在线监测技术论文

2022-05-14

要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅,小编为大家找来了《在线监测技术论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。织机监测系统是棉纺织企业信息化内容的重要组成部分,能为全局信息管理系统提供准确可靠的生产数据,而且具有实时性,能够杜绝人为因素对真实生产数据的干扰,因此对该系统的研究和应用具有重要意义。本文针对织机监测系统中数据库设计、网络结构以及数据采集流程等关键技术问题,设计并实现了织机监测系统。

第一篇:在线监测技术论文

电能质量在线监测技术浅谈

电能质量的在线监测技术作为智能电网发展的一部分,它的实现必定为智能电网的推进打下坚实的基础。随着我国电力市场的逐步建立,对电能质量提出了越来越高的要求。电力用户也要求高质量的电能来保证其设备、仪器和系统的正常运行。

但是,随着现代科学技术的迅猛发展,一方面,由于电力电子设备的应用领域越来越广,特别是各类冲击负荷和非线性负荷容量的不断扩展,使得电网中电压波形发生畸变,电压波动、闪变和三相不平衡等问题时有发生,严重地影响了电能质量;另一方面,由于人们越来越多地使用精密和复杂的电子设备,如计算机、通信设备以及各种过程控制系统来处理和管理工作过程和事务。这就要求高质量和高可靠性的配电系统,以提供与之相适应的电能。

而且,随着电力工业的飞速发展以及电网的不断扩大,电力运行对电力调度自动化水平的要求和安全性的要求越来越高,电力调度需要各种功能更为齐全、操作更为简便的各种电力检测仪器仪表。但是,目前为止用于监测电网用户端电能质量的仪器仪表并没有普及使用,而且随着电力工业的发展和电能质量概念的逐步深化,电能质量监测发生了新的变化。

随着电力行业的发展,随着经济的发展,供电公司要提高自身的竞争力,其中一个最重要的部分就是提供高质量的电能。那么,提供高质量电能意味着需要对整个电网进行动态实时的监测,这种监测是分散的,是多点监测的。

并且随着因特网的发展,电力企业更加要求监控具有多点成面的效果,能够构成全网的实时监测与全网监测信息的共享,在这个情况下,引进了分布式的概念,从而使得电能质量的监测也具有分布式的效果,完全符合电力企业的要求。

1.推广应用及市场前景

近年来,国际上非常重视电网的智能化运行和控制,自美国提出2030年智能电网规划后,掀起了智能电网的研究热潮。2006年,美国IBM公司与全球电力研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件、分析工具来自动监控电网、优化电网性能、快速恢复供电,同时加强与消费者的互动 ,以便让他们对电能的使用和管理更加了解。意大利埃奈尔能源公司与凯捷咨询合作启动了世界上最大的智能电表安装项目大约2700万用户安装了智能电表,这些电表具有双向通信、高级计量和管理能力,并通过IP实现数据的分层传输控制。

从发展规律来看,智能电网是电力系统发展到一定阶段后必然形成的,体现如下:电力系统信息系统的耦合性增强;复杂大系统的理论框架和理论与电力系统运行控制的结合空间增大;输配电领域与发电、用电侧的互动性增强。

从研究特点上看:在信息捕捉和应用上,要体现信息感知的敏锐性、信息筛选的精细化、信息预测的精确化。在智能理论和方法与电力系统技术的结合上要体现决策模型的高效化,优化决策的全局化,控制决策的过程化和结果展示的可知化。

我国智能电网的中长期发展目标和支持原则:

1)智能电网的自愈技术

包括数据的采集和监控系统,精密的测量单元,故障的诊断技术。

2)智能电网互动技术

配电网的与用户的电能双向互动及交易,用电信息的实时查询和用电实时管理平台。

3)智能电网高质量及其支撑技术

定制电力技术,电能质量技术。

4)制冷电网兼容理论与方法

考虑分布式能源的系统规划,考虑不确定因素的电网灵活规划(如没预料到的严重自然灾害)。

2.国内外相关概况、水平和发展趋势

美国、欧洲等发达国家己进行了多年的研究,获得了大量的数据,并取得了重要的理论和应用成果。我国对电能质量的研究正处于起步阶段,但也取得了较大的进展。早期的电能质量问题主要局限在频率偏移和电压偏移两个方面。但是,二十世纪八十年代以来,随着新兴负荷的出现对电能质量的要求更高,还需要设法解决诸如失去电压、电压跌落和开关暂态等多方面的电能质量问题。

