監測監控范文
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篇1
隨著我國煤炭資源開發逐漸向深水平進展,地質條件愈加復雜,煤礦安全管理難度隨之增加。煤炭行業通過研究重點技術、提高集約化生產程度,顯著改善了安全生產形勢。先進、可靠的安全監測監控技術能夠了解井下人員的分布狀況、機械設備的運轉情況及預防動力災害的發生,保證煤炭高效開采。為了實現煤炭工業十三五科技發展規劃,煤炭系統應當加大對煤礦安全生產監控技術的研究力度。
1煤礦監控技術現狀
1.1井下員工定位技術
目前,井下人員定位系統由副井罐籠處、井底車場、集中運輸大巷、采區出入口設置的分站組成。在企業層面,該系統便于調度室統計各工種作業人員考勤情況,保證員工的出勤次數;在政府監管層面,該系統使各級煤監局實時掌握所轄煤礦井下人員數量,有效遏制超員生產;在應急救援層面,該系統可以確定受困員工的具體范圍,減少事故的死亡人數。然而GPS信號井下傳輸能量衰減大,無線傳輸會受到巷道拐彎、分支的影響,信號不能完全覆蓋井下作業區域,從而形成了大面積盲區。
1.2缺乏井下三維空間模型
煤礦在煤炭開采過程中,獲取了大量的地測、一通三防、礦山壓力等現場數據,如果將這些數據融合起來,將會形成一個有效的安全信息管理系統,為經營管理層決策提供一個重要參考。
1.3傳感器性能不穩定
井下環境潮濕、粉塵含量高、含有腐蝕性氣體,造成傳感器元件、電路等接觸不良、容易氧化,降低元件的可靠性。井下復雜的電磁場會影響傳感器的正常工作。一些傳感器一致性差,容易受到其他氣體干擾。當傳感器進水、受到井下振動作業影響時,傳輸的數據會失真。傳感器經常由于安裝地點不合理,導致其不能有效監測數據。
1.4安全監控設備兼容性低
目前,部分煤礦安全監測監控技術要求較低,不適宜現場安全生產。安全監控系統的通信協議不統一,不同廠家設備在傳輸數據時很難做到有效互換。監控設備監測礦井數據時,可以修改或刪除超限數據,導致傳感器安全作用喪失。
2煤礦監控技術發展方向
2.1井下員工精確定位技術
井下定位系統的無線技術是由短距離、低傳速向遠距離、高傳速發展。定位系統采用藍牙、RFID技術,井下無線節點向礦工攜帶的智能終端發送RSSI值,RSSI值最終會傳送到井上控制中心,可以根據相應的算法確定人員位置。未來的井下定位系統具有高魯棒性與較好的自組網能力
2.2構建三維可視化礦井模型
通過3DGIS把煤礦大量的空間參數和與之對應的屬性參數結合起來,進行礦井三維建模和三維可視化表達。該模型中含有煤層賦存、頂底板巖性、皮帶運輸、監測監控、采掘進尺、水泵排水、通風機運行情況、供電線路敷設等現場信息。
2.3多系統融合
多系統融合分為分站級融合、鏈路級融合和數據級融合。分站使用ARM處理器,將不同系統的監控設備通過各自物理鏈路接入融合分站的不同的通信接口中,從而實現多系統分站級融合。鏈路級融合是把不同系統的設備通過同一條鏈路接入融合分站,數據經各系統的程序處理后發送至各自監控主機。鏈路級融合能夠減少電纜、無線接口設備數量。數據級融合可以實現跨系統共享參數。當某一系統安裝該參數傳感器后,其他系統可以通過地面融合軟件獲得該參數。多系統融合可以避免系統的重復構建并降低運維成本。
2.4煤礦物聯網技術
為了確保現場監測監控機電設備的可靠性,避免因使用偽劣礦用機電零部件引起事故,煤礦企業需要采用物聯網技術管理監測監控零部件。物聯網技術可以優化采購、儲存、運輸、維護等環節,實現全礦井動、靜態管控。
2.5有效挖掘監測數據
井下分站與地面中心站之間傳輸的信息改為提前壓縮好的數據,以達到提高傳輸速率的目的。監控系統要重視采集數據變化量的比對工作,這樣可以預防瓦斯、火災等礦山災害。未來的煤礦安全監測監控系統不再由某一個公司構建,而是由相互獨立的多個公司兼容式開發。云計算將會成為未來數據存儲架構的主流模式,為綜合分析地質參數提供基礎。
3結語
我國數字化礦山建設已經取得了初步成效,但仍然存在安全監控標準不規范、大數據挖掘不充分、傳感器性能不穩定等技術薄弱問題。引入人工智能、大數據、物聯網、微電子、數據通信、計算機、自動化、射頻識別等新興技術,可以帶動煤礦安全監測監控技術快速發展。高性能的安全監控系統能夠監測生產環節,預防瓦斯、火災等煤礦重大災害事故,以達到自動化生產、精細化管理、科學化決策的效果。只有找準煤礦安全監測監控系統發展方向,才能保障煤礦企業安全生產。
參考文獻:
[1]孫繼平.煤礦安全生產監控與通信技術[J].煤炭學報,2010,35(11).
[2]汪叢笑.煤礦安全監控系統升級改造[J].工礦自動化,2017,43(2):1-6.
[3]王金華,等.數字礦山關鍵技術研究與示范[J].煤炭學報,2016,41(6).
篇2
關鍵詞:以太網;監控;接口
中圖分類號:TP29文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2011)18-4477-04
Mine Production Safety Monitoring System Design
ZHANG Kun
(Huai Kuang Modern Logistics Limited Liability Company, Huainan 232082, China)
Abstract: Mine safety monitoring system is mine production safety signs and strong guarantee safety monitoring system, improve the technical level, the mine safety production, a coal miner's life safety has important significance.
Key words: ethernet; monitoring; interface
1 系統概述
礦井安全監測監控系統是礦井安全生產的標志和有力的保障,提高安全監測監控系統的技術水平,對礦井的安全生產、煤礦工人的生命安全有著重要的意義。
張集煤礦礦井安全監測監控系統,是引進美國HONEYWELL公司產品。該系統采用實時的網絡化結構,具備完善的安全監測、生產監控、管理功能,對全礦井上、下環境參數及全礦各主要生產環節的生產過程,進行實時數據采集、傳輸、處理、顯示、打印、對井下煤流運輸系統進行集中監控,確保人員及設備的安全。
束管監測系統是引進澳大利亞MAIHAK 公司產品,能夠連續監測CH4、CO、CO2、O2四種氣體。系統作為礦井安全監測監控系統的子系統,達到數據共享的目的。系統真正實現24小時在線監測,并自動記錄各路束管氣體的數據分析結果,利用數據庫進行氣體爆炸性分析,預測氣體含量的變化趨勢。
對地下煤礦氣體的分析是通過一些被選用的分布在礦里的抽樣點(監控“位置”)來完成的。泵從抽樣位置抽取的氣體通過一個減濕器到氣體分析裝置。
氣體分析是以持續循環的方式按順序監控每個監控點完成的。每個監控點每小時被分析一次。PLC控制監控順序。
每個抽樣點被分析的時段是可調整的(停留時間)。在每個停留時間滿期時,快速獲取分析數值并臨時儲存在PLC中。這些數值數值被IFIX服務器歷史數據庫周期性掃描作為長期存儲和分析。
HIMASS系統工具通過氣體分析儀自動采集氣體濃度數據,通過提供氣體濃度報警,發展趨勢,和圖標工具實現煤礦安全評估,從而使得礦井的防災抗災能力顯著增強。
