性能监测系统

关键词： 株距 播种 机手 播种机

性能监测系统（精选十篇）

性能监测系统 篇1

播种是农业生产的重要环节,只有符合农业技术的要求,才能为增产打下坚实的基础。在农业机械迅速发展的今天,精密播种机具以其播种量精准和株距准确等优点引起关注[1]。国内使用的玉米精密播种机绝大多数是机械式播种机,由于播种过程为后续跟进封闭作业,所以机手无法直观地观测到播种机的作业情况[2];特别是当播种过程中出现传动故障、种箱缺种、导种管堵塞等故障时,必然导致作业质量的下降,严重时甚至导致作业的中断。显然,实时准确监测排种器的性能参数,对保证、提高播种机的作业质量具有重要意义[3]。

目前,国外与整机配套的检测技术比较完善,智能化程度及可靠性均较高[4];而国内精播机电子监测仪的研究现状是对传感器以及监测部分研究较多,其大多侧重于种子的漏播、重播现象进行的警报[5],存在一定的局限性,缺少对播种机作业过程中的其他技术参数的监测。为此,笔者开发了一套针对播种机排种性能的智能监测系统,不仅可以对重播、漏播等现象进行警报,也可以实时显示播种机作业过程中的排种量以及株距等重要指标。

1 主要功能及原理

1.1 种子排种量监测

在播种机正常工作过程,当种子通过排种管壁处安装的红外传感器时,红外传感器发出红外光束受到种子的遮挡即发出电信号,接收管返回低电平;当没有种子经过时,返回值为高电平。单片机经过比较电平值的高低即可判断是否有种子通过。当有种子通过时,计数器对低电平次数进行计数;当没有种子通过时,判断检测时间是否超过或者少于预定的时间进行报警。

1.2 播种株距及漏播、重播警报

为保证精密播种机播种株距的精确性,本文采用机器前进速度与相邻两粒种子下落的时间差相乘的方法确定种子的播种株距。该方法具有测量准确性高、即时性好等优点。其中,速度的测得采用在播种机的地轮处安装转速传感器,通过换算测得播种机前进的速度,通过单片机编程实现播种速度与种子下落间隔时间的乘积得出精准的株距L。当株距L>1.5L时表示漏播,并立即发出漏播警报;当株距L<0.5L时表明重播,并发出重播警报;当种箱种子过少或者排种器堵塞时,将没有种子落下,通过程序设定连续3个株距长度下没有种子落下,则进行声光警报。逻辑判断流程图,如图1所示。

2 硬件设计

系统的硬件是整个监测装置的基础,主要实现对信号的采集、传输及显示功能[6]。本监测装置主要由传感器电路、无线收发电路、警报电路和显示电路等部分组成。传感器电路实现监测指标的信号采集;无线收发电路实现信号的无线传输,减少播种机复杂工况对线路布置的影响,降低故障的发生,提高系统的可靠性;警报电路是对当前产生的漏播、重播等故障进行即时的播报;显示电路则是对所需监测的指标进行即时的显示,使操作者能直观地得到播种机在工作过程中各项指标的动态变化,方便及时地发现故障,并进行排除。其系统硬件框图如图2所示。

2.1 传感器电路

传感器种类繁多,按不同的方法有不同的分类,从传感器的覆盖性能、抗尘性能、光谱特性等方面考虑[7],本系统采用红外光电传感器。考虑到播种机的作业环境很恶劣,传感器在使用中的抗尘性差,本传感器模块为了改善抗尘性能,对信号放大器进行了选择比较,采用输入阻抗比较高的电压比较器进行放大,可以使抗尘性能明显提高。红外传感器发射接收端电路图如图3所示。

2.2 无线收发电路

本系统原理图如图4所示。nRF24L01芯片组成的无线收发模块,该模块由两部分组成:一部分为发射模块,当需要发射数据时,单片机先把待发送的数据写入TX_PLD寄存器,将接收方的接收通道地址写入TX_ADDR,并把CE引脚置高电平约10μs,即可发送数据;另一部分为接收模块,nRF24L01 的接收和发送状态是通过 CONFIG 寄存器的第 0 位来切换的。 当nRF24L01 处于接收状态时,它会一直监听空中的无线电波。如果有同频信号,就收下来,打开信息包提取发射地址; 如果发射地址与自己的接收通道地址相同,就取出信息包里面的有效数据,IRQ 引脚变化为低电平,通知单片机接收到有效数据。单片机检测到IRQ引脚电平变化,向 nRF24L01 写入控制命令R_RX_PAYLOAD(0x61),以读取有效数据。

2.3 警报电路

当出现漏播或重播等现象时,警报装置启动,蜂鸣器发出持续的声响。考虑到播种机在播种过程中环境吵杂,单纯依靠声音报警,可能被操作员忽视,所以本装置在采用声音警报的同时,还增添灯光闪动报警,以提醒操作员发现并排除故障。

2.4 显示电路

本装置的显示装置选用北京迪文有限公司生产的迪文DMG80600C080_01W型号触摸显示屏。本显示装置采用M600内核,功能强大,线路简单,与单片机连接电路只需要连接4条数据线即可实现数据的传输与显示功能;其内部自带串口电平转换电路,采用RS232接口,当需要远距离传输时,提高了系统的抗干扰性能。显示屏系统自带软件操作指令,其输出终端是基于图形界面操作,图形界面开发与软硬件开发同时进行,大大缩短软件及硬件的开发周期,节约时间。显示模块原理图如图5所示。

3 软件设计

整个软件程序均采用模块化设计,主要由程序初始化模块、数据采集模块、无线发射模块、数据显示模块和声光报警模块组成,如图6所示。

系统每次接通或复位后,都进行1次系统自检。自检完成后,单片机系统初始化,完成IO口及定时/计数器的设置、nRF24L01无线传输模块配置、红外传感器模块和霍尔转速传感器模块开启;将信号分析、处理发送给c8051f020芯片,无线芯片的发射端开启发射模式,对信号进行发射,同时无线接收端开启接收模式,对信号进行接收;最后由主控芯片AT89c52芯片[8]进行处理,如果达到警报条件进行报警,正常工作则通过迪文显示屏进行显示。

4 试验与结果分析

为验证本系统的功能和可靠性,在山东理工大学农机性能试验室将其安装在排种器性能检测试验台上试验。

4.1 排种量检测试验

选择1 000粒玉米种子作为试验用种,对种子进行随机分组,分成5份,分别对每1份进行试验,最终做误差分析。

试验方法,采用播种机试验台进行模拟试验,当种子均匀落下,经过红外传感器,显示屏得出种子落下的数目,通过人工统计的方法得到实际的排种量,将两者对比计算得到该检测系统所检测的排种量。排种量检测结果如表1所示。

从表1可知,该系统对排种量的平均监测精度可以达到97.2%,可见利用红外传感器能够准确地检测到排种量的数值。

4.2 株距检测试验

试验方法,在播种机的试验台的承种皮带上涂抹黄油,可以通过人工对种子的实际株距进行测量和系统自动检测计算结果进行对比,确定系统检测的准确性。株距检测结果如表2所示。

从表2可知,该系统对株距的检测平均精度可达到98.5%,完全可以满足实用要求。可见,该监测装置可以精准地得到播种机播种过程中的即时株距。

5 结论

1)开发了具有检测排种量、株距等多项功能的智能检测系统。该系统构成简单,稳定性高,具有一定的市场前景。

2)试验表明,系统用于对玉米播种机的各项性能的检测,精度可达到97.2%,完全满足使用要求。

参考文献

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氨氮在线监测系统的比对监测 篇2

氨氮在线监测系统的比对监测

摘要：按照国家相关标准,利用国家标准方法对安钢污水处理厂在线监测系统,氨氮监测数据进行对比分析,结果表明,该系统测定结果符合国家相关标准要求,并建立了两方法的回归方程,从而有效地提高了在线监测系统监测数据的准确性.作 者：冯云波 于洋 FENG Yun-bo YU Yang 作者单位：安阳钢铁股份有限公司,河南,安阳,455004期 刊：广州化工 Journal：GUANGZHOU CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：,38(4)分类号：X7关键词：氨氮 在线监测系统 回归方程