目前,国内在电能质量监测方面的研究大多局限在谐波问题的研究。也提出和开发了一些监测和改善电能质量的电能质量补偿装置,包括各种有源电力滤波器、动态无功补偿装置、电能质量综合补偿装置,以及动态电压恢复器等,与国外的差距是非常明显的。

①电能质量监测的基础理论研究

电能质量监测的基础理论研究,包括统一的畸变波形下电能质量的含义,电能质量的界定方法、评价体系的研究,各功率成份的定义及物理意义研究等。目前为适应不同需要提出了许多功率成份的定义方法,在其数学表达式、物理意义及实施方面各有所长,但距离理论上和实际上的统一的并易于接受的表达式尚有一定的差距。

②测量方法及各种电能质量检测仪器和设备

各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法,特别是针对不同干扰源的预测计算方法及其误差估计等,建立电能质量指标计算分析程序和数据库,同时还应建立起电能质量控制装置的系统仿真模型。

③积极采用数字化控制技术

随着高速数字信号处理器为基础的实时数字信号处理技术的迅速发展,并得到广泛应用,采用模拟量控制的电能质量控制置正用数字量控制代替。这有如下优点:可以程序控制,改变控制方法或算法不必改变控制电路;提高了系统稳定性、可靠性和灵活性,系统不受温度影响;可重复性好,易调试和批量生产;易实现并联运行和智能化控制。

3.其它情况

当前小、微电网的电能质量监测系统的设计解决方案层出不穷,以单片机、DSP、ARM、Nios II嵌入式处理器等为开发的系统均是较好的解决方案,之所以看中Nios II 软核处理器作为我们的设计开发核心,关键有以下一些考虑:

首先,SOPC是Altera公司提出的一个灵活、高效的SOC解决方案。它将Nios II处理器、存储器、I/O口等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA上,构件成一个可编程的片上系统。具有灵活的设计方式,提供了许多可用的IP核,可裁减、可扩充、可升级的功能。同时其高速的性能为该系统的复杂参数计算提供了很大的便利。

其次,Nios II属于软核嵌入式开发,具有灵活性、高性能、低成本、生命周期长等特点,并提供了大量的开发技术文档和实例,只要有能力,结合FPGA可以做出来任何想象的到的东西,其创造能力是强大的,这就是Nios II乃至其他所有软核CPU的最大的意义所在。Nios II支持MicroC/OS-II、uClinux等多种实时操作系统,支持轻量级TCP/IP协议栈,支持*.zip的文件系统,Nios II处理器允许用户增加自定义指令和自定义硬件加速单元,无缝移植自定义外设和接口逻辑,在性能提升的同时,方便了用户的设计。

再次,Altera在FPGA上开发嵌入式系统的研究一直走在前列,我们选择Nios II来开发这个系统,正是看中了这点,而且软核嵌入式的开发技术的发展正处于上升阶段,尽早掌握这项技术,可以使我们开发人员尽早占领嵌入式系统开发的前沿阵地。

综合上述的考量,设计面向用户终端设计,可自行操作,具备联网功能的分布式电能质量监测系统是很有必要的。

作者简介:高晓,讲师,三峡电力职业学院电力系统自动化技术教研室主任,电厂设备运行与维护專业牵头人。

作者:高晓

第二篇:织机在线监测系统关键技术研究

织机监测系统是棉纺织企业信息化内容的重要组成部分,能为全局信息管理系统提供准确可靠的生产数据,而且具有实时性,能够杜绝人为因素对真实生产数据的干扰,因此对该系统的研究和应用具有重要意义。本文针对织机监测系统中数据库设计、网络结构以及数据采集流程等关键技术问题,设计并实现了织机监测系统。本系统采用自行设计的数据采集设备对织机生产数据自动采集,实现了生产产量及织机运行状态的高效管理。本系统的应用提高了纺织企业的管理效率。

Loom monitoring system is an important part of the informatization of cotton textile companies which provides accurate, real-time credible production data and excludes the intervention from human operations. This paper has studied a multitude of key technical problems such as the database design, network architecture as well as data acquisition.Highly-effective loom operation status and throughput management were crystallized by adopting the self-designed data acquisition equipment. Management efficiency could be significantly enhanced by the application of this system.

