案。按照現(xiàn)有的限界標(biāo)準(zhǔn)，對軸箱端蓋進(jìn)行改裝，將發(fā)電裝置設(shè)計在其內(nèi)并使其擁有較為充足的余量。軸端電源[7]輸出的交流電提供給整流穩(wěn)壓裝置，為監(jiān)測系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的48V直流電源，目前設(shè)計的電源裝置功率不小于200W。

 

對設(shè)計的軸端電源單元進(jìn)行了試制和試驗(yàn)，結(jié)果表明：能滿足實(shí)際需求，除了能對監(jiān)測系統(tǒng)供電外，還可以為采用盤形制動系統(tǒng)的電子防滑器提供所需電源。

 

2.2架載傳感器監(jiān)測單元(BSMU)

 

架載傳感器監(jiān)測模塊包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、主控制微處理器和無線傳輸?shù)饶K。傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊主要是根據(jù)轉(zhuǎn)向架特點(diǎn)和運(yùn)行安全指標(biāo)要求檢測軸承溫度、踏面擦傷和轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動等。

 

設(shè)計的主控處理器采用Cortex-M4F內(nèi)核的STM32F373CCT6處理器，最大工作頻率為72MHz，并且?guī)в蠨SP與FPU指令，能提供良好的數(shù)據(jù)采集分析性能。電源模塊采用8?75V的直流電壓輸入。存儲模塊包括內(nèi)存卡模塊和FLASH模塊，內(nèi)存卡中存放采集到的數(shù)據(jù)信息，F(xiàn)LASH中存放系統(tǒng)的參數(shù)。

 

2.2.1軸溫監(jiān)測模塊

 

該模塊是監(jiān)測轉(zhuǎn)向架軸承溫度并對溫度過高的軸承進(jìn)行報警。溫度傳感器和模塊設(shè)計滿足TB/T2226—2002《鐵道客車用集中軸溫報警器技術(shù)條件》。根據(jù)所采用的溫度傳感器和主控制器設(shè)計相應(yīng)的軸溫監(jiān)測模塊，有按照軸溫絕對值即軸箱溫度超過定點(diǎn)報警值(90°C)報警和軸溫超過環(huán)境溫度(如45°C)報警的2種報警模式。

 

2.2.2踏面擦傷監(jiān)測模塊

 

由于快捷貨車轉(zhuǎn)向架采用盤形制動，空重車載荷變化大，因此對踏面的狀態(tài)監(jiān)測是必須的。

 

若列車運(yùn)行速度K已知時，當(dāng)踏面存在_處明顯的故障時(如踏面擦傷、局部剝離等)，其特征頻率可以用公式(1)計算：

 

f=一^一(1)

 

J3.6xc^V1)

 

式中力——列車運(yùn)行速度;

 

d——車輪直徑。

 

通過建立快捷貨車轉(zhuǎn)向架的輪軌動力學(xué)分析模型，研究在不同輪對踏面擦傷(扁疤)深度、不同運(yùn)行速度條件下的輪對垂直沖擊加速度情況。在踏面擦傷監(jiān)測模塊中設(shè)置相應(yīng)的輪軌沖擊加速度門檻值(可以通過仿真和試驗(yàn)確定)。實(shí)際上，由于輪軌動作用力的復(fù)雜性，判斷踏面擦傷的發(fā)生必須經(jīng)過對相關(guān)信號的連續(xù)監(jiān)測，并且該信號符合公式(1)描述的車輛運(yùn)行速度引起的周期性頻率特征。因此模塊電路包括信號采集、比例放大、幅值限制、峰值保持等功能[5’10]。踏面擦傷監(jiān)測模塊的輸入信號來自4個軸箱垂向加速度傳感器和1個速度傳感器。

 

2.2.3蛇行運(yùn)動穩(wěn)定性監(jiān)測模塊

 