性能监测系统 篇3

摘要：传统的绝缘电阻监测方法不具备实时检测的功能，特定条件下无法监测，且抗干扰能力差。具有一定的局限性。本文在分析传统绝缘电阻监测方法的基础上，提出一种注入低频交流信号的有源式绝缘电阻监测方法，基本实现了绝缘电阻的故障实时监测.该检测方法分为两个阶段：故障检测、绝缘电阻计算。其中，故障检测：通过测量“测量电阻”两端电压，计算出正、负绝缘电阻的并联电阻值，并由此判断绝缘电阻故障状态；检测出绝缘电阻故障后，进行绝缘电阻的精确测量：断开负载、交流信号源，分别与正负极绝缘电阻并联接入两个电阻并测量其两端电压，计算出正负极绝缘电阻值。仿真结果表明，故障误报率小于2.15%，基本实现了绝缘电阻的故障实时监测。这项技术能够有效保证微电网蓄电池储能电站的绝缘性能，一旦事故发生，能够及时的发现故障，排除隐患，继续安全、稳定的运行。因此对高压电池组在实际生产中有较大的应用价值和意义。

关键词：绝缘电阻；绝缘检测；电池管理系统

中图分类号：TP29 文献标识码：A

1引言

为使微电网储能电站的动力电池达到高功率输出的要求，常常需要将多个电池通过“串并联”的方式构成高压电池组。电池组的直流电压普遍高于300V，因而电池的绝缘性能至关重要。由于直流高压电池组的工况复杂，应用环境恶劣。其绝缘电阻容易受到温度（冷热交替）、湿度（潮湿）、振动、撞击、电池腐蚀性液体等影响，造成高压动力电池组的正负母线对地的绝缘性能下降，影响储能系统的安全运行。如电池组的绝缘电阻降低到某个阈值，则不仅会影响电站的正常运行，严重时还会造成安全灾难。因此，绝缘电阻检测是高电压动力电池组的电池管理系统（BMS）安全监测的重要任务。

传统的直流系统的绝缘电阻检测方法有：外接电阻切换法、直流漏电电流检测法、平衡电桥法等。外接电阻切换法通过并联接入电阻来计算出绝缘端正负极的绝缘电阻。这种方法的不足在于并联接入的电阻会降低设备的绝缘性能。直流漏电电流检测法，其检测电路的结构与外接电阻切换法相似，只是在两个与正负极绝缘电阻并联的电阻中间增加了一个电流传感器，测量该直流漏电电流值。在实际应用中，由于外部干扰，判断当电流传感器测量电流大于某个阈值时，认为绝缘电阻故障。在检测绝缘电阻状态时会降低其绝缘电阻性能，同时在正负极绝缘电阻同时下降时存在漏报情况。平衡电桥法是在电池组接入正、负极对地，分别并联接入电阻，通过测量其两端电压是否相等，来判定绝缘电阻是否正常。平衡电桥法因为同时并联接入电阻，也会降低设备的绝缘性能；在正负极绝缘电阻同时降低相同值时，检测不到绝缘电阻故障。值得指出的是，以上常用的三种直流系统的绝缘电阻检测方法均不具有绝缘电阻的实时监测功能。一旦发生故障，电池组的绝缘性能将会降低。如果无法及时发现并排除隐患，将会造成生命财产损失，甚至引发严重灾难。

本文通过注入低频交流信号的方式，提出一种有源式直流系统绝缘电阻检测方法，能够实现对电池组的实时监测，适用于直流高电压储能电池。该方法的绝缘电阻检测分为两个检测等级：故障检测、绝缘电阻计算。前阶段为在线过程，后阶段为离线过程。这种方法能够很好地解决在线检测问题，且对其负载回路没有任何影响。

2总体思路

本文提出了一种有源式直流系统绝缘电阻检测方法。高压动力电池组绝缘性能监测的等效电路如图1所示，其中虚线框内为实际的运行电路部分，U为高电压的储能电站电池组的电压源，R_L为等效负载，R_p、R_n分别为直流电压源的正极、负极对地的绝缘电阻（下文称之为正、负极绝缘电阻）。R_p、R_n常因环境而发生变化，影响电路的安全运行。为了实现对正、负极绝缘电阻的实时监测，我们提出了一种如图中虚框以外部分的辅助有源测量电路，其中U_s为低频率的交流信号源，R为“测量电阻”，C为隔离电容（大功率电容）。

监测时，打开K₁、K₂，在电路中注入低频交流信号源U_s。通过测量“测量电阻R”两端的电压，则可计算出正、负绝缘电阻的并联电阻值，并由该值来判断系统的正、负极绝缘电阻的故障状态；如出现异常，断开负载、交流信号源，即系统处于离线状态，接通K₁、K₂，分别测量“接入电阻R₁、R₂”两端电压值，可计算出正、负极绝缘电阻R_p、R_n值的大小，为系统的故障诊断提供可靠依据。

这种有源式直流系统绝缘电阻检测方法针对复杂环境下的直流系统绝缘电阻故障可实时监测，且对整个负载没有影响；绝缘电阻故障后，离线测量，并计算绝缘电阻R_p、R_n值的大小，以对整个系统的故障诊断提供依据。在线检测和离线检测相结合，增加了监测的可靠性。

本文中绝缘电阻检测方法分为故障检测和绝缘电阻计算两个阶段。整个检测模块的流程框图如图2所示。

3绝缘电阻故障在线检测

绝缘电阻故障的在线检测方法：在线路中接入交流信号U_s，测量电阻R两端的电压，则可计算出正、负极绝缘电阻的并联电阻值R_pn，并由该值来判断系统的正、负极绝缘电阻是否出现故障。

断开K₁、K₂，注入信号U_s，由图1可计算出电阻R两端的电压为：

其中，U_s为交流信号源的电压，为交流信号源的频率，且满足，R_pn为R_p、R_n的并联电阻：且R_p、R_n均为被监测的未知量，同时，由式（1）可得：

由计算出的R_p、R_n的并联电阻P_pn与设定的阈值R_th比较即可判断绝缘电阻是否存在故障。

在正常情况下，绝缘电阻值R_p=R_n，由式（2）可知，R_pn小于绝缘阻值R_p、R_n：

因此，判断R_pn是否小于阈值R_th，若是，则绝缘电阻故障，否则，绝缘电阻正常。

阈值R_th是通过相关技术标准（由于暂无储能电站电池组绝缘电阻安全标准，这里参考了电动汽车的技术标准）及直流电压源的电压值的大小而设置。例如：电动汽车电池组直流电压源的电压为U=350V，并参考国家技术标准：《GB/T 18384.1电动汽车安全要求第1部分：车载储能安全》，该标准要求参数大于500Ω/V。则电动汽车电池包直流电压源的绝缘电阻R_p、R_n均要大于175KΩ。由此可设定阈值R_ih=175KΩ。

从图1可看出，由于在线检测时，因K₁、K₂是断开的，故交流信号源对整个负载回路没有影响，这样可以实时监测绝缘电阻的故障状况。

4绝缘电阻计算

在检测到绝缘电阻故障后，断开负载R_L及交流信号源U_s（即系统处于离线状态）。接通K₁、K₂，将正、负极绝缘电阻R_p、R_n分别与“接入电阻”R₁、R₂并联，其等效电路图，如图3所示：

因为正、负极绝缘电阻P_p、R_n处于悬空状态，很难测量到其两端电压值，接入电阻R₁、R₂是为了方便的测出R_p、R_n的电压值。分别测量电阻R₁、R₂两端电压U_p、U_n以及故障检测数据，则可计算出正、负极绝缘电阻值。由此可得下式：

式（5）与式（2）联立组成方程组，可计算得到正、负极绝缘电阻R_p、R_n的大小为：

因此，通过上述在线绝缘故障检测和离线绝缘电阻测量两个过程，形成切实可行的绝缘电阻检测方案，以实现绝缘电阻的故障实时监测。在实时监测绝缘电阻时，对整个负载电路没有任何的影响，而且检测到故障后，系统进行离线测量，使数据真实有效，为整个系统故障诊断提供依据。

5仿真验证及误差分析

为了验证有源式直流系统绝缘电阻检测方法的有效性，有必要对方案进行仿真模拟。由于这套有源式直流高压电池组绝缘性能检测方案的离线测量部分检测原理清晰，电路设计简单。故这里的仿真验证只针对在线故障检测环节。

5.1参数配置

根据相关技术标准要求储能电池组的绝缘电阻大于500Ω/V，及动力电池组的总电压U=350V，则相对应的正、负极绝缘电阻均要大于175KΩ，即x>175KΩ（x∈{R_p，R_n}）。由此可设定电阻阈值R_th=175KΩ。

