安全监测预警系统

关键词： 预警系统 煤矿安全 事故 监测

安全监测预警系统（精选十篇）

安全监测预警系统 篇1

尾矿库安全监测的目的在于实现对尾矿库安全状态的预警,提前发现存在的安全隐患,及时分析原因,进行安全管理决策和制定相应的对策措施。尾矿库安全监测与预警预报相辅相成,为使尾矿库在线监测系统能更全面地发挥作用,需要对各项监测指标建立不同的预警控制值。据笔者调研,现行各类岩土工程监测规范中,除规范[1]和[2]外,其它相关行业的边坡、大坝、隧道等规范均未给出报警控制值。制定有效的安全预警控制值是各行业面临的重大课题和技术难题[3,4]。尾矿库的尾矿颗粒细、分期筑坝、坝高不断变化,与土石结构差别大,尾矿库型式、筑坝方式也多种多样。建立完整的尾矿库监测预警标准是一个十分复杂的课题,具有重要的实用价值。本文尝试建立尾矿库安全监测预警系统,给出监测预警控制标准,为尾矿库安全管理提供参考。

2 安全预警的关键要素

尾矿库安全预警系统的关键要素包括预警指标和预警准则。

2.1 预警指标

依据监测结果的安全预警:定量资料主要取自于尾矿库在线监测指标和人工监测指标。据此,确定的安全预警定量指标包括浸润线埋深、坝体位移、库水位、超高、滩长、降水量。

尾矿库是一个完整的系统,它将相互作用和相互依赖的若干指标组合起来,综合保障安全运行。

2.2 预警准则

以综合反映尾矿库安全状态的安全系数为基础,对各监测指标分别设定预警阈值的原则,来拟定预警准则。

预警准则的最核心问题是确定预警阈值(控制值),它对于预警的准确性具有重要作用。当预警指标的度量值偏离其安全水平并超过预警阈值时,警情即出现。要科学合理地确定阈值,使之能准确地对尾矿库安全运行状况和趋势作出判断。

3 预警级别

参照地质灾害、环境污染、防汛、气象等相关行业的预警级别划分方法,建立尾矿库安全监测的三级预警模式,含义和特征如下。

3.1 黄色预警(Ⅲ级)

含义:尾矿库灾害发生具有一定可能性。

特征:各项定量指标中除浸润线外,有一项定量指标超出相应警戒值,而各定性指标均未达到相应警戒值时,可判定为黄色预警状态。此时,坝体总体来说是安全的,但尾矿库运行存在一定的风险。

防御措施:适当加大尾矿库巡查频率,对超标的监测指标进行分析,分别进行整治,防止安全状况进一步下降。

3.2 橙色预警(Ⅱ级)

含义:尾矿库灾害发生可能性较大。

特征:满足至少下列条件之一时,可判定为橙色预警状态:①浸润线埋深监测值小于预警标准;②其它定量监测指标,有2项及以上超出相应警戒值;③定性指标有2项及以上处于橙色预警状态。此时,尾矿库产生溃坝的可能性较大,尾矿库已经进入警戒阶段,坝体已脱离安全阶段。

防御措施:①立刻组织相关人员分析指标观测值恶化的原因,同时制定可改善指标值的方案,并且及时实施方案;②提醒下游的厂矿、学校、居民等密切关注通知,以防事故突然发生。

3.3 红色预警(Ⅰ级)

含义:灾害发生可能性大。

特征:大部分定量指标和定性指标超出相应警戒值或红色预警值,可判定为红色预警状态。此时,尾矿库已处于破坏临界状态,坝体已经处于危险状态,尾矿库产生溃坝的可能性极大。

防御措施:①暂停尾矿库作业;②迅速降低库区水位;③以最快的速度采取措施保证坝体的安全;④观察其他监测指标的变化速度和发生地震的可能性;⑤立刻组织下游居民转移以保证安全。

4 预警方法

4.1 定量指标预警

渗流、坝坡稳定和洪水漫顶是尾矿库溃坝事故发生的主要原因,应作为观测和预警的重点。尾矿库渗流可通过浸润线埋深来反映;坝坡稳定性可通过坝体位移来反映;漫顶可以通过调洪能力(体现在库水位、干滩高程和降水量)来反映。因此,与之相关的浸润线埋深、位移、库水位、干滩长度和降水量等应作为检验尾矿库安全的重要定量监测指标;而浸润线作为尾矿库的生命线,其埋深更是最重要的监测指标,应给予较其它指标更为重要的地位,这在3预警级别定义中有所体现。

4.1.1 浸润线预警

据规范[5]和[8],尾矿坝下游坡浸润线最小埋深应不低于控制浸润线埋深和表1数值。

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4.1.2 库水位预警

(1)正常水位(最高洪水位)。

(2)上游式尾矿库的库水位需满足最小安全超高要求,见表2。

4.1.3 滩长预警

尾矿库的干滩长度不应小于坝体高度,且满足表3和表4的要求[5,6,7],还有设计提出的控制滩长。

4.1.4 降雨量预警

应首先结合设计洪水标准,验算相应降水量时的尾矿库排洪系统是否满足调洪要求。当不满足调洪要求时,根据监测值做出预警判断。

(1)黄色预警:6h降雨量50mm以上,且降雨持续。

(2)橙色预警:3h降雨量50mm以上,且降雨持续。

(3)红色预警:3h降雨量100mm以上,且降雨持续。

以上预警值是根据中国气象局的暴雨预警信号等级标准[9,10]确定的,可供尾矿库降雨预警参考。

需要注意的是,对不同尾矿类别、尾矿库等别和库区地质地貌条件,临界降雨量是不同的。但目前关于尾矿库临界降雨量的历史记录稀少,建议根据尾矿库溃坝发生时的历史降雨量、降雨强度、降雨持时和其它内在地质环境因素建立耦合模型,通过非线性的方法确定其临界降雨指标。

4.1.5 堆积坝坡比预警

尾矿堆积坝的下游坝坡坡比应经稳定计算确定。在初步估算时,上游式尾矿库的下游总坝坡比不宜大于1:4,中线式及下游式尾矿库的下游总坝坡比不宜大于1:3,还有设计值。

4.1.6 位移预警

与其它监测指标相比,位移监测预警控制值的确定是最复杂的。首先建立位移预警值的确定原则:①尾矿库在运行初始期可采用本文设定的位移警戒值;②三等及以下尾矿库在尾矿坝堆积至1/2～1/3最终设计总坝高,一、二等尾矿库在尾矿坝堆至1/3～1/2最终设计总坝高,应对坝体进行一次全面勘察[6];③在全面勘察和积累足够监测资料基础上,根据计算,进一步调整位移监测控制值,以提高预警准确性。

位移监测控制值的计算方法:通过建立考虑一定置信区间的数学模型,并形成数学表达式来确定;根据最不利可能因变量组合,并计入误差因素来确定极限值作为监控指标;通过符合稳定及强度条件的临界安全度或可靠度来反算出监测量的允许值作为监控指标。

位移作为各类岩土工程的主要监测指标,一般来讲,其预警不但要控制监测项目的累计变化量,更要注意控制其变化速率[11]。累计变化量反映的是监测对象的即时与危险状态的关系,变化速率反映的是对象变化的快慢。变化速率过大,往往是事故的先兆。当监测数据超过其中之一时,进入预警状态,必须及时报警。

对我院多年来获取的尾矿库位移监测数据进行整理、整编和分析后,提出尾矿库位移及孔压监测预警值见表5。表5中,考虑到不同监测项目、筑坝方式和尾矿库等级的预警值区别;提供的位移报警值是一个取值范围,而具体的报警值由设计方根据土质特征和周边环境保护要求,结合工程经验给出合适的预警确定值。

注:①据规范[12]10.1.3,测量精度值约为允许变形量的1/20。②变化速率报警:连续10个监测周期超过预警值,应报警[13]。

今后,尚需通过对不同地质条件下尾矿库主要形式的不断调研,选择有代表性的地区开展专题研究,搜集工程技术信息,进一步深入研究不同地质条件下各类尾矿库形式的位移监测报警值。

4.2 定性指标预警

除以上定量指标,还需一些定性指标。定性与定量相结合可对尾矿库安全状态做出更有效的判断。与定量指标不同,定性指标在判断过程中不是通过仪器对数据进行读取,而是依据主观感受做出评判,涉及人的主观性要多一些。具体工作中,往往要使用表格或问卷,评判时依然按照黄色、橙色、红色3个等级标记指标的现状。

4.2.1 排洪设施现状判断

若排洪设施各构筑物满足设计要求,且工况正常,有轻微的破坏和损伤但不影响使用,则标记为黄色预警。

若排洪设施出现明显的漏筋、裂缝或者倾斜等一系列具一定危害的损伤,则标记为橙色预警。

若排洪设施出现部分堵塞或坍塌,排洪功能近乎丧失,则应标记为红色预警。

4.2.2 坝体滑动迹象判断

当坝体未出现滑动现象,但是从某些经验或其他迹象判断坝体可能会具有滑动趋势时,则将该项判断为黄色预警。

当坝体出现轻微的不连续浅层滑动时设置为橙色预警。

当坝体已具有一定规模的浅层滑动或是深层滑动,设置为红色预警。

4.2.3 坝体出现流土(或管涌)现象判断

若坝体未出现流土(或管涌)现象,但是根据观察某些位置一段时间之后可能会出现流土(或管涌)现象,则将该项设置为黄色预警。

若坝体少量位置出现轻微的流土(或管涌)现象,则应该设置为橙色预警。

若坝体出现明显的流土(或管涌)变形、水质混浊、挟泥沙、坝外坡有较大范围渗漏逸出,应设置为红色预警。

4.2.4 坝体冲刷现象判断

若坝体的排水沟基本能够满足排水要求,冲刷对坝体表面只有轻微的影响,形成明显的浅表性拉沟,则设置为黄色预警。

若坝端无截水沟山坡雨水冲刷坝肩,或坝面没有可起明显作用的排水沟,坝体冲蚀严重,有较多较大的冲沟,则设置为橙色预警。

若由于持续冲刷已经导致坝体的局部规模性破坏,危及到坝体的稳定性,则设置为红色预警。

4.2.5 坝体塌陷现象判断

若坝体未出现塌陷现象,但根据经验某些位置有塌陷的可能,则将该项设置为黄色预警。

若坝体少量位置出现轻微塌陷现象,应设为橙色预警。

若坝体出现明显塌陷现象,应设为红色预警。

4.3 强制性要求

出现下列情况之一时,应立即进行危险报警,对尾矿库结构和周边对象采取应急措施。①当位移监测数据达到报警累计值。②位移值突然明显增大,且尾矿库坝体出现贯穿横裂缝。③库区周边的建(构)筑物、周边地面出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝。④库内水位在强降雨时持续上升,有可能超过最高警戒水位时。⑤根据当地工程经验判断,出现其他必须进行危险报警的情况。

