安全監測系統范文第1篇
1 煤礦瓦斯安全監測系統的作用
建設高產、高效礦井是煤炭工業發展的必然趨勢, 建設數字化煤礦瓦斯遠程監控系統, 是依靠科技進步治理煤礦瓦斯災害的重要保證。隨著信息化、網絡化及自動網絡技術的發展, 礦井瓦斯監測監控系統在礦井的生產中發揮出越來越重要的作用, 它也成為煤炭管理部門對礦井實施監督的重要手段。
2 煤礦瓦斯安全監測系統的發展
國外煤礦安全生產監測監控技術的發展開始于上世紀60年代, 至今已有四代產品, 基本上5~10年更新一代。第一代煤礦監控系統采用空分制來傳輸信息, 第二代產監控系統主要采用頻率區分是信道的頻分制信號傳輸方式, 第三代監控系統是以時分制為基礎的, 第四代監控系統是以分布式微處理機為基礎的。
我國煤礦安全生產監測監控技術發展于20世紀80年代, 先后從英國、德國、法國和美國等國引進了一批安全監控系統, 裝備了部分煤礦;在引進的同時結合我國的實際情況, 先后研制出KJ2、KJ4、KJ8等監控系統。進入90年代后, 我國煤炭科學研究總院下屬的重慶分院和常州研究所分別研制開發出了KJ90和KJ95監控系統, 已達到了世界先進水平。KJ90和KJ95系統軟件均采用Windows操作系統, 且具有網絡連接功能。
3 煤礦瓦斯安全監測系統的特點
計算機軟硬件技術的迅猛發展和企業自身發展的需要促使國內主要科研單位和生產廠家先后研制出了KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000等監控系統。系統也發展成網絡化監測監控以及不同監測監控系統組合在一起的聯網監測。
現在的煤礦監測監控系統是由四部分組成的:監控中心站、通信接口裝置、井下數據采集分站、各種傳感器及執行器。
3.1 監控中心站
監控中心站由監控主機工控服務器 (監控備機工控服務器) 、計算機網絡及監控軟件、電源、打印機、中心監控大屏幕系統等組成。
監控中心站可以實現以下功能: (1) 監控主機服務器除可以通過大屏幕對井下各分站監測監控外, 還可以實現數據存儲、報警、顯示、打印。 (2) 井下分站、傳感器的數量、類型、參數等都可以在地面進行設置。 (3) 用戶可根據實際情況自行設計報表功能, 用戶可設定報表內容, 起止時間后自動生成報表。 (4) 可查看實時數據、實時報警數據、實時斷電數據和以此生成的實時曲線;還可以查詢歷史數據、歷史報警數據以及生成的歷史曲線;此外, 還有歷史故障、傳感器設置、數據傳輸設置。
3.2 通信接口
井下瓦斯等信息采用分時多路復用技術傳輸, 信息的傳輸就是井下監控分站的信息交換過程。信息傳輸主要表現為:井下的監控儀接受到地面主機產生信息的信息, 處理后執行反饋任務。
3.3 井下分站
接收來自傳感器的信號, 并按預先約定的復用方式傳送給傳輸接口, 同時, 接收來自傳輸接口的多路復用信號。
分站應具有:①初始化參數設置、自診斷和故障指示;②工作狀態指示及與傳輸接口雙向通信;③甲烷、風速、一氧化碳、溫度等模擬量采集及顯示;④饋電狀態、風門開關、風筒開關、煙霧等開關量采集顯示;⑤累積量采集及顯示;⑥控制風電、瓦斯閉鎖等功能。
3.4 傳感器
煤礦監測監控系統能否正確反映被測環境和設備參數關鍵取決于傳感器的穩定性和可靠性。當前煤礦最廣泛使用的瓦斯傳感器是催化燃燒型瓦斯傳感器。該類型儀器近年來隨著技術的不斷完善發展迅猛, 產品種類包括了報警礦燈、便攜式瓦斯報警儀和低瓦斯傳感器等, 現在煤礦瓦斯檢測中占主導地位。
4 存在的問題
計算機硬件采購投入大, 軟件投入少, 不少系統的功能實現及可靠性設計都存在著一些缺陷:很多系統不能遠程故障診斷和維護, 需要維護人員親自到礦才能檢測故障, 影響了生產。
(1) 通信協議不規范?，F有廠家的監控系統大部分都采用自己專用的通信協議, 不同的系統很難相互兼容。造成了設備重復購置, 不能隨意進行軟硬件升級改造等不良后果。
(2) 井下信息傳輸設備物理接口協議不規范。井下信息傳輸物理接口協議不規范, 不同系統傳輸信息的調制頻率和傳輸信息的收發電壓幅值也不相同, 這也嚴重制約了用戶補套和擴充系統的功能。
(3) 傳感器質量不過關。礦井瓦斯綜合治理和監測煤炭自燃發火等災害的關鍵技術裝備是與系統配接的CH4和CO傳感器。國產安全監測使用的CH4傳感器和CO傳感器, 其中的敏感元件多年來一直存在使用壽命短、工作穩定性差和調校期頻繁的缺點, 礦井瓦斯、一氧化碳的正常檢測因此受到制約, 國外同類傳感器要明顯優于國內。
(4) 傳輸數據存在誤差。井下監測數據傳到井上的中心站之后, 通過網絡傳輸到監控中心, 監控中心看到的數據井下監測到的數據存在一定誤差, 這是由于采集機制和時間差造成的, 目前不可避免。
5 結語
對煤炭系統的企業來說, 煤礦安全生產監測監控系統是生產管理的重要工具, 各個職能部門管理人員可以隨時掌握各個煤礦的生產狀況和安全狀況, 能夠進行綜合性動態分析, 并為集團公司高層管理者提供生產決策的數據依據, 達到實現遠程信息交流和生產管理的目的, 有力的避免和減少安全事故的發生。因此煤礦安全生產監測監控系統的建設, 對煤炭企業的安全生產、文明生產、科學生產具有重要的意義。