考虑到绝缘电阻故障检测电路测量精度、测量周期、稳定时问及阈值大小等因素，选取仿真配置参数如表1所示。

由表1给出的配置参数可知低频交流信号源的周期为T=0.1s，由此可求得稳定时间t_s≈4（R+R_pn）C。即在正常情况下，R_pn在之间1MΩ～10MΩ，则稳定时间在几秒到几十秒之间；在存在故障情况下，稳定时间则在1秒以下。在式（1）中，由于参数R_pn与1/Cω在同一数量级，因此，该类参数配置不会影响测量精度。

然而，在绝缘电阻检测时注入低频交流信号源，其电阻R的端电压U_m滞后于交流信号源U_s，因此采用其平均值计算。

故障检测的SIMULINK仿真模型如图4。

图4中下部分为故障检测电路；上半部分为故障检测的测量与计算，模块Mean是计算交流信号源U_s、测量电阻R的端电压U_m的有效值；模块Calculation是计算正、负极绝缘电阻的并联电阻值R_pn。其内部的封装如图5所示：

Mean模块由两个通道，分别对交流信号源U_s、测量电阻R的端电压U_m进行采样、积分求得各个电压平均值Mean_U_m、Mean_U_s。其中，采样模块Sampling和Sampling_sub以及积分模块In-tegration和Integration_sub均由SIMULINK软件S函数编程实现。

Calculation模块是实现公式（3）的计算，Mean模块计算得到交流信号源、测量电阻的端电压的平均值，再根据公式（3）计算得到正、负极绝缘的并联电阻值。为了验证对正、负极绝缘的并联电阻值R_pn测量的准确性，设置6组数据进行实验，并统计其测量误差。其包括：绝缘电阻正常、不同故障情况下的数据。正、负极绝缘电阻值的数据设置如表2所示：

实验结果说明：

由表2可以看出，前3组实验随着绝缘电阻的下降（但未低于阈值R_th=175KΩ，仿真结果误差增大。后3组实验是R_p和R_n中至少有一个低于阈值，即绝缘电阻出现故障的仿真结果。正、负极绝缘电阻并联的计算测量误差在4.4%以内。经过分析，误差主要原因来自求其有效的计算时的积分。因此，通过计算正负极绝缘电阻R_pn的并联值，则可提取绝缘电阻变化状态特征。

5.2故障误报率分析

故障报警是在线监测的必备环节。当R_p≠R_n或R_p、R_n任何一个值小于设定阈值R_th（本文阈值设为R_th=175 KΩ）时，系统将会报警。考虑到测量R_pn时存在4.4%以内的误差，因此，有必要分析故障报警率。

图6是故障率误报分析图。曲线R_pn=R_pR_n/R_P+R_n（图中实曲线）的左下方区域（A、B、C、D、E、F区域）为故障报警区域。由于故障报警条件及测量误差，区域E为绝缘电阻故障误报区域。其区域占故障报警区域小于2.15%，并绝缘电阻故障并不是突变的过程，绝缘电阻完全正常情况下，正、负极绝缘电阻R_p、R_n均大于10R_th，因此，本套绝缘电阻检测方法能够满足实际应用。

6结语

性能监测系统 篇4

在水利工程施工中,各工程机械分布广泛,工作环境恶劣、载荷不稳定。随着技术的发展,水利工程机械的结构亦日趋复杂,对其故障的定位准确度要求很高,通常一个系统部件的不正常可能引起多个检测参数的异常响应。一个系统参数的不正常反应或系统的失效可能由多个系统部件的损坏造成,而现场工作人员由于经验和水平有限,对一些复杂的问题或未曾遇到的问题难以做出准确的判断,影响了施工的进行及经济效益[1]。基于远程技术的水利工程机械性能监测系统,是在状态监测与故障诊断技术的基础上,结合计算机科学和网络技术及故障诊断技术,将制造厂、设备维修企业领和域专家等技术资源有机地结合起来,为设备的性能监测和技术维护等提供方便、有效的远程服务。该系统既能避免地域分布带来的不利影响,又能使水利工程机械得到及时、高效的维护及诊断,使设备运行在最佳的性能状态下,具有良好的社会效益和经济效益。

1 远程性能监测系统基本架构及工作原理

基于Internet的水利工程机械远程性能监测系统主要由客户端(包括远程监测现场的数据采集处理系统和单机处理系统等)、网络通信协议和远程性能监测服务中心等3个部分组成,其总体架构如图1所示[2]。

系统首先需要在水利工程机械上建立状态监测点,采集设备状态数据。数据主要包括了设备关键位置的温度、压力、振动与变形等信息,这些信息能够最敏感地反映设备状态的变化,并且有助于尽早发现设备的故障。以SWE45A型液压挖掘机为例,由于其故障大多来自于发动机和液压系统,所以检测参数主要从发动机和液压系统中来选取。通过分析和研究,最终确定SWE45A型挖掘机由发动机转速、冷却水温度、冷却水位、燃油油位、机油温度、机油压力、发动机振动频率、主泵1～2压力、液压油温、液压油位、滤清器差压、空滤器负压以及发电机电压等14项参数作为监测项目[3]。

针对信号性质的不同,现场监测中心还应采用不同的方式对信号进行处理,以适应远程诊断服务中心对输入信号的要求,并尽可能地消除误差。如对温度、压力和油门位置等信号的处理,通常先对其进行低通滤波和信号隔离,再送入A/D转换器;对尾气检测信号应进行放大,使输出信号量程达到A/D转换器的全量程范围。

远程监测服务中心可通过Internet实时监控设备的健康状况。当现场设备出现故障而现场人员或现场监测中心不能对其做出诊断时,可将反映现场设备状态的数据通过现场监测计算机(客户机)的Web浏览器发送给远程监测服务中心,并提请故障诊断及远程信息咨询等服务。远程监测服务中心经过权限认证后,即可启动Web服务器上的相应功能模块,与用户端进行实时信息交互,同时根据传入的数据进行推理诊断,最终将诊断的结果返回给客户。

2 远程监测服务中心结构分析

2.1 远程中心基本结构

水利工程机械远程监测服务中心是整个系统设计最关键的部分之一,其基本结构如图2所示[4]。客户端包括了现场监测中心、生产维修企业、领域专家和系统管理员等,各客户须通过身份认证方能连接访问远程服务器。

2.2 数据库系统

性能监测数据库包括了实测数据库、档案数据库和诊断数据库等。实测数据库用于存储与设备运行相关的状态信号,是水利工程机械性能监测的依据;档案数据库存储各类水利工程机械性能检测的标准数据,由设计制造及维修企业等共同建立并维护,它还包括了各类设备检测的历史信息;诊断数据库存储系统推理决策的中间结果和最终结果。

数据库设计的关键内容包括字段设计和实体设计两大部分。诊断数据库字段设计的字段名包括了设备类别、设备编号、故障部位、故障原因和解决方案等,其字段长度可根据需要进行调整,各字段可根据表1存储的信息进行设计。

由于实测数据库用于存储设备远程检测时的各种实测信号,而档案数据库是设备正常工作时各类信号标准值的集合,所以需要通过实体设计将实测信号和标准值转换为数据模型,才能形成数据库,实测数据库与档案数据库之间必须通过信号名联系起来。在实际工作时,实测数据库数据与档案数据库数据通过比较分析,运用故障诊断机理(如BP神经网络故障诊断技术)进行诊断推理,最终获取设备性能变坏的部位及严重程度等信息[5]。

2.3 知识库系统

知识库用于储存和管理专家系统运行中所需要的知识,系统的推理与决策都是围绕运用知识库中的知识来进行匹配、演算和纳等操作的。本系统知识库的核心内容是诊断知识,它是领域专家通过长期的研究和实践积累而来的。

知识库的填充与完善是由系统的维护和使用者在系统的运行过程中进行的。知识库系统具备较强的学习功能,其需要获取的知识包括:设备运行中出现各种故障的现象、部位、原因,以及专家对各种故障诊断的方法、诊断原理和经验数据等。获取知识的方法主要有两种途径:一是由专家手工组织的各类知识库、模型库和方法库等;二是由系统通过各种算法实现的自动获取知识的过程,它通过对典型案例、典型故障样本等的归纳和类比学习,发现具有指导意义的新知识[6]。如采用基于案例推理(CBR)的故障诊断方法,建立一个有效的实例索引机制与实例组织方式,通过回忆以前相似状况,并重新利用那种状况的信息和知识来求解新问题,可以在知识获取不完备的情况下提高推理效率,缩短诊断过程[7]。