5 结语

建立尾矿库安全监测预警系统,将模型计算、定量监测、定性判断相结合,综合确定尾矿库的安全稳定性,给出必要的预警预报。

(1)建立了尾矿库的安全预警综合指标体系。

(2)确立了尾矿库的安全预警准则。

(3)确定了尾矿库安全预警的三级预警级别和相应判定标准。

安全监测预警系统 篇2

摘要：为了有效预防地铁事故,减少人身财产损失,提出了一种适用于武汉地铁建设环境安全监测及预警系统,运用虚拟仪器、无线网络及远程监控等技术,实时采集监测数据,及时预测安全风险水平和趋势,能够在第一时间掌握地铁工程运行状况,将安全事故消灭于萌芽状态.作 者：王德利 胡洪军 褚为 作者单位：王德利(新疆煤田地质局161队,830000)

胡洪军(中国中铁电气化局集团,100036)

褚为(中国地质大学(武汉)工程学院,430074)

安全监测预警系统 篇3

关键词：空间数据库；ArcGIS Server；Flex；山火监测预警；组件式GIS开发技术

近年来，此起彼伏的山火令人触目惊心，输电线路因山火引起的跳闸停电事故越来越多，严重影响电网的安全稳定运行。山火引起输电线路跳闸停电的严重性引起了国内各省市电力部门的高度重视。及时发现火情、及时采取应对措施，是防范山火引起线路跳闸的最有效措施。

输电线路山火预警监测系统以实现山火监测预警为目标，建立山火火点、气象信息数据库，开发山火监测预警平台，利用 GIS技术预测大面积山火可能对电力设备产生的影响，分析地形地貌、气象、人文等因素对火灾发生可能性的作用，为电力部门提供科学决策，保证电网的安全稳定运行。

1 系统设计

输电线路山火预警监测系统建设采用实用、成熟的技术方法进行开发设计，考虑多源数据间的逻辑联系，顾及系统的功能需求、持续发展、维护管理与数据更新等方面的要求，结合当今计算机网络技术、GIS技术、软件工程技术、空间数据库技术的最新发展，通过基于GIS的功能定制开发，满足系统性能稳定、功能实用的用户要求。

1.1 体系结构

目前应用较成熟的软件应用体系结构有C/S（Client/Server）网络模式与B/S（Browser/Server）网络模式，在网络应用中各有所长。

C/S （Client/Server）结构，一般运行于局域网，面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强。B/S（Browser/Server）结构，数据层的数据服务器专门存放数据，应用服务器提供各类服务部件来访问数据服务器和响应客户端的请求，界面表现层即浏览器端只显示结果和发出请求。

输电线路山火预警监测系统建设采用C/S和 B/S结构相结合的模式。数据管理维护子模块采用C/S模式构建，面向特定的数据库管理用户，完成数据入库、维护等功能，该模块的用户必须具备一定的数据库管理技能和基础的地理信息知识；山火监测预警子模块采用B/S模式构建，完成地图浏览、发布、查询、分析等功能，该子模块面向更多的使用者。系统总体技术框架如图1所示。

1.2 数据库设计

输电线路山火预警监测系统数据库包括基础地理信息数据库、专题数据库、系统数据库。系统涉及的数据类型、专题较多，数据更新速度快。要满足系统平台应用的需求，空间数据库的建立采用SQL Server2008 + ArcSDE的方式进行管理，存储和管理平台发布的数据。数据库结构设计图如图2所示。

1.3 系统功能模块设计

输电线路山火预警监测系统主要包括山火监测预警子模块（B/S）和数据管理维护子子模块（C/S）两大功能模块。

山火监测预警系统是整个系统开发的核心，该子系统主要包括地图浏览、信息查询、山火预警等功能模块。

地图浏览：为用户提供直观、形象的基础地理空间信息数据、火点数据、电力设施数据的网络快速发布以及浏览显示。实现包括地图的浏览、定位、距离面积量算等功能。

信息查询：为用户提供查询业务功能。主要是针对火点信息、气象信息和各类专题图的多种方式查询。查询方式包括：通过在地图上点选火点，显示火点的相关信息；通过统计表格的形式显示某天全部火点的详细信息；提供时间、区域、线路三个查询条件，在客户端通过输入查询条件，生成火点统计表格和火点分布专题图；通过设定输电线路（空间要素）的安全距离（缓冲区半径），进行缓冲区分析，查找缓冲区以内的火点（即可能对输电线路造成影响的火点）；在客户端输入某一时间段，通过数据库分组统计查询功能，以统计表格形式显示所有线路山火告警次数；通过“显示实况气象”功能，在地图上每个站点位置显示该站点的温度、湿度、风向、风速、降水等实时气象信息；通过“查询实况气象”功能，按照气象要素条件查询指定某一天或某一时间的气象实况，生成气象站点的实时气象信息统计表格；通过“气象实况专题图功能”在查询结果的基础上生成任意指定要素专题图，并实现专题图的叠加；通过区域条件、时间条件和气象要素条件，查询、统计指定时段的气象要素（温度、雨量、湿度、风速）分布情况，生成气象统计图、表格和气象分布专题图。

山火预警：山火预警是系统最重要的功能。山火预警的方式有：提供山火火点附近的线路可能受山火跳闸等危险的告警，为线路安全提供保障，通过对当天火点的最近杆塔距离的检索，若在规定的安全距离以内，存在跳闸的可能，则对该线路及相应的杆塔号提出山火告警信息，并通过网页形式及时通知发布；根据不同的安全距离，以三种不同颜色，在地图上对每一个火点的三种告警等级影响范围进行渲染；根据最近杆塔距离与最近线路距离，在地图上高亮显示告警的杆塔和线路，并生成告警统计信息表；依據山火预警等级指数计算公式，计算气象站点的山火火险天气总指数，并经过空间插值、重分类等操作，按照不同的颜色表示不同的山火预警等级，绘制山火火险等级短期预报分布图。

数据管理维护子系统包括：地图数据管理和用户安全管理，通过后台管理功能可以对网站的各种信息进行维护和管理。

基础数据管理：包括基础地图数据的整理、符号化、分级缓存、入库、发布；政区图层数据的整理、入库；三维地形图数据的整理、入库、发布。

电力设置数据管理：包括杆塔数据的整理、入库、更新、空间信息和属性信息的修改、符号化、发布；输电线路数据的整理、入库、更新、空间信息和属性信息的修改、符号化、发布。

火点数据管理：主要提供火点数据批量入库发布、火点数据单点入库发布、火点数据删除、火点卫星监测照片入库发布。

气象信息数据管理：实现气象站点（城市信息）矢量数据的整理、入库、符号化、发布；实现长中短期气象预测文本信息的入库，以及指定时间的信息删除和修改；实现省/中央气象台气象实况数据的入库。

平均值计算：计算每天所有气象要素的日平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询；计算每月所有气象要素的月平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询；计算每年所有气象要素的年平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询。

安全距离设置：通过山火引起跳闸的机理研究结论设置，根据不同的安全距离，设定不同的告警级别。该功能提供三级预警与无预警的安全距离的用户自定义设置。山火告警中的实时告警依据安全距离的设定进行分析统计。

重点时段设置：实现分别对清明、春节、秋收、春耕、七月半、其他六个时段的时间设置，并将设置存入数据库中。

山火火险等级短期预报分布图管理：实现根据山火预警等级指数公式和96个气象站点的预报信息，计算96个站点的火险气象指数。并通过火险气象指数进行空间插值，然后依据森林火险天气等级标准的设置，将数据进行火险气象等级进行划分，生成山火火险等级短期预报分布专题图，并将专题图入库。

安全管理：实现管理员管理、IP限制管理、日志管理、数据库备份等功能。

2 关键技术实现

2.1空间数据库技术

采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据，可以充分利用RDBMS数据管理的功能，利用SQL语言对空间与非空间数据进行各项数据库操作，同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理（Transaction）、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能，使空间数据与非空间数据一体化集成。采用关系数据库管理空间数据库是GIS发展的潮流，增加了空间数据的互操作性。

输电线路山火预警监测系统地理空间数据库沿用成熟的ArcSDE结合SQL Server的空间数据管理模式，将空间数据存储在关系型数据库中，通过空间数据引擎以及应用服务器对空间数据进行有效管理，并通过专用开发包进行数据库功能开发，实现数据库系统的集成管理。

2.2 WebGIS技术

WebGIS技术是Internet技术应用于GIS开发的产物，是一个交互式的、分布式的、动态的地理信息系统。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，用户可以浏览WebGIS站点的空间数据并进行各种空间检索和空间分析。

2.3 ArcGIS Server技术

ArcGIS Server是ESRI公司的服务器端产品，是一套用于开发Web企业级GIS应用的服务器端Arcobject组件集，是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用的平台。ArcGIS Server提供了丰富的GIS功能，例如地图、定位器和用在中央服务器应用的软件对象。开发者使用ArcGIS Server可以构建Web应用、Web服务，以及其他运行在标准的.NET和J2EE Web服务器上的企业应用。它可以让开发者和系统设计人员实现一个集中的GIS，支持多用戶访问。集中的GIS服务器可以通过Web浏览器向用户提供GIS功能，简化了系统和应用程序的管理。