摘要：煤礦瓦斯監測系統在煤礦安全生產中有無可替代的重要作用, 本文從煤礦瓦斯安全監測系統的發展談起, 簡析了煤礦瓦斯安全監測系統的特點和存在不足。
安全監測系統范文第2篇
物聯網 (IOT, The Internet Of Things) 將各種物體通過傳感器及接入系統連接在一起, 建立物與物之間的聯接, 并實現物與物、物與人之間的信息交互。從技術層面來講, 物聯網最主要是信息識別技術、感知傳感技術、通訊接入技術、嵌入式技術以及遠程化技術的在各行業的深入應用。智能電網是物聯網的重要應用領域之一, 將物聯網技術應用到電力系統中, 實現運行主設備監測信息的互聯, 子站的互聯, 進而優化系統運行, 提高系統的安全穩定性, 是智能電網的必然發展趨勢[1]。
隨著IT技術快速進入工業自動化的各個層面, 傳統自動化技術與IT技術加速融合, 這種發展趨勢帶來了工業自動化系統的信息安全問題。近年來, 黑客攻擊工廠企業網絡的事件逐年增加。據信息安全事件組織不完全統計, 近年來世界各地共發生162起信息安全事件。物聯網相較于傳統網絡, 其感知節點大都部署在無人監控的環境, 具有能力脆弱、資源受限等特點, 并且由于物聯網是在現有的網絡基礎上擴展了感知網絡和應用平臺, 傳統網絡安全措施不足以提供可靠的安全保障, 從而使得物聯網的信息安全問題更加凸顯。以下針對智能電網物聯網監測系統的信息安全等方面的安全問題進行了研究, 并提出了相應解決方案[2]。
2 信息安全隱患
2.1 智能電網物聯網監測系統架構
面向智能電網的物聯網監測系統主要組成完全基于物聯網的架構進行設計[3], 其系統架構見圖1、圖2、圖3。
面向智能電網的物聯網監測系統架構核心主要包括如下三個部分:
1) 基于WSN的感知網, 感知網是物聯網實現“物物相聯, 人物互動”的基礎, 通常分為感知控制層和通信延伸層。其中, 感知控制層實現對電氣量、過程量、狀態量的智能感知識別、采集處理及自動控制;通信延伸層通過通信終端模塊將物理實體或其延伸網絡將物理實體聯接到現場控制器和遠程應用主站系統。具體而言, 感知控制層主要通過各種新型傳感器、基于嵌入式系統的智能傳感器、智能采集設備等技術手段, 實現對物質屬性、環境狀態、行為態勢等靜態或動態的信息進行大規模、分布式的信息獲取。通信延伸層主要應用WSN/ZigBee無線傳感技術把測量裝置獲取的現場信息送往現場控制器和遠程應用主站系統。
2) 現場通信控制器 (通信子站) , 現場通信控制器是融合WSN節點信息和傳統自動化系統信息的專用裝置, 能實現路由功能、信息系統安全防御功能、物聯網感知層信息管理和服務功能?，F場通信控制器的功能涵蓋遠動、保護管理、介質轉換、規約轉換, 可以根據工程需要靈活配置, 是一種功能強大的新型通信子站。通信控制器處于承上啟下的位置, 是整個系統的信息樞紐。通信子站通過WSN無線接口與WSN網絡聯系, 通過Profibus-DP/LonWorks/RS-485/以太網等接口方式連接各種智能保護測控裝置和自動化裝置, 通過以太網向上連接主站系統。另外, 通信控制器可通過總線方式或者無線方式與外系統或移動設備通信。
3) 遠程應用主站系統, 應用主站系統主要包含應用基礎設施和各種應用兩部分。其中, 應用基礎設施為物聯網應用提供信息處理、計算等通用基礎服務設施、能力及資源調用接口, 并在此為基礎上實現物聯網的各種應用。面向智能電網物聯網的應用涉及智能電網生產和管理中的各個環節, 通過運用智能計算、模式識別等技術來實現電網相關數據信息的整合分析處理, 進而實現智能化的決策、控制和服務, 最終電網各應用環節的智能化水平得以提升。
2.2 系統信息安全存在的隱患和入侵的可能
1) 感知網的Zigbee協議的安全隱患, ZigBee協議棧由IEEE 802.15.4規范的物理層 (PHY) 、媒介訪問控制層 (MAC) 和zigBee聯盟增加的網絡層 (NWK) 、安全層、應用層 (APL) 組成。ZigBee的安全層提供了循環冗余校驗、訪問控制列表、AES一128加密等安全保護措施, 保證網絡中的便攜設備不會意外泄漏其標識以及其它節點不會俘獲傳輸中的信息。ZigBee的應用層主要負責把不同的應用映射到ZigBee網絡上.主要包括安全與鑒權、多個業務數據流的會聚、設備發現和業務發現等。雖然Zigbee采用了多種措施來保證傳輸的安全, 但這些措施只在某種程度上對安全有一定的保障。主密鑰設置后, 新加入的節點可應用主密鑰, 通過SKKE協議, 與網絡中的其他節點建立連接密鑰, 最后應用連接密鑰加密產生網絡密鑰, 但在通過SKKE協議進行密鑰交換時, 均沒有在結點接入時提供完善的認證, 這樣就給安全問題留下了隱患, 而且與Zigbee相配合的處理器的計算能力和存儲空間通常有限, 因此需要一個能夠在這樣的平臺上可以有效計算的認證和密鑰交換方案。