知识库的知识表示也是系统设计的一个重要问题。本系统采用应用最广泛的产生式规则法进行知识表示,以“发动机过热故障”为例 [8]。

Fail-Code: INT 0001 *规则标号*

Fail-Symptom: STRING 发动机过热 *故障现象*

Rules01: IF 冷却液面过低

THEN 加冷却液

Rules02: IF 冷却液面正常

ADD 空气滤清器堵塞

THEN 清洗空滤器

……

3 监测专家系统结构及推理技术

3.1 专家系统基本结构

现场监测中心的请求经网络进入远程监测服务中心后,通过程序中的控制模块对请求指令进行内部译码,调用监测专家系统进行分析诊断,并将诊断结论和检修意见返回诊断现场。专家系统主要由知识库、推理机、解释机以及任务管理模块等组成,它融入先进的故障诊断机理,以确保诊断结论的准确性与可靠性。基于Web服务器的监测专家系统结构如图3所示[8]。

3.2 系统推理技术

推理技术主要解决的是知识的选择与应用问题,以控制整个问题的求解过程。它根据数据库中的当前信息,将知识库中的诊断原则拿来匹配,以此推断出对设备的诊断结论。

推理策略有正向推理、反向推理和双向推理等。正向推理的法则是由实测数据库(输入的发动机信息)出发,寻找与知识库中规则的前提条件相匹配的事实,如果匹配成功,则该规则被触发,从而产生新的结论,把新的结论并入数据库,继续进行匹配,直到得出对结论再也不能进行匹配为止;反向推理法则是首先假设结论正确(故障存在),再去验证条件是否满足,若满足则结论正确,不满足则再用另一条假设去推断结论[9]。

考虑到水利工程机械结构及工作原理的复杂性,为提高监测及故障诊断的精确性及效率,本系统可采取双向推理策略。其基本思路是:先根据系统输入的事实(即设备实测信息)进行正向推理,并检测相应规则,当推理到某个中间结论时,启用反向推理机,根据中间结论进行假设方案(故障现象与原因)的选择,并根据该假设方案反向检测相应的规则[10],即先以正向推理缩小搜索空间,后以反向推理获得求解。图4所示为系统双向推理的结构图[11]。

推理实例:某日立EX220挖掘机,故障现象为回转无力。系统通过正向推理,得出可能的故障原因有主泵故障、补油阀磨损和限压阀阻尼孔堵塞等。在动臂全速提升状态下,测得发动机的负载程度达到额定功率的2/3以上,证明主泵工作正常,因此判断故障应发生在补油阀或限压阀。经拆检发现,故障是由补油阀阀芯磨损所致,更换阀芯后挖掘机工作恢复正常[12]。

4结束语

本文所提供的系统架构基本上具备了水利工程机械远程性能监测所要求达到的远程服务、专家会诊和数据共享等基本功能,通过扩展系统还可具备远程教学、用户检索和客户留言等附加功能。随着技术的发展,尤其是电子控制技术在水利工程机械上的应用日益广泛,本系统的先进性、便利性以及由此带来的社会经济效益将进一步显现。

参考文献

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[6]汪诚,李应红,张恒喜.航空发动机远程智能故障诊断与维修[J].装备指挥技术学院学报,2003,14(3):42-45.

[7]王苹,陈星.远程故障诊断软件设计[J].电子测量技术,2004,14(6):70-71.

[8]刘静,贾民平.装甲车辆远程故障诊断系统[J].武器装备自动化,2006,25(2):23-24.

[9]邓斌,盛文,李桂祥,等.采用混合推理方式的电路单元故障诊断专家系统[J].空军雷达学院学报,2003,17(4):38-41.

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[11]王俊国,尹泉,万淑芸.基于规则的机车柴油机故障诊断专家系统[J].武汉理工大学学报,2003,27(6):785-787.

舆情监测系统建设方案 篇5

常态和非常态，自动搜索关注量较大的新闻和热点，通过对新闻及相关数据的挖掘、分析，及时发现社会安全隐患，及时发出预警信号，达到早发现、早报告、早处置的目的，做好社会安定防控工作。

舆情监测系统通过对热点问题和重点领域比较集中的网站信息，如：网页、论坛、博客等进行24小时监控，随时下载最新的消息和意见。下载后完成对数据格式的转换及元数据的标引。对下载本地的信息，进行初步的过滤和预处理，减少智能分析的工作量。对热点问题和重要领域实施监控，前提是必须通过人机交互建立舆情监测的知识库，用来指导智能分析的过程。对热点问题的智能分析，首先基于传统基于向量空间的特征分析技术上，对抓取的内容做分类、聚类和摘要分析，对信息完成初步的再组织。然后在监控知识库的指导下进行基于舆情的语义分析、倾向性分析，使管理者看到的民情民意更有效，更符合现实。最后将监控的结果，分别推送到不同的职能部门，供制定对策使用。

1.1 互联网舆情监控系统 1.1.1 需求分析

通过对网页、论坛、博客、新闻评论信息的深度搜索和挖掘，实时对突发公共卫生事件的媒体报道和公众舆论信息进行汇聚和统计分析，使市卫生局应急办人员能够随时了解社会公众的声音，每天自动生成舆情监测专报，上报相关领导，为领导决策提供准确、全面的信息。

1.1.2 建设方案 1.1.2.1 网络舆情抓取

自动采集网络媒体发布的网络新闻、BBS论坛信息、博客内容信息，舆情采集用户只需输入一个待采集的目标网址即可实现图文结合采集到本地。网页采集模块在互联网上不断采集新闻信息，并对这些信息统一加工过滤、自动分类，保存新闻的标题、出处、发布时间、正文、新闻相关图片等信息，经过手工配置还可以获得本条新闻的点击次数。以网络论坛BBS为代表的交互性网络站点，往往是一些突发事件的网络舆情爆发点。

1.1.2.2 网络舆情热点自动发现

对重要的热点新闻信息进行分析和追踪，对于突发事件引起的网络舆情，可以及时掌握舆情爆发点和事态。系统会根据新闻文章数及文章在各大网站和社区的传播链进行自动跟踪统计，提供不同时间段（1天、3天、7天、10天）的热点新闻。对每条热点新闻还可以查看新闻相关传播链，了解在某一时间段该热点新闻在哪些站点的传播数量。同样也提供热点帖子、热点专题等功能。

1.1.2.3 多维度关联的舆情展现

自动对每天采集的海量的、无类别的舆情进行归类，把内容相近的文档归为一类，并自动为该类生成主题词。可支持自动生成新闻专题、重大新闻事件追踪、情报的可视化分析等诸多应用。

1.1.2.4 舆情分析和统计

1、热点专题统计

热点专题总体分布、重点预警事件总分布、各类重点预警事件分布。

2、站点统计

可统计各采集站点的采集文章数、统计各论坛站点的采集文章数。

3、热点人名

系统自动抽取文章中的人名，并按该人名出现的文章次数进行统计，可查看热点人名的传播趋势。可按日期查询热点词语。

4、热点地名

系统自动抽取文章中的地名，并按该地名出现的文章次数进行统计，可查看热点地名的传播趋势。可按日期查询热点地名。

5、热点机构

系统自动抽取文章中的机构名，并按该机构名出现的文章次数进行统计，可查看热点机构的传播趋势。可按日期查询热点机构。

6、热点词语

系统自动抽取文章中的热点词语，并按该词语出现的文章次数进行统计，可查看热点词语的传播趋势。可按日期查询热点词语。1.1.2.5 舆情专报生成

性能监测系统 篇6

关键词：蓄电池,在线监测系统,内阻测量,剩余容量

在电力系统中, 综合自动化系统、继电保护装置、照明系统等均由直流系统供电。直流系统的健康状况对系统安全运行至关重要。蓄电池组在直流系统中充当了后备电源的角色。在正常状态下, 充电机对蓄电池充电;当交流电源失电时, 蓄电池立即带负荷运行。为确保直流系统的可靠性和稳定性, 必须对蓄电池性能进行全面、准确地在线监测。

1 蓄电池在线监测技术基本原理

通常, 直流系统蓄电池性能在线监测是通过单体电池端电压测量与核对性放电来实现。该测试方法是在蓄电池浮充状态下完成的, 无法反映蓄电池的真实性能状况, 主要原因是:在浮充时, 蓄电池性能即使比较差, 测得的端电压也可能是合格的, 但剩余容量难以满足在交流系统停电条件下的性能需求, 极易导致事故范围扩大[1]。

根据IEEE1188-1996技术标准, 蓄电池容量与内阻有着很大的相关性。一般情况下, 电池容量和内阻成反比, 要想对容量进行准确的评估, 就需要对内阻进行精确测试。一套完善的蓄电池在线监测系统应具备蓄电池的单体电池电压、内阻、充放电电流以及温度的测量功能[1,2]。同时, 在线监测系统还应能够将蓄电池组的测试信息通过网络上传至监控中心, 实现远程监控与信息管理。