根據(jù)動力學(xué)原理，轉(zhuǎn)向架蛇行失穩(wěn)主要體現(xiàn)在輪對的橫移和搖頭振動幅值的增大，此時轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫移和搖頭振動加速度的幅值同樣會增大，因此轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動的監(jiān)測主要通過對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上橫向加速度信號的監(jiān)測分析來判斷車輛蛇行運(yùn)行穩(wěn)定性。

 

如圖1所示，對轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動穩(wěn)定性的判斷需要對斜對稱布置的2個測點(diǎn)的橫向加速度進(jìn)行信號處理，獲得構(gòu)架的剛體運(yùn)動橫移加速度久和搖頭振動加速度心：

 

式中、%——橫向加速度傳感器測出的加速度值;

 

I——構(gòu)架上測點(diǎn)到轉(zhuǎn)向架中心的縱向距離。

 

基于轉(zhuǎn)向架和車輛的動力學(xué)仿真分析及試驗(yàn)，可以設(shè)置轉(zhuǎn)向架運(yùn)行狀態(tài)在安全范圍內(nèi)的加速度最大值，分別設(shè)定橫移加速度和搖頭振動加速度的門檻值久和，并儲存于監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)設(shè)計時，對2個測點(diǎn)進(jìn)行同時同頻率采樣和處理，計算獲得構(gòu)架的橫移加速度義和搖頭振動加速度^，并與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較來判斷轉(zhuǎn)向架蛇行失穩(wěn)。

 

此外可以采用3軸加速度和3軸陀螺儀一體的傳感器，在加速度測量的同時，通過陀螺儀同時獲得轉(zhuǎn)向架在線路上的運(yùn)行姿態(tài)和線路幾何信息，為智能監(jiān)測和轉(zhuǎn)向架主動懸掛系統(tǒng)設(shè)計提供支持。

 

2.2.4無線傳輸模塊及驗(yàn)證試驗(yàn)

 

在信息傳輸方面，快捷貨運(yùn)列車與一般的客車或動車組的最大區(qū)別是編組的不確定性，沒有列車總線，因此每個轉(zhuǎn)向架上的監(jiān)測信息與機(jī)車的聯(lián)系不能通過列車總線傳輸，而需要考慮采用無線傳輸模式。

 

Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)(ZigbeeWirelessTransferModule，ZWTM)是一種短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采取了IEEE規(guī)范[11]，增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層。ZigBee技術(shù)最大的優(yōu)勢在于自動組網(wǎng)、自動修復(fù)，可以通過設(shè)置主機(jī)地址、節(jié)點(diǎn)地址等形式限制網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同列車之間的互不干擾。

 

無線傳輸模塊主要包括架載傳輸單元(Router)和機(jī)車接收器(Coordinator)。為了驗(yàn)證該無線傳輸模式的有效性，特別是列車通過隧道和長時間運(yùn)行時的可靠性問題，在160km/h動車上進(jìn)行了現(xiàn)車模擬驗(yàn)證試驗(yàn)，具體包括：1)單個節(jié)點(diǎn)可靠傳輸距離和最遠(yuǎn)傳輸距離。(2)組網(wǎng)傳輸性能，試驗(yàn)證明設(shè)計的Zigbee網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點(diǎn)可以可靠覆蓋16節(jié)以上車廂，即可以可靠鏈接16個以上的傳輸節(jié)點(diǎn)，只要其中1個節(jié)點(diǎn)能正常通信即可。(3)列車進(jìn)入隧道時的通信狀態(tài)，實(shí)際測試中在隧道也完全可以正常通信，換成貨車無線節(jié)點(diǎn)，通信距離縮短，通信會更加可靠。(4)長時間通信穩(wěn)定性，在28h的連續(xù)運(yùn)行中，沒有出現(xiàn)任何通信中斷等問題，各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包均正常，總數(shù)據(jù)包數(shù)誤差不到1%;在進(jìn)_步的連續(xù)7天的運(yùn)行試驗(yàn)中，各節(jié)點(diǎn)和主機(jī)均工作正常，沒有出現(xiàn)通信中斷等狀況。