2) 通信控制器的現場總線和以太網、利用公網實現遠程通信的入侵風險, 現場總線的特點是開放、互聯, 這是它優于其他形式系統的的根本原因, 但是這種開放、互聯的性質也給現場總線系統帶來了不安全因素。因為現場總線采用類似局域網的的廣播報文方式進行通信, 只要監聽者利用公網入侵獲取得到信道中的數據, 根據公開的現場總線協議標準, 就很容易得到有用的信息。以太網也是一樣, 由于傳輸距離遠, 網點分散又與互聯網相連, 所以以太網基本上也屬于開放式網絡。無論是在局域網還是在廣域網, 都存在著自然和人為等諸多因素的威脅, 如何保證網絡安全.防止面臨各個方面的安全威脅可能會造成的系統硬件、軟件的損壞, 傳輸信息的失密或錯誤.以及病毒入侵導致系統的崩潰, 更進一步造成電網損失, 是以現場總線和太網安全措施的前提條件[4]。
3) 遠程主站系統的信息安全, 對遠程主站的攻擊可能來自遠程主站所連接的外部網絡, 也可能來自于主站的內部。不管遠程主站內部的組網方式如何, 通過網絡化對遠程主站構成的安全威脅, 卻總是存在。遠程主站的主要安全風險有:外部攻擊:互聯網的接入為黑客襲擊提供了可乘之機, 利用操作系統的RPC漏洞, 在未加載最新防火墻的情況下通過一段潛伏在網頁巾或者Download文件或軟件中, 將特洛伊木馬病毒貯留于內存中, 從而竊取主機相關信息或被其控制, 甚至造成系統癱瘓, 嚴重影響監控主機的正常工作, 最終可能導致遠程控制系統出現紊亂或停滯。內部威脅:完整性破壞, 非授權修改變電站控制系統配置、程序、控制命令;違反授權, 變電站控制系統工作人員利用授權身份或的設備, 執行非授權操作;工作人員的隨意行為, 變電站控制系統工作人員無意識地泄露口令等敏感信息, 或不謹慎地配置訪問控制規則等[5]。
3 信息安全防御
3.1 WSN的信息安全措施
WSN的信息安全主要體現在應用層, 對于WSN網絡比較適用、有效的安全防御技術是WSN應用層的通信加密、審計技術。通信加密主要指對敏感數據進行加密傳輸以確保數據自身的安全性, 防止未經授權的用戶截取網絡上的數據。加密算法主要包括對稱加密算法和非對稱加密算法兩大類。安全審計是采用數據挖掘和數據倉庫技術, 實現在不同網絡環境中終端對終端的監控和管理, 在必要時通過多種途徑向管理員發出警告或自動采取排錯措施, 能對歷史數據進行分析、處理和追蹤。安全審計系統是事前控制人員或設備的訪問行為, 并能事后獲得直接電子證據, 防止行為抵賴的系統, 可把可疑數據、入侵信息、敏感信息等記錄下來, 作為取證和跟蹤使用。并通過監控網絡活動, 分析用戶和系統的行為、審計系統配置和漏洞、對異常行為進行統計、記錄違反安全法則的行為等等, 使管理員可以有效地監控、管理自己的系統和網絡。網絡安全審計技術是對傳統安全防護技術的有益補充, 它的提出對解決網絡安全問題具有重要意義[6]。
3.2 通信控制器信息安全防御技術
1) 通信控制器與智能電網現場其他自動化系統之間的信息安全措施:
解決通信控制器與智能電網現場其他設備自動化系統之間的信息安全問題, 主要采用信息安全隔離、通信控制器的協議加密、用戶管理等措施。
采用信息安全隔離技術:先將通信控制器與智能電網現場其他設備自動化系統的之間通信進行隔離, 然后在隔離的基礎上, 通過面向應用的代理程序進行數據轉發, 完成數據交換。
通信控制器的協議加密:現今, 通信控制器與智能電網現場其他設備自動化系統之間通信為明文通信, 因此在使用的安全性上存在漏洞。為保證信息安全, 利用加密算法對通信控制器協議進行加密, 提高數據通訊的安全性。
用戶管理:信息系統中包含的信息和數據, 只對特定的用戶開放, 沒有得到授權的用戶不能訪問。在用戶接入網絡前, 通過統一管理的安全策略強制檢查終端用戶的安全狀態, 并根據對終端用戶安全狀態的檢查結果實施接入控制策略, 對不符合安全標準的用戶進行‘隔離”并強制用戶進行病毒庫升級、系統補丁升級等操作;在保證終端用戶具備自防御能力并安全接入的前提下, 可以通過動態分配ACL、VLAN等合理控制用戶的網絡權限, 從而提升網絡的整體安全防御能力。用戶管理同時需要收集用戶上網數據, 分析用戶上網行為, 掌握網絡運行的狀態, 為網絡管理員追查相關行為的責任人提供依據。
2) 通信控制器接入公網實現與遠程主站通信的信息安全措施:
通信控制器接入公網后與遠程主站之間的信息安全問題可以依靠信息防火墻、VPN等技術來解決。
防火墻技術在保護計算機網絡安全領域中起著非常重要的作用, 已經成為世界上用得最多的網絡安全產品之一。采用VPN (虛擬專網) 技術保護信息安全, VPN技術的核心是采用隧道技術, 將各子網的數據加密封裝后, 透過虛擬的網絡隧道進行傳輸, 從而防止敏感數據的被竊。也有廠家提出在同一設備上用多個虛擬路由器VR來實現VPN。VPN可以在IP網和ATM網上建立, 享有較高的安全性、優先性、可靠性和可管理性。
3.3 遠程主站系統信息安全防御技術
遠程主站系統的作用是管理和控制物聯網監測系統, 其信息安全對于物聯網系統至關重要。比較有效的安全防御方法是利用跨平臺混合操作系統, 防火墻、用戶管理、審計等技術保證遠程主站系統信息安全, 同時加強數據完整性、有效性檢驗。