2.4 Flex技术

Flex是一个高效、免费的开源框架，可用于构建具有表现力的Web应用程序。这些应用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，运行时跨浏览器、桌面和操作系统实现一致的部署。使用 Flex 创建的 RIA 可运行于使用 Adobe Flash Player 软件的浏览器中。目前，Flex技术已经被越来越多的用户和程序员所采用。

山火监测预警子模块基于Flex框架搭建，利用ArcGIS Flex API和Flex framework来完成地图渲染、绘制及客户端数据处理，系统用户界面丰富、体验性强、功能完善、操作灵活。

2.5组件式GIS开发技术

组件式软件是新一代GIS的重要基础，ComGIS的出现为传统GIS面临的多种问题提供了全新的解决思路。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。组件式GIS摆脱了传统GIS自带的二次开发语言的束缚，可以利用通用的计算机语言进行应用开发，便于与其他系统集成，易于开发新系统和新应用。

数据管理维护子模块采用ArcEngine9.3.1技术开发，完全脱离ArcGis的桌面环境。

3 系统展示

输电线路山火预警监测系统基于Flex框架构建，实现了基础地图、输电线路分布图、火点分布图、气象要素专题图的叠加显示，山火告警与预报，火点信息与气象信息的查询、统计等功能，系统界面绚丽，操作简单，交互性强。图3为系统主界面，显示当天火点分布状况以及线路告警信息。

4 结束语

基于ArcGIS Server技术、Flex框架、C/S和 B/S结构相结合的输电线路山火预警监测系统，针对山火火点地理信息数据、输电线路数据、气象专题数据的管理、更新、发布、空间分析等业务要求，设计并制定了符合多类型数据集成管理和数据服务的技术架构，规范数据库的组织方式和管理模式，合理地进行数据库布局，形成涉及山火火点、气象信息的性能优良、布局合理、满足山火监测预警系统需求的地理信息数据库。搭建了页面美观、操作方便、交互性强、功能完善的山火监测预警平台，实现电子地图、输电线路分布图、火点分布图、气象要素专题图的叠加显示，实现火点信息的查询、统计、空间分析等功能。预测大面积山火可能对电力设备产生的影响，为电力部门提供科学决策，保证电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]宋关福，钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报，1998（4）.

[2]宋关福，钟耳顺，王尔琪.WebGIS——基于Internet的地理信息系统[J].中国图像图形学报，1998（3）.

[3]ArcGISServer9.3产品介绍[R].北京：ESRI中国（北京）有限公司，2008.

安全监测预警系统 篇4

关键词：煤矿监测,预警,云计算,数据挖掘

0 引言

随着互联网技术、信息技术和计算机技术的发展,煤矿安全监测系统作为改进和强化煤矿安全生产工作的有效手段,正越来越普遍地在煤矿中使用。然而传统的煤矿安全监测系统只是在检测量超出标准水平后简单地发出故障报警,并不能在出现危险趋势时发出预报[1]。云计算是一种基于Web的服务,煤炭生产企业只需通过符合标准的方式接入云系统即可将资源切换到需要的应用上,而无需购买网络存储、服务器等硬件设备,也不必构建自己的数据中心,节约了大量成本,同时提高了企业的安全生产系数。本文结合传统安全监测技术、数据挖掘[2]及云计算[3]思想,设计了一种基于云计算的煤矿安全监测预警系统。该系统可以有效地预报井下瓦斯事故、机电事故、火灾事故、水害事故等,降低发生安全事故的风险。

1 相关技术

1.1 云计算技术

云计算利用高速互联网的传输能力,将数据的处理过程从个人计算机或服务器移到互联网上的超级计算机集群中,该计算机集群由成千上万台普通的工业标准服务器组成,由大型的数据处理中心管理。云计算提供机构将大量的计算节点和网络设备连接在一起,构建1个或若干个大规模的数据中心,然后以数据中心为基础向用户提供各种层次的服务,如基础设施即服务(IaaS,Infrastructure as a Service)、平台即服务(PaaS,Platform as a Service)、软件即服务(SaaS,Software as a Service)[4]。云计算体系架构[5]如图1所示。

1.2 SaaS技术

SaaS是一种通过Internet提供软件的模式。厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上,客户可根据实际需求通过互联网向厂商定购所需的应用软件服务,按定购的服务多少和时间长短向厂商支付费用。用户不用再购买软件,而改用向提供商租用基于Web的软件来管理企业经营活动,且无需对软件进行维护。

多租户(Multi-tenancy)作为SaaS的核心技术,其本质上是一种应用程序模型。该模型中的所有用户和应用可以共享同一个基础架构和代码平台。多租户设计思想:多个租户可以共享运行同一套硬件平台上的单个应用软件实例,类似于Google的邮件服务。

1.3 数据挖掘技术

数据挖掘是从大量数据或数据库中提取有用信息的科学。在数据库的海量数据中,常常蕴涵着规则、规律、论断之类的高层次信息或知识,仅仅通过查询处理是不可能获得这些高层次信息的。数据挖掘技术能够在数据库提供的数据基础上,经过分析、推理等方法从历史数据中提取隐含信息,从而指导实践与深入认识事物的基本规律,帮助决策者寻找数据间潜在的关联,发现被忽略的因素,并根据现有数据预测未来的发展趋势。

2 系统总体设计

基于云计算的煤矿安全监测预警系统由井下数据采集端、中心服务器、云数据中心及监测指挥中心构成,如图2所示。其中井下数据采集端、中心服务器和监测指挥中心由矿区自行建设,云数据中心由国家或省一级的煤矿安全生产监督部门与云计算设备技术厂商联合建立,为所辖地区的煤炭生产企业提供安全生产监测预警信息。

井下数据采集端由各种传感器和监控分站组成,负责采集并上传井下瓦斯、风速、CO、温度、湿度、负压、设备运行状态等模拟量参数及机电设备开停、风门开关、设备供电状态等开关量参数。

中心服务器安装云数据中心提供的客户端软件,负责接收井下数据采集端发送的实时数据,将数据处理转换为云数据中心需要的标准数据格式,并即时发送给云数据中心。

云数据中心由服务供应商提供,负责给煤炭生产企业提供安全生产监测和预警服务。云数据中心将实时监测数据存入云端数据库,运用其强大的运算能力,通过数据挖掘算法在历史监测数据中找到和当前实时监测数据相匹配的数据模型,从而判断当前井下安全生产状况并提供预警。云数据中心Web服务器是云数据中心为客户提供服务的窗口,负责接收用户的监测预警服务请求,并调用云数据中心的存储资源和计算资源为客户提供服务[6]。

监测指挥中心是集井下监测、指挥调度、应急救援于一体的安全监测调度指挥平台。监测指挥中心的工作人员只需用浏览器访问云数据中心的Web服务器,即可获取本矿区安全生产监测预警信息,并在预警或者事故发生时进行指挥调度。

3 云数据中心设计

3.1 云数据中心架构

云数据中心是基于云计算的煤矿安全监测预警系统的核心组成部分,主要由前台服务器、后台集群、监测信息收集服务器和云服务管理4层架构组成,如图3所示。

前台服务器是一台Web服务器,用于向云服务消费企业提供统一的登录界面和访问接口;根据云的服务和资源状况,封装云服务资源;对服务和消费进行分级,多样计费。Web服务器将用户的服务请求转换成LSF(Load Sharing Facility,负载均衡算法)命令发送给后台集群。LSF是分布资源管理的工具,用来调度、分析、监视联网计算机的负载,将用户任务提交到后台LSF管理节点。

后台集群是提供安全监测预警服务的核心模块,包括LSF管理节点、计算节点以及集群共享数据库。LSF管理节点是整个集群的中枢,它通过接收Web服务器传递的LSF命令来驱动整个集群运作,管理节点并检测各节点的运行状况,运行LSF命令并将作业派发给各个计算节点。真正执行作业的是计算节点,计算节点接收管理节点提交的任务,并调用相应的业务应用程序,结合用户请求来运行计算任务[7,8]。

监测信息收集服务器采用C/S架构,与所辖煤炭生产企业中心服务器连接,接收各矿区井下安全监测数据,并存入后台集群数据库中。

云服务管理贯穿于前台服务器、后台集群和监测信息收集服务器中,用于维护云基础设施,确保云数据中心体系的稳定和可靠。

3.2 安全监测预警模型

安全监测预警模型如图4所示。数据采集模块用于消除噪声数据,将所采集的数据以二维表的形式录入煤矿安全监测原始信息数据库中。数据分离模块根据数据挖掘任务确定数据源,抽取数据并进行数据清洗、分离和集成,形成有效数据。数据挖掘模块是系统的核心部分,由数据准备(数据清洗、集成、变换)、数据挖掘算法执行、结果表达等阶段组成。该模块将采集到的瓦斯体积分数、CO体积分数、风速、顶板压力、温度等指标进行数据预处理,并利用关联规则对预处理后的数据进行挖掘。数据评估模块用于分析关联规则,找出领域知识中的强关联规则,并利用强关联规则对煤矿安全生产状态进行监控与预测,从而为煤矿监测预警提供决策支持。

4 结语

详细介绍了基于云计算的煤矿安全监测预警系统的架构模型,并对云数据中心的设计进行了重点分析。目前,云计算还没有一个统一的定义,众多云计算技术领先的IT企业对云计算的架构理解也不尽相同,云计算的关键技术如虚拟化技术、分布式并行编辑模式技术、分布式数据存储技术、信息安全技术也存在众多的解决方案。基于云计算的煤矿安全监测预警系统中云数据中心架构和关键技术的具体实现将是下一步工作的重点。同时,监测预警算法的优化对服务质量起到关键作用,应对该技术进行进一步研究。

参考文献

[1]刘晓宇.煤矿瓦斯爆炸安全预警系统研究[J].中国市场,2012(10):75-76.