织机管理信息系统的主要功能是通过对生产产量的实时监测,实现产量和织机运行状态的动态显示、产量的班组统计,并能够按照实际应用要求生成所需要的报表等。实际上,织机厂商均可以提供相应机型的配套监测系统,但是厂商配备软件系统需要支付较高的额外费用。我国棉纺织企业在20世纪进口织机时,为了降低设备采购成本,一般不购买织机厂商所配备的软件系统。此外,棉纺织企业现有织机大都是分批次购买,因此多种织机品牌和多种机型共存的状况在棉纺织企业中是很常见的。随着我国经济技术的不断发展,对棉纺织企业信息化程度的要求不断提高,设计和开发针对织机的自动监测系统显得尤为重要。

目前棉纺织企业常用的办法就是人工抄表、手工录入,然后通过Excel软件进行统计和汇总。显而易见这种管理模式效率低下、容易出错,浪费人力资源,难于实现织机的整体管理。文献[3]介绍了织机监测信息系统的需求分析和功能设计,本文在此基础上,继续深入探讨织机生产管理信息系统的设计与实现。

1 数据库设计

依据系统的功能需求和范围,提出了系统的基本功能模型,其相关描述参见文献[3、4]。系统所涉及到的数据库模型较大,表结构比较复杂。本文仅给出该系统核心部分的E/R模型,如图 1 所示。数据库模型中最重要的实体就是机台(织机),系统其他相关的功能都围绕着机台进行。因此从图 1 可以看到组岗的划分、产品的质量、品种的修改等所有功能都和织机相关。最终把由织机监测器采集来的数据保存到历史数据表中。由于历史数据表中涉及的属性较多,图 1 中仅列出部分具有代表性的属性。

2系统网络拓扑结构

系统网络拓扑结构如图 2 所示。每个织机安装一台监测器,通过485总线与监测器通信,实现了数据的分散采集,信息的集中管理,这种体系结构的优点是容易将故障分散。假设某一台监测器出现故障,不会影响其他的监测器正常工作。其中,监测器是针对织机开发的具有监测和采集生产数据和运行状态数据的一种设备。其设计思路描述如下:织机生产数据和运行状态可以通过监测相应的信号线而获得,因此可以将这些有不同含义的信号引入到监测器中进行分析,然后将相应的数据保存到监测器的存储空间中,并实现和计算机的相互通信。因此,对织机中表示生产状态信息的信号进行采集和处理,就可以针对不同型号的织机用类似的方式获得数据,从而实现不同型号织机的统一管理。在实际应用中,采集的数据包括:产量数据(打纬数)、停车数(经停、纬停、边停、其他停)、停车时间(经停时间、纬停时间、边停时间、其他停时间)。

监测器的抗干扰性是一个重要的性能指标,必须能够适应棉纺织企业特殊的工作环境,包括湿度、温度、抗干扰、抗振动等性能,以确保采集来的数据安全可靠。监测器对织机运行状况的数据(包括反映产量的数据、反映织机效率的数据以及反映织机当前运转状态的数据)进行采集,将这些数据保存到监测器内。服务器通过485总线和监测器通信,从而将监测器中的数据采集到服务器的数据库中。

借助于企业内部原有的局域网,在客户机上执行查询、统计、打印报表、权限设定等功能,从而构成系统的服务器/客户机模式。系统运行后,可以在任何一个连接在本企业局域网客户机上运行本系统,执行系统的数据采集和相应的数据管理功能。