 

對于快捷貨運(yùn)列車，車輛定距小于18m，以20節(jié)編組為例，列車總長不超過400m，每個轉(zhuǎn)向架上各布置_個監(jiān)測模塊，通過無線節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)今{駛室進(jìn)行處理和顯示，使駕駛室的操作人員可以實(shí)時了解整列車的運(yùn)行狀態(tài)。

 

2.3機(jī)車主監(jiān)測器(LMMU)

 

機(jī)車主監(jiān)測器安置在機(jī)車駕駛室內(nèi)，采用AR-MA8處理器、Linux操作系統(tǒng)，主要用于采集列車連掛的多節(jié)車廂的各種傳感器數(shù)據(jù)，并通過彩色液晶屏幕顯示出來，用戶可以通過觸摸屏來操作軟件，查詢每節(jié)車廂的詳細(xì)信息，同時會將該列車中每個轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行的基礎(chǔ)上。

 

建議試驗(yàn)研究27t軸重貨車檢修周期和壽命期內(nèi)的運(yùn)行安全技術(shù)性能，即服役性能;研究分析重載貨車的運(yùn)用及檢修限度和運(yùn)行安全性的關(guān)系，制定適合重載貨車的合理的運(yùn)用檢修限度，保障重載貨車在服役期的運(yùn)行安全、可靠。

 

編制了車體4種載荷譜。

 

實(shí)時運(yùn)行安全信息存儲下來，地面工作站可以通過GPRS或者3G網(wǎng)絡(luò)連接該主監(jiān)測器，實(shí)時查詢列車上每個傳感器的實(shí)時數(shù)據(jù)。

 

3總結(jié)

 

通過本文的研究和試驗(yàn)工作，所研制的快捷貨運(yùn)列車實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向架軸端電源單元(AEPU)、實(shí)時智能監(jiān)測模塊、Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)等達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)，能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架實(shí)時動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)可靠傳輸。

篇(6)

關(guān)鍵詞： LabVIEW； 船用氣囊； VISA； LabSQL； 數(shù)據(jù)庫

中圖分類號： TN911.7?34； TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）11?0100?03

0 引 言

船舶氣囊下水技術(shù)是我國獨(dú)創(chuàng)的，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的下水工藝[1]。相較于以往的下水工藝，氣囊下水是一種更為簡單、經(jīng)濟(jì)的方式。從20世紀(jì)80年代開始，氣囊下水工藝已經(jīng)在各種中小型船廠得到廣泛應(yīng)用[2]，并且下水船舶的重量也逐年增大。隨著應(yīng)用的推廣，以及下水船舶重量的不斷增大，船用氣囊的壓力監(jiān)測顯得尤為重要[3?4]。

目前船用氣囊的壓力監(jiān)測仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式壓力表，而下水操作需要同時使用數(shù)十個甚至上百個氣囊，壓力監(jiān)測工作的效率較低。為了提高氣囊內(nèi)壓監(jiān)測效率，設(shè)計開發(fā)了一套基于LabVIEW的船用氣囊安全監(jiān)測系統(tǒng)，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)完成氣壓采集，并通過PC機(jī)上LabVIEW的安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。本文介紹的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)氣囊內(nèi)壓的實(shí)時監(jiān)測、報警、數(shù)據(jù)管理等，大大提高了氣囊內(nèi)壓監(jiān)測的效率和操作安全性。

1 系統(tǒng)概述

該安全監(jiān)測系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩大部分。下位機(jī)是基于ZigBee無線技術(shù)的氣囊內(nèi)壓采集系統(tǒng)。將裝有壓力傳感器的采集節(jié)點(diǎn)裝在各個氣囊上，通過無線技術(shù)與采集器通信，將采集到的內(nèi)壓傳輸?shù)讲杉髦小Ｉ衔粰C(jī)是基于LabVIEW的安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件，將內(nèi)壓實(shí)時顯示出來，并對過載壓力報警。同時，LabVIEW與數(shù)據(jù)庫連通，將采集到的壓力等數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫。