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[7]李瑞华.数据挖掘在煤矿安全监测中的应用[D].西安:西安电子科技大学,2010:23-30

论公共危机的监测预警系统 篇5

摘要：公共危机预警系统建立的意义在于对危机防患于未然，在危机来临前发出警报，让危机受害人群做好规避灾难减少损失的准备。公共危机预警系统不仅是一门重要的研究课程，更应作为我国一项要长期坚持努力完善发展的重要日常工作来抓。进一步提高预警水平及危机处理的反应能力。关键词：公共危机 构成要素 原则与要求 预警系统一、建立公共危机的监测预警系统的重要性及迫切性

当前，世界范围内各个国家对公共危机越来越引起重视，对公共危机的预警机制的建立与完善也不断改进。所谓预警机制主要是对危机起到预见、警视、延缓、化解的作用。我国近年来在公共危机预警机制的建设方面虽然取得一定的成果，但是其中还存在着一些由来已久的弊端，例如对危机的评估认识不准确，缺乏快速及时应对危机的管理系统，反应速度过慢，对公共危机专业人才的培养和引进也做得不够。我国公共危机预警机制的建立缺乏统一的管理系统，而且行政系统对危机的处理过度干预，不利于危机的处理。最重要的是没有调动民众的参与热情。要解决这一难题，应加紧这方面的专业人才培养，开发公共危机预警的电子系统，实时监测危机。

二、公共危机的概念及特点

公共危机是指社会遭受严重天灾、疫情或出现大规模混乱、暴动、武装冲突、战争等突发性公共事件而使社会秩序遭到严重破坏，人的生命财产和国家安全遭受直接威胁的非正常状态。公共危机具有突发性、不确定性、威胁性和破坏性和可控性的特点。

三、公共危机预警系统的构成要素分析

（一）制度设计

危机预警的制度设计是指通过立法和公共政策等途径建立危机预警的基本制度，使公共危机预警工作实现制度化、规范化、法治化。

（二）信息管理

危机预警的知识管理是指通过对危机信息进行收集、整理、分析，将危机知识资源统筹起来，综合利用，从而认识危机的特性、危害，形成危机应对的基本策略，把危机知识转化为预防危机的行动能力。公共危机预警的核心在于建立一个完善有效的危机预警信息系统。公共危机预警信息系统应主要由以下几部分构成：一是危机信息监测和收集点；二是危机信息的传送渠道；三是危机信息的分析中心；四是危机信息的发布机构。

（三）风险评估

危机的风险评估是指公共危机预警部门针对所有潜在的危机，依靠有效的风险评估体系收集风险信息，并对信息进行整理、分析，从而判断危机的发展趋势，制定有针对性的预防和应对方案。风险评估主要包括评估计划、评估的组合领导体系等方面。

（四）公众对危机预警的反应能力

公众对危机预警的反应能力是指组织和公众在接到预警信息后对危机的应对能力。这里的反应包括公众对风险知识的掌握程度、公众对预警信息的重视程度、公众接到预警信息后是否明确该采取什么样的应对措施、有没有应急计划等等。反应能力的形成和增强是一个需要不断训练和强化的过程。目前，我国大多数民众的危机预警反应能力在日常生活中没有得到很好的锻炼，以致于在危机事件发生时显的慌乱，造成了次生危机的发生，如公共场所踩踏事故。

（五）预警相关的危机意识和安全知识

预警方面的危机意识和安全知识主要是指公众的忧患意识、安全知识以及必要的救助技能。这是危机预警的重要方面，所谓防患于未然关键要看公民有没有在常态下时刻准备应对危机的意识和技能。国外公共危机的宣传教育工作非常扎实，如：联邦紧急事务管理局将美国可能爆发危机的地址进行统计，并印发给各级政府部门、社会各类组织和公众等。类似宣传教育的大力实施有效提高了民众的危机意识和应对技能，降低了危机的破坏程度。

四、公共危机预警系统的构成、建立的原则和指标体系要求

（一）公共危机预警系统的构成

1、信息收集子系统

信息收集子系统的任务时对有关危机风险源和危机征兆等信息进行收集。设计是要保证信息收集的全面性，危机预警系统要确定信息收集的范围，这取决于危机风险源存在的范围。因而，在建立危机预警系统时，首先要分析危机风险源的分布状况，不能有所遗漏。否则，一开始就无法保证危机预警系统对危机的预警功能。

2、信息加工子系统

信息加工子系统包括信息整理、信息识别和信息转化三大功能。危机预警系统收集到信息之后一般需要对信息进行整理和归类，尤其是在指标性危机预警系统中。那么该如何识别虚假信息呢？首先，对虚假信息的识别可以通过审视信息的来源、信息传递过程的各个环节以及信息传递者加以判断。其次，虚假信息也可以通过信息之间的比较而发现。如果手机的信息之间存在很大的矛盾，就要怀疑这些信息的真伪。见过信息的整理和分类，并对信息进行识别后，危机预警系统就了解一些较为全面、真实、有用的信息，此时系统就可以将这些信息转化为一些简单、直观的信号或指标，为系统进行决策做好准备。

3、决策子系统

决策子系统的功能是根据信息加工子系统的结果决定是否发出危机警报和危机警报的级别，并向警报子系统发出命令。在制定决策依据时，要决定危机预警各个级别的临界点，这些临界点需要指标达到何种水平。

4、警报子系统

警报子系统的功能是向危机管理小组成员和危机潜在受害者发出明确无误的警报，是他们采取正确的措施，警报系统要告诉相关人员危机的来临。首先，警报系统要根据危机管理小组成员和危机潜在受害者的特点选择合适的警报，要求能被危机管理小组成员和危机前在迅速、清楚的得知。其次，对危机管理小组成员和危机潜在受害者进行教育或培训，使他们理解警报的内容。

5、咨询子系统

在预警系统建设过程中，要不断加强专家队伍的建设，畅通信息沟通联络渠道，健全专家咨询机制，使政府决策得到更多的智力支持和技术支持。

（二）公共危机预警系统建立的原则

公共危机预警系统以人为本的原则要求面对各种公共危机的严重性，各级政府预案时，要以尊重人的生命安全为前提，保障公民的基本权利；常抓不懈的原则要求建立危机管理常设机构，而非临时协调性机构，长期担负起危机预警和处置的重任，并把危机预警纳入国家、地区、城市日常管理体系中，绝不能使“危机预警”成为“危机应付”，变为可有可无的工作；分级预警的原则要求依据对可能发生的危机时间的范围、影响程度进行科学分级，制定分级预案，进行分级预防和应急处理，依法规范和宣布突发事件的级别，从容应对；注重实效的原则要求必须要考虑政府治理能力、民众心理承受能力和大众媒体媒介等诸多因素；全民参与原则要求通过全员参与，既让大家了解危机的性质、深度及影响，了解危机的预警方法，增强了透明度，又发挥了大家的作用和积极性，有利于预警工作的开展。

（三）公共危机预警系统建立的指标体系要求

1、确定合适的指标体系

根据危机预警的要求选择合适的指标体系，这些指标应能很好的反映出危机发生与否。

2、指标的持续性

建立指标所需要的信息是可以持续得到的。如果确定指标所需要的信息有时可以获得，有时无法获得，或者是只能部分地获得，那么这项指标就不能持续的建立起来，这样的预警系统指标体系就会不完整。

3、指标体系的相对稳定性

危机预警的各种指标应保持相对的稳定性，不能在不同的环境下出现明显不同的解释。

五、反观我国公共危机预警措施

我国自2003年非典型肺炎爆发以来，逐步开始建立完善起公共危机预警系统，应对这类全国范围内的公共危机我国之前并没有任何先例，所以当非典来袭时，政府的反映速度和行为明显没有达到大家的心理预期。2003年时任卫生部部长张文康因隐瞒非典疫情被解职。疫情爆发前期，民众由于对这类病毒的认识不足，媒体又没有起到一定的宣传作用，所以在民众间引起了极大的恐慌。

再看2008汶川大地震政府的反映速度和能力明显提高，军队和救援组织机构在第一时间赶赴灾区投入救灾中。但是很明显我国的军队和救援组织在应对这类危机过程中明显经验不足。这更多的是由于我国救援组织和政府部门不注重对地震的演习和预警。民众在应对地震灾害时也往往不能在第一时间转移到安全的地点逃避灾害。

总的来说，我们在应对危机方面主要存在以下的不足之处：危机意识亟待进一步提高；预警信息和系统的不完善；政府与救援组织及国际组织间的合作性不强；缺少公共危机预警系统的专门性的人才及相应的人才培养机制；各地对公共危机的投入和重视不同；公共危机预警系统的建设情况地区发展不平衡；国家不注重对公共危机预警系统建设的资金和人才投入。

六、小结

完善我国的公共危机预警系统是我国政府当前和今后一个艰巨而紧迫的任务。对于危机预警的投入不能吝啬，今天政府吝惜对危机预警的资金人员投入。明日当危机发生造成重大的财产及人员伤亡，政府必将为自己犯下的错误加倍买 单。我国在公共危机预警系统的建设上还有很长的路要走，要提高预警水平和反应速度必须加大公共危机预警的人才队伍培训力度，加大对危机及如何应对危机的宣传力度，媒体要通过各种宣传媒介起到对民众的信息发布作用。危机处理中崇尚人性，以人为本。政府要整合一切应对危机可利用的资源和人员，紧密与社会团体组织和国际组织的联系。加大对公共危机的资金和人才投入力度。参考文献

1、朱德武《危机管理——面对突发事件的抉择》 广东经济出版社 2002

2、郭济.《政府应急管理实务》 中共中央党校出版社 2004

3、薛澜，张强，钟开斌.《危机管理》清华大学出版社 2003

JIUJIANG UNIVERSITY

毕 业 论 文 题目：论我国公共危机预警系统的建立与完善

院系：政法学院

专业：公共事务管理

姓名：胡晨

年纪：2010级

安全监测预警系统 篇6

[关键词] 食品安全 监测预警 信息监测搜集系统 信息筛查系统 信息分析系统 预警信息发布系统

1 引 言

近几年，食品安全问题不断发生，苏丹红事件、丙烯酰胺事件、三聚氰胺奶粉事件、双汇“瘦肉精”事件、台湾“塑化剂”事件等恶性食品事件对我国的食品安全防控能力构成了新的挑战，完善针对食品安全问题的有效监测预警体系迫在眉睫。竞争情报是对整体竞争环境和竞争对手的一个全面监测过程，它通过合法手段收集和分析商业竞争中有关商业行为的优势、劣势和机会等信息，围绕企业竞争战略，最终直接或间接支持决策。本文对竞争情报在食品安全监测预警中的作用进行理论探讨，为建立适合我国国情的食品安全监测预警体系奠定一定基础。