3数据采集流程设计及实现

在企业内部局域网上连接多个计算机,都安装有相应的生产信息化管理软件,完成对整个车间生产状况的监控。其织机运转状态图和当前生产数据列表采用模拟实时的显示方法,具体方法是:在监测机房的计算机进行实际的生产数据的采集,采集的数据存入数据库当中,其他连接在局域网上的计算机从数据库中取得当班数据,然后利用列表或者状态图将其显示出来。在数据库中的当班数据是不停变化的,在客户端所显示出来的数据和画面就能够及时地反映当班的生产状况。其显示生产状况与实际生产车间的现场数据时间误差不超过 5 min。从这个时间间隔来看,及时性已经足够满足生产车间以及管理的需要了。为了实现数据库中的当班数据能够不断地根据实际情况进行相应的变化,在计算机监测机房进行实际监测的计算机持续对织机监测器进行动态扫描,读取当班数据,不断更新数据库的当班数据,保证当班数据的及时性。

假定监测器与织机相连后,能够正常获得织机正确的生产产量和运行状态,在此基础上讨论数据采集的流程。当启动本系统后,就开始进行循环扫描,目标是循环采集所有被监测织机的当前生产数据和工作状态。为了提高程序运行效率,减少对数据库的访问次数,就对织机建立了一个数据对象,并且将这个数据对象的数据从数据库中检索出来,建立成一个链表。这个链表是一个全局链表,常驻内存,在整个系统中凡是涉及到对织机对象的统计检索或者其他一些操作的,均不再需要从数据库中检索记录,因为检索数据库记录与检索链表节点相比效率太低,而直接从链表中进行检索可以提高整个系统的执行效率。

在与监测器通信的过程就是实现数据采集的过程,具体过程描述如下:第一步,获取链表中一台织机的信息,包括织机的编号、通信所用的端口号和通信编号以及被分配到的组岗等信息。利用这些信息和连接在织机上的监测器实施通信,读取监测器中织机状态数据,并将读取到的信息保存到链表节点中。第二步,与监测器通信,读取监测器中织机当班的生产数据,并将其保存到链表节点中。第三步,与监测器通信,读取监测器时钟,根据时钟信息计算班次,如果和链表中原班次不同,则需要采集监测器中所存储的上一个班次的历史生产数据,并将其生产数据保存到历史数据表中,否则只需要更新链表节点中的时钟信息。这样做的目的是在生产过程中换班的情况下,能够将换班前的数据作为历史数据保存在数据表中,并重新开始新的当班数据的采集。第四步,与监测器通信,采集监测器中保存的所生产品种序号,如果采集到的品种序号与链表中不符合,则说明织机更换了生产品种,则需要将该织机的当班数据保存到历史数据表中,然后发命令到监测器,清空监测器内的当班生产数据,否则只需更新链表节点。第五步,将链表节点信息保存到当班数据表中,并将指针移向下一个链表节点,获得下一台织机的信息。并跳转到第一步,循环采集下一台织机的所有信息。数据采集的程序流程如图 3 所示。

系统对每个在线监测的织机进行数据采集,然后通过数据总线将生产状态数据传输到计算机中心,前端计算机显示当前各个织机的运行状态以及生产的即时产量。将车间中所有织机按照实际布局显示在系统窗口中,每台织机用一个矩形方框代替,矩形内显示的是织机的编号。在系统中默认采集所有织机的生产数据,也可以根据需要设定要实时采集的织机。将织机运行状态总结为:正常运转、纬停、经停、边停、其他原因停、停电织机以及通信故障,根据织机当前的运行状态显示不同的颜色。全厂织机的运行状况在一个窗口中显示,一目了然。此外,将织机监测获得的数据保存在数据库中,按照企业要求生成相应的统计数据。为了能够灵活支持操作人员对表格做进一步美化设计,将应用系统和传统电子表格Excel结合起来使用。也就是首先将生成的报表数据导入到Excel中,然后利用电子表格强大的数据处理和数据显示功能实现报表的显示和打印。

4结束语

本文对织机生产管理信息系统做了比较详细的设计,重点讨论该系统的数据库结构设计以及数据采集的网络结构和采集流程,并给出了系统实现结果图。本文对织布车间信息化过程中织机监测系统的软件系统设计和实现方法提供了较全面的论述,为纺织行业信息化全面改造提供有益的帮助,具有较高的参考价值。