監控地下煤礦氣體是一項旨在減少爆炸和減少火災危險的重要的且安全的過程。在礦井空氣中存在各種氣體,不同濃度的上述氣體能產生潛在的爆炸。例如工具:考沃德三角形、Ellicott圖表、格雷厄姆比率都是實時展現氣體分析區域爆炸狀態的繪圖指示工具。
一個固定地點變的具有潛在爆炸性通常是一個相對緩慢的過程,大約需要幾天,幾周甚至幾個月的時間。然而,早期在一個煤礦中探測潛在爆炸區域包括以下內容:
早期有效措施用來防爆;
在職員周圍潛在危險區域排成等級;
在嚴重區域早些排出等級/變布位置。
2 系統設計方案
2.1 現狀
張集煤礦井下環境監測及生產監控系統為引進美國霍尼韋爾公司產品,該系統采用實時的網絡化結構,地面網絡采用以太網,井下網絡采用先進的、本安的數據高速公路(DH+)網絡,由網關(Controllogix)緊密地集成為一體。
地面以太網:由2臺廠景系統服務器(piii 550,Plantscape r300,5000點數據庫,Rslogix 500 3.01)、5臺工作站、2臺交換機、6個集線器和網關以及用于連接設備的光纖和銅纜組成。服務器、交換機等網絡設備采用雙環冗余結構連接。5臺工作站按照使用權限,分別安裝于礦調度室、通風工區、機電科。各工作站可從服務器管理的實時數據庫中獲取報警、報表、歷史記錄等數據信息。
井下數據高速公路(DH+):主要由以羅克韋爾公司的可編程控制器SLC500系列為核心的分站、連接光纖、銅纜和各種傳感器組成。主干線纜采用光纖,傳輸速率為57.6Kb/s。分站具有數據處理、邏輯判斷、控制功能,并配有彩顯和鍵盤人機接口。系統可以通過網絡作遠程編程及程序下載。目前系統總的數據量大約為1000點左右。
HIMASS系統使用一直比較穩定可靠,這說明Rockwell系統本身是安全可靠的,為了滿足整體網絡的需要,通過IFIX組態軟件,把Maihak系統的DH+485接口接入整體網絡,實現遠程監測。為此,我們把HIMASS系統改造成IFIX Maihak系統。
隨著煤礦的開采,原設計中有些臨時分站已撤除。系統中目前實際使用14個分站,其中井下使用11個分站,地面3個分站。
通過ControlLogix構成4條DH+分支網絡,這4條DH+分支網絡有3條下井,連接井下11個分站,構成井下東、西、北三個方向的監測監控網絡。 如1所示。
地面分站由另一條DH+網絡連接,分別接束管系統、壓風機系統和提風機房分站。
目前Rockwell的系統主要用于監測,基本未用于控制。
目前系統本身工作穩定,這為礦井綜合自動化打下了良好的基礎。但外系統接入數據很少。由于通信協議等方面的原因,井下的11個分站接入的監測監控數據也較少,或未接入成功。
另外,網絡設計時采用了DH+為監測監控的主干網絡,這在當時是先進的網絡結構。隨著技術的發展,Rockwell公司又推出了更為先進的三層結構網絡系統,分別為:工業以太網、ControlNet和DeviceNet。三層網絡結構更適用于綜合自動化系統,尤其是將來的管控一體化的信息化模式。
鑒于網絡使用現狀和新技術的發展,以及煤礦對綜合自動化提出的新的要求,需對網絡進行升級改造。
2.2 環境監測及生產監測系統改造方案
井下環境監測及生產監控系統采用就近接入的原則,井下11個分站就近接入變電所或泵房、變電所的分站中。井下的ControlLogix控制分站與SLC監測分站使用的是同一廠家的產品,可以直接通過DH+網與控制分站連接,把采集的信號傳輸到ControlLogix控制分站中。具體連接如下:
中央變電所、泵房分站:
FZ01 井下中央變電所
FZ09井底車場安維中心值班室
FZ17井底車場絞輪車值班室
東部采區變電所分站:
FZ13 東部采區變電所
-665變電所、泵房分站:
FZ026301膠順機頭
FZ04(-665)變電所
西部采區變電所分站:
FZ05西部采區變電所
FZ08西輔底
西部膠帶控制分站:
FZ10西膠機頭配電硐室
四采變電所、北部泵房分站:
FZ18四采區泵房變電所
FZ19四采區皮帶機頭
篇3
為實現*礦業股份有限公司(以下簡稱*公司)的可持續發展,根據黃小晶常務副省長在*公司調研座談會上的講話精神,*局召開了專題會議提出了相應的整改措施,現通知如下。
一、環保行政管理部門整改要求
1.強化環保部門監管監控。*縣環保局要派出專人進駐*山金礦,檢查企業是否存在跑、冒、滴、漏現象,環保設施及監控儀器是否正常運行,督促企業落實各項整改措施。環保工作人員要履行職責,加強管理,發現問題要及時向局領導報告。*縣環保局要將檢查情況每月向上級環保部門報告,發現異常情況要及時報告。*市環保局要確定專人負責*公司環保監管工作,每月對*公司進行一次監督檢查,并將檢查結果報送省環保局和*市政府。省環保局將每季度對*公司環保工作進行一次檢查。省環境監理所要將對*公司的監督檢查納入日常工作計劃,切實抓好落實。
2.完成對*公司氰化物在線監測儀的聯網。省環境監理所和省環境自動監測監控工作協調小組要在本周內派員赴*公司,指導氰化物在線監測儀調試和監測數據的比對工作。*市環保局要于6月26日前完成*公司氰化物在線監測儀調試和監測數據的比對、驗收,實現與省環境自動監測監控中心聯網。省環境監理所每天要對*公司傳輸的在線監測數據查詢3次以上,并做好記錄工作,發現異常情況及時向局領導報告。省環境監理所領導每天要對記錄進行檢查,局領導將不定期進行抽查。
3.依法、全面、足額、及時征收排污費。*縣環保局要根據《排污費征收使用管理條例》,按照國家規定的標準和要求,認真核定*公司應繳納的排污費,實行按排污總量收費,并做到依法、全面、足額、及時征收。
4.建設汀江水質自動監測站。*市環保局、*縣環保局要提請當地政府在汀江*縣城區飲用水源地上游建設一個水質自動監測站,用于監控汀江水體水質,確保*縣城區飲用水的安全。監測因子為水溫、電導率、溶解氧、濁度、pH、氨氮、高錳酸鹽指數、總磷、銅等,于今年年底前建成。
二、對環境監測部門的整改要求
1.充實*縣環境監測站人員力量。鑒于*縣環境監測站目前只有6名監測人員,且無高級技術人員的情況,*縣環保局要盡快向縣政府匯報,爭取人員編制,引進高級技術職稱的監測人員,充實監測隊伍力量。
2.加大*公司污染源和汀江水環境監測頻次。*縣環境監測站要增加對*公司污染源和汀江水環境監測頻次,對*公司3個廢水排放口和汀江水環境的監測要由現在的每半月一次,增至每周一次。*市環境監測站要每月監測一次。省環境監測中心站要每季度對*公司3個排放口進行一次監督性監測。各級環境監測站要做好所要求的監測因子的監測工作,發現異常監測數據應及時向環保行政主管部門報告,監督企業采取措施進行整改。監測工作質量由各級環境監測站分管業務的站長負責。
3.提高監測人員素質。省環境監測中心站將于今年*月*日前,組織對*市環境監測站、*縣環境監測站、*公司負責環境監測的有關人員進行培訓,學習國家監測規范、要求和在線監測儀器操作方法等,提高監測人員的工作素質和業務水平。*市環境監測站要派2人,*縣環境監測站和*公司要各派6人參加培訓。
4.遵守廉政建設有關規定。環保部門的監測、監理和管理人員要遵守國家有關廉政建設的規定,不得接受企業與業務工作有關的吃請,不得在*大酒店吃住。
三、對*礦業股份有限公司的整改要求
1.落實環保責任制。*公司要按照國家環保法律法規的要求,切實做到“誰污染、誰治理”,“誰破壞、誰恢復”。公司法人代表是環保工作的第一責任人,要加大環保投入,落實環保責任,增加環保人員,提高工作素質,確保各項環保制度落到實處。