2 下位機(jī)部分的設(shè)計

ZigBee是一種短距離無線通信技術(shù)，具有低成本，低功耗，自組網(wǎng)等特點(diǎn)[5]。該系統(tǒng)的下位機(jī)部分是基于ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)，包括采集節(jié)點(diǎn)、中繼器和采集器三個部分。采集節(jié)點(diǎn)以CC2530芯片為微處理器，以MPX5700為氣體壓力傳感器的硬件設(shè)備，是該無線網(wǎng)絡(luò)中的終端，安裝在氣囊的氣嘴位置。采集節(jié)點(diǎn)將采集到的傳感器地址、編號、氣壓值等數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給采集器。中繼器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，由采集節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)備通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)[6]。采集節(jié)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時，無法與采集器直接通信，采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)會通過相鄰的中繼器（采集節(jié)點(diǎn)）中轉(zhuǎn)給采集器。采集器是該網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，傳送給上位機(jī)。

3 上位機(jī)部分的設(shè)計

LabVIEW是一種圖形化編程語言，具有界面友好、操作簡便、開發(fā)周期短等特點(diǎn)[7]，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)的仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等方面。上位機(jī)是在該安全監(jiān)測系統(tǒng)的操作界面，是現(xiàn)場操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)測時使用的。因此，該系統(tǒng)的上位機(jī)部分是在PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下基于LabVIEW的安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件，包括串口調(diào)試、內(nèi)壓的實(shí)時顯示、波形顯示、過載報警、數(shù)據(jù)庫存取等模塊。

3.1 串口通信模塊

VISA實(shí)質(zhì)上就是一組標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫及相關(guān)規(guī)范的總稱。它駐留于計算機(jī)系統(tǒng)之中執(zhí)行儀器總線的特殊功能，起著連接計算機(jī)與儀器的作用[8]。VISA適用于VXI、GPIB、串口等多種接口。上位機(jī)軟件與下位機(jī)的采集器通過RS 232接口連接。該模塊就是以VISA庫函數(shù)為基礎(chǔ)的。

串口通信模塊是整個系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)。如圖2所示，VISA Configure Serial Port.vi首先運(yùn)行，波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗(yàn)等根據(jù)下位機(jī)參數(shù)進(jìn)行配置。之后調(diào)用VISA open，打開相應(yīng)的串口VISA資源的會話。VISA read從串口讀入數(shù)據(jù)，待讀取的數(shù)據(jù)長度由屬性節(jié)點(diǎn)返回。讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)就是下位機(jī)發(fā)送過來，包含有傳感器地址、編號、氣壓值等數(shù)據(jù)的字符串。最后調(diào)用VISA Close關(guān)閉串口會話，釋放資源[7?8]。

3.2 實(shí)時顯示模塊

實(shí)時顯示模塊包含數(shù)據(jù)顯示、波形顯示、過載報警，是建立在串口通信模塊上的數(shù)據(jù)處理模塊，是整個系統(tǒng)軟件的重要部分。

該模塊是以串口通信模塊為基礎(chǔ)的，以VISA read的讀取緩存區(qū)為起點(diǎn)。從串口每隔10 s會有一個包含有傳感器地址、編號、氣壓值等數(shù)據(jù)的字符串發(fā)送過來。經(jīng)過字符串截取等操作，能從字符串中分離出表示氣囊編號和壓力傳感器電壓值的子字符串。對這些子字符串做一系列的數(shù)值處理，將電壓值轉(zhuǎn)化為氣壓值，然后顯示在前面板上。對氣壓值和安全閾值進(jìn)行比較得到報警結(jié)果。最后，將各個氣壓值與氣囊擺放位置對應(yīng)顯示在波形圖上。