1.1 单体电池电压测量

对于容量较大的直流操作电源, 蓄电池部分多使用108节额定电压2V的蓄电池串联获取。其中, 单体电池的两端共模电压比较高, 往往会超出模拟开关共模电压输入范围, 为消除这一影响, 可通过轮流切换电磁继电器来测量单体电池电压。考虑到电磁继电器寿命以及动作时间上的弊端, 在线监测系统使用BURR-BROWN公司的可承受高共模电压的差分放大器INA148。图1为单体电池电压测量原理图。

1.2 单体电池温度测量

内阻的存在使得电池充放电时会出现温度变化。我们在对温度进行测量时, 将温度传感器安装于负极柱根部, 进而找出温度异常的电池。研究及试验表明, 无论电池处于何种状态, 温度最高的电池荷电量最小。本监测系统使用的温度传感器为DALLAS生产的DS1820, 它采用单线接口技术, 具备64位光刻标识码, 无需外围元件, 且测温范围宽, 达到-55℃~+125℃, 测温精度较高, 在±0.5℃以内。

1.3 内阻测量

内阻测量主要有开路电压法、密度法、交流法、直流放电法等。由于测量精度等方面的原因, 密度法和开路电压法不适用于本研究, 在此不作讨论。直流放电法通过瞬时大电流对蓄电池组放电, 通过对电池的瞬时压降进行实时测量, 并根据戴维南定律计算得到单体内阻, 已有实际应用。直流放电测试的优点在于测试速度快, 且测试过程不受充电机纹波干扰, 但需在蓄电池组脱机或浮充状态下进行, 故存在一定的安全隐患, 且频繁的大电流放电可能给蓄电池带来一定损伤, 因此本研究考虑采用传统的交流测试方案。

交流测试法原理是向蓄电池组注入一低频交流信号, 对蓄电池中流过的电流IS以及两端的低频电压U0进行测量, 并获取二者的相位差, 然后根据相关公式对计算得到内阻值。此方案在测试过程中, 无需放电, 蓄电池组也无需处于脱机或浮充状态, 整体安全性较高;其次由于注入电流的频率较低, 幅值也比较小, 不影响直流系统的性能[3]。同时, 此方案成本较低, 具有较好的性价比优势。图2为交流测试法原理框图。

1.4 充放电电流测量

本功能单元为相对较简单的测量环节。监测系统使用霍尔电流传感器安装于充电回路获取电池组充放电电流, 将充放电电流转换为-4~+4V直流电压, 并完成A/D转换。

2 蓄电池在线监测技术中的重点及难点

蓄电池系统属于电化学系统, 较为复杂, 以下对蓄电池在线监测系统的设计与实现过程中的各重点、难点进行简要分析。首先是测试过程的稳定性及测试结果的精确度。荷载、温度以及使用时间的变化都会影响蓄电池可供释放的剩余容量, 此外, 高噪声也会对测量的精度有较大影响, 因此, 如何在测量过程中确保测试过程的稳定性, 并消除交流系统的噪声干扰是研究的重点和技术关键。其次是数据处理的快速性。在线监测系统使用何种处理芯片将决定处理速度的快慢。举例来说, ATMEL公司的ATmage128具有较高的性能和较低的功耗, 是相对理想的选择。第三是响应的快速性。该方面的主要难点在于选择哪种总线接口方式以及通信介质, 例如CAN总线接口方式对很多功能进行了集成, 并废除了站地址编码, 能够满足工业上的一般需求。至于通信介质则可以使用光纤、同轴电缆或者双绞线。

3 蓄电池在线监测系统的实现

3.1 系统硬件

系统硬件原理框图如图3, 主要由MC68332单片机及外围电路、声光报警和报警输出接点模块、键盘显示模块、通信接口模块、单体电池内阻采集、电压采集、温度采集模块、电池充放电电流采集模块等构成。其中, 单体电池内阻采集、电压采集、温度采集模块在实际应用中可根据具体情况进行灵活扩展, 从而有利于对不同电压、不同容量规格的蓄电池进行在线监测。

3.2 系统软件

为满足系统设计及工作需求, 提升软件的编程效率和可读性, 系统采用模块化编程。编程过程中使用ANSIC语言, 并先于SDS65集成环境中进行编译、编辑和链接, 然后完成在线仿真和调试, 显著提高编程和调试效率。系统程序包括主程序、单体电池电压采集、内阻采集、温度采集程序、时钟处理程序及串口通信服务程序等。系统主程序流程图如图4。

3.3 系统主要技术指标和参数

按照上述思路进行设计、调试后, 可得到的系统主要指标和参数如下:

在电压测量方面, 被监测电池的数量最多达224节, 单体电池电压测量范围是0V到16V, 精度为±0.2%;其次, 在内阻测量方面, 达到0mΩ~100mΩ测试范围, 测量精度为±3%;另外, 在温度测量方面, 实现55℃~+125℃的测试范围, 精度为±0.5℃;在电流测量方面, 测试范围达到0A~2000A, 精度为±1%。

4 结语

实现对蓄电池组的实时、准确的在线监测是确保直流系统可靠、稳定运行的关键, 有利于消除直流系统的安全隐患, 也是当前研究的热点和重点。本文提出的测试方案可保证测试数据准确、可靠, 并在测试过程中不会对电池本身造成损伤, 具有一定的实践指导意义, 但在测试速度和抑制系统干扰方面不及直流瞬时放电测试法。因此, 有必要开展更为深入的研究, 充分分析各测试方案的特点与优劣, 形成更加完善的测试方案, 以提高直流系统运行状态监测技术水平。

参考文献

[1]高鹏, 崔君莹, 白瑞雪.阀控密封式铅酸蓄电池的原理及其运行维护[J].电源技术应用, 2009.

[2]史相玲.蓄电池在线监测系统的研究[D].河北:河北农业大学, 2009.

性能监测系统 篇7

关键词：SCR脱硝系统,性能验收试验,系统运行,监测

在燃煤电厂SCR脱硝系统经过168h满负荷试运后, 应组织性能保证值的验收试验, 确认系统的设计是否符合规定的相关性能。如果各项指标达到要求, 即意味着竣工验收测试完成, 然后在移交后的运行中进行运行监测。

1 电厂SCR系统脱硝的性能验收试验

第一, 保证测试工作顺利实施应准备好仪表。压力表:1套 (为SCR压损测量使用) 。在性能测试试验中将使用到所有安装在实际设备上的永久分析器。为了保证测试结果的有效性, 在测试前后, 分析器应经过标准气体标定后才能使用。

第二, “烟气测量代表性测点的确定”中相关规定性能试验中必须进行的数据测号。NOX/O2:反应器进、出口;氨气浓度:反应器出口;SOx浓度:反应器进口;三氧化硫:反应器进、出口;通过SCR反应器压力损失。

第三, 测试程序。确认机组正在额定负荷的条件下运行;在系统稳定运行后开始进行测量和取样;记录好机组的负荷情况和SCR系统的过程数据;在整个性能测试中, 应保持机组连续稳定运行, 尽可能不改变燃料成分和锅炉的吹灰器运行状态。利用水压计测量系统的压力损失。在性能测试运行时, 应做好作为确认脱硝性能的基本数据的过程记录:烟气流速、反应器进口NOX浓度、反应器出口NOX/O2浓度、反应器进口烟气温度、喷氨流量、反应器出口氨浓度、机组负荷、机组燃料种类、稀释空气流量和差压损失。

第四, 试验分析。A.在测试的条件偏离规定的设计条件时, 测得的数据应修正曲线进行修订。B.若性能测试的结果, 经过修正值后仍不符合保证值, 则性能测试要重新进行。C.如果在第二次试验中保证值不理想, 要重新完成喷氨格栅调试、NH3/NOX摩尔比的变化试验, 以确保氧的分布均匀性, 再重新进行性能测试。D.在多次试验测量的数据仍超过保证值时, 要考虑对系统的相关内容进行重新设计或修改。

2 电厂SCR脱硝系统运行监测

2.1 SCR脱硝系统运行监测的必要性

燃煤电厂SCR系统运行监测能保证SCR系统的安全经济运行, 提高运行水平, 由于计算机监视系统可以把分散的、大面积的控制台式的监视变为集中的CRT监视, 缩小了监视面长度、可以减轻运行人员的负担。对特定的SCR系统进行监测, 主要有以下几个原因。