2.實施穩定達標的治理措施。對礦區廢水中的銅超標問題應采取處理措施,將礦區現有污水處理中的人工加藥改為自動加藥,針對暴雨時三清亭、二廟溝、新屋下三處大壩廢水溢流的問題,要求三處均增設污水處理設施對溢流的廢水進行處理,處理后的廢水引入現有安裝在線監測儀的排污口排放。*公司要于6月25日前將整改方案報省、市、縣環保局,整改工作于今年年底前完成。
3.加大環保投入,加快生態恢復進度。*公司應要快實施生態恢復規劃,加大環保投入,完善排洪系統,恢復礦區植被,在北口新屋下大壩外建設一座重力漿砌大壩,確保汀江水環境安全。
4.增設污染物在線監測設施。*公司要完善在線監測設施,增加pH、銅等污染因子在線監測內容。要主動聯系供貨廠商盡快安裝,現有氰化物在線監測設施應于6月26日前與省環境自動監測監控中心聯網,實時傳輸監測數據;其他污染因子在線監測設施應于*月底前安裝到位。在線監測設施出現故障時應及時向環保部門報告,不得擅自拆除。
5.嚴格執行排污許可證制度。*公司要在*月底前向環保部門申請排污許可證,按規定的允許排放量排放污染物,不得超標排污,不得增設或變相增設排污口。
篇4
【關鍵詞】煤礦;安全監測監控系統;對策
0.引言
我國煤炭資源豐富,但開采條件復雜,自然災害嚴重,47%的礦井屬于高瓦斯或瓦斯突出礦井。在當前煤炭市場需求旺盛的推動下,部分煤礦存在突擊生產或盲目超產現象,造成近幾年礦井安全事故發生率居高不下。為保障煤礦的安全生產,除進一步加強煤礦安全管理意識外,關鍵是建立煤礦井下安全監測監控系統,形成煤礦井上、井下可靠的安全預警機制和管理決策信息通道。所以當前現代化礦井的生產不僅要解決煤礦生產過程中存在的安全問題、生產自動化的問題、又要了解各種與生產經營相關的信息。建立安全生產、調度和管理網絡系統,對井上、井下安全生產全面了解,靠及時準確的信息指揮生產和防止各種事故的發生,已成為煤礦設計工作必須解決的問題。
1.煤礦安全監測監控系統的內涵和作用
礦井安全監測監控系統是傳感器技術、信息傳輸技術、計算機應用技術、電氣防爆技術和控制技術等多種技術在礦井安全生產監控領域應用的產物,對保障煤礦安全生產,提高生產效率和機電設備的利用率都具有十分重要的作用。礦井安全監控系統一般由三部分組成:①中心站(包括應用軟件、計算機及設備);②信息傳輸裝置(包括傳輸接口、分站、傳輸線、接線盒等);③傳感器和執行裝置。具體來講,煤礦安全監控系統是指對煤礦的瓦斯、風速、一氧化碳、煙霧、溫度等環境參數和礦井生產、運輸、提升、排水等環節的機電設備工作狀態進行監測和控制,用計算機分析處理并取得數據的一種系統。安全監控系統可以為各級生產指揮者和業務部門提供環境安全參數動態信息,為指揮生產提供及時的現場資料和信息,便于提前采取防范措施。另外通過對被測參數的比較和分析,系統可以實現自動報警、斷電和閉鎖,便于制止事故的發生或擴大;在發生事故的情況下,能及時指示最佳救災和避災路線,為搶救和疏散人員、器材,提供決策信息。
2.安全監測監控系統目前存在的問題
2.1通信協議不規范,可集成性差
因為沒有一個符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標準,所以現有生產廠家的監控系統的通信協議幾乎都采用各自專用的,互不兼容。不同廠家產品之間缺乏互操作性、互換性,因此可集成性差,不易于系統功能擴展。在使用中,個別系統雖經多次升級改造,仍不能實現系統資源的有效共享,形成了一個個獨立的“信息孤島”,嚴重阻礙了礦井安全生產管理水平的進一步提高。
2.2傳感器質量和性能
安全監測監控系統配接的甲烷傳感器和CO傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和監測煤炭自燃發火災害預測的關鍵技術裝備,并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。但在現場使用中,雖然系統主機、分站以及軟件已經不斷進行升級,但國產安全檢測用的傳感器幾乎全部采用載體催化元件,長期以來我國載體催化元件一直存在使用壽命短、工作穩定性差和調校期頻繁、靈敏度漂移以及制作工藝水平低等缺點,嚴重制約著礦井有害氣體的正常檢測。另外《煤礦安全規程》中對甲烷傳感器的調校有嚴格的規定,調校工作需要專用器具和標準氣樣,對調校人員的技術水平有一定的要求。很多煤礦往往由于缺乏專業技術人員等原因而不能按時對系統進行維護和調校,甚至從不調校,嚴重制約了礦井有害氣體的正常檢測。
2.3現場管理和維護水平欠缺
盡管我國各省市煤炭管理部門都強制性要求各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統,而且近幾年再次加大了對礦井安全生產的管理力度,但一些地方國有煤礦,特別是鄉鎮小煤礦,多數由于缺乏專業技術人員而不能正常使用和維護已裝備的系統,甚至對系統配接的傳感器根本不進行調校。另外,在大多國有煤礦還存在著監測監控方面的管理制度不夠健全、對已經存在的監測監控管理制度執行不嚴、對監測監控系統的監督管理不到位等問題,嚴重地制約著安全監測監控系統的正常運行。
2.4診斷功能有待加強,系統的可維護性低
現場設備在線故障診斷、報警、記錄功能不強,現場設備的遠程參數設定困難,影響系統的可維護性。作為管理維護監控系統的輔助手段,部分系統只能對系統的通訊狀況診斷,不能詳細地判斷故障的性質和故障點。但實際工作中要求能迅速判斷出分站、傳感器或電纜故障之間,或短路報警與真實超限之間的區別,為維護人員提供故障的類型和方位,以便于迅速處理故障地點。
3.提高安全監測監控系統良好運行的措施
3.1加強技術培訓,完善管理制度
監測監控系統維護要求非常嚴格,所以在日常監測管理工作中采取多種形式提高維修人員的維修技術和操作水平,每月應組織理論和實踐的學習,對新調入的安全監測員,重點加強對其基礎知識的學習和培養,合理利用售后服務和兄弟礦井相互指導的便利條件,確保礦井監測系統維護的順利進行。另外要建立細致嚴謹的管理制度,及時完善有關監測監控管理的規定和制度,有效提高相互監督、相互預警的能力。
3.2規范監控系統統一通信協議
通信協議不規范將造成設備重復購置、系統補套受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造等后果。為了改變標準不統一的局面,國家出臺了很多規范性規程和標準對監控系統及信息傳輸協議等進行規范,如《礦井安全監控新標準、新規程匯編及礦井安全監控系統設計與選型手冊》等。建議各監控系統統一通信協議,統一采用SQL數據庫,采用統一數據格式,這樣可以很方便對系統進行維修、補套、升級,也可以很方便的建立礦、公司(礦務局)兩級數據存儲中心,并與上級監管系統聯網,實現系統資源共享。
3.3研究和開發高品質的傳感器
國產安全檢測用甲烷傳感器幾乎全部采用載體催化元件,嚴重制約著礦井瓦斯的正常檢測,與國外同類傳感器比較差距較大。所以國家科研院所應加大科研投入力度,進一步提高傳感器應用的可靠性。
3.4發展專家診斷、專家決策系統軟件
科研院所應開發專家診斷、專家決策系統軟件。專家診斷應具有對故障的智能分析、判斷功能,改變系統自檢功能單一、簡單的情況。在發生事故的情況下,能正確指示最佳救災和避災路線,為搶救和疏散人員、器材提供決策。
隨著現代通訊技術和計算機技術的發展,高性能的煤礦監測監控系統在我國有著廣闊的前景。安全監測系統是生產、安全及管理方面的一個實時監控系統,通過本系統可以使管理層快速、及時、準確地獲取生產相關數據,提高決策的科學性,從而避免或減少因決策失誤而造成的安全事故和財產損失。
【參考文獻】
[1]趙延明,高軍.煤礦安全監控系統的現狀與發展[J].煤礦機電,2007,(3).