操作系統是信息網絡系統的支持平臺, 其安全性是整個系統安全的保障。采用跨平臺混合操作系統能夠彌補傳統的安全保護方法需要適應不同的操作系統的不足, 同時能夠有效防止入侵者利用單一操作系統存在的漏洞侵害主站系統。
利用防火墻、用戶管理、審計技術對主站進行監控和管理, 可以實現以下安全功能:
1) 限制用戶可使用的Internet服務的種類, 只提供用戶所需要的服務端口;
2) 控制內部網絡內的用戶使用Internet服務的權利, 使用應用程序代理實現內外用戶與服務器之間信息的存儲和傳遞;
3) 對流經Internet的網絡數據進行加密;
4) 通過數據包過濾隱藏或掩飾私有網絡內部的網絡數據信息;
5) 作為對內部網與外部網之間不同IP地址進行轉換的網關。遠程主站系統信息安全防御技術還要注意加強數據完整性、有效性檢驗。這是因為智能電網技術帶來的數據的急劇膨脹會造成系統性能下降, 過多的虛假數據影響數據挖掘和決策支持的準確性。
4 結束語
物聯網應用于智能電網是信息通信技術發展到一定階段的必然結果, 利用物聯網技術將能有效提高電力系統信息化水平, 提高設備及站間互感互聯水平, 提高現有電力系統基礎設施的利用效率。物聯網為智能電網的發展帶來了諸多機遇, 也給智能電網帶來了信息安全方面的挑戰。文中通過分析智能電網物聯網監測系統架構的各個環節存在的安全問題, 對WSN的信息安全措施、通信控制器信息安全防御技術、遠程主站系統信息安全防御技術三個方面進行了研究, 并提出了相應解決方案。
摘要：針對物聯網應用于智能電網存在的信息安全問題進行了研究, 并提出了相應解決方案。
關鍵詞：信息安全,智能電網,物聯網,監測系統
參考文獻
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安全監測系統范文第3篇
監獄作為國家的刑罰執行機關, 擔負著拘押罪犯、維護社會穩定安寧、警示犯罪的重要職能。目前, 已經使用的監獄安全監測管理系統多數是視頻監視系統, 少部分采用了有源無線射頻識別 (Radio Frequency Identification, RFID) 技術, 但目前的RFID技術還有待完善, 有源標簽的功耗指標和智能化水平有待提高, 識讀器和傳輸設備的價格還較貴, 這些因素使得它的大面積推廣應用受限。Zig Bee技術自身的特點, 正好彌補了RFID系統在監獄監測應用時遇到的一系列問題, 鑒于此, 我們設計了基于Zig Bee的無線傳感器網絡監獄監測管理系統。
2. 基于Zig Bee的無線傳感器網絡的監獄監測系統結構
2.1 Zig Bee技術
Zig Bee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術, 它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術方案。Zig Bee無線傳感器網絡是由大量的Zig Bee傳感器節點 (node) , 通過無線傳輸信息的方式構成的一個網絡。傳感節點把采集到的相關信號打包編碼后發送給中繼節點, 中繼節點再把這些信號依次傳給下一個節點, 直到網絡協調器, 再通過網絡協調器串行口傳給監控中心主機。Zig Bee的無線傳感器網絡的每個節點功耗低、體積小, 但智能化水平很高, 可以連接豐富的傳感器, 都能夠通過網絡相互聯系。因此, 網絡不只是完成了移動節點的位置定位測試, 還可以完成聲音、圖像和被監視人員的溫度、脈搏測試和傳輸, 因此, 極大地彌補了RFID系統和其他技術的監獄監測管理系統的不足。
2.2 網絡結構圖
本系統由Zig Bee的傳感器節點、中繼器、協調器及監控顯示設備組成, 如果圖1所示。傳感節點終端把采集到的數據打包編碼后發送給中繼節點, 中繼節點收到信號后再把信號依次傳給下一個節點直到網絡協調器 (離協調器距離較近的中繼節點直接把信號傳到網絡協調器) , 由網絡協調器通過串行口傳給監控中心主機。分布節點 (node) 與中繼節點 (router) 構成數據采集簇, 數據經由中繼節點轉發到協調器 (coordinator) 的傳輸路徑構成了樹狀結構。
3. 系統實現
3.1 Zig Bee節點硬件設計
Zig Bee無線傳感器網絡節點通常由4個主要模塊構成:傳感器模塊、處理器模塊 (微處理器、存儲器) 、無線收發模塊和電源模塊, 如圖2所示。此外, 還可選擇其他外圍功能模塊, 例如定位模塊、聲音報警模塊等。無線傳感器網絡節點其實現機理是以Zig Bee傳輸模塊代替傳統的串行通信模塊, 將采集到的信息數據以無線方式準確地發送出去。
3.2 Zig Bee節點主要模塊設計
(1) 處理器模塊選型