第一, 在线连续监测仪表的标定。SCR运行监控系统与常规仪表相互备用, 通过对在线仪表进行标定, 提高SCR系统运行的可靠性。

第二, 过程控制和操作。SCR运行监控系统通过对现场数据的采集分析, 能有效控制和操作SCR系统的运行过程。

第三, 识别过程故障SCR运行监控系统对SCR系统的运行提供了详尽的过程描述, 有利于分析运行过程中的故障, 防止它发展成为重大事故。

第四, 评价和优化系统性能。SCR运行监控系统通过所积累的大量统计资料, 为评价和优化SCR系统提供依据。

第五, 系统性能测试。SCR运行监控系统利用计算机采集存储的数据进行试验数据记录、数据整理分析以及统计报表的自动生成等, 为系统性能测试提供依据, 可以减轻运行人员的工作量。

第六, 监测NOX排放量。SCR运行监控系统严格监测NOX排放量, 以满足业主要求, 达到环保排放标准。

2.2 监测计划应考虑的因素

2.2.1 可靠性、实用性和有效性问题

第一, SCR系统运行监测的主要目的是要保障SCR系统中机械设备的工作可靠性, 所以, 监测系统自身应具有更高的可靠性。

第二, SCR运行监测系统应具有实用功能, 系统硬件配置与软件操作性能应从用户的角度出发, 方便、实用。

第三, 要保证分析、诊断结果的有效性, 在被监测机械设备出现故障前能够起到预防作用, 在设备发生故障时能及时给出正确的判断。

2.2.2 经济性和发展性问题

按SCR系统中机械设备的具体情况, 在确保满足监测要求的条件下, 要尽量节省投资。按电子技术发展迅速, 软件升级换代周期短的特点, SCR系统运行监测系统要具有可扩展和自开发性能, 保证技术发展的连贯性和一致性。尽管建立SCR运行监测系统需要增加一定数量的设备投资, 但是采用了这样的系统后, 运行人员可以动态地掌握设备的运行状态, 了解设备状态随时间变化的趋势, 避免突发性或灾难性事故的发生。

2.3 建立科学的、严密的化学监测机制

这对SCR系统稳定运行至关重要。如果SCR系统中一些关键运行参数没有进行化学监测, 将无法保证SCR系统稳定运行, 也无法知道NOX的排放是否达到环保标准。为掌握脱硝性能、脱硝反应以及其他基本处理过程的状态, 应定期在相关设备和管路上抽样, 分析化学成分, 参考分析结果来控制流体参数, 这是建立化学监测机制的主要目的。典型SCR系统的化学监测机制主要包括以下内容:进行NH3分析:氨水的浓度;实施催化剂的活性监测;进行烟气分析:催化反应器进出口烟气温度, SO2浓度, NOX浓度, As含量, 碱金属含量, 水分, 烟尘浓度、流量等。

调试时, 要按需要随时进行烟气的采样和分析, 分析项目按调试需要确定。运行时, 每2h通过系统安装的在线监测仪表对反应器进出口烟气进行一次检测。检测项目为反应器进出口烟气温度、SO2浓度、NOX浓度、As含量、碱金属含量、水分、烟尘浓度、烟气流量等。每三个月对在线监测仪表进行对比试验一次。

参考文献

[1]蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册[K].北京:化学工业出版社, 2009.

性能监测系统 篇8

关键词：Java应用,Web技术,服务性能监测

1 引言

Java作为一款具有卓越的高效性、通用型、可移植性和安全性的程序设计语言,是目前使用人数最多、范围最广的软件开发技术之一,在企业中得到了广泛的应用。在产品开发上也将Java应用作为首选,在测试的过程中,不仅需要关注产品的功能属性是否得到满足,更要关注产品包括性能、安全性等在内的非功能性质量属性。在日常的测试工作中,我们常常需要了解一个产品在不同的Linux安装环境下的性能表现,比如CPU是否过高、内存消耗是否过多等。市面上针对Linux上的Java应用性能监测工具主要分为两类,基于命令行的和提供可视化图形接口的。

2 性能监测工具

Top是Linux系统提供的交互式的性能监控工具,类似于Windows的任务管理器,它能实时显示系统中各进程的资源占用状况。通常Top命令被用来监控系统实时负载率、进程资源占用情况及其它各项系统状态是否正常。Top是一个动态显示过程,用户可通过按键的方式来不断刷新当前状态。前台驱动的Top指令会独占前台并阻塞直至用户交互或者终止程序。更准确地说,Top命令提供了对系统处理器状态的实时监视。

Jstack(Stack Trace for Java)是Java内置的堆巧跟踪工具,用于生成虚拟机当前时刻的线程快照,一般称为threaddump或者Javacore文件。线程快照指当前虚拟机内每条线程正在执行的方法技巧的集合。通过分析快照信息,用户可W定位线程出现长时间停顿的原因,常见原因如线程间死锁、请求外部资源、死循环等。使用jstack可W用来查看各个线程的堆栈信息,这些堆栈信息一般包含完整的类名及所执行的方法,根据编译参数还可能包含源代码的行数。用户可根据这些信息了解线程没有进行响应的具体原因。一般来说,线程快照常用来诊断内存泄露和发现死锁线程。

3 项目概述

本系统是为e Bay内部员工开发的一款针对远程Linux主机上的Java应用的性能表现的监测工具,旨在帮助用户解决远程监测特定应用的性能表现步骤繁琐,效率低下以及展示结果不够生动直观的问题。该系统的主要功能是基础的监测功能,相对于商业的远程监测系统来说略为简单,但服务有针对性且价格低廉,有助于降低企业成本。

系统总体的业务流程,具体分为以下几个步骤:

(1)用户指定主机和应用,发起一个监测任务。

(2)通过网络获取性能数据并进行分析。

(3)将分析完的数据存储到数据库中。

(4)数据进行图形化展示。

4 项目

4.1 性能数据的采集与存储

性能数据的采集与存储是整个系统的基础模块,在用户针对特定应用发起一个监测任务之后,系统便根据用户提供的账号信息按照一定频率远程登录到特定主机上开始采集相应的性能数据,并持久化存储起来。进程信息是获取CPU信息、内存信息及线程信息的基础,线程信息是对CPU和内存信息的补充说明,旨在通过提供Java的堆栈信息帮助用户进一步分析内存泄露等问题的原因。

4.2 监测任务的管理

用户在某个时间点下发起的针对远程主机上的特定Java应用的性能监测称为一次监测任务。用户可以在同一时间点下针对同一个环境域内的主机发起多个监测任务,这些监测任务组织在一起称为一次监测作业。文中监测任务的管理,不仅囊括了对监测任务的管理,也包含了对监测作业的管理。用户可以对监测任务进行添加、删除、修改、查看和查找、批量进行添加和删除操作,以及开启和停止监测任务。除此之外,用户可以选择导入己监测完成的任务,导入后可对其进行修改后再添加。

4.3 可视化的性能报表

对于采集到的性能数据,形成可视化的报表,以直观的图表形式展示给用户。

4.4 阈值告警

对于系统所监测的各种性能数据,判断是否高于各项指标的阈值,如果超过阈值则会通知用户。阈值的选取需要结合实际应用情况,本系统中将阈值的设置留给用户自定义,如果用户未定义,则采用系统中默认的阈值。

4.5 系统通知

系统通知是为了让用户能够及时获知当前监测任务的运行状态、结果和告警信息,在实现方式上,本系统采用邮件通知的方式。邮件通知按紧急程度分为3个级别,分别是一般通知、告警和错误。系统运行中的低优先级信息如监测任务的状态及性能数据属于一般通知级别;系统运行中的阈值告警信息属于告警级别;系统监测过程中发生的异常或者错误信息,如用户名错误,无法获取Java进程信息等属于错误级别。用户可W自定义接收邮件通知的级别。为了降低系统耦合,本系统分为控制台子系统和监测子系统两个子系统。其中,控制台子系统是面向用户的前台系统,负责为用户提供统一UI,普通用户可以通过该系统来提交监测任务,查看性能报表和管理监测任务。监测子系统是负责处理具体业务逻辑的后台系统,执行具体的性能监测工作,它接收并响应控制台子系统中已开启的监测任务的请求,根据用户提交的监测任务信息,远程登录到指定主机上,按照一定的流程,获取性能数据,持久化存储起来。同时可根据用户设置,将监测过程中发生的异常情况、性能结果和告警信息以邮件的方式告知用户。