篇5
關鍵詞:測控系統;技術改造;方法途徑
煤礦安全監測監控系統在防范和減少煤礦事故的發生,提升安全生產水平和管理效能等方面發揮著重要作用。但近幾年發生的多起煤礦事故暴露出產品自身和使用維護等方面也存在不少問題,出現了系統性能不穩定、設備老化、故障率偏高、運行不暢等現象,監測監控預警系統達不到預期目的。這就需要我們找出一套行之有效的煤礦安全監測監控系統技術改造的方法途徑,使其發揮應有的作用,確保煤礦安全生產。
1煤礦安全監測監控系統使用現狀分析
(1)目前,我國中、小型煤礦裝備的監測監控系統大都是模擬信號傳輸,容易造成監測狀態不連續,部分主機系統經常存在長時間(時長超過10分鐘)無監測數據的狀態。測控到的各類數據參數不直觀,不能及時判斷井下故障、報警、瓦斯的安全數據,甚至造成信息不共享,生產指揮不連續等現象。(2)現使用的煤礦安全監測監控系統,大都是2000年以來安裝的第一批,無快速斷電功能(分站常規數據采集方法是用脈沖計數式,單片機在一秒內對輸入脈沖進行計數,時間到達一秒后計數停止)。系統版本低,功能設計不全,隨著采煤工作面的不斷深入變化,達不到瓦斯超限系統報警和斷電等功能。(3)隨著監控技術自動化、控制手段智能化的不斷提升,煤礦對井下監測傳感器測量穩定性、數據傳輸快速性和測量數值精準度的要求也越來越高。當前傳感器及斷電器的配備數量種類不足,使用的監測傳感器存在產品質量和催化元件性能較差,抗擊高濃度甲烷沖擊能力低,傳感器連線與動力電纜掛在同一個電纜鉤上,使分站高頻率信號疊加,容易造成“冒大數”等現象。(4)當前使用的煤礦安全監測監控系統由于設計上的缺陷,在線故障診斷、可維護性等功能不強,遠程參數設定困難,維護性較差。
2煤礦安全監測監控系統技術改造達到的目的
(1)視頻監測監控信號實現全數字化傳輸;(2)報警、斷電等全自動化控制功能;(3)進一步提升各類傳感器的防護能力;(4)增加自診斷、自評估功能,提升系統的可維護性。
3煤礦安全監測監控系統技術改造的方法途徑
(1)實現全數字化。系統通過在各分站至中心站數字化傳輸的技術上,將一部分模擬視頻信號經過網絡硬盤錄像機編碼轉換成可以進行網絡傳輸的數字視頻信號,使各類傳感器、執行器至各分站升級為數字傳輸,實現安全監控系統的全數字化,更能清晰監控分析各類數據參數的安全、可靠性。
(2)實現自動斷電、報警功能。改變現有的單CPU處理模式,改為多CPU處理模式,或多核CPU,縮短傳感器脈沖計數周期,對井下傳輸的各類數據,用計算機進行比較分析處理。當井下監控設備發出聲光報警時,提醒維修作業人員及時檢修并做好撤離準備,抑制各類事故的發生或再擴大。還可根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、瓦斯超限范圍等,設置不同的報警級別(響度或頻度),實施分級響應。
(3)提高傳感器的防護能力。將被測的物理量轉換成便于傳輸和處理的電信號,經傳輸和測控分站連接,為測控分站提供信息。通過將井下監控儀更換成新的四模四開具有FSK傳輸形式的監控儀,具有串行碼傳輸的各類傳感器,能夠提高系統傳輸的準確性、可靠性、高濃度甲烷沖擊能力等。
(4)實現系統自診斷、自評估功能。嚴格按照最新版《煤礦安全規程》標準,正確設置傳感器、控制器等設備,確保設備及通信網絡工作狀態良好,定期維護和校驗各類傳感器,傳感器一般在10天內校驗一次。中心站軟件安裝自診斷功能,改變系統自檢功能單一、簡單的情況。能夠顯示各種設備的故障類型、位置、傳感器等設備及通信網絡的工作狀態。通過Modem或GPRS網絡進行遠程故障診斷,并根據情況進行修復或提供最新軟件的在線升級。在瓦斯超限、斷電需立即撤人的緊急情況下,可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。總之,系統經技術改造升級、更換相關器件、增設各類傳感器后,解決了脈沖顯示、冒大數、傳感器防御能力低、性能不穩定等現象,提高了安全穩定性,降低了故障頻率等。地面監控人員可以直接對井下情況進行實時監控,不僅能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況,而且能及時發現事故苗子,防患于未然,也能為事后分析事故提供有關的第一手圖像資料,為煤礦的安全生產奠定了堅實基礎。
作者:邵明法 單位:臨沂市煤礦安全生產監控中心
參考文獻:
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關鍵詞:煤礦安全;監控系統;現狀;發展
近年來我國對國外六七十年代開發的煤礦監控技術進行了廣泛的應用,并且已經在各種礦井監控系統得到了迅速的發展,相應的配套產品的開始的到廣泛的應用。如今,我國在煤礦中所使用的各種監測和控制系統就有十幾種之多,而且在國有煤礦中都已將配備了相應的監控系統。另外由于監控系統的設置,有效地改善了我國的煤礦安全形勢,在一定程度上提高了煤炭生產的安全性和現代化管理水平。
1 煤礦安全監控系統的現狀
1.1 國外煤礦安全監控系統的現狀
21世紀初開始,由于計算機技術,微電子技術以及通信技術的快速發展,機電一體化技術和自動化技術在部分國家已經開始應用,煤炭生產過程實現了自動化和集約化,開發出了自動化監控系統應用整個作業巷道,該系統是集語言、圖像、數據、網絡中的無線接入技術于一身的具有多種功能的監控系統,覆蓋全礦井的每一個生產和生產支持領域,實現了對綜采工作面和礦井運輸,排水,供電等相關設施的工作參數以及礦井中瓦斯的濃度等相關參數的有效監測和控制。美國的MSA系統,德國BEBRO公司的茂德系統等都是這個領域具有代表性的礦井監測監控系統。
1.2 我國煤礦安全監控系統的現狀
1983年至1985年的時間內,我國從美國和歐洲國家將其已經推出的幾十套不同類型的煤礦安全監控系統引入到我國的煤礦開采中。1985年以來,我國通過對其他國家技術的改良和研發,先后開發了KJ4,KJ66,KJ70,KJ75,KJ80,KJ90,KJ92等型號的監控系統,如今安防監控系統接近30種,但是這些系統都存在通用性差,智能化程度低等問題。
(1)大多數現有的煤礦安全監控系統主要是應用于特定的監控對象(如環境安全,改善交通運輸等)而設計的,我國的各種設備的制造商之間沒有統一的要求,使得設備,配件無法通用,而且很難對系統進行擴展和升級。
(2)當今在煤礦中所使用的安全監控系統沒有統一的通訊協議和物理層協議。在煤礦安全監控系統中所使用的現場總線主要有:英特爾公司BITBUS,德國的Profibus總線,德國博世公司的CAN和串行通訊總線(RS232,RS485),RS485串行通信總線傳輸方式是我國所主要使用的。控制系統主要采取主從結構的傳輸方式,這種方式不能建立一個多主冗余系統,利用專用的現場總線通訊協議來實現各現有的子站之間的控制,相互兼容性低,低系統的可靠性和可用性比較差,無法滿足對作業系統的實時監控。
(3)現有的監控軟件主要是針對特定的監控目的而進行開發的,很難通過簡單的操作實現對多方面監測的目的,這種監測只停留在對監測量的收集,存儲、監控和超限報警以及功率曲線產出水平圖表和報表的輸出,主要是對基本的數據進行處理和利用的簡單形式。大多數監控系統只是對監測參數進行利用,但沒有監管的職能,這是很難實現對煤礦作業的安全監管。
(4)遠程智能故障診斷系統和遠程維護功能也是比較缺乏的,系統雖然可以對所要監控的對象進行實時的監控,但是對于生產過程中所出現的故障無法進行及時的診斷,這就需要依靠專業人員對故障進行分析和判斷,往往由于系統維護的不及時導致工作不能正常進行。
(5)當前所使用的監控系統缺乏煤礦事故決策支持系統的功能,很難對礦山事故進行及時的預測,預警,這樣就無法避免事故的發生,用戶也無法及時的獲取解決方案。礦山終端的監控設備不具備黑匣子功能,這樣就無法對事故產生的原因進行有效的分析。
2 我國監測監控系統的發展趨勢
2.1 發展品種齊全、高可靠性的礦用傳感器
國內監控系統所配備的傳感器存在兩個反面的主要問題:第一,就是品種單一,傳感器用于監測環境參數的比較多,但很少有傳感器被用來對生產設備工作參數進行監控;第二,現有的傳感器的準確度,可靠性存在很大的缺陷。發展高可靠性和品種多樣的傳感器是當前限制監控系統發展的主要方面。在新型傳感器的開發過程中,要有高起點,實現設備的高智能化。選擇新的一次敏感元件,有效利用微處理器,實現自動調零,自動校準等功能的運用,現場配備總線標準遠傳接口。對所要輸出的信號進行統一設置,由于環境安全參數的變化比較慢,可以使用的頻率信號進行輸出,這樣傳輸的互換性就會提高,數據處理更加的簡單,傳感器的互換性得以實現。傳感器要向復合型方向發展,對不同類型的傳感器進行有機組合,使用不同的一次敏感元件,運用相同的轉換,發送電路,對數據分時段進行采集和傳送。
2.2 發展專家診斷、專家決策系統軟件
我國的監控系統軟件,目前主要是用于對被檢測量的實時收集,存儲和曲線、圖形以及報表輸出,對最基本的數據進行合理的處理。開發專家決策,專家診斷的系統軟件是當務之急。例如對礦井中的瓦斯氣體進行檢測,在發生意外時,為員工提供最好的逃脫和避災路線,及時對人員和設備進行搶救,并提供有效的決策;對機械設備的故障進行及時的診斷。
2.3 發展覆蓋面廣的監測監控系統
如今我國生產監測和控制系統的公司或機構就已經超過了20家,其所生產的產品則主要是對環境安全參數進行監測,如果安全參數異常,就會執行報警或斷電控制。生產設備的監測,主要是對設備的開/關狀態進行監控,當然有些監測系統還可以實現對風扇速度和風門的有效調節。覆蓋面更廣的監測和控制系統的研發,對于煤炭生產的綜合自動化的實現打下了堅實的基礎。
采礦設備應設計成機電一體化產品,裝備,監控與遠程傳輸設備不可缺少,實現與工業局網絡的鏈接。開發,研制地面生產監測監控系統,對煤炭生產經營的各個環節進行監控。
2.4 規范網絡結構,實現網絡的標準化
中國的煤礦監測監控系統的子系統多基于獨立運行,兩級管理子系統通常是DCS系統,增加其網絡結構樹(中央車站級,子站層)。分層樹結構是一個分層的管理體系,配置靈活,易于擴展,成本低,但星型網絡結構比較復雜途徑的中間節點(中心站),以連接主被攝體之間的兩個節點(分站)特別是難以轉移阻抗匹配,從而不穩定的傳輸質量缺陷,應引起足夠的重視。
自20世紀90年代以來,監控系統的開發和發展都考慮了子系統之間的互聯,為工業局網的發展奠定了基礎,但選擇網絡結構時各種系統有不同的偏好。大柳塔煤礦監控系統中使用TOKEN-RING局域網,實現了邏輯環網,運用物理星型進行連接,傳輸速度較高而且還具有較高的可靠性,但是其成本相對較高。KJ66系統采用自主研發的Xdnet適時網絡,使用Novell網絡硬件介質,符合相關標準,這樣能夠對網絡文件進行一般管理,并可以直接應用低級別的協議實現數據的實時傳輸。
所以,計算機網絡適用的煤礦監測監控系統的研發,對網絡體系結構進行規范,這樣就能夠實現網絡的標準化。
總之,隨著科學技術的快速發展和進步,煤礦中的監測系統也會有單一監控功能向綜合信息系統的監測和控制,遠程監控,設備故障排除和災害預警的方向發展,全面發展煤礦安全監測監控系統的功能,實現煤礦生產的安全。
參考文獻
[1]成繼勛.研究新一代煤礦監控系統的若干技術[J].工礦自動化,2013(1).