選用Atmel公司的ATmega128L微控制器, 它是基于8位AVR RISC結構的低功耗CMOS微處理器, 具有128KB的系統內可編程FLASH, 4KB的SRAM和E2PROM, 2個8位和2個16位定時器/計數器, 8路10位ADC通道, 具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器, 片內模擬比較器、JTAG、USART、SPI等豐富接口;另外, ATmega128L除了具有正常操作模式外, 還有6種不同等級的低功耗睡眠模式, 因而很適合于本文所設計的應用環境。
(2) RF模塊設計
選用CC2420作為射頻模塊, 它的主要特點是:低功耗、低成本、兼容2.4GHz IEEE802.15.4標準的無線收發芯片, 另外只需要非常少的外部組件即可確保短距離通信。該芯片支持250 kbps的傳輸速率碼片速率達到2 MChip/s, 可以迅速的構建多點對多點的無線網絡。
(3) 傳感器模塊設計
本傳感器主要是監測武器彈藥庫、倉庫、服務器機房、圍墻等人跡罕至的場所的入侵。選用RE200B紅外傳感器 (室內使用) , 該傳感器采用熱釋電材料, 極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射, 采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產生的干擾, 提高了傳感器的工作穩定性。工作波長7-14µm, 在工作溫度-20℃-+70℃下, 平均透過率>75%, 主要監測人員活動目標。選擇NXV-960A振動傳感器, 它是一款高靈敏度和觸發可靠性的全向振動傳感器, 具有靈敏度可調, 高抗干擾能力, 守候功耗電流低至5m A, 工作電流一般為15m A, 工作溫度在-10~+50℃、濕度低于90%等特點。它們相互搭配部署在監獄武器彈藥庫、倉庫、服務器機房、圍墻等地方, 能夠實時可靠監測人員的活動。該傳感器模塊與CPU接口電路框圖如圖3所示。
4. Zig Bee節點軟件和協調器軟件設計
在網絡中, 協調器集中若干無線傳感器節點數據, 協調器上電后, 首先初始化協議棧, 然后進行能量檢測, 信道掃描, 建立網絡。傳感器節點上電后首先進行信道掃描, 搜尋網絡協調器并與之建立連接, 然后傳遞采集到的相關數據。其相應程序流程圖如圖4所示。
5. 結束語
基于Zig Bee的無線傳感器網絡監獄監測管理系統, 給監獄干警佩戴Zig Bee移動節點卡, 給囚犯佩戴不可拆卸的Zig Bee移動節點腕表;結合監獄的重要目標的紅外、振動傳感器節點監控, 具有很高的實時性、準確性及有效性。整個系統功耗低、效率高、成本低, 硬件設備小巧便于擴展部署和維護, 還有聲音、視頻監控功能, 可大大提升監獄安全監控管理的水平, 真正實現監獄的“現代化與智能化管理”。
參考文獻
[1]呂治安, ZigBee網絡原理與應用開發.北京:北京航空航天大學出版社, 2008.
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[3]CC2420 datasheet, http://focus.ti.com/lit/ds/symlik/cc2420.pdf.
[4]金純, 等.ZigBee技術基礎及案例分析.北京:國防工業出版社, 2008.
安全監測系統范文第4篇
一、安全殼監測系統設置原則
監測系統的儀表可參考理論計算值, 布置在安全殼結構的典型截面處, 并選擇合適的儀表量程。
1. 安全殼結構計算
以某壓水堆堆型為例, 安全殼三維有限元模型采用通用有限元軟件ANSYS11.0建立, 模型包括從安全殼筏基頂面到安全殼穹頂頂面的圓筒狀結構。
安全殼三維有限元模型需考慮幾何不連續的部位, 如安全殼上較大的開洞部位、扶壁柱和鋼襯里等?；炷翚んw采用20節點高精度實體單元 (SOLID95) 建模, 鋼襯里采用8節點殼單元 (SHELL93) 建模, 設備荷載根據其性質建模, 作為集中荷載或均布荷載。為了模擬地基和核島廠房公共基礎的剛度對安全殼上部結構產生的影響, 用施加彈簧單元的方式來等效模擬其效應, 彈簧單元采用Matrix27單元模擬。
安全殼三維有限元模型見圖1, 在試驗工況下的最大變形見圖2。
2. 監測系統設置
結合上面的理論分析, 監測系統布置如下:
鉛垂線測量系統監測安全殼水平方向直徑的變化 (徑向變化) 和安全殼高度變化, 徑向變形測量沿安全殼筒壁圓周4個方位, 避開設備閘門孔和扶壁柱, 間距90°左右, 設置鉛垂線。在每一方位, 應至少取3個標高 (大致分別為筒壁高的1/4、1/2和3/4處附近) 布置測點。其中, 中間高度一層測點應接近理論計算所得之徑向變形產生最大值位置。高度變形測量, 測點方位與徑向變形測點位置接近, 其標高設在環梁的下方或筒體的頂部, 共4個測點。
應變測量系統宜在下列部位設置應變測點:筒壁與基礎底板交接處, 筒壁高度的中間部位 (4個方位) , 穹頂的頂點部位, 設備閘門孔的一側及其正上方的變斷面處。應變測點可布置在安全殼壁厚的內、外排普通鋼筋處, 對某些重要測量部位, 還可以增加壁厚中部測點。每個測點, 一般均按主應力方向已知的平面應力狀態布置, 由環向的和豎向的兩個應變計組成。