参考文献

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作者:马丽丽 陈金广

第三篇:环境在线监测技术存在的问题及措施

摘要:近年来污染问题越发严重,环境在线监测技术的应用逐渐地普及,不仅提高了环境污染监测的效率,在污染控制方面也起到了重要的推动作用。环境在线监测技术可以自动对环境中的气体和污染物质进行监测和限制,从而为环境管理工作的开展提供技术支持。因此,本文通过环境在线监测技术实际应用,对其中存在的问题及具体的解决措施进行了分析,以供参考。

关键词:环境在线监测技术;问题;措施

DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.105

Problems and measures of environmental online monitoring technology

Lü Junpeng,Tian Yun

(Shenzhen Maxus Environmental Protection Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518110,China)

Key words:Environmental online monitoring technology;Problems;Measures

1 環境在线监测技术的应用价值

第一,能够获取和存储大量的环境数据。环境在线监测技术的应用,可以获取与储存大量与环境相关的数据资料,为环境管理工作的开展提出依据。环境在线监测技术采取的实施实时监测的方式,数据的上传与存储量是以往的上万倍,数据的实效性和有效性更大。在经过一定时间的积累之后,获取与存储的大量历史数据,这些数据在未来环境分析上将发挥巨大的作用。第二,对环境监测的手段进行更新。环境在线监测技术的应用,可以将数据的监测时间有效地串联起来,改善以往数据在时间上出现的离散情况,并建立起更大尺寸的环境监测网络。同时,此项技术与现代化的网络信息技术进行了结合,使得监测的效率和水平都得到了明显的提升。第三,更好地解决环境纠纷与仲裁问题。伴随着我国工业化发展水平的不断提升,工业污染所引起的环境纠纷问题不断地增多,而环境在线监测技术能够很好地解决这一问题。第四,为环境部门的决策与管理工作提供依据。环境在线监测技术的应用能够将所获取到的数据资料及时地提交给政府管理部门,并为相关部门环境管理与决策工作的开展提供技术支持与服务,保证环境监督工作的有效落实。

2 环境在线监测技术存在的问题

2.1 应急方面的监测技术先进性不够

目前我国在环境在线监测上并没有一套完整的应急技术系统,但很多指标都需要对现场进行快速、动态性的监测,出现了较为严重的污染事件时现有的技术是无法满足应急的需要。而且应急分析的成本较高,与发达国家相比,在设备的配置与系统的建设上还存在着一定的差距。此外,目前所应用的应急仪器方法都不标准,而且大部分的监测数据都是无法定量使用的。

2.2 监测手段更新速度慢,现有的监测方法不成体系

目前我国在空气污染物的采样及分析上并没有形成系统的体系,而不同的污染物在监测上所采用的分析方法也都是不同的。在具体的环境质量监测当中,在对每一个检测项目进行检测时,都要采取单独对样品进行采集、保存、处理与分析的方式,这样就会导致现场样品采集分析的难度加大,进而不利于检测项目工作的开展。

2.3 监测结果缺乏全面性

环境在线监测技术是一种自动性的监测技术,主要是通过多种监测设备对污染的情况进行监测与分析,然后将信息录入到电子系统当中,为人们提供参考。其作为一项新兴的技术形式,在具体的应用过程中必然会存在一定的制约性问题,其中监测结果的不全面性就是一个比较明显的表现,主要体现在每一个监测点上监测指标的制定较为单一。举例说明,在监测过程中只能够对空气中的浮沉指数或者对水质情况进行监测,每一个监测指标限定过于明显。目前还没有应用多个指标同时监测,这是由于多个指标同时监测,需要投入更多的监测设备,而设备之间也会产生相互干扰,进而导致费用的增加。

2.4 管理制度尚不全面

环境在线监测技术的顺利实施必须要有完善的管理制度提供保证,保障在监测过程中设备的高效、稳定与安全进行。但是我国目前还没有指定较为完善的管理制度,对于环境在线监测技术的约束与管理力度也不强,尤其是在设备的维修与养护方面更是缺乏相应的管理制度,导致很多监测设备处于闲置的状态,造成了大量的资源浪费。