3.3 數(shù)據(jù)庫存取模塊

由于氣囊數(shù)量較多，數(shù)據(jù)量大，需要一個成熟的數(shù)據(jù)管理平臺來處理。因此，選用SQL Server數(shù)據(jù)庫軟件，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲、查詢等功能[9]。

LabVIEW本身沒有訪問數(shù)據(jù)庫的功能，目前常用的方法有：

（1）利用NI公司提供的附加工具包SQLToolkit進(jìn)行訪問；

（2）利用LabVIEW中的ActiveX功能，調(diào)用Microsoft ADO控件，通過SQL語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問；

（3）利用其他語言（如Visual C++）編寫DLL程序訪問數(shù)據(jù)庫；

（4）利用第三方提供的LabSQL工具包實(shí)現(xiàn)訪問[10]。

第一種方法中的工具包需要購買，第二種方法中要求精通SQL語言，第三種方法的工作量較大，而第四種方法中的LabSQL是一個免費(fèi)工具包，使用方便。本系統(tǒng)采用的就是第四種方法。

LabSQL是一個基于Microsoft ADO和SQL的LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問工具包，支持Windows操作系統(tǒng)中任何基于OBDC的數(shù)據(jù)庫，如Access、SQL server或Oracle等。它將復(fù)雜的底層ADO與SQL操作封裝成一個個子VI，因此對開發(fā)者的SQL語言熟練程度要求不高[11]。

首先安裝LabSQL，將LabSQL壓縮包解壓到LabVIEW安裝目錄下的user.lib文件中。在LabVIEW中安裝完LabSQL工具包之后，還需要對LabSQL進(jìn)行配置，即在Windows操作系統(tǒng)的ODBC數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個DSN，命名為mydb。LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的連接就是建立在ODBC基礎(chǔ)之上的[12]。

數(shù)據(jù)庫存取模塊包括兩個部分，數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)寫入是該模塊的基礎(chǔ)。首先要在數(shù)據(jù)庫中新建一個名為mydb數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫下創(chuàng)建一個名為Table_1的表。

數(shù)據(jù)庫寫入程序框圖如圖3所示，其中ADO Connection Creat.vi用于創(chuàng)建一個connection對象，ADO Connection Open.vi用于建立與數(shù)據(jù)庫的連接，字符串“DSN=mydb”用于指定數(shù)據(jù)源。ADO SQL Execute.vi用于執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入命令，最后用ADO Connection Close.vi 關(guān)閉與數(shù)據(jù)庫之間的連接[13]。圖示程序可以實(shí)現(xiàn)時間、氣囊編號、氣壓值和報警情況的存儲。

4 結(jié) 語

本文介紹了一個氣囊內(nèi)壓安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。該設(shè)計通過ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓數(shù)據(jù)的無線傳輸，通過RS 232實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信。硬件系統(tǒng)以CC2530芯片為微處理器，以MPX5700為氣體壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了具有低功耗、低成本、自組網(wǎng)等特點(diǎn)的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。軟件系統(tǒng)基于LabVIEW，并與數(shù)據(jù)庫連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入與查詢、實(shí)時顯示、過載報警等功能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，界面友好，很好地替代了機(jī)械壓力表的測量系統(tǒng)，提高了測量效率，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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篇(7)