考虑到如今网络遍布全球,网络技术高速发展,Web技术作为企业Internet的核心、,提供了一种与平台无关、统一而简单的交流方式,自然而然,使用Web技术来实现监测系统成了人们的首选。借鉴Web的分层架构,本系统总体采用三层的分层结构,大致分为表现层、业务逻辑服务层和数据访问层。将控制台子系统设计为一个专门负责为用户提供UI的Web应用,它主要为用户提供监测任务管理UI和性能报表展示UI,对应三层结构中的表现层,监测子系统则是一个负责处理各项请求的Web服务,它在接收到用户请求后,根据请求的不同类型,进行相应的处理,并与数据库产生交互,对应三层结构中的业务逻辑服务层和数据访问层。其中,开启监测任务作为监测子系统对外提供的服务中最为重要和复杂的一种,将实际完成对应用的实时监测,当监测子系统接收到来自用户开后监测任务的请求时,它将按照一定的频率使用SSH协议登录到远程主机上针对指定的Java应用采集相关的性能数据,并进行处理分析,并将最终分析结果发送给系统,由监测子系统最终存储到数据库中,当每个周期的性能数据采集完成时,系统将会把性能数据结果以邮件的方式发送给用户。监测过程中发生的异常、错误以及阈值告警信息,也将以邮件的方式告知用户。在该架构中,控制台子系统作为一个Web应用,是一个纯粹的前台系统,其主要职责是为用户提供简单易用的操作界面,所有的后台逻辑都由监测子系统来处理,控制台子系统以调用监测子系统的Web服务的方式来实现用户请求,不与数据库产生直接的交互。也就是说,控制台子系统必须依赖监测子系统提供的各项服务来满足用户需求,而监测子系绕作为实际处理各项请求的Web服务应用,则可独立运行并能接收直接来自用户的符合Web服务规范的请求。这种面向服务的架构,具有松耦合、易操作等优点,同时也易于进行分布式部署,有利于提高系统的性能。

5 监测子系统

由总体设计可知,监测子系统是一个负责处理各种请求的Web服务,考虑到传统的基于SOAP协议的Web服务的接口较为复杂,调用者和服务之间有着紧密的耦合,因此,将该子系统设计成REST风格的Web服务,一种基于资源的服务访问框架,该架构的优点是松耦合且更轻量简单。

6 数据库

考虑到Web应用和服务在数据访问操作中主要面向准结构化数据和非结构化数据,其需求与传统数据库所管理的结构化数据有显著区别,由于非功能性需求中提出系统在后续的开发中应能轻松拓展所支持的应用类型和性能指标,而传统的关系型数据库在可拓展性方面表现得比较差劲,因此本系统决定采用拥有灵活数据模型、易于拓展且能高效处理大数据量的非关系型数据库Mongo DB。

不同于传统的数据库表结构设计,Mongo DB是面向文档的文档数据库,在这种数据库中它的存储单位是集合,对应传统数据库中的表。严格来说,Mongo DB无需事先为要存储的数据建立字段,没有固定的数据结构,可随时存储自定义的数据格式。尽管如此,在系统设计时还是定义了基本的信息结构,以满足系统最基本的使用。

7 结语

系统从实际需求出发,测试和开发人员需要远程登录到主机上使用命令行工具查看Java应用性能表现,用户期望能有自动化工具来完成该项工作,同时提供直观生动的性能监测结果。针对这种需求,给出了一套基于Web的性能监测的解决方案,设计并实现了Java应用性能监测系统。

参考文献

[1]冯新扬,沈建京.REST和RPC:两种Web服务架构风格比较分析.小型微型计算机系统.2010,31(7):1393-1395.

[2]李陈军.基于Mongo DB的SNS平台设计与实现.硕士论文论文.南京理工大学计算机技术,2013.

[3]吕明育,李小勇.No SQL数据库与关系数据库的比较分析.微型电脑应用,2011,27(10):55-58.

[4]谈天龙.应用服务器数据监测系统的设计与实现.硕士论文.电子科技大学软件工程,2015.

性能监测系统 篇9

1 工程概况

某大跨径双薄壁墩连续刚构桥的跨径组合为 (87+144+87) m, 桥梁长度318 m, 桥梁总体布置示意图见图1。桥梁横断面布置示意图见图2。桥梁建设规模为双向6车道, 总宽为25 m:0.5 m防撞墙+11.75 m车行道+0.5 m中央分隔带+11.75 m车行道+0.5 m防撞墙。桥位河道规划为Ⅳ级航道, 通航尺度按双向通航孔净宽90 m、净高8 m控制。此桥拟安装健康监测系统并建立即时评估系统。

2 桥梁结构健康监测系统概念设计

根据本桥所处地理位置及当地维护能力, 健康监测系统的设计目标制定为:全面获取桥梁运营状况的信息, 评估结构的安全性、耐久性和使用性;为桥梁养护、维修和管理提供决策;对设计假定和设计荷载进行验证, 完善设计规范。

基于本桥健康监测系统设计目标, 提出主要监测内容:桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理和力学状态;桥梁结构构件的耐久性、结构构件疲劳损伤情况评估、可靠性预测;大桥所处环境和承载能力评估。根据主要监测内容, 结合桥梁管养的经济性、可行性及适用性拟定监测参数:环境温度;主跨结构基础不均匀沉降;主梁、主墩结构挠度及变形;主跨结构典型截面应变;裂缝;交通荷载。关系网络示意图见图3。

本桥健康监测系统包括采集测量系统和数据分析处理2个部分, 共计4个子系统 (见图4) 。为使各系统为决策者针对特定目标作出正确决策, 应保证各子系统的可靠性、先进性、可操作性、易维护性、完整性和可扩容性。限于篇幅, 子系统不再赘述。

3 桥梁结构健康监测系统实桥设计

基于本桥构造特点, 制定相关实施方案 (见图5) 。图中T1表示光纤光栅温度传感器测点、T2表示温度传感器测点、MP表示基准桩、MC表示控制点、MT表示测量点、L表示连通计测点、S表示应变测点、V表示主动防撞监视仪测点、TR表示交通荷载监测点。监测方式如下。

1) 环境温度监测。光纤光栅温度传感器布置在桥面和主墩处;温度传感器测点安放在主梁的墩顶、跨中和四分点, 主墩的墩顶和墩底。

2) 主桥结构基础不均匀沉降监测。基准桩共计2个, 布设于河堤稳定基岩上;控制点共计4个, 用于提供桥梁左右侧参考坐标;监测点布设于主墩和边墩承台角点, 主墩布置8个观测点。

3) 主梁、主墩结构挠度及变形监测。主梁挠度采用连通液位计监测, 观测点布设于箱梁内部各八分点处;主墩水平变形采用全站仪, 测点设于墩顶、墩中和墩底。

4) 主跨结构典型截面应变系统。采用磁感应应变计监测混凝土应变, 观测点布设于主跨梁体内部两侧, 分别位于各四分点截面处。主墩、边墩处设在顶部和底部。

5) 裂缝监测。综合考虑测量精度、监测技术成熟度的水平及成本等因素, 采用目测方法寻找裂缝, 再用数显裂缝宽度观测仪测量裂缝宽度。

6) 桥面车辆荷载监测。动态称重系统位于其中一个过渡墩附近, 监测车道数为6车道。

以上6个方面为结构自身特性监测, 采取长期在线监测与人工定期巡检相结合的方式, 保证桥梁能够得到定期体检, 但是考虑到桥位下方航运繁忙, 为避免发生船撞事故, 采用主动防撞系统提供在线预警, 保证船舶航行及桥梁结构安全。

4 桥梁结构服役期使用性能评估方法

本桥服役期使用性能以结构体系可靠度衡量, 评估方法:分解整体结构直至单个构件, 建立各种类型构件的可靠性计算模型, 明确构件之间的功能关系, 根据各种材料、构件特性及荷载计算整个结构体系的可靠性。研究方案见图6。

假定混凝土、钢筋等材料根据桥位环境发生劣化 (计算模型按CECS 220:2007《混凝土结构耐久性评定标准》的相关规定) , 通过健康监测系统得出桥梁构件在时刻t对应的截面特性, 求解结构承载力。结构活载效应为桥面车辆荷载、墩台不均匀沉降、整体温度变化及梯度温度。基于结构抗力、荷载效应及数据统计特性 (假定各参数统计特性均服从正态分布) , 采用一次二阶矩法得出各构件可靠指标[1]。

体系可靠概率采用路集法, 即串并联模型法[2,3]。以本桥整体抗弯承载力为例说明计算方法:建立以主梁构件及薄壁墩为独立单元的串联模型, 根据构件关键截面的抗弯承载力及弯矩的统计信息分别求出每个构件的可靠概率, 再根据串联计算公式得出结构体系抗弯承载力的可靠概率。

5 结语

1) 健康监测系统的监控范围包含桥梁关键部位、桥位自然环境、河道航务、过桥车辆, 形成较为全面的动态实时系统。

2) 体系可靠概率计算方法利用健康监测系统提供的实时数据对大桥的安全性进行动态监控, 为大桥的运维管理提供技术保障。

参考文献

[1]王娴明, 赵宏廷.一般大气条件下钢筋混凝土结构构件剩余寿命的预测[J].建筑结构学报, 1996, 17 (3) :58-62.