2.5 需要较高专业素质的技术人员

环境在线监测技术的实施,对技术人员自身的操作水平和综合素质有着更高的要求,所以技术人员的素质将直接地影响着监测技术效果的发挥。从当前我国环境在线监测技术的应用现状来看,技术人员素质较低是普遍性的问题,这其中存在主客观两个方面的原因。一方面,我国目前对环境在线监测技术的发展重视程度较高,另一方面,在技术人才培养上的重视度也不够,而且当前我国环境在线监测技术体系还没有全面地建立起来,对技术人员的培训也不完善,进而影响到了技术人员自身素质的提高,阻碍了环境在线监测技术效果的发挥。

3 环境在线监测技术问题的解决措施

3.1 提高环境在线监测技术的应用水平

随着科学技术水平的不断提升,环境在线监测技术的出现及发展为环境管理工作提供了可靠的基础支持。目前我国出现了较为严重的环境污染等现象,环境管理部门必须要对环境监测工作提高重视,不仅要重视在线监测技术的应用与研究,还要对于环境监测相关的法律法规进行熟悉,并按照相关规定的要求来实施环境监测技术,保证环境在线监测技术作用的高效发挥。在环境在线监测技术的具体应用中,技术人员要不断地学习和吸取经验,不断提升自身的操作水平。环境管理部门要综合各方面因素为技术人员提供更加良好的环境监测环境,使得环境监测方面的法律法规可以得到有效地落实,以此来提高环境保护工作的成效,实现人与自然和谐共处的目的。

3.2 对现有的技术管理体系进行完善

环境在线监测技术的应用必须要有完善的技术管理体系进行约束与保障。因此,我国要对现有的技术管理体系进行完善,对监测中需要应用的设备与仪器进行定期地检查与校准,以此来提高设备在应用过程中的精准性,以免监测过程中出现数据不准确的现象。另外,结合环境监测的相关要求,科学地应用环境在线监测技术,严格按照相关的技术标准进行执行,并加強技术的研究与探索,对环境在线监测技术进行不断地革新,促进环境监测质量的不断提升。

3.3 保障环境在线监测技术的资金需求

环境在线监测技术在我国的应用还处于初期的起步阶段,所以在很多地区还没有建立起相应的配套设备,所以我们需要在不同的区域建立配套设备,保证在线监测工作的顺利进行。同时,还要加强在线监测技术数据收集与分析的力度,对监测到的数据进行深入的分析,以此来为后续环境治理工作的开展提供科学的依据。此外,在环境在线监测技术方面我们国家还应该提高研究力度,加大资金投入,保证前沿的科学技术成果可以被应用到环境监测当中来,保证环境监测工作可以顺利地开展下去。

3.4 加强技术监测人员的教育与培训工作

环境在线监测技术的应用采取的是自动监测的方式,虽然减少了监测人员的工作量,但是对监测技术人员提出了更高的要求。因此,环境在线监测技术的应用要求技术人员必须要具有专业的组织与较高的责任心,这样才能够保证监测工作的高效开展。环境监测机构可以与教育部门达成合作,由专业的教育人员深入到环境监测机构当中,为技术人员提供专业的教育与培训,提高技术人员的综合素质,调动他们的工作积极性。并且要制定定期地考核与奖励,使技术人员获得更多的实践机会。此外,监测技术人员在操作环境在线监测技术时,必须要按照相关的注意事项及操作流程进行,确保监测工作的顺利完成。

4 结束语

环境在线监测技术的应用,在很大程度上解决了传统环境监测方面的不足,提高了环境监测的效率,实现了实时性和动态化的环境监测,推动了环境监测技术的革新与发展,为环境管理与生态建设提供了非常可靠的技术支持。但是环境在线监测技术在应用中还是存在一些制约性问题的,需要进行针对性地改进,以此来提高我国的环境保护水平。

参考文献

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收稿日期:2020-02-29

作者简介:吕俊鹏(1972-),男,汉族,硕士学历,中级工程师,研究方向为环境在线监测技术。

作者:吕俊鹏 田耘

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