關(guān)鍵詞：雷達(dá)式非接觸；生命體征參數(shù)；疲勞駕駛；心率變異性

1 概述

交通事故是當(dāng)前世界各國面臨的嚴(yán)重社會問題之一，已被公認(rèn)為當(dāng)今世界危害人民生命安全的第一大公害。隨著我國高速公路的發(fā)展和車速的提高，交通事故的發(fā)生率也逐年增高。據(jù)統(tǒng)計，人為因素所導(dǎo)致的交通事故占了80%～90%，而駕駛員疲勞駕駛便是其中重要一項(xiàng)。疲勞駕駛[1]是指駕駛員在一段時間的駕車之后所產(chǎn)生的反應(yīng)水平下降，導(dǎo)致不能正常駕車行駛。駕駛員產(chǎn)生疲勞后，其心理狀態(tài)也會發(fā)生各種各樣的變化，如視力下降，致使注意力分散、視野逐漸變窄；思維能力下降，致使反應(yīng)遲鈍、判斷遲緩、動作僵硬、節(jié)律失調(diào)；自我控制能力減退，致使易于激動、心情急躁或開快車等。根據(jù)美國國家公路交通安全署的統(tǒng)計，在美國的公路上，每年由于司機(jī)在駕駛過程中跌入睡眠狀態(tài)而導(dǎo)致大約10萬起交通事故，約有1500起直接導(dǎo)致人員死亡，711萬起導(dǎo)致人員傷害。我國48%的車禍?zhǔn)怯神{駛員疲勞駕駛引起的，造成了重大的財產(chǎn)損失。而目前針對解決駕駛員疲勞駕駛問題并沒有較完整的處理措施和預(yù)警系統(tǒng)[2]，傳統(tǒng)的方法為使用可佩帶的疲勞駕駛監(jiān)測傳感器和視頻監(jiān)視器等，這些都存在一定缺陷。

由此可見，疲勞駕駛是造成交通事故的一個重要因素，監(jiān)測汽車駕駛員疲勞狀態(tài)的方法與裝置目前已經(jīng)成為世界各國科研的重點(diǎn)，能在駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)的初期給駕駛員以視覺或聽覺上的警示，其研究成果對減少由疲勞駕駛引起的交通事故有重要意義。此研究設(shè)計基于雷達(dá)式非接觸生命參數(shù)信號[3-5]監(jiān)測技術(shù)實(shí)時監(jiān)測疲勞駕駛的安全帶系統(tǒng)，雷達(dá)通過發(fā)射電磁波信號，利用人體某些部位的運(yùn)動（如心跳、呼吸和四肢的擺動等）對發(fā)射信號調(diào)制所引起的微多普勒效應(yīng)[6，7]可以實(shí)現(xiàn)對人體的探測、定位、成像、識別、行為分類以及多種人體信息的提取，通過在安全帶上安裝雷達(dá)式非接觸生命參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測人體心率變化規(guī)律，對進(jìn)入疲勞駕駛狀態(tài)及時進(jìn)行預(yù)警和車輛限速，減少因疲勞駕駛造成的交通事故。

2 國內(nèi)外疲勞駕駛監(jiān)測裝置的研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外研究人員主要取得的監(jiān)測駕駛疲勞研究成果如下：

（1）打瞌睡駕駛員偵探系統(tǒng)DDDS（The Drowsy Driver Detection System）[8]：德國SAFEAU研制的采用多普勒雷達(dá)和復(fù)雜的信號處理方法，可獲取駕駛員煩躁不安的情緒活動、眨眼頻率和持續(xù)時間等疲勞數(shù)據(jù)，用以判斷駕駛員是否打瞌睡或睡著。該系統(tǒng)可制成體積較小的儀器，安裝在駕駛室內(nèi)駕駛員頭頂上方，完全不影響駕駛員正常的駕駛活動。

（2）方向盤監(jiān)視裝置S.A.M.（Steering Attention Monitor）：美國Electronic Safety Products公司開發(fā)的一種監(jiān)測方向盤非正常運(yùn)動的傳感器裝置，適用于各種車輛。方向盤正常運(yùn)動時傳感器裝置不報警，若方向盤4s不運(yùn)動，S.A.M.就會發(fā)出報警聲直到方向盤繼續(xù)正常運(yùn)動為止 [9]。

（3）DAS2000型路面警告系統(tǒng)（The DAS2000 Road Alert System）：日本研制的一種設(shè)置在高速公路上用計算機(jī)控制的紅外線監(jiān)測裝置，當(dāng)行駛車輛擺過道路中線或路肩時，向駕駛員發(fā)出警告。