[2]秦荣, 梁汉吉, 孙千伟.大型复杂结构体系可靠度分析的QR法[J].广西大学学报:自然科学版, 2008, 33 (1) :10-15.

核电厂蒸发器性能监测探讨 篇10

蒸汽发生器传热管在运行中, 由于表面交替蒸发和湿润, 导致二次侧流体中的杂质沉积在传热管表面, 形成表面污垢。 污垢热阻不仅增加了传热热阻, 降低了蒸发器的换热效率, 导致二次侧蒸汽压力降低, 而且还会因为污垢层增厚而减小流通截面积, 引起流动阻力增大和流动不稳定。由于传热管污垢热阻增加, 导致传热管传热性能恶化, 最终导致蒸汽发生器热工性能降质。

为了及时了解蒸汽发生器热性能最新的降质状况, 就需要对蒸汽发生器进行性能监测。蒸汽发生器性能监测实际上就是对蒸汽发生器传热功能的监测, 通过对核电厂的运行数据进行持续的分析计算, 得到蒸汽发生器热性能参数的变化趋势, 从而作为评价电厂运行状况的依据, 并为核电厂全功率运行和蒸汽发生器二次侧的运行和维修提供指导。

2 蒸汽发生器热性能监测简介

蒸汽发生器性能监测主要研究蒸汽发生器传热管污垢对传热的影响。 开展蒸汽发生器热性能监测, 首先需要进行核电厂历史数据的收集, 包括蒸汽发生器结构参数, 设计参数及运行数据。 然后进行蒸汽发生器热性能分析评定。 分析评定主要通过蒸汽发生器热工水力分析程序SGTH来进行, 它可以分为当前状态评定和未来运行状态预测。 前者是评定现在的状态如何, 以确定当前蒸汽发生器是否满足传热裕量的要求, 后者是评定未来的热工性能如何发展, 以确定未来蒸汽发生器是否满足传热裕量的要求。

在热性能分析评定中主要是通过比较热功率、蒸汽压力、一次侧平均温度、 污垢热阻及堵管率五个指标来对蒸汽发生器进行评定, 最后, 根据分析评定结果对蒸汽发生器热性能进行评定及提出建议。 其中传热系数是表征蒸汽发生器传热能力的主要参数, 而污垢热阻则是其中随时间变化而变化, 并导致蒸汽发生器传热能力下降的主要因素, 是蒸汽发生器热性能分析的主要内容。

3 蒸汽发生器热性能监测的步骤

对于蒸汽发生器热性能的评价的步骤包括:

(1) 根据蒸汽发生器的历史运行数据, 计算出各个阶段蒸汽发生器的功率水平、蒸汽压力、平均传热系数及污垢热阻, 描述其发展变化的过程, 并与设计要求对比, 对蒸汽发生器当前传热能力进行评价;

(2) 根据计算结果, 预测污垢热阻的发展趋势;

(3) 根据污垢热阻的发展趋势, 结合堵管数量的变化趋势, 预测蒸汽发生器热工性能 (热功率和蒸汽压力) 的发展趋势。

蒸汽发生器性能监测的过程则是对蒸汽发生器的热性能进行定期或不定期的持续的分析评定的过程。

4 蒸汽发生器热性能监测应用

2014 年对某电厂蒸汽发生器进行了热性能监测。 电厂提供了2001 年6 月至2014 年2 月期间的运行数据, 包括一次侧的压力、流量、进出口温度, 二次侧蒸汽压力、给水流量、给水温度, 排污流量, 排污温度等。

根据采样数据, 可以计算得到2001 年-2014 年这一区间蒸汽发生器的平均传热系数和污垢热阻的变化趋势 (图1 为污垢热阻变化趋势图) 。蒸汽发生器的传热系数先增大, 后减小;而污垢热阻先减小, 后增大。 由此可知, 蒸发器的传热性能在起始阶段, 随时间逐渐变好, 后又逐渐恶化, 这和污垢热阻变化趋势一致, 污垢热阻先减小, 后增大。

在污垢的形成过程中, 一方面污垢物质会沉积到换热面上, 从而增加热阻, 但另一方面也存在污垢组分被流体冲击而剥离, 使污垢热阻减小的现象, 而计算得到的污垢热阻随时间的变化则是这两个现象形成结果的叠加对蒸汽发生器传热的影响。对计算所得的污垢热阻值进行分段线性拟合, 发现污垢热阻的变化经历了三个过程:过程A, 污垢热阻逐渐减小, 且大于零;过程B, 污垢热阻且进一步减小到某一值然后逐步增大, 但始终小于零;过程C, 污垢热阻大于零, 且逐渐增大。每一个过程都和污垢的形成过程相对应。

A的过程是污垢生成的起始阶段, 这一过程为污垢组分在传热管换热面上的增长过程。 在A的发展过程中, 污垢热阻逐步下降到0, 这主要是由于在蒸汽发生器开始运行的阶段, 传热管表面光洁度比较高, 不利于传热, 从而使热性能恶化, 表现出的污垢热阻值反而比较高。随着清洁换热面和不洁净流体的不断接触, 局部传热管表面有初始污垢出现, 少量污垢的生成相当于增加了传热管表面的粗糙度。 在对流换热模式下, 传热管表面粗糙度的增加, 中断了热边界层的发展, 使流动始终处于热边界层发展之中, 而不能达到充分发展, 因而努塞尔数始终处于较高的值, 同时, 表面粗糙度的增加减小了粘性底层厚度, 从而有利于湍流扩散, 使传热得到强化;而在沸腾传热模式下, 传热管表面粗糙度的增加相当于在加热表面增加了汽化核心的数目, 大量的沸腾汽泡在加热壁面上生成, 在一定程度上提高了液体微层的扰动程度从而提高了对流传热性能, 因此表现出平均传热系数升高, 污垢热阻下降。

在B过程, 污垢热阻继续减小, 出现了负值。 在B的过程中, 当由污垢引起的蒸汽发生器一、二次侧传热热阻的减小大于污垢层导热热阻的增长时, 表现出来的污垢热阻值继续减小, 为负值, 反之, 污垢热阻逐渐增大, 当两者相等时, 污垢热阻值为零。

C过程是污垢的发展阶段, 污垢热阻随时间逐渐增大。 当传热管换热面上的污垢继续生成下去时, 生成的污垢要向三维方向发展, 由于垂直方向上污垢的生长受到流体剪切力的作用而受到抑制, 因此污垢向水平方向发展, 当传热管换热表面基本被污垢组分覆盖后, 污垢的沉积过程为污垢组分在污垢层上的增长过程。表面粗糙度由金属的粗糙度逐渐转化为污垢层的粗糙度, 变化相对较小。 污垢层随时间逐渐增大, 最终导致传热性能降低, 污垢热阻逐渐增大。

根据电厂提供的运行数据以及图1污垢热阻变化趋势图, 如果蒸汽发生器传热管污垢热阻以目前的发展趋势增大, 结合图中的分段线性拟合线, 可以推算出未来五年内污垢热阻值大概为:

可以看出, 污垢热阻总体上呈缓慢增长的趋势。 按现阶段等效污垢热阻的发展趋势, 在未来几年内, 各个蒸汽发生器等效污垢热阻值不会超过设计值, 蒸汽发生器可维持现阶段热功率水平运行, 并保证蒸汽压力和蒸汽产量维持现阶段水平不变。 需要强调的是, 随着时间的推移, 蒸汽发生器的等效污垢热阻增长速度可能会加快。 因此需要密切监视蒸汽发生器热工参数的变化, 定期分析等效污垢热阻随时间的变化趋势及其超过设计值的时间点。 同时, 应采取相应的措施控制污垢的增长, 使蒸汽发生器保持较好的运行状态。

5 总结

蒸汽发生器性能监测, 是基于蒸汽发生器设计数据、结构数据及历史运行数据, 对蒸汽发生器的传热性能进行及时评价, 并对今后一定时期内蒸汽发生器传热性能进行预测, 为蒸汽发生器运行和检修提供依据。