2 竞争情报在食品安全监测预警中的作用

近年来，我国已发生多起食品安全问题，波及面较广，受害者较多，给消费者造成了极大的危害和恐慌。

食品安全事件的高频发生和破坏性使得战略决策者日益关注运用预测技术对危机进行早期预警。竞争情报所具有的监测预警功能正好能满足该需要。竞争情报系统是以人的智能为主导、信息网络为手段、增强企业竞争力为目标的人机结合的竞争战略决策支持和咨询系统，它与预警系统在特征上具有一些相似性，比如针对性、前瞻性、对抗性等，它在工作流程和内容上基本涵盖了预警系统[1]。它能利用传统媒体、数据库、互联网及人际情报网络等广谱的信息源,快速而广泛地搜集情报，并且它针对宏观环境、竞争对手和企业自身的分析工具和分析方法可以大大提高预警系统评估的准确性[2]。因此，竞争情报食品安全预警系统所迫切需要的，是监测和预警食品安全问题的有效工具。

在食品行业的产业链条上，主要分布着以下6个节点：①食品生产前期科研投入部门；②原材料供应部门（包括各种原材料的生产、种植、养殖部门）；③食品各级生产加工部门（包括生产食品的核心企业、龙头企业）；④食品存储运输部门；⑤食品销售部门；⑥消费者。食品行业主要包括饮料、乳业、肉制品、酒类、保健品、休闲食品、食品添加剂、烘焙、冷冻食品、水产品、果蔬制品、食品机械、食品包装、清真食品、罐头食品、面制品等多个行业，我们为此设计了如下食品安全问题监测与预警方案，其中贯穿了竞争情报的研究方法和手段。

2.1 利用竞争情报实现各食品行业产业链上的主要企业关系及技术工艺图谱的绘制

通过信息监测搜集系统，可以使用网络雷达、人工采集等方式，分类采集、实时监测各食品行业产业链上6个节点（如前所述）的主要企业信息、技术工艺信息等，信息来源主要包括互联网址、企业官方网站、专业论坛、聚合内容(really simple syndication, RSS)、食品学科专业数据库、搜索引擎、人际网络等。通过信息聚类技术，将搜集到的上述所有信息自动按食品行业进行分门别类，最后汇总得到原始行业信息。

通过信息筛查系统，对原始行业信息中的企业、技术信息进行筛选、排重和验证，将筛查后的信息汇总到行业信息库。

通过信息分析系统，对行业信息库中的主要企业、技术工艺等信息进行实时监测、分析、加工和关联，最终绘制得到各食品行业产业链上的主要企业关系及技术工艺图谱。

2.2 利用竞争情报实现食品安全问题的监测、溯源和预警

通过信息监测搜集系统，可以使用网络雷达、人工采集等方式，监测并收集消费者反馈信息。作为食品安全问题的直接感受者，消费者是对食品安全问题最敏感的人群，食品安全问题的暴露往往最早发生在消费者的意见反馈中。因此，在对食品安全问题的监测中，消费者是竞争情报首要的监测对象。可以通过以下途径来监测食品安全问题：①建立食品消费者意见反馈的人际网络，组织相关情报人员定期与消费人群实际接触，收集他们反馈的信息。因为人际网络是重要的非公开情报源, 所以从对消费者进行监测的角度出发，人际网络是企业获取竞争情报非常重要的途径和工具[3]。②从消费者向政府部门和食品生产销售部门等的投诉反馈中寻找信息。③依托网络，在一些主要的论坛里收集消费者的意见反馈。除对消费者进行监测外，还需监测收集外部环境变化、食品安全潜在风险信息及苗头问题等危机征兆，信息来源主要包括互联网址、企业官方网站、专业论坛、RSS、食品学科专业数据库、搜索引擎等其他数据源，并通过信息聚类技术，将搜集到的上述所有信息自动按食品行业进行分门别类的汇总，最后得到原始危机信息。

通过信息筛查系统，对原始危机信息中的消费者意见反馈信息、外部环境变化信息、食品安全潜在风险信息及苗头问题等进行筛选、排重和验证，将筛查后的危机信息汇总到危机信息库。

通过信息分析系统，对危机信息库里的危机信息进行实时监测、分析处理，最终提取到有效危机信息。针对有效危机信息，对其进行追踪，采用信息挖掘、信息整合的方法进行食品安全分析及警情预测。具体流程如下：从提取到的有效危机信息开始，由政府出面，组织质量技术监督局等部门对问题食品进行检测，若发现食品中某种有害成分的含量超过国家有关标准，一方面通过竞争情报系统向公众发出预警，呼吁公众停止食用和购买该食品；另一方面针对检测出的有害成分，采用信息挖掘、信息整合的方法，沿着食品产业链往上追溯，首先检查食品的销售部门有没有安全隐患，其次检查食品存储、运输部门，然后是食品各级生产加工部门，最后是原材料供应部门，最终找到食品安全问题发生的问题企业。针对问题企业，对其进行企业跟踪，通过调用分析该企业所在食品行业的主要企业关系及技术工艺图谱，找出产业链上其上下游关联企业，然后再找出与之在原料供应、加工生产技术工艺、存储、运输等环节相同或相似的其他企业，汇总成潜在风险企业名录。针对各风险企业，根据其位于图谱中的位点及由此所带来的潜在风险程度的不同，在综合考虑权衡各种影响因素后，得出潜在风险判断（需谨慎稳妥地给出判断结论）。根据潜在风险判断，结合该企业所处的竞争地位，给出应对措施建议。最后将潜在风险判断、潜在风险企业名录、应对措施建议这三个方面汇总成预警报告。

预警信息发布系统依据食品安全分析、警情预测的结果，对食品安全危机事件发出预警，根据预警情况的不同，将食品安全风险划分为绿色、黄色、橙色、红色四级预警级别[4]。根据警情内容及需求对象的不同，发布不同形式的竞争情报预警产品，指导企业进行预警应对。情报产品主要包括：预警报告、专题研究报告、简报、竞争情报内参等。预警报告适用于潜在危害程度较大、需要引起食品行业各部门高度重视、迅速应对的警情。如前所述，其内容主要包括潜在风险判断、潜在风险企业名录、应对措施建议等。预警报告一经生成，将在第一时间向潜在风险企业发布，为其搜索排查风险因素、积极应对争取时间。专题研究报告适用于企业委托的针对食品安全的专项课题研究，整合其所在行业及竞争对手的数据分析资料，对食品安全潜在风险因素进行深度调研分析。竞争情报内参是专门针对政府机构的，向其提供食品安全问题的监测与预警信息，为其决策提供科学依据。我们设计的食品安全问题监测预警方案流程如图1所示：

3 结 语

本文针对竞争情报在食品安全问题中的监测预警作用，具体讨论了如何利用竞争情报绘制出各食品行业产业链上的主要企业关系及技术工艺图谱，并在此基础上，实现对食品安全问题的监测、溯源和预警。

值得一提的是，单独依靠竞争情报绘制各食品行业产业链上的主要企业关系及技术工艺图谱是远远不够的，如果食品质量监管部门、工商部门等相关单位能联合起来，共同统计所辖地区食品产业中各行业内各种食品的原材料供应商、生产加工企业、销售商、消费者、原材料清单、生产加工工艺流程等信息，并将信息关联、汇总，绘制成该地区甚至国家的食品产业内部行业、企业关系及技术工艺网状图或鱼骨图，并实时更新，将能够详尽地展现整个食品产业内的网络关系，更具有针对性和及时性，极大地推动食品安全的监测预警工作。

另外，由于目前自然语言理解和语义分析技术尚处于初级阶段，本文探讨的信息监测搜集系统、信息筛查系统、信息分析系统以及预警信息发布系统，还不能自动提供情报搜集、分析和处理功能，而只能建立在人工信息识别和分析预测的基础上[5]。

参考文献：

[1] 包昌火，谢新州．企业竞争情报系统.北京：华夏出版社，2002．

[2] 李素梅.竞争情报在企业危机预警中的助推作用.竞争情报，2009,28(3):97-100.

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[5] 陈飔.构建企业竞争情报预警机制.竞争情报，2008(4):20-22.

[作者简介] 尚朝秋，男，1970年生，研究员，发表论文10余篇，出版专著4部。

陈 茹，女，1980年生，助理研究员，博士，发表论文3篇。

安全监测预警系统 篇7

重大危险源,是指长期或临时地加工、生产、处理、搬运、使用或者储存危险物质,且危险物质的数量等于或超过临界量的场所和设施,以及存在危险能量可能造成重大事故的场所和设施。重大危险源是危险物质大量聚集的地方,存在着重大安全事故发生的可能性,并且一旦发生安全事故,将会对从业人员的人身安全以及集体财产造成严重损害[1,2,3,4]。

为此,从我国重大危险源安全监控与应急管理的需求出发,对重大危险源安全监测预警系统进行了重点研究与开发。

2 系统需求分析与架构设计

重大危险源安全监测预警系统,由传感器、二次检测仪表、逻辑控制器、执行机构、报警设备以及工业数据通讯网络等仪表和器材所组成。系统利用液位、温度、湿度、压力、流量、火焰、可燃及有毒气体浓度、风向和风速等传感器采集生产及环境监测预警参数,利用视频和红外防侵入等设备监控人员操作及现场情况,并由智能故障诊断和事故预警软件系统进行数据分析,以确定现场的安全状况;同时,配备联锁装备,在危险出现时采取相应措施,实现数据传输、自动预警、联网声光报警、监控信息显示与打印、以及安全数据或状态记录储存等功能。

按照建设目的及其对生产过程的关注范围来看,重大危险源安全监测预警系统属于安全相关系统(Safety Related System)的范畴,因此必须从功能安全(Functional Safety)和安全完整性等级(Safety Integrity Level)入手分析其设计和建设原则。