水準盒測量系統測點沿以安全殼中心為中心的4條半徑布置。半徑的外端延伸至加腋區域, 且不通過有較大幾何不連續性的區域。每條半徑上布置5個水準測量點 (筏基中心點為各測量半徑所共用) 。在筏板與內層安全殼墻體交接處以及筏基中心處加密布置測量點, 以使獲得的筏基變形剖面圖盡可能符合真實情況。
二、監測系統原理和數據處理
1. 鉛垂線測量系統
在安全殼外筒壁不同的標高處懸掛一根金屬絲鉛垂線, 安全殼在荷載作用下殼體發生膨脹或收縮, 懸掛的鉛垂線也隨之移動, 從而通過測試鉛垂線的移動量來確定安全殼的變化。
每次測量數據可以得出鉛垂線固定端處的徑向和切向位移, 以及安全殼的傾斜程度和安全殼直徑在不同標高處的變化, 從而可以繪出圖形, 表示安全殼相對于原始測量數據的徑向和切向位移、直徑變化以及粗略的傾斜變化。
2. 應變測量系統
目前用來測量混凝土應變的應變計有電阻式應變計、差動式應變計和振弦式應變計等幾種。振弦式應變計具有良好的穩定性、抗干擾能力強、采集數據方便和測試量為應變累計值等優點, 在目前的在建核電項目中得到廣泛應用。
在溫度恒定時, 振弦式應變計的鋼弦張力與應變有著確定的關系, 當應變產生時, 鋼弦的張力會發生相應變化。但當無應變產生而溫度存在變化時, 也會使弦的張力發生變化。溫度升高, 張力降低, 溫度降低, 張力升高。除了計算振弦本身的熱膨脹外, 還應考慮被測物體自身的熱膨脹, 由此得到溫度修正公式:
3. 水準盒測量系統
依據水可以找到自己水平的原理來測量筏基的沉降和變形, 基本的測量儀器為水準盒, 當液面從1位置上升到2位置時, 浮桶的浮力將增大, 浮力的大小與液面的變化成正比。通過采集精密振弦式傳感器的頻率值, 可以即時地換算出液面變化, 從而反算出水準盒沉降數值。根據這一原理, 可以精確測出小至0.01mm的垂直沉降。
將多個水準盒連接成用于測量多點相對沉降的系統, 就形成了靜力水準系統。
三、工程中存在的問題和改進措施
監測系統所用儀表屬于精密測量的儀表, 工作年限長達數十年, 除鉛垂測量系統外, 應變測量系統和水準盒測量系統所用的儀表大多預埋在混凝土中, 一旦損壞, 無法替換, 這就對測量儀表的性能和監測系統的設計都提出了很高的要求。
對應變測量系統, 安裝應變計和敷設測量電纜后, 在澆筑混凝土時需做好施工保護?？紤]到儀表的異常風險, 測量儀表數量需設置一定的冗余, 以CPR1000堆型為例, 1號堆埋設應變計52個, 備用4個, 2號堆埋設應變計24個, 備用4個。
對水準盒測量系統, 設置若干個工作水準盒預埋在筏基中, 設置一個參考水準盒放置在安全殼外, 工作水準盒彼此之間并聯, 每個工作水準盒單獨與參考水準盒串聯。上述結構形式即多個工作點公用1個參考點, 從而組成一個公共系統。所有工作點與參考點液面變化的相對高度即工作點相對于參考點位置變化, 而參考點的絕對高程可通過石墨桿和振弦式收斂計來確定。假如某個工作水準盒失效, 可在失效水準盒外部單獨串聯一個等效水準盒, 通過測量等效水準盒的液面可獲得與失效水準盒的相同數據。
四、結束語
安全監測系統范文第5篇
一系統功能
系統包括設備監測、信號監測、業務流程監測、機房環境監測四個方面, 不僅面向全臺IT系統, 同時面向全臺視音頻采集、編輯、制作、播出系統, 此外兼顧其他子系統。在IT系統方面, 對全臺關鍵的網絡設備、主機、存儲設備以及系統軟件進行監測。在采編播系統方面, 對全臺播出信號, 以及業務流轉狀態進行統一監測。同時, 該系統實現了對全臺動力、環境進行統一監測。
系統采用了多點監測、集中處理、多平臺展示的模式, 對系統各關鍵節點精確監控, 精準定位, 實時反饋。自運行以來, 多次對溫度過高、漏水、服務器資源的信息進行報警, 系統管理員根據報警信息及時處理, 避免了故障的擴大化。
由圖1可見, 統一監控管理主要包括設備監控 (網絡流量、服務器性能、AV設備) 、信號監測 (SDI、ASI和AES/EBU信號, 故障觸發錄制, 24小時ASI低碼全程錄制, 錄制內容支持網站查詢、檢索和回放) 、業務流程監控和機房監控 (供配電、環境、監控、空調、水浸) 。
系統采用集中靈活的展現方式, 告警信息支持表格、拓撲圖、物理部署圖、業務邏輯圖等不同的警示方式, 性能數據和歷史報表支持折線圖、餅狀圖、表格等不同報告方式, 對于所有庫存數據提供靈活的查詢手段, 資源管理采用樹狀方式可定義管理, 并可結合關鍵管理類別屬性進行檢索查詢, 針對各個業務系統管理用戶, 分配權限, 靈活方便地展現所屬內容。
二網絡架構
考慮到全臺網項目子系統網絡比較多, 集中監測平臺采用分布式Probe方式對網絡進行管理, 即:一個核心處理平臺, 針對各子系統分別部署采集服務器, 同時支持多個客戶端訪問的方式。
系統采用NAS存儲架構, 采用硬件冗余設計, 支持硬盤、電源、風扇等多個部件熱插拔和全局動態熱備盤;在系統層, 管理軟件內置完整的故障監控系統, 每時每刻監控各工作組件狀態, 當系統出現異常時能自動進行檢測, 并有多種報警通知方式;在應用層, 支持快照與復制功能, 這些功能為用戶數據提供了安全、可靠的存儲空間, 確保了數據的安全性及完整性。