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關鍵詞:橋梁;監控;監測;施工;價值
前言:最近幾年我國交通需求不斷增大,橋梁的應用也就愈加廣泛,而且也方便了人們的出行和生活。我國目前已有橋梁的長度從幾十米到幾千米不等,跨度和柔性也都在不斷增大,但橋梁坍塌事故仍在不斷發生。因此要從事故根源出發,加強橋梁的監測與監控技術水平,確保橋梁施工質量以及日后的安全使用。
1.監測與監控技術在橋梁施工中的價值
1.1防止發生橋梁事故
安全保證是橋梁施工過程中最重要的環節,因此監測與監控技術在橋梁施工過程中必須要重視。橋梁施工之前要準備一套完善的監測與監控系統,以便于在施工的所有環節利用監測與監控技術對結構真實內力及實際情況進行監控,全面掌握橋梁施工的安全問題和進程。如果在橋梁施工過程中發現監控的實際值與施工前預計值相差很大,就要停止施工而進行檢查,找到造成差距的原因并進行分析,如果施工仍然繼續進行,很可能引發安全事故的發生。例如跨度為500多米的加拿大魁北克橋,施工過程中就出現兩次嚴重事故,大橋使用懸臂拼裝法,即將完工時發生崩塌事故,造成事故的原因是過長的桁架給下弦桿造成極大壓力,從而導致下弦桿不穩定。如果施工過程中采取監控技術,在內力較大的桿件設置監控點,發現異常現象就馬上停工并檢查,就能避免事故發生。因此監測與監控技術對橋梁施工有重要影響,能有效避免施工過程中發生事故。
1.2提供可靠精準數據
在橋梁施工中利用監測與監控技術隊施工質量及進度進行監督,在監測與監控過程中會搜集大量數據,這些數據對橋梁施工的質量和進度有很重要的意義。在監測與監控中能夠及時發現橋梁施工隱藏或潛在的問題,可以及時調整施工方案,避免留下安全隱患,也給橋梁施工提供大量精準可靠的數據,這些數據對橋梁質量和安全有至關重要的作用。另外,在鋼筋混凝土拱橋的施工過程中,因為拱肋受力情況復雜,主橋拱結構上受力體系和方向會多次變化,因此施工難度也較大,對橋梁施工的質量安全的要求也就更高。所以,橋梁施工中要對可能導致內力變化或幾何形狀變化的因素考慮全面,為施工提供更準確堅實的基礎。但在實際施工中,即使將所有考慮因素都考慮周全,也會受到季節、環境和技術等其他因素的影響,同樣對施工造成不良影響。因此,要在橋梁施工過程中應用監測與監控技術,避免各因素對施工造成損害,應用科學先進的監測與監控技術,以獲取精準全面的數據,參考這些數據及時對施工方案進行調整。而且在施工所有環節都要記錄相關數據,以供下一環節或階段的施工參考使用。
1.3累積技術材料
橋梁已經從原來單純的交通運輸價值轉變為實用與審美雙重價值,橋梁施工設計上也越來越多的采用新穎的結構及設計模型,這就導致橋梁施工中力的形態更加多變復雜,對后期橋梁實用也有影響。此時,就可以應用監測與監控技術計算出結構受力具體數據和結果,為橋梁的設計與施工提供資料。例如,對跨度大且為鋼管混凝土系桿拱橋進行監測與監控時,發現幾天內拱腳位移就超過60毫米,這是比較嚴重的問題,通過監測及監控數據可知是因工字鋼抬高了自然下垂的系桿約20毫米,導致下垂的懸鏈線有水平向發展趨勢,最終導致拱腳發生較嚴重的位移,發現問題后立即上報并采取一定措施,有效避免了事故發生。在對橋梁進行監測與監測的過程中,可以積累大量技術資料和經驗,對以后橋梁施工有很大參考價值。又如某箱形截面系桿拱橋施工在監測與監控中發現,澆筑腹板混凝土時,腹板局部變形、對拉筋被拉斷且焊縫也有撕裂現象,造成這一后果的原因是對拉筋數量不夠。由于對這一情況已有資料記載,因此在同類型拱橋施工中就能及時發現對拉筋數量不足的問題,從而適當增加腹板對拉筋數量,也更容易被設計方和施工方接受,增加腹板對拉筋數量后,拱橋施工就能順利進行,也不會發生這類事故。類似這些實際的橋梁施工經驗就可以不斷積累,供今后的橋梁施工監測與監控借鑒。
2.監測與監控系統的應用分析
橋梁施工中的監測與監控通常采用監測與監控系統來實現,該系統具有包括以下幾個功能。
管理功能:監測與監控系統對所有監控點集中管理,可以掌握整個監控系統的狀況。主機對其監控區域內的資源進行管理和調看,確保信息準確并高效傳遞。如果發生緊急情況,可通過監控系統快速獲取現場資料,為指揮人員和管理人員提供具體全面的資料。
控制功能:監測與監控系統對其系統內的多個服務器以及所有設備進行控制,具體控制包括遠程開機、關機和重啟前段設備;遠程配置和升級;監控設備具體狀態,如果設備出現故障就會自動報警并記錄;前端監控主機時鐘與主控制服務器時鐘同步。
集控監控:監測與監控系統中心的所有客戶端都支持1~24路圖像的實時性監控,而且24路圖像可同個監控網點的圖像,也可以來自互不相同的24個網點的圖像。監測與監控系統中允許多個客戶端同時進行監控,此時能夠監控的圖像共有24*N路,但每個監控網點都選同一路圖像,那么就能實現24*N個監控網點的全實時監控。
錄像和回放:監測與監控系統具有錄像和回放功能,錄像可以是選擇性的,例如某一監控點發生報警或出現突況,就可以手動選擇,使監測與監控系統進行錄像,并保存在本地硬盤上,便于日后查詢。
結束語:
橋梁施工中所采用的監測與監控技術是對施工全過程的狀態監控,隨時搜集并整理、分析數據,發現問題隨時調整,以保證橋梁結構的線型和內力都維持在良好狀態。隨著橋梁建設的科學化、多樣化和新穎化的發展,監測與監控技術的價值也就愈發重要,只有進行實時監測才能保證橋梁施工質量和安全。
參考文獻:
[1]李楊,試析監測與監控技術在橋梁施工中的價值,價值工程, 2014, (18)
[2]李青樂,監測與監控技術在橋梁施工中的應用,黑龍江交通科技, 2013, (09)
篇8
【關鍵詞】橋梁工程;施工監控;監控理論