按照《中华人民共和国安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》等有关法律法规的要求,将先进的网络通讯技术、数据实时采集技术、安全监控与预警技术和基于WEB的信息管理软件开发技术进行集成,研究设计了如图1所示的实时分层安全监控的重大危险源安全监测预警系统总体架构[5,6]。

本系统分为企业端和政府端两部分。

(1)企业端

核心就是安装在现场的传感器、摄像机、控制器、执行机构及通讯设备等,通过路由器接入互联网。企业安全管理人员利用计算机即可观看实时图像、监测数据、趋势曲线及接收报警等。

(2)政府端

监控计算机:用于观看实时图像、监测数据、趋势曲线及接收报警等。

通信及大屏幕服务计算机:用于动态IP解析、图像转发及大屏幕管理。

电子地图服务器:此服务器和安监局的其他安全监管信息系统共享。

3 系统功能设计与实现

重大危险源安全监测预警系统是用户在任何时间、任何地点,根据自身的权限可以对危险场所进行远程实时监控的大型软件平台。软件可运行于Windows Me,Win2000、Win2003/XP等平台,具有功能全面、性能稳定、操作简单、界面简洁等特点。根据不同行业特点的需求,本系统进一步优化后可用于如化工园区综合监控、原油开采集输作业安全监控、加油站危险源综合监控、烟花爆竹安全监控等领域。

重大危险源安全监测预警系统具有视频监控和综合参数监控等功能。

3.1 视频监控

视频监控的主界面如图2所示。用户可在监控中心或通过网络远程监视生产现场情况,实现摄像机云台、镜头的远程控制;企业现场监视图像经数字化压缩后存入硬盘,并可以日期、时间、监测点名称为检索关键字进行查询;实现自动录像及视频回放,查看以往现场情况,此外,还可实现视频报警等功能[7]。

画面显示:系统可实现全屏、四、九、十六等多画面实时监视,各状态下均可切换到全屏监视。

设备控制:可控制远端云台、镜头,并对其他可控外部设备进行操作控制。实现云台上、下、左、右、和自动旋转以及镜头的缩放、聚焦、光圈调整以及自动巡航。

抓拍管理:管理员设定存储图片路径后,使用者可以抓拍实时图片(录制时间可灵活设置)、也可以抓拍回放图片,管理员可自行更改图片的存放路径。图像可作为线索证据,文档素材,打印等用途。

轮巡管理:可以灵活设置多画面轮巡、单画面轮巡及各个画面轮巡的摄像机数目,设定画面切换间隔的时间。满足政府对企业现场的网上远程巡查工作需要,对巡查过程中发现的现场隐患可以自动保存现场视频信息。

报警功能:各监控点具有移动侦测报警、输入报警功能,可设定声音报警,画面提示报警,报警时能在GIS上显示报警位置,系统应具有视频信号丢失报警功能。如摄像机故障、有人企图破坏或拆卸摄像机、传输线被剪断等情况出现时将产生报警。

查询、回放:多条件组合方式查询,如以现场监控摄像机名称、日期时间作为条件进行查询,从中选取需要的录像进行回放。对查询到的录像文件提供完整的回放功能,包括播放及暂停、显示录像时间、抓拍图像、画面全屏等功能。用户也可以拖动播放滑块,对视频进行快速手工搜索。重要的录像资料可以另行分类保存。

视频存储功能:在监控中心完成对视频的存储,也可以根据具体情况进行优化配置。系统提供导出录像功能,把重要的录像文件,按录像类型、录像时间、摄像机编号、摄像机名称等条件导出来,转储(备份)到硬盘、光盘等储存介质,通过文件播放器回放。

流媒体功能:为系统内、外部所有客户端用户提供流媒体转发服务。

能够将接入的现场视频信号按照要求的模式和方式输出到电视墙或其它显示设备上,并能够对显示的信号顺序进行自由切换和控制;能够实现政府监测中心和企业现场的语音双向对讲及语音广播,便于政府对企业进行工作沟通和调度。

安全机制及镜头分组功能:对用户进行分级权限验证。不同级别用户有不同的操作权限,以确保系统的安全性。用户能根据视频监控摄像机的实际用途进行分组,从而能够方便地找到相应镜头,并进行相关镜头的权限设置。只有将摄像机等设备归属某个组,再将镜头组归属某个用户后,该用户才能对此设备进行操作。在镜头分组界面中,用户可以根据需要及监控现场的实际情况将镜头进行分组管理,镜头组的名称可以按照监控现场的位置或其它简便易懂的名称设置。对于镜头组的添加、修改或删除也可以在此界面中完成。

可以根据地理坐标信息在地图上布置每个摄像机的位置,进行地图分组,并在用户管理中为每一个用户分配地图组浏览权限,在地图上以点击镜头的方式观看镜头画面。把镜头添加到所选中地图中后,还要把相应的镜头摆放到相应的位置。

通过WEB访问控件实现企业现场的视频信号的WEB访问浏览功能,实现一处安装,随时访问的目标。WEB访问控件能够和GIS进行无缝集成,实现基于GIS的视频监控点的地图查询与视频调阅。

可以分别设置多个可设置区域和敏感度的移动侦测区域的有效时间。

提供短信、报警箱、实时打印等多种报警提示和报警输出以及灯控等报警联动手段。

设置视频与报警量关联,查询该报警时,系统自动查找报警时间段内保存的对应视频文件,能够实现企业现场的参数传感器报警级别达到政府响应的条件时,自动将企业现场的视频信号强制上传到对应的政府监测中心端,并能够自动在政府端的重大危险源监控信息系统上跳出软件界面,对报警现场自动视频定位,并能够自动录制现场信号。

3.2 综合参数监控

综合参数监控包括现场物理参数(如温度、压力、液位及可燃/有毒气体浓度等)监测和气象参数监测等[8,9,10]。

3.2.1 现场物理参数监测预警

在设计开发本功能时,将监控预警级别分为四级,即一般(Ⅳ级)、较重(Ⅲ级)、严重(Ⅱ级)、特别严重(Ⅰ级),依次用蓝色、黄色、橙色和红色表示。

蓝色等级(Ⅳ级):预计将要发生一般(Ⅳ级)以上突发公共安全事件,事件即将临近,事态可能会扩大。

黄色等级(Ⅲ级):预计将要发生较大(Ⅲ级)以上突发公共安全事件,事件已经临近,事态有扩大的趋势。

橙色等级(Ⅱ级):预计将要发生重大(Ⅱ级)以上突发公共安全事件,事件即将发生,事态正在逐步扩大。

红色等级(Ⅰ级):预计将要发生特别重大(Ⅰ级)以上突发公共安全事件,事件会随时发生,事态正在不断蔓延。

可在GIS上显示传感器的布点情况及传感器的类型。

实现现场有毒气体、可燃气体的浓度监测、记录存档,如图3所示。

可对现场有毒气体、可燃气体浓度的历史数据进行查询与管理。

可实现现场有毒气体、可燃气体浓度的统计分析及运行趋势分析;既有历史数据又有实时数据显示,并且用户能够自由切换扫描时间(秒、分、时),更改数据记录类型(最大、最小、平均值等),添加或删除点不会丢失历史数据,如图4所示。

对实时监测的生产数据进行数据挖掘与分析,结合气象信息,利用预警模型给出事故预警与报警两级警报,并能在地图上显示出各自的具体位置。

提供报警摘要:报警摘要显示当前的报警和未被认可的报警,每产生一个报警,报警摘要将自动增加一条记录;当报警认可后,报警摘要将自动消除本条报警信息。

报警记录:报警记录是所有报警的历史记录,而报警摘要只显示当前未被认可的报警。每产生报警,报警记录都将把此报警记录于报警记录中;报警认可也将记录于报警记录中。

报表功能:报表是由一个或多个自动产生的包含实时数据的值班、日及月报表组成。用户和操作员可以通过Web浏览器浏览到当前或从前产生的报表。值班、日报表及月报表是由项目节点中的中央数据库历史数据产生的。

参数产生报警时,自动调出相关的摄像机视频,实现参数报警与视频联动,以便监控中心人员及时了解现场情况,及时进行应急处置,如图5所示。

参数报警与视频联动,包括报警时自动切换视频、自动抓拍。

参数报警等级与相应应急预案级别相关联,公共场所的两层传感器检测信号对应两个高级别的应急预案,靠近企业的传感器(简称里层传感器)一旦报警,启动Ⅱ级应急预案,离企业较远的传感器(简称外层传感器)发生报警,启动Ⅰ级应急预案。

3.2.2 气象参数监测

在监控现场设立气象站来监测几个重要区域的气象参数,在发生事故时为辅助决策支持系统提供详细的实时气象数据。

实时监测现场固定点的风向、风速、空气湿度和环境温度等气象参数,记录并存档。

可根据用户的具体需求进行气象预警。

可对监控现场气象参数的历史数据进行查询与统计管理。

结合实时监测的气体参数浓度变化进行分析,利用监测参数进行事故发展趋势和方位的预警与报警。

4 系统示范应用

本系统在广州南沙(小虎)化工区、中石油湖南分公司加油站等场所进行了示范应用取得了良好的应用效果。

在广州南沙(小虎)化工区的示范应用中,在化工园区内的道路等公共场所安装了187个固定监控摄像机、2个移动车载监控摄像机,63个可燃有毒气体探测器,4个风向仪,100个GPS终端,10部PDA终端,42个广播系统前端。监控中心平台包括视频平台和应急业务平台。设备选型与安装设计,包括大屏幕管理系统(含控制工作站)、模拟矩阵、数字矩阵、模拟矩阵、电视墙、操作台、硬盘录像机、存储设计、接入认证和设备管理服务器、流媒体服务器、数据库服务器、GIS图形服务器、信息发布服务器(包含Web Server、Web GIS Server)、报警服务器、应急业务服务器、气体控制器及其通信服务器、风向风速采集服务器、无线视频通信中心主机、应急固定电话通信调度服务器及其4个座席、广播主控制设备和音频矩阵输出设备、网闸、网络防火墙、网络交换机、计算机杀毒服务器、网络打印机、UPS、防雷接地设备、机房装修、监控系统功能及结构等。

5 结论

我国重大事故频繁发生的重要原因之一是全国重大危险源分布、分类不清,没有建立起有效的重大危险源监控和管理体系。通过对重大危险源安全监测预警系统的研发和实际应用效果看,可得出如下结论:

(1)研究了重大危险源信息的组成成份、基本结构与特征,提出了重大危险源安全监测预警系统结构与标准化体系。

(2)采用基于风险分析、监控预警和事故应急救援等技术对重大危险源企业关键监控点进行正确设置,确保重大危险源企业事前安全监测与预警、事后科学决策与救援。

(3)集成多种安全参数与视频监测、信息融合及网络组态等于一体的智能安全监测预警技术的成功应用,确保系统的监测预警与多媒体信息联动功能。

(4)研究开发了集成GIS技术的适用于各级政府安全监管和企业安全监控的网络化重大危险源安全监测预警系统,并对各主要功能模块进行详细设计与实现。

摘要：提出了重大危险源安全监测预警系统的总体架构和设计建设原则,论述了重大危险源安全监测预警系统的两个主要功能:视频监控和综合参数监控;系统不仅可以实现传统的视频监控和记录功能,还可以对企业安全生产参数(如温度、压力等)实时采集与处理,对企业内部及周边的动态安全状况实时分析的基础上根据警情设定自动做出相应的监控预警及应急响应,如声光报警等;介绍了重大危险源安全监测预警系统在广州南沙(小虎)化工区等场所的示范应用情况。

关键词：重大危险源,安全监测预警系统,功能安全,视频监控,参数监控

参考文献

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安全监测预警系统 篇8

关键词：油气管道,泄漏,报警

前言

近年来, 随着国家经济建设的飞速发展, 打孔盗油和自然灾害等因素对油气管道运行构成严重安全隐患, 管道破坏的事件数不胜数, 尽管有关部门和企业投入巨大的人力和物力来加强其安全性能管理, 但油气管道仍然存在各种威胁和挑战。

山东东营东黄复线输油管道所经地域有平原、稻田、河流、村庄等地方, 管道容易遭到一些盗油分子的恶意破坏, 因此引起的管道泄漏给国家造成了巨大的经济损失, 同时造成了生态环境的破坏。如果仅靠人工巡视去监测管道安全状态非常困难。

现有的管道安全监测方法是利用阴极保护桩进行监测, 这种方法需要较大的人工成本, 并且耗时较长, 不具备实时性。由于各方面的人为或自然因素, 管道出现的异常情况也较为复杂, 因此迫切的需要更加全面精确的智能监测系统。江苏海创电气科技有限公司进行了长达7年的技术研发。研制的管道安全智能监测预警系统能在20s内实现数据的分析、险情的判断, 并发送报警短信, 报告出现险情的位置及具体情况。2013年10月27日, 管道安全智能预警系统顺利通过论证, 现已经开始大范围正式推广应用。

一、系统工作原理

管道安全智能监测预警系统将智能选频拾振技术应用到埋地油气管道上, 使用智能选频拾振器来监测振动信号, 再通过智能终端机进行处理及报警。在实际应用中, 一旦管道遭到破坏, 比如打孔、点焊等, 就近分布的智能终端机就能及时的发现, 并采集管道上的震动信号进行分析, 这种分析既有时域上的特征分析, 也有信号的频谱特征分析, 通过信号特征的联合分析, 终端将分析结果通过公用网络传输至主站, 由主站进行报警信号的存储, 显示, 并将报警信号以短信形式发送至管道相关管理人员。

管道安全智能监测预警系统是由多个终端、若干个子站和一个主站构成。其中终端埋在靠近管道地下, 由多功能阴极电位桩、电源组合和智能终端机构成。主站由通讯组合和高性能服务器构成。

二、系统特点

近年来国内外对管道的安全防范已经有相当广泛的研究, 总体上可以分为人工或生物巡线法、基于硬件的检测方法、基于软件的监测方法三种类型, 它们都是以泄漏检测技术为主, 这些检测报警是滞后的, 而管道安全智能监测预警系统则是以在管道遭到破坏的初期发出预警, 系统的主要特点:

(1) 当不法分子或第三方施工在管道上方动土到一定深度或敲击管道时, 系统的监测终端采集信息准确地诊断出管道遭破坏的准确位置并通过GSM短信方式发出预警, 预警信息可快速发至管道管理人员, 缩短对事件的反应时间, 最大限度地减少了因原油的泄漏及环境污染带来的经济损失。

(2) 该系统能与现有设备兼容。

(3) 该系统能克服小流量、低压力不报警的缺点。克服了不法分子安装盗油阀门后小流量放油, 流量监测系统不报警的影响。

(4) 安装简便, 有利维护, 操作简单, 便于管理。

(5) 无论在平原或山地埋设的管道都能应用, 不受地形影响。克服了由于地形变化带来的管道高差流量影响。

(6) 报警与管道内传输介质的压力和流量无关。

三、管道安全智能监测预警系统在东营东黄复线输油管道上的应用方案

1. 系统的组成

油气管道智能安全预警系统是由主站、子站、信号处理器, 电源组合, 无线发射装置, 智能终端和智能选频拾振器组成 (如下图) 。

2. 系统安装配置

系统安装在东营东黄复线输油管道上, 此段管线二十公里。设备配置:主站1台放置在中心调度室;子站两台, 埋地安装, 采用太阳能供电;监测终端全部为埋地安装, 每500米安装一台。

3. 系统的安装

(1) 主机的安装

主机由高性能服务器、显示器、通讯组合和UPS及系统软件等组成。安放在指定的控制室内, 室内通风良好, 公用网GSM、CDMA信号接收正常, 能提供交流220V电源, 环境温度15℃~30℃之间, 并有专人值班。

(2) 子站的安装

子站由子站组合和电源两部分组成;子站组合为埋地安装, 必须做好防水处理。子站利用太阳能电池供电并埋于地下。

(3) 终端机安装

1.处理管道, 揭开防腐层, 预留合适尺寸安装拾振器;

2.安装拾振器, 使用磁力座将拾振器吸附到管道上;

3.安放拾振器供电单元和通信单元及其配套线缆;

4. 安装水泥桩, 插入天线, 做好防水处理;

6. 放入终端箱, 安装内部线缆。

7. 开始测试流程, 测试通过后, 封闭终端机并盖上防水盒, 做好防水工作后填土。

四、系统运行情况和试验记录

经过反复多次的模拟盗油实验来看, 智能终端机能够迅速对振动数据进行分析并立即向主站发出预警, 主站软件能够及时显示发生的时间和地址。并且各报警信息可以向指定的管理者手机发送短信息。

以下为部分报警记录。

结论

1.油气管道智能安全预警系统通过及时预警和精确定位对东营东黄复线输油管道进行实时监测, 避免了重大泄漏事故的发生, 制止打孔盗油犯罪行为, 为减少打孔盗油和发生原油泄漏造成的环境污染提供了技术保障。

2.系统的投用大幅度降低了人工成本, 可以取得人工无法达到的效果, 报警的及时和准确, 提高工作效率。做到监测数据的存储备份, 数据做到有据可查, 有据可循, 通过科技手段实施对管道的管理, 对管道监护人员管理, 构成科学的内部管理机制。

3.系统的自动报警功能实现公安、安全监察部门实时监控一体化, 形成内外管理联动机制, 大大提高了工作效率和对不法行为的预防和打击。

水质监测预警系统浅析 篇9

1 水质监测预警系统的主要功能

水质监测预警系统是通过对水质进行监测, 来评价该区域或流域水质状况及变化趋势, 从而对突发的或是潜在的水污染进行预警的系统。该系统的主要功能有两点, 第一点, 对江、河、水库、湖泊等地表水和地下水中的污染因子进行常规性监测, 以掌握水质现状及其变化趋势, 从而预防潜在的水污染风险;另一点, 对生产、生活等废 (污) 水进行监督性监测, 掌握污染物排放总量, 为污染源监管提供依据, 为突发性水污染事件提供即时预警信息。

该系统的逻辑结构一般可以分为确定警情、寻找警源、分析警源和预报警度这四个步骤[7]。这里确定警情是预警的基础, 是对水质现状分析与评价结果的描述;寻找警源是预警过程的起点, 是预防水污染风险的前提保证;分析警源是预警的关键, 准确把握水质状况的变化趋势, 才能做到准确预警;预报警度就是预报警情的严重程度。

2 水质监测预警系统的总体结构

水质监测预警系统是由三个子系统构成的:水质监测系统、水质分析系统和水质评价系统[8]。见图1.

2.1 水质监测系统

该子系统是水质监测预警系统的基础, 其运转模式为:首先, 确定监测对象, 并针对该对象的特点来确定监测预警指标。接着, 应用全球定位系统 (GPS) 、遥感 (RS) 、地理信息系统 (GIS) 等技术合理布设监测点位。然后, 对各个监测点位进行监测。最后, 将监测点位信息与其监测指标数据发送到水质分析系统。

2.2 水质分析系统

该子系统是水质监测预警系统的核心, 其采用适当的预警方法来对监测指标信息进行分析, 从而得到监测对象的水质状况及其变化趋势。

2.3水质评价系统

该子系统是水质监测预警系统能否发挥作用的关键, 其主要任务是根据预警阈值的界定对水质分析结果进行评价并预报警度。

3 水质监测预警系统的构建

水质监测预警系统的构建主要包括预警指标体系的构建、预警方法的选取和预警阈值的界定三大部分[9]。预警指标体系的构建是进行预警方法选择、计算和分析的基础, 预警方法输出的结果是预警阈值界定的依据。

3.1 预警指标体系

预警指标体系, 就是由一系列相互联系的能敏感地反映水质状况的因子结合所构成的整体。由于影响水质的因素众多, 并且各个影响因子之间又存在着复杂的关系, 所以建立一套完整的, 合理的预警指标体系是构建水质监测预警系统的首要步骤。在构建预警指标体系时, 应满足以下三个原则[10]:

3.1.1 全面性。

所选用的指标能够全面客观地反映水质状况。这直接关系到整个体系的好坏。

3.1.2 可操作性。

所选用的指标要有可靠的数据来源, 建立的指标体系简明易于操作, 尽可能采用国际上通用的名称、概念和单位, 有利于相关人员的实际操作。

3.1.3 动态性。

随着时间的推移和条件的变化, 水污染状况也会发生变化, 个别预警指标可能不再具有预测的作用, 因此需要适时地对预警指标进行调整或替换。

3.2 预警方法

预警方法就是监测信息的综合分析方法。在建立了预警指标体系后, 就要选用适当的预警方法来对该指标体系进行综合分析。预警方法一般可以分为统计预警和模型预警两大类。

3.2.1 统计预警。

统计预警主要是决策树方法。一般决策树模型中的各个决策对象之间可以按照因果关系、复杂程度和从属关系分为若干等级, 各等级之间用线条连接。其基本原理是用决策点代表决策问题, 用方案分枝代表可供选择的方案, 用概率分枝代表方案可能出现的各种结果, 经过对各种方案在各种结果条件下损益值的计算比较, 提供决策依据。

3.2.2 模型预警。

模型预警是最常用到预警方法, 其主要是利用水质模型来对监测对象进行预警分析。水质模型是依据物理、化学、生物等原理, 应用计算机技术来针对监测对象的特点而设计出来的数学模型。曹永中等人[11]对多种河流水质模型进行了研究, 并指出水质模型预警是顺利实现水环境规划管理、水污染综合防治等任务不可缺少的基础工作。万金保和李媛媛[12]对湖泊水质模型的研究发展进行了系统的分析, 并认为水质模型预警作为湖泊水环境污染治理、规划决策分析中的一个重要工具, 它可以为湖泊的综合整治和科学管理提供科学的依据, 在环境保护领域中发挥着举足轻重的作用。

3.3 预警阈值

水环境的自净能力和纳污能力具有一定的限度, 即阈值, 当人们对水环境的影响超出了这个阈值, 就会导致水污染, 破坏水环境结构。预警阈值的界定包含了确定警限和警度划分两个内容。警限是警度划分的分界线。确定警限和警度划分的方法通常有对比判断法、专家确定法、综合评判法等。陈国阶等人[13]认为可以以水环境质量标准作为警戒线, 因为环境质量标准具有简洁易行和定量标准明确的特点, 应该具有广泛的适用性。

4结语

水质监测预警系统是根据水质监测信息, 运用现代信息技术、逻辑推理和科学预测的方法技术, 对水质状况及变化趋势做出预测, 并发出警示信号的一套复杂的系统。水质监测预警系统能够全面反映水质状况和趋势, 准确预警各类水污染事件, 为环境保护决策和环境管理提供大量科学、准确、及时的监测预警信息。加快推进水质监测预警系统的建设, 既是环境监测事业自身发展的需要, 更是实现环保历史性转变、探索环保新道路的迫切要求。

摘要：本文介绍了水质监测预警系统的主要功能及其总体结构, 并从预警指标体系的建立、预警方法的选取和预警阈值的界定这三个方面对水质监测预警系统的构建进行了分析。

铀废矿石堆监测预警系统设计 篇10

1 铀废矿石堆监测预警系统需求

本系统主要实现铀废矿石堆环境安全多种数据的实时监测预测预警, 功能上分为3个部分: (1) 铀废矿石堆环境数据实时监测; (2) 铀废矿石堆实时监测预警; (3) 相关辅助功能。

环境数据实时监测:主要对各种铀废矿石堆环境安全监测数据进行实时获取, 实现其向监测预警系统平台的转换, 能够在系统平台中进行直观可视化显示, 为铀废矿石堆环境安全监测预警的综合分析提供各种数据信息。

实时监测预警:主要根据某时刻的各种环境安全监测数据, 整合铀废矿石堆环境安全监测预测模式, 对目标监测区的环境安全预测结果实时滚动发布, 提供目标监测区的环境安全状况, 及监测预警信息的自动报警服务。

相关辅助功能:主要实现上述功能所需要的辅助功能。各种环境监测数据的组织与管理, 监测设备参数设置, 信息可视化参数设置以及查询、缩放等图形操作, 监测设定及自动发布设置, 以及监测数据的互联网信息发布设置等。

2 铀废矿石堆监测预警系统设计

2.1 系统设计原则

系统要满足长期运行的稳定性, 需确保技术的先进性、可靠性、安全性和实用性, 并且, 系统应具有良好的可扩展性和灵活性。

2.2 总体设计

从感知层、网络层、应用层三个层次进行设计。

(1) 感知层:平台通过安装在现场的各种硬件传感器获取环境中的工程因素、地质岩性及辐射安全等各项指标信息, 如应力仪、雨量计、位移计、剪切测试仪、γ剂量率仪、γ能谱仪、测氡仪、x剂量率仪等, 实现安全信息的实时监测。

(2) 网络层:项目采用无线通讯方式进行数据传输。采用多种方式相结合的无线通信技术进行互补, 包括GPRS技术、无线组网技术和卫星宽带技术, 有效克服了山地间传播信息的困难。

(3) 应用层:目前Web应用程序是业务系统的发展趋势, 可以快速地发布增强和修复功能, 系统的使用者可以透明地使用最新的最好的更新, 避免了客户端重装或升级的繁琐。

应用层设计采用B/S模式, 通过Internet发布, 公众通过普通浏览器即可登录并使用系统。

2.3 监测仪器与方法设计

2.3.1 监测内容与仪器

常用的监测方法和监测仪器可分为如下四种: (1) 外观监测。包括大地测量法、近景摄影测量法、INSAR干涉雷达测量法、地表倾斜监测法等。用到的主要监测仪器有全站仪、表面倾角计、伸缩自记仪、位移计等。 (2) 环境因素监测。包括土壤含水量监测、水位监测、渗压监测、流量监测、水质监测、降雨量监测、地震监测等。使用的监测仪器有土壤含水率仪、水位自动记录仪、流量仪、雨量计、地震监测仪等。 (3) 内观监测。如岩体应力应变监测、深部倾斜监测、内部相对位移监测、沉降观测等。监测仪器有岩体应力计、钻孔测斜仪、钻孔多点位移计、静力水准仪、收效仪等。 (4) 辐射监测。包括γ剂量率、氡析出率、α、β、γ总活度、中子剂量、x射线剂量率等。使用的监测仪器有α、β表面污染测量仪、测氡仪、x-γ剂量率仪等。

2.3.2 系统设计

(1) 电源与功耗设计。整个设备采用低功耗设计, 采用20瓦太阳能电池板配合蓄电池供电, 支持掉电、节电、工作三种电源管理模式。 (2) 通讯链路设计。采用多种方式相结合的无线通信技术进行数据传输, 以便克服诸多山地间传播信息的困难。设备设计采用无线通讯为主、有线通讯为辅的设计。设备支持GPRS、Zigbee无线自组网、卫星通信三种无线数据传输方式。 (3) 异常与安全设计。设备对电源设计状态检测电路, 可以实时传回设备电源状态, 满足可靠性管理要求;设计传感器接入异常状态检测电路, 可及时获知传感器的异常, 方便了排除;设备采用低阻接地防雷设计, 防止雷击损害。 (4) 其他设计。设备提供声光报警功能, 预留红外夜视摄像功能接口, 提高设备的可扩展性。

2.4 网络发布系统设计

(1) 用户管理模块。系统的用户管理包括添加用户、删除用户、修改用户、浏览查看用户以及用户权限管理。 (2) 监测点管理模块。监测点管理包括添加监测点、删除监测点、修改监测点、浏览查看监测点以及监测点远程控制。远程控制功能包括数据采集时间间隔的设置、对设备状态的重置、声光报警器的启动等。一个监测点可以独立设置运行参数, 如传感器种类与数量、数据曲线绘制参数等。 (3) 数据管理模块。系统中数据管理主要针对各个监测点的监测数据, 设计有数据接入、数据查询、数据备份等功能。数据接入采用自定的标准化的数据分组方式, 采集的一次数据为一个数据分组, 对应一个数据包, 分组中依次为监测点标号、数据实时时间、雨量、γ剂量率……。 (4) 互联网信息发布模块。系统面向用户提供信息发布功能, 用户可查看监测点监测参数信息, 可以对任何一个监测点可以打开实时监测曲线, 曲线设计有自动静默更新, 还可以查看实地照片以及提交群策群防建议等。管理员用户可实现对监测点监测数据的数据报表输出等功能。 (5) 系统管理模块。系统管理包括系统日志、系统帮助、预警日志。系统日志记录用户的使用足迹, 实现对用户使用过程的追踪, 分析系统的运行状况。系统帮助为方便用户使用的系统操作说明。预警日志记录了系统发送的预警记录, 管理员用户可以进行查看。

2.5 数据库设计

(1) 基础地理/地质数据库。主要是GIS数据, 实现GIS地图背景以及与GIS相关的各种功能。目前系统采用的为Google Map提供的免费数据。 (2) 自然灾害监测专题数据库。主要是监测仪传回的关于自然灾害的各类监测数据, 如降雨量、位移、内摩擦角、γ剂量率等。这些数据是系统运行的基础, 进行永久保存, 不能修改和删除。 (3) 系统运行数据库。主要包括用户信息数据、系统日志数据、用户配置数据等, 用以支撑系统正常的运行。

2.6 平台接口设计

平台对铀废矿石堆环境安全监测数据输入和数据输出均设计有数据接口。平台在数据输入端, 提供监测设备的数据入库接口, 提供气象局、民政局等部门的数据接入接口。在数据输出端, 提供数据的读取接口, 用户可对数据进行其它利用。

3 结论

根据需求分析结果, 提出了铀废矿石堆环境安全监测预警系统总体结构方案, 研究了适合于铀废矿石堆环境安全监测预警系统的监测仪器设计、通讯链路设计、数据库存储、网络软件发布等方法, 实现了系统的网络软布, 为后期系统的开发提供关键保障。

摘要：监测预警系统对于确保铀废矿石堆安全具有重要意义。分析了铀废矿石堆监测预警系统需求, 并在此基础上进行了系统总体设计、监测方法设计、网络发布系统设计、数据库设计、平台接口设计。该设计可以满足铀废矿石堆监测预警系统的要求。

关键词：铀废矿石堆,监测预警,系统设计

参考文献

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