三主要技術特點
1. 多種數據采集方式
由于系統復雜, 采用多種數據采集方式采集各項管理數據:
z通過定時輪循機制獲取被管對象的故障、性能和配置數據;
z通過Netflow、Netstream協議獲取網絡流量流向數據;
z對標準SNMP MIB和廠商私有SNMP MIB管理數據進行采集;
z采集、解析和翻譯SNMP、TRAP、SYSLOG等;
z可擴展采集, 如SOAP、數據庫接口等;
z監控代理軟件具備數據緩存機制, 在網絡通信異常時, 能夠保障部屬在被管對象中的采集管理軟件仍可正常運行, 當網絡通信恢復時, 可及時將緩存中的管理數據上報至系統運行監控平臺。
2. 自動發現、管理與監測
自動發現是原始配置信息的一種簡便途徑, 它能夠完成大部分的配置初始數據。
z基于ICMP、SNMP、ARP、端口探測等方式采集自動發現所需信息。ICMP判斷設備的通斷性, SNMP獲取設備、接口等信息, 對于板卡、插槽的設備, 自動發現可以同時建立板卡、插槽以及接口的關聯關系;
z支持網絡設備的三層發現和二層發現, 支持MPLS、VPN自動發現, 支持OSPF、ISIS、BGP等路由協議的發現, 支持CDP、NDP、HSRP等廠商私有協議的發現?？梢灾С志W絡拓撲、冗余連接、備份連接和負載均衡連接的自動發現;
z通過設備的sysoid, 自動識別設備廠家、型號等, 并自動錄入;
z性能數據在統一監控管理平臺上進行處理, 性能指標能夠以圖形化方式展現;
z監控管理平臺應支持多種協議、標準和接口方式采集各種性能數據, 如SNMP、Telnet、JDBC、FTP、CORBA等;
z網絡流量管理:要求可以根據協議號、服務號、端口號、自治域號、目標地址等采集重要網絡鏈路流量、網絡整體流量等信息;
z動力環境系統監測:采用串口服務器, 整合供配電、UPS、空調、溫濕度、水浸等數據, 支持B/S、C/S方式呈現;
z流程監控:基于精確拓撲管理的具有拓撲連接的事件自動進行根源故障分析;通過策略定義各種邏輯層次事件的關聯。
3. 信號監測監錄
z對SDI/ASI信號進行全面監測, 正確處理監測報警事件, 人工確認誤報功能, 確保報警的真實性;
z SDI監測系統采用C/S架構, 同時支持高、標清SDI信號監測, 擁有聲、光、電多種報警方式;
z對播出ASI信號進行全程錄制和故障視頻觸發錄制, 按原碼安全存儲, 供相關工作人員查看使用;
z對播出SDI信號進行故障視頻觸發錄制, 并轉碼成不同碼率的文件;
z提供信號故障事件、播后節目視頻的查詢、檢索、下載等服務。
四實踐應用效果
該系統從2015年5月實施完畢后, 運行穩定, 至今未出現一次播出事故, 為安全播出提供了極大保證。此外, 在安全性提升的同時, 也減輕了播出值班人員和設備維護人員的工作壓力, 降低了工作強度, 優化了人員結構, 有效地減少了常州廣播電視臺的運行成本。
在具體實踐應用中, 該系統較好地發揮了作用, 實現對全臺各個子系統的自動探測、實時監測、全程分析、報警和性能評估, 做到有警必告、提前預警、故障及時準確定位, 提前發現并預警了一些事故隱患, 如:
z當節目制作過程中需要進行打包時, 全臺統一系統可以查探打包服務器的設備狀態, 該條素材打包效率, 一旦報錯, 及時通知管理人員進行處理;
z機房環境監控, 通過對常州廣播電視臺施耐德精密空調的監控, 可以獲悉空調的工作狀態, 機房的溫濕度等信息。在全臺網項目建成初期, 空調半夜故障, 及時通過全臺統一監控平臺報警并處理, 避免了損失。另外建有動力, 漏水檢測等功能, 也發揮了應有的作用;
z播出傳輸信號的監測及管理, 實時監測節目質量, 使得常州廣播電視臺播出節目質量又得到了更高的保障。同時, 可以反向查看已播節目信息, 方便客戶查看廣告, 為節目部門查看播出節目質量等提供了路徑。
五結束語
綜上所述, 全網智能一體化監控系統建成后, 實現了融媒體整體架構下, 對全臺全網主要業務系統進行集中監測, 通過來自信號層面的告警, 業務流程監控告警, 以及全臺動力環境的監控, 實現了全網安全一體化監控, 提高了問題響應和處理能力, 提升了全臺整體業務運營能力, 有效保障了融媒體技術平臺的投資價值和投資回報。
摘要：本文介紹了常州廣播電視臺在融合媒體框架下, 嘗試構建全網智能一體化安全監測體系。文章闡述了系統的網絡架構、系統功能、技術特點和實踐應用, 總結了系統建設的優勢和意義。
關鍵詞：全網管理,智能一體化,安全監測
參考文獻
安全監測系統范文第6篇
近年來, 隨著國內經濟的迅猛發展及國家對能源戰略的調整和布局, 中國煤炭產量逐年增加。由于在開采過程中, 受自然條件、地質條件及經濟發展水平等各種因素限制, 煤炭行業安全問題仍然非常突出。作為煤炭企業安全生產的重要支撐, 其安全生產信息化所發揮的作用越來越重要, 這一點在其煤礦的安全視頻監測監控系統上表現得尤為突出。