橋梁建設的施工是一項很重要的工作,要想做好橋梁的施工建設工程,施工監測是一項不可缺少的部分,它在橋梁建設的施工建設當中起著十分重要的作用。橋梁施工監測的好壞,能不能發揮好施工監測的作用直接影響著整個橋梁的質量和橋梁建設的成敗。目前,橋梁結構施工階段的監控監測已成為控制橋梁施工質量不可缺少的主要手段。準確的應力測試以及標高控制不僅是控制結構安全的重要依據,也是進行監控計算、確定監控指令在的基本參數,將起到確保橋梁施工安全、運營安全的作用,并能通過早期發現橋梁病害,以節約橋梁的維修費用,提高橋梁的綜合使用效益。
1.橋梁施工監測的目的
施工監控的目的,就是建立以施工為中心,且擁有實用的測試技術和現場計算分析技術的施工監測和控制技術系統,實時監測各施工階段的主要控制參數,并通過計算分析及時預測得出各施工階段的主要控制參數,指導和控制下階段施工,控制橋梁線形,確保橋梁內力滿足設計要求,并保證橋梁正常使用的安全性。根據橋梁本身的結構形式和力學特征,選擇合理的監測控制截面,在所選截面的適當位置預埋溫度應變傳感器或布設變形測點,并適時采集數據。然后,把現場實測結果與監控計算結果相驗證,在計入誤差和變量調整后,由監控人員分析每階段乃至竣工后橋梁結構的實際狀態,預測今后施工可能出現的應力分布和線形,確定是否需要該施工階段對可調變量實施調整。對于變截面連續箱梁來說,施工監控的目的就是確保施工過程中結構的安全,保證橋梁結構形成后的外形和內力狀態符合設計要求。橋梁施工監控的目的另一方面是為合理成橋狀態提供技術數據,準確給定和及時調整梁端立模標高,確保合龍精度,使成橋后的結構線型和內力滿足設計要求。通過理論計算和施工線形測量相結合,進行高程偏差調整和預測,得到合理的施工預拱度,控制橋梁的線形接近設計線形。對實際結構進行測試,掌握實際結構的真實應力,通過應力分析,發現可能出現裂紋的部位,對應力不足或危險截面采取補救措施,防患于未然。
2.橋梁施工監測的內容
橋梁施工監控的內容包括應力控制和變形控制,其中變形控制即標高控制,主要體現在施工控制模擬結構分析、施工監測以及施工誤差分析等方面。它可以實時監測橋梁內部結構的受力狀態,形象反映箱梁成型和受力數據,指導控制施工過程,將橋梁設計者的意圖很好地貫徹到橋梁施工中,保證橋梁的結構穩定,結構分析是施工控制的主要工作內容之一,該項工作根據施工過程與成橋運營情況來完成各施工狀態及成橋后的內力、應力與位移計算,進而確定出結構各施工階段的應力與位移理論值。橋梁施工監控是在確保施工安全的前提下,通過結構模擬計算分析、現場監測、參數識別、模型修正、控制立模標高等手段,確保橋梁成橋線形及受力狀態符合設計要求,保證橋梁施工安全和正常運營。
3.施工監控的主要監控理論
施工監測的科學有效的進行是建立在正確的監測理論體系基礎之上的,只有有了正確而強大的監測理論才能確保整個橋梁在建設過程中的安全,才能保證建成后橋梁的高質量、高安全。必須通過施工與監控的有機結合,來保證全橋主要控制截面應力值在整個施工過程中處于安全范圍內,保證橋梁的施工安全和正常運營。預應力混凝土連續梁橋是橋梁中的一種典型橋梁,被廣泛的運用到交通建設當中。它的施工監控包括變形監控和內力監控。變形監控就是嚴格控制每一節段箱梁的豎向撓度及其橫向偏移,若出現偏差且偏差較大時,就必須立即進行誤差分析并確定調整方法,為下一階段的施工做好準備工作。對于連續梁,主梁在懸澆施工中各截面上下緣的應力隨工況的不同而不斷變化。主梁在懸澆過程中可按靜定結構考慮控制截面,懸澆完成后結構體系轉換,此時應按超靜定結構考慮控制截面,在這些截面內布置傳感元件,進行應力測試和施工控制。用于橋梁施工控制的理論和方法主要有:設計參數的識別和調整、kalman濾波法、灰色系統理論法和最小二乘法,分別敘述如下。
3.1參數識別與調整法
主要是根據施工中結構的實測值,對主要設計參數進行估計,然后將被修正后的設計參數反饋到控制計算中去,重新給出施工中的理論期望值,以消除理論值與實際值不一致的主要誤差原因。參數識別與調整法是最常采用的施工控制方法之一。
3.2卡爾曼濾波法
卡爾曼(Kalman)濾波是美國學者Kalman于1960年提出的,他將狀態空間的概念引入隨機估計理論中來,把信號過程視為在白噪音作用下的一個線性系統的輸出,并把這種輸入輸出關系用狀態方程來描述。應用kalman濾波法對梁橋施工誤差進行調整取得了很好的效果。
3.3灰色系統理論
灰色系統理論就是以灰關聯空間為基礎的分析體系,它以現有信息或原始數列為基礎,通過灰過程及灰元生成對原始數列進行數據加工處理,建立灰微分方程即灰模型(GM模型)為主體的模型體系,來預測系統未來發展變化的一種預測控制方法。少數據建模是灰色系統理論的重要特點。
4.結語
在橋梁建設工程當中懸臂端掛籃和直線段支架的參數對懸臂施工非常重要,很大程度上決定了橋梁的外觀線形,因此掛籃、支架一定要按照要求進行預壓試驗,并詳細的統計分析試驗數據。大跨徑預應力混凝土連續梁橋的預應力施加是橋梁施工中的關鍵工作,施加預應力所用的張拉設備及儀表應由專人使用和管理,并應定期維護和校驗,以提高施加預應力時張拉力的控制精度。監控計算工作應引起足夠的重視,而每座橋梁施工都有其不同的場地、機械和其他環境,所以要對橋梁結構施工現場的臨時工況的計算引起重視。橋梁的發展對結構安全要求越來越高,以人工為主的日常監測,盡管目前靜載、動載試驗已經很完善,也很難對全橋健康狀況作出長期的、全面的監測,對其整體性和安全性做出全面、準確、系統的評價。特大橋梁的施工監測監控是一項系統工程,業主、代業主、設計、監理、施工、監控等單位的分工各有不同,這就要求施工過程中明確各方職責,互相協調與配合,各盡其職,才能有效的發揮各自作用,保質保量按時完成大橋的建設任務。
【參考文獻】
[1]黎雙邵,張勇,黃沛.監測與監控技術在橋梁施工中的作用[J].中國港灣建設,2008,(5):57-58.