（4）電子“清醒帶”：由日本研制開發(fā)，使用時固定在駕駛員頭部，將“清醒帶”一端的插頭插入車內(nèi)點(diǎn)煙器的插座，裝在帶子里的半導(dǎo)體溫差電偶使平展在前額部位的鋁片變涼，使駕駛員睡意消除，精神振作。戴上這種“清醒帶”，可以24h無睡意。“清醒帶”使用電壓12～14V，電流500mA，十分安全。

（5）疲勞駕駛員警報系統(tǒng)（ASTiD）：英國Loughborough大學(xué)睡眠研究中心的科學(xué)家研制的新型電子設(shè)備。該系統(tǒng)將一些常見因素作為參考系數(shù)，如：由于駕駛員睡眠造成的交通事故高發(fā)期、車輛行駛狀況及駕駛員持續(xù)駕駛的時長等。一旦駕駛員昏昏欲睡，聲音和圖像警示器將對他們提出警告[8，10]。

（6）眼動監(jiān)測與視頻監(jiān)測裝置：美國華盛頓大學(xué)的JohnStern博士領(lǐng)導(dǎo)的由美國聯(lián)邦公路管理局和汽車聯(lián)合會資助的研究所，通過自行開發(fā)的專用照相機(jī)、腦電圖儀和其他儀器來精確測量頭部運(yùn)動、瞳孔直徑變化和眨眼頻率，用以研究駕駛行為等問題。2000年1月明尼蘇達(dá)大學(xué)的Nikolaos P與Papaniko lopoulos教授成功開發(fā)了一套駕駛員眼睛的追蹤和定位系統(tǒng)[11]，通過安置在車內(nèi)的一個CCD攝像頭監(jiān)視駕駛員的臉部，通過追蹤多幅正面臉部特征圖像來監(jiān)控駕駛員是否疲勞。

我國的疲勞駕駛研究[12-16]起步較晚，目前比較成型的是由浙江司安汽車電子股份有限公司與清華大學(xué)、東南大學(xué)的幾位博士組建的中國單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研究出來的疲勞駕駛預(yù)警機(jī)是國內(nèi)唯一已經(jīng)商業(yè)化的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其原理和豐田十三代皇冠標(biāo)配的瞌睡報警系統(tǒng)類似，主要檢測駕駛員的眼睛開合情況，尤其增加了對瞳孔的識別，即使有駕駛員睜眼睡覺也能被識別出，基于紅外圖像的處理使得產(chǎn)品在陽光下和黑暗里都能進(jìn)行識別，系統(tǒng)還能對帶各類戴眼鏡的駕駛員進(jìn)行識別，實(shí)用性很強(qiáng)。除此之外，中國上海交通大學(xué)的石堅，吳遠(yuǎn)鵬，卓斌等人通過傳感器測量駕駛員駕駛時方向盤踏板等的運(yùn)動參數(shù)，然后采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對駕駛員疲勞程度進(jìn)行辨識和分析[17]；吉林大學(xué)的王榮本與北京農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄭培等[18]， 利用機(jī)器視覺的方法對駕駛員的眼睛特征進(jìn)行實(shí)時跟蹤從而判斷駕駛員的精神狀態(tài)。

3 系統(tǒng)設(shè)計原理

3.1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

設(shè)計采用的非接觸生命參數(shù)檢測系統(tǒng)是基于毫米波雷達(dá)而建立起來的，整個系統(tǒng)由毫米波雷達(dá)[19]主機(jī)收發(fā)一體式天線[20]、生命參數(shù)濾波放大預(yù)處理器以及車載電腦PC三部分組成。其天線微波探測方案采用后向散射式（反射式），利用多普勒反射原理，該振蕩信號經(jīng)定向耦合器，一路經(jīng)環(huán)形器送入雷達(dá)天線發(fā)射出去，另一路送入混頻器。當(dāng)雷達(dá)天線發(fā)射的電磁波信號遇到人體時，產(chǎn)生反射信號，雷達(dá)天線接收到回波信號后，通過環(huán)形器送入混頻器進(jìn)行混頻，在檢測過程中，由于呼吸、心跳信號極其微弱，而“動目標(biāo)”信號則很強(qiáng)，所以就要求預(yù)處理器的輸入信號動態(tài)范圍很大，具有一定的抗“動目標(biāo)”的能力，而且信噪比、共模抑制比和靈敏度要高，處理后方能送入車載電腦PC，數(shù)據(jù)分析處理和預(yù)警控制結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖

3.2 疲勞駕駛監(jiān)測原理

安全帶系統(tǒng)通過車載電腦PC對采集的心電數(shù)據(jù)分析處理[21-23]，進(jìn)行R波的檢測、HRV分析，得到時域、頻域、非線性指標(biāo)的變化趨勢，進(jìn)而對疲勞等級分級[24]，對于疲勞狀態(tài)較嚴(yán)重者，PC將信息反饋到預(yù)警系統(tǒng)，提示駕駛員無法繼續(xù)正常行車，必須停車休息。由于國家規(guī)定行車時間超過4h，必須停車休息，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行4h后，預(yù)警系統(tǒng)也可自動開啟提示狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

4 系統(tǒng)可行性分析

本設(shè)計采用的雷達(dá)式非接觸生命監(jiān)測技術(shù)，無需接觸生命體就可檢測人體呼吸及心臟跳動等信息，裝置受棉質(zhì)障礙物影響小，信號強(qiáng)度穩(wěn)定，保證了接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，采用的毫米級電磁波不會對人體造成傷害，保證了駕駛員的健康安全。本設(shè)計無需改變安全帶材質(zhì)和樣式，只需在靠近駕駛員心臟及胸部的安全帶部位內(nèi)嵌一個監(jiān)測裝置，動力通過汽車本身的電氣系統(tǒng)供應(yīng)，在車輛啟動時自動啟動，系好安全帶后方可正常工作，可長時間運(yùn)行，保證了在行車過程中對駕駛員疲勞度有效的實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)駕駛員心率出現(xiàn)異常時自動報警并控制車輛減速，無需駕駛員采取其他操作，方便智能。心率檢測系統(tǒng)造價低廉，成本費(fèi)用不超過1000元，可大規(guī)模配備于各種車輛，便于推廣使用。本裝置感應(yīng)器體型小，線路簡單，占有機(jī)動車內(nèi)部空間小，保證了機(jī)動車座艙內(nèi)的美觀大方。本設(shè)計實(shí)用價值高，不僅彌補(bǔ)了接觸式檢測疲勞駕駛技術(shù)的局限性，而且保障交通安全，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間。

5 結(jié)束語

疲勞駕駛監(jiān)測裝置已經(jīng)商業(yè)化，有越來越多的成熟型產(chǎn)品推向市場，但是高成本阻礙了監(jiān)測裝置的普及應(yīng)用，需要采用更先進(jìn)的技術(shù)，降低監(jiān)測裝置的成本，將疲勞駕駛監(jiān)測裝置推向更廣闊的市場。

本研究提出的基于雷達(dá)式非接觸生命參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的人體生理信號檢測的駕駛疲勞研究方法，通過加載在安全帶上安全可靠地進(jìn)行監(jiān)測。目前，國內(nèi)使用的疲勞駕駛監(jiān)測研究設(shè)備已經(jīng)可以達(dá)到一定程度的效果，但尚未形成專門的理論；而關(guān)于基于雷達(dá)式非接觸生命參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的安全帶監(jiān)測駕駛疲勞的研究目前還未見報道。面對現(xiàn)在信息技術(shù)、無線技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷完善，該方法的提出為更客觀地研究駕駛疲勞和監(jiān)測疲勞駕駛的形成提供新的思路和方法，對于減少交通事故造成的損失和保護(hù)駕駛員身體健康具有十分重要的意義。

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