1 煤礦安全視頻監控系統的概述
1.1 視頻監控系統的發展
作為煤礦安全監控系統的重要組成部分, 視頻監控系統是一種集防范能力與監控能力于一體的現代化的綜合監測監控系統。隨著傳感技術及互聯網技術的不斷發展, 煤礦安全視頻監控系統也有了長足發展, 具體來說, 其發展大致經歷了3個發展時期:a) 20世紀90年代初期, 安全視頻監控系統主要以閉路電視監控系統為主;b) 20世紀90年代中期, 出現了以多媒體主控臺系統為主體的第二代數字化視頻監控系統;c) 20世紀90年代中期, 煤礦安全視頻監測監控系統則全面進入了數字化發展時期, 也就是所謂的第三代遠程視頻監控系統。
1.2 視頻監控系統的優點
a) 數據具有較高的穩定性和可保存性;b) 具有智能化查找特點;c) 具有較高的視頻質量, 畫面辨別程度比較高;d) 具有網絡傳輸性能。
2 系統構成
2.1 前端監控設備
井下夜視儀和攝像機共同構成了前段監控設備, 其主要性能是將接受的視頻信息通過BNC (Bayonet Nut Connector, 卡扣配合型連接器) 連接到網絡視頻服務器上并與網絡有效連接。在擁有固定的IP (Internet Protocol, 網絡之間互連的協議) 地址之后, 網絡視頻服務器就可以以快速局域網為基礎, 對用戶進行授權, 使其能在局域網任意位置都可運用瀏覽器來對井下作業情況進行觀看。圖1為煤礦安全監控系統結構框圖。
2.2 主監控中心
監控服務器及監控的客戶終端構成組成了主監控中心, 其主要作用是對礦區現場凸顯進行接收和顯示, 對用戶登錄信息進行管理, 并分配優先權和協調控制信號等, 及對圖像進行實時監控, 對錄像進行存儲、檢索、回放、恢復等。在礦區網絡安裝監控服務軟件、視頻服務器及攝像機后, 就可對后端所有上網用戶進行有效管理, 并科學發揮主監控中心的報警和錄像功能。圖2為監控主機通信流程圖[1]。
2.3 視頻調度指揮系統
本文中所指視頻指揮調度系統指的是煤礦指揮調度中心系統及調度室子系統和監控現場的子系統, 在實際操作過程中, 這些子系統都需在相應位置進行正確部署, 各司其職。
2.4 指揮調度中心系統
所謂指揮調度中心系統是指能對下設全部煤礦的監控室進行控制和指揮的中心樞紐。在實際操作過程中, 位于指揮中心總部的就是中心指揮調度系統, 作為中心指揮調度系統, 其具有最大指揮權限, 能對系統內部全部煤礦的調度室進行指揮。
2.5 煤礦調度室子系統
煤礦調度室的子系統分布在各個煤礦的調度室及機房內, 具體來說, 其具有以下兩方面功能:a) 指揮調度煤礦現場及其它部門;b) 接受來自營運公司指揮調度中心的調度指揮。其主要由音頻輸入輸出設備及用戶終端設備兩部門組成。
2.6 監控現場子系統
監控現場子系統主要功能是將現場圖像及時上傳到本煤礦調度室內及營運公司指揮調度中心區, 并接受其相關指揮調度。具體來說, 監控音視頻采集、編碼及壓縮控制設備等共同組成了監控現場子系統, 其中音視頻采集設備包含拾音器、揚聲器及攝像機等幾部分, 編碼壓縮設備主要包含網絡視頻服務器、數字硬盤錄像機等部分。
3 煤礦監測監控系統設計要點
3.1 重點區域重點監控應需而選
煤礦視頻監測監控在對設備進行選型時應綜合考慮室外的光線、濕度及溫度等情況, 并以此為基礎制定設備的風冷、防塵、加熱等要求。對于井下攝像機而言, 還需運用與國家標準相符的防護罩等。
3.2 監管聯網科學實現多部門的實時監控和高效調度
在實際操作過程中, 煤礦監控中心還需與政府礦務部門進行聯網, 有效實現遠程監控、對于煤礦指揮中心而言, 其有權調看任意分區監控點的實時情況, 此外, 各級部門還可實現遠程網絡指揮, 并下達指揮命令。由于地下煤礦具有十分復雜的布局和眾多的生產設備, 因此為提升定位準確性, 視頻監控系統還需具備較高的定位功能[2]。
3.3 煤礦監控系統要有防雷功能
雷電對于煤礦視頻監測監控系統正常運行有著重大威脅, 防雷是設計視頻監控系統的關鍵點, 對于此國家已經出臺了相應防雷標準, 因此在對煤礦視頻監測監控系統進行設計時, 必須達到一定的國家標準, 并對直擊雷、感應雷有著很好的防護作用。
3.4 確保監控視頻的完整性和清晰性
確保視頻的完整性和高度清晰性是對煤礦安全視頻監控系統最重要的要求, 且確保監控視頻能順暢地在局域網上及廣域網上進行傳輸。同時, 煤礦安全視頻監測監控系統還具有對攝像效果的協調功能, 有效實現對音視頻的實時瀏覽, 更為重要的是其能滿足多個客戶端進行同時瀏覽。
4 結語
在對視頻監測監控系統進行設計和應用時, 各個煤礦應充分考慮自己實際情況, 設計完備架構方案, 并對其軟硬件進行合理匹配和選型, 使得煤礦視頻監測監控系統朝著遠程化、智能化、集成化、數字化及現代化趨勢發展。同時, 在具體應用過程中, 更應從煤礦實際情況出發, 同時引進先進技術及設備從各個方面對煤礦情況進行安全視頻監控。
參考文獻
[1]尚守恭.煤礦安全監測控制系統的現狀及應用[J].山西科技, 2015 (1) :23-24.