篇9
關鍵詞:橋梁施工 監測監控
進入21世紀以來,我國的道路基礎設施建設有了飛速的發展,尤其是在應對世界金融危機,我國政府毅然投入4萬億,拉動內需,更為道路基礎設施建設提供了較為充足的資金來源,無論公路還是鐵路,橋梁都是這一系列工程中的重要組成部分,并且隨著建設需求的不斷加大,橋梁的跨度也在不斷的增加,近年來廣西也興建了很多高難度的大橋,例如:梧州市鴛鴦江大橋是連接梧州市河東與河西兩城區的主要交通橋梁。大橋主橋為三孔自錨式鋼管混凝土中承式系桿拱橋,引橋為鋼筋混凝土連續箱梁橋。全橋總長695米,其中主橋長255米,引橋面寬16.5米。橋面均按四車道設計。新建的南流江大橋于2010年3月23日拆除舊橋后在原址開始動工重建,計劃總投資2326萬元,全長216米,橋面寬18米,按公路-Ⅱ級荷載設計,2011年4月30日,大橋成功合龍。廣西南寧大橋,大橋路線設計總長1314.773m,橋梁總長734.502m,主橋和引橋均為雙向六車道,主橋單孔跨度300m,引橋長434.0m,橋寬35m。主梁位于R=1500m平曲線內;東西兩條獨自向外傾斜的拱肋,外傾角度不同,橋面以上拱肋間沒有任何橫向聯系,兩條拱肋于主梁下交會,于拱頂遙相分離,通過傾斜的吊索支承索彎曲的主梁。主橋采用承臺群樁基礎形式,承臺尺寸38.2m(長)×42.2m(寬)×(5-8)m(高)。為減小基礎承擔的彎矩,主墩基礎整體向河心預偏3.85m。主墩共設36根φ2.5m鉆孔灌注樁,樁長39-41m,樁底置于弱風化泥巖層內。在這些工程的建設過程中監測與監控技術都發揮了重要的作用。那么到底監測與監控技術能發揮什么作用呢:
一、為橋梁安全保駕護航,防止事故發生:
近年來大型橋梁的事故頻頻發生。2007年美國明尼達州Minneapolis 公路橋垮塌之后,美國交通部門的官員表示美國全國有60萬座橋梁需要維修,有1/8的橋梁存在結構性的隱患。2001年11月7日連接四川與云南的宜賓南門大橋發生懸索與橋面斷裂事故,橋面兩端同時塌陷。為確保橋梁的安全,在施工過程中監測的作用就顯得尤為明顯。橋梁施工的監測和監控系統建立完成后,通過各種檢測手段對施工過過程中的每一個環節獲得結構的實際內力以及結構變形的數據,從而為施工進程的安全提供數據依據。當監測數據與計劃數據出現的偏差過大時,應立即停止施工,并且對出現偏差的原因進行分析,制定糾偏的方案,在糾偏的方案仍不能糾正存在的偏差時,將整個項目停止。一項工程能否安全的完工,安全的投入運營橋梁的施工監控系統必不可少,尤其是一些跨度較大的投資巨大的橋梁,更離不開監測和監控。例如在南流江大橋新建的過程中由于主橋單孔跨度300m,引橋長434.0m,橋寬35m,在灌樁過程中監測人員始終對灌樁的整個流程進行監測,并針對灌樁過程中弱風化泥巖層城中后的地質變化進行跟蹤監測,確保大橋施工的安全。
施工過程中的監測與監控,不僅僅是為了建橋過程中的安全,更是為了大橋投入運營后的安全,也就是安全性和耐久性的監控。隨著社會的發展時代的進步,交通對于橋梁的要求越來越高,高負重等級,高客流量,高行車速度,諸多不可預知的自然破壞力,無不考驗著建成之后的橋梁,若在橋梁施工過程中進行了施工的監控并且預留了長期監測點,對投入運營后的大橋進行監測,為大橋的維護,修繕提供數據支持,將對大橋的安全提供有力的保障。目前我國的橋梁維護多是以對橋體的外部觀察決定是否對大橋進行修繕,沒有可靠的數據做支持,要想降低橋梁在使用過程中的危險系數,必須在橋梁的施工過程中建立檢測監控系統。
二、為橋梁建設過程提供數據依據:
施工過程中的監測與監控系統,為橋梁的建造提供了安全質量的數字依據。在鋼筋混凝土澆注的大跨度拱橋的修建過程中由于受力點的多次轉換,拱肋受力變化復雜,施工難度巨大,收各種外界因素的影響較多。即便是在施工設計之前已經對各種因素進行了預估以及相應的預案,但是各種不可預估的因素較多,所以在施工之前難以對各種結構狀態進行精確的估計,一定要在合龍之后對大橋的主體構造的施工加載過程進行現場監控,避免因為不可預估的情況出現,導致肋部的應力超限,避免大橋存在結構患。監測所得的數據可以對建造過程中參數進行調整,也可以根據這些監測所得的數據對已經建設的工程的偏差值進行修訂,對后續工程的修正提供數據依據。
如實例一:南寧大橋
公路的橋梁施工中監測與監控技術,在這個社會越來越重要了,南寧大橋路線設計總長一千三百一十四點七七三米,橋梁總長七百三十四點五零二米,設置雙向六車道,設計行車速度為五十公里每小時。其單孔跨徑三百米,為目前世界同類橋型最大。落成后的南寧大橋背靠青山,橫跨邕江,連接五象新區和江北城區,仿佛一只展翅欲飛的彩蝶,大氣而靈活。站在引橋上向前望去,兩幅拱肋分別用二十六對斜拉索和橋梁相連,大橋又似兩把豎琴,汽車從主橋上駛過猶如從音樂家的手在琴弦掠過,別有一番風味。據南寧大橋投資建設方,國研科技總裁、南寧國研投資董事長李明介紹,南寧大橋是美籍華人、美國工程院院士林同炎生前設計的最后一座橋梁,也是他一生設計精華和創新精神的集中體現。大橋造型別致,采用了“全曲線”、“外傾拱”和“非對稱”的設計理念,突破了一般橋梁二維受力結構,是目前世界上建造技術最復雜的橋梁之一。大橋施工過程中,在現場進行幾何測量、索力測量、應力測量、溫度場測量等,在各梁段選擇合理的施工工序作為監控工況,然后進行監控計算,根據實際施工過程和載荷分布情況實時進行施工過程仿真分析,并根據實測數據和參數識別結果不斷修正計算模型參數,使計算值與實測值相差達到最小。在理論分析和施工過程現場測量的基礎上,對大橋有關參數進行識別,為進一步校準理論計算模型和計算參數提供數據。進行現場施工過程監控之后,大橋主梁合攏精度提高,達到了設計要求;主梁各節段高誤差控制在±4cm以內,主梁線形平順,沒有明顯折角;索力分布合理,偏差控制在5%以內。現場的監測還可以為現場施工疑難問題的解決提供依據。通過對施工過程中的各個監測點的監測所得的數據,對施工過程中出現的例如拉伸長度不夠等等的問題提供數字依據,幫助施工單位解決施工過程中的難題。
工程實例二:某大橋全長888m,主橋為192米+332米+113米預應力混凝土斜拉橋,大橋矮、高塔承臺尺寸分別為15.6米×15.6米×5米和18.5米×19.6米×6米。為防止承臺大體積混凝土澆筑后內外溫差過大導致砼出現裂縫而開展的溫度場監測。
(一)施工現場溫度監測內容
在監測混凝土實際溫度變化的同時,還對氣溫、冷卻水管進出口水溫、混凝土出機溫度、入倉溫度、澆筑溫度等進行測溫記錄,密切監視溫差波動,控制冷卻水流量、流向及通水時間,指導養護工作。監測在澆筑后立即進行,連續不斷。直到砼內外溫差達到設計要求的小于25℃。
(二)測點布置
根據承臺結構特點,測溫點的布置應考慮大體積混凝土澆筑時間不一致,應在各區域均勻布置,核心區、中心區為重點。按設計要求布置冷卻水管(直徑50mm)間距為1米×1米。
(三)檢測所用儀器
使用PN節溫度傳感器,溫度檢測儀采用PN一4C型數字多路自動巡回檢測控制儀,溫度傳感器主要技術性能:測溫范圍-50℃~150℃;工作誤差±0.5℃;分辨率0.1℃;平均靈敏度一2.1mV/℃。
(四)溫度監測結果及分析
根據所測溫度,匯總混凝土溫度情況如表1所示。
表1承臺混凝土溫度監測
由此可知,混凝土溫度都有急劇升溫和緩慢降溫的過程,直到達到穩定階段。澆搗結束后,在中心部位形成高溫區,升溫達到峰值一般在澆完砼后1~1.5天,達到峰值后,高溫持續時間較短,約2~8h。降溫過程持續間4~5天,經過兩個承臺的持續監測,得出結論:一般砼澆筑完后冷卻管持續通水冷卻7天,內外溫差就能達到設計要求的小于25℃,并趨于穩定,該橋承臺大體積混凝土未因內外溫差過大而出現裂縫,達到預計效果。
五、積累更多的實際操作經驗:
通過多施工過程中的監測和監控,為實際的施工積累經驗,通過監測得到的數據積累,綜合設計之初的數據預估,逐漸積累出在特定的地形環境以及其后等因素的干擾之下,實際施工的只是而又具體的反應,為下一次在類似的施工環境中制定施工計劃提供依據。同時通過監測監控數據修改原定施工計劃,或者利用監測數據對后續施工調整后的再次監測得到的數據的積累為偏差值的設定,以及出現偏差后對施工方案的調整積累了經驗。
結束語:
越來越多的大跨度等高難度的橋梁在立項開始修建,橋梁施工中監測與監控系統的建立為動輒幾億甚至幾十億的超大型項目提供了數據上的保障,為施工過程中的安全以及大橋投入運行以后的使用安全提供了保證。施工過程中的監測和監控使安全隱患在施工過程中被扼殺,使設計中存在的缺陷在施工過程中得到了修訂,使設計中無法預估到的困難隨時被發現,并且有修正的依據,使施工過程中出現的偏差在監測數據的幫助下找到改正依據,使在施工過程中遇到的難題有了發現的依據,解決的依據。如此重要的監測和監控系統的建立需要各方面的建筑和監理人才的共同參與,需要多學科多工種人員的集思廣益,需要施工單位對監理提高到一個相當高的重視程度,相信監測的數據得出的結論,相信監控手段的結果,監測以及監控人員要對工作高度負責,一絲不茍,不放過監測及監控過程中任何細微的數字變化,務必做到任何一個工序,一個操作點都處監測體系的范圍之內,并且始終屬于受控狀態。橋梁施工過程中的監測與監控技術一定會成為世界建橋工程中的大趨勢。
參考文獻:
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[2]武芳文;薛成鳳;趙雷.連續剛構橋梁懸臂施工線形控制分析[J].鐵道工程學報2006.
篇10
關鍵詞 污染源;在線監測監控;問題;對策
中圖分類號:x3 文獻標識碼:a 文章編號:1671—7597(2013)051-130-01
現階段,環保部對污染源在線監測監控系統的重視已逐年逐步提高,污染源在線監測監控系統的重要性不言而喻,在污染減排“三大體系”中是重要組成部分。加強對污染源在線監測監控系統的監督及管理,及時掌握污染企業污染物排放動態,提高污染源在線監測監控系統數據的連續性、完整性和準確性,對污染源在線監測監控數據能有效的為排污許可證的發放、排污總量的控制、排污申報的核定、排污費的征收、環境質量的統計、環境污染的執法等各種環境問題的管理工作和解決思路提供有力可靠的依據和證據,該系統對現在還是未來都具有非常重要的意義。
當前人民群眾對社會環境質量的要求越來越高的新形勢下,環境保護工作愈發顯得重要,污染源在線監測監控系統的重要性越來越明顯,對公眾的公開與監督、對排污企業的監督與負責、對及時發現突發性污染事故預警均能發揮重要作用。因此運維好污染源在線監測監控系統,保證在線監測數據的傳輸、在線監測數據的準確性、連續性、完整性是污染源在線監測監控系統正常運行的關鍵所在。現就對蘭溪市污染源在線監測監控系統的建設與運行現狀及存在的問題進行分析并提出對策建議。
1 污染源在線監測監控系統安裝及運行現狀
目前,蘭溪市現有污染源在線監測監控系統通過驗收的共計91套,其中廢水在線監測監控系統77套,包括國控點7套,省控點9套,市控點61套,重點監測項目為廢水流量、ph、化學需氧量,其它監測項目氨氮、總磷、總銅、總鉛、總鎳等;煙氣在線監測監控系統為14套,包括國控點10套,省控點2套,市控點2套,重點監測項目為煙氣流量、煙塵、二氧化硫、氮氧化物、含氧量、流速、壓力等。
廢水在線監測監控主要包括紡織、印染、化工、造紙、食品加工、蓄電池制造、機械制造、生物科技、污水處理、電鍍等多個行業,其中電鍍行業重金屬項目的在線監測監控系統14套,在金華地市處于前列;煙氣廢氣在線監測監控主要是水泥行業和發電熱電行業,在14套在線系統中,水泥行業占8套,發電熱電行業占6套。
至今實際在線運行83套,其中煙氣停運2套,廢水停運6套,煙氣停運主要原因是由于水泥企業產能減少,從水泥生產轉變為粉磨站,廢水停運原因大部分是由于企業停產、關閉、合并導致。從2007年正式安裝污染源在線監測監控系統至今,許多企業的在線監測監控設備已處于臨界階段,設備故障頻發,急需更新換代,目前環保、財政、排污企業、電信、第三方運維等涉及單位就對此事進行商議盡快解決,已保證在線正常運行。
對于國控、省控企業的污染源在線監測監控系統,我市已與2011年開始執行在線自動數據有效性審核工作,通過現場核查、監測站實樣比對、每月運維情況通報、在線企業聯網率、數據完整率、準確率等一系列的考核條件,我市大部分國控、省控企業污染源在線監測監控系統能夠通過在線數據有效性審核,為排污收費、總量核算、環境執法等提供可靠依據和證據。總體上看,我市污染源在線監測監控系統運行狀態正向著良好的方向發展。
2 目前在線系統存在的問題
2.1 建設及運維經費落實的問題
環保部門是污染源在線監測監控系統的主要使用者和管理者,污染源在線監測監控系統的建設對于排污企業來說是一項無經濟收益的行為,所以在推廣的過程中出現的主要問題是排污企業不愿意出錢建設這個無經濟效益的事情,用各種各樣的理由拖延甚至拒絕安裝在線系統,影響整體推進,出現進展慢、推廣難等問題,目前蘭溪市有規上企業300多家,安裝污染源在線監測監控系統的企業不足100家,可見推廣進展緩慢。已安裝在線系統的排污企業對第三方運維經費的拖欠也是主要問題,嚴重打擊第三方運維公司的積極性和該企業的正常發展。
2.2 在線監測數據的質量問題
在線監測數據須具有如下條件:連續性、完整性、準確性和可比性。目前而言國家是出臺了不少有關污染源在線監測設備的管理制度和技術標準及規范,但在實際應用過程中仍存在問題,主要表現:1)受到技術手段等限制,在線儀器設備經常會發生數據丟失、缺失、異常等情況,使在線數據的連續性、穩定性
準確性較差。2)在線監測數據有效性審核制度和程序還不夠完善,缺少應有的監督和考核環節,有時無法準確反映在線企業排污的真實情況。3)實驗室數據與在線數據比對的規范和程序還不夠完善,如只對ph、化學需氧量幾個主要的監測項目有著比較詳細的比對規范要求,其它監測項目比如氨氮、總磷、重金屬中總銅、總鉛、總鎳、總鋅等的比對規范不夠完善,無分段比對規范,導致比對結果難以符合現有規范中的要求。
2.3 第三方運維存在的問題
污染源在線監測監控系統由第三方運維管理是目前主推的管理模式,第三方運維不屬于政府部門,也不屬于污染物排放企業,但受后兩者的委托進行污染源在線監測監控系統的安裝建設及運行維護。產生的問題主要有:1)按照我市目前的管理模式,運維經費一半由市財政下撥運維企業,一半由已安裝在線系統排污企業支付,已安裝在線系統的大多數企業缺乏積極性,不愿意按時及時交納運維管理經費。2)由于建設安裝時間上的差異,企業間的在線監測儀器的品種繁多,無形中增加了第三方運維的技術復雜系數和備品備件的儲備量,導致運營成本提高。3)污染源在線監測儀器屬于計量儀器,按理必須由計量部門進行檢定,發放合格標志,但由于我市資源配置及經費等多方面原因,計量部門尚未開展檢定在線設備工作,這將會對在線監測數據在應用的合法有效性上帶來一定的影響。4)第三方中電信部門網絡架設及監控視頻存在年限過長,網絡設備、視頻設備等更新換代經費難以落實。
3 對策和建議
3.1 建設及運維經費到位是穩定開展在線監測監控系統的基本保證
環保部門與財政部門應制定下發相關的文件,加強對在線系統的建設,對已安裝在線系統的排污企業要求其管理經費按時及時交付第三方運維企業,為穩定發展在線事業作出應有的督導。
3.2 積極推進計量檢定工作,細分數據間比對規范標準
當前在線監測監控儀器設備的國家級檢定規章制度尚未完善的情況下,環保部門應與質監部門密切聯系與溝通,通過編制符合地方的在線監測監控設備檢定規章制度,對在線監測監控設備進行檢定,以保證在線監測數據的有效性和合法性。結合污染源實際情況,制定具體的監測項目的比對分段規范標準,進一步細化完善在線監測數據與實驗室數據比對規范標準。
3.3 加強對第三方運維的監督和管理
環保部門盡快出臺《蘭溪市污染源在線監測監控系統運維管理辦法》,明確各方職責、義務和權利,有效防止和避免第三方運維與排污企業之間因利益關系產生不正常的現象。為監督第三方運維保障在線監測數據的有效溯源性,督促計量質監部門盡快開展在線儀器的檢定工作。環保部門與第三方運維企業建立定期例會制,定期開會溝通有助于解決工作中出現的一系列問題。
參考文獻
[1]江遠玲,梁漢超,劉蔚.污染源在線監控系統存在問題及應對對策[j].廣東化工,2011,38(7):158.
[2]陳斗,李星.污染源在線監控設施第三方運營存在的問題與建議[j].環境監測管理與技術,2007.