监测系统论文范文

下面小编整理了一些《监测系统论文范文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要：文章针对目前分布式小型光伏电站监管不力，易发生安全事故的情况，提出了一种光伏组件监测系统。通过设计无线采集单元实现对光伏组件输出电压、电流、背板温度的采集，再通过433MHz低功耗无线传输至汇聚网关汇总后上传至数据库。平台可以通过对数据库内信息的分析挖掘，实现异常报警，提高了分布式小型光伏电站的安全性。

第一篇：监测系统论文范文

矿山地质灾害监测方法与自动化监测预警系统应用

摘要：矿山地质灾害对矿山开采有着直接作用，这不仅威胁工作人员生命安全，对矿山企业发展也会造成一定损伤，采用合理的监测方法能够保证矿山地质灾害防治的合理性。文章通过对矿山地质灾害监测现状进行分析，探讨自动化监测预警系统在矿山地质灾害监测中的应用。

关键词：矿山地质;地质灾害;灾害监测;预警系统

引言

我国矿产资源十分丰富，采矿业在我国历史悠久，特别是近20年来，矿业开发程度不斷加大，采矿活动引起的矿山地质环境问题逐渐展现出来，主要有矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏和水土污染等，其中矿山地质灾害最为普遍和突出。矿山地质灾害一旦发生，不仅会直接影响到矿山地质环境，而且会对生命安全造成严重威胁。因此，矿山地质环境监测预警的重要性也突显出来。我国地质工作者对矿山地质环境监测进行了许多的研究，制定了矿山地质环境监测技术规范，开展了矿山地质环境遥感监测和演化过程研究，提出了矿山地质环境治理模式和技术方法。本文对矿山地质灾害监测方法进行了介绍，提出了建立依托地质灾害监测预警平台的自动、高效、及时的监测系统，实现自动化全时监测和监测预警，达到地质灾害监测预警的目的。

一、地质灾害自动化监测方法

以往的地质灾害监测，通常是以人工或半自动的监测为主，但是范围较大时，往往常规的监测方法就无法满足。在诸多新兴自动化监测体系中，基于物联网技术的无线传感器网络（WSN）应用最为广泛。通过在一定区域范围内布设多种传感器，建立基于无线通信协议的一种自组织、动态变化的局域网络系统，不仅能够接收传感器采集的数据，且能进行相应的数据融合处理，再通过连接远程传输网络传输至监测中心的服务器。地质灾害自动化监测网络系统通常是在充分现场调查、综合分析的基础上，部署一系列的传感器节点实时监测其变形状况与诱发因素，如地表位移、岩土含水率等，再利用汇聚节点对监测数据进行预存储或处理，最后通过建立WSN与外部远程无线传输网络的连接，实现多源采集的信息以集中方式进行批量传输，主要包括地质灾害监测网络系统、数据远程无线传输网络、数据集成与分析系统，以及预警信息发布与管理系统。

二、矿山地质灾害监测现状

矿山地质灾害主要类型有滑坡、崩塌、泥石流、采空塌陷、不稳定斜坡等[2]。针对不同的地质灾害类型，矿山在地质灾害监测中可采取不同的监测方法。在矿山地质环境保护和土地复垦方案中，一般设计的专业监测方法有：雨量观测、裂缝测量监测、变形测量监测、深层侧向位移监测、GPS测量监测等，测量仪器一般为全站仪、经纬仪、GPS、测距仪、裂缝计、地应力计等。在实际应用中常受到通信条件、地形、天气等限制，部分仪器专业性较强难以操作，监测间隔时间较长且不连续，加密监测频率则使得外业工作量大，导致监测经费投入较大，最终形成矿山企业的地质灾害监测工作落实情况较差和监测效果较差的局面。随着科学技术水平的逐渐提高，监测设备也越来越智能化。周密、喻小等运用全球导航卫星系统（GNSS）技术对滑坡等地质灾害监测中取得了良好效果;杨乾坤、杜建涛等用合成孔径雷达干涉（InSAR）技术运用于地面塌陷测量和监测，对其测量精度和监测效果进行了论证。此外，陈蒙等在绿色矿山建设中的地质灾害监测数字化技术应用中采用了无人机、人工智能、大数据和云计算手段。因此越来越多的高新技术也应用到地质灾害监测和预警中来，为矿山地质灾害监测提供了更多有效的方法。

三、矿山地质灾害监测方法与自动化监测预警系统应用

（一）智能化监测设备

在地质灾害监测预警技术应用过程中，智能化监测设备的应用显得尤为重要，能够对专业监测数据进行获取，这其中涉及的内容有地面以及坡体监测设备、雨量和水位精密监测设备等。实际智能化监测设备的应用，应满足以下几方面需求。第一，很多地质灾害出现位置集中在偏远地区，位置偏僻，供电不便，监测设备在运转时需自己为自己提供电能。第二，由于不同变形地段中的隐患点存在差异性，为此，工作人员应根据实际情况，确定最佳的监测采样频率，这也是维护监测数据完整性的根本所在。但从实际实践应用过程中能够看出，上述内容还需要得到有效改进。例如，在地质灾害数据监测需求明确上，如果隐患点前期变形较小，并不需要采用过高的采样频率，否则冗余数据将会大幅增加。在后续工作之中，还会涉及高频采样，以此获取加速变形阶段的数据可靠性情况。截至目前，最为常见的监测设备中监测频率以人工设计为主，不能做到根据灾害点变化情况调节采样频率，一旦出现突发情况，便会导致预警信息漏报问题。所以说，在具体设备监测时，工作人员需要维护采样数据的准确性，如果原始数据无法将隐患点实际变化规律呈现出来，需要进行预处理操作。目前监测数据的处理，主要以第三方软件应用为主，设备自身处理监测数据的能力十分有限。如果原始数据过多，数据发送压力也会大幅度提升，例如原始次声监测数据数量一般要比处理过滤后的数量多出10倍以上，很多偏远地区信号质量较差，让监测数据压缩和发送受到影响。因此，做好对监测数据的有效分析和过滤，是该类设备未来主要的发展方向。

（二）地质灾害数据管理

数据管理子系统需考虑与业务系统之间的数据交互，与应急、消防、气象、水利等部门的业务实现数据共享和交换，并可分层级扩展在市级单位部署下级平台，或是通过互联方式与市级平台进行对接，整合形成全省范围的地质灾害共享大数据。统一基础数据，通过前置库方式对接全国地质灾害信息平台，共享全省地质灾害隐患点基本信息、全景影像以及预警信息;通过WebService服务的方式共享省气象局、水文局雨量数据信息;采用数据推送方式，将地质灾害防治相关统计信息推送至省自然资源综合统计与决策支持系统共享，将地质灾害防治项目等监管信息推送至省自然资源综合监管与监测预警系统共享，将地质灾害预警信息通过省政务数据共享交换服务平台与安徽省应急管理信息系统共享交换数据。另外，动态消息交互。采用动态消息交互机制，为海量数据队列推送给应用程序提供信息发送和接收的数据总线，消息被接收之前都可安全保存。实现移动APP与后台无线网络通讯，当网络信号出现抖动时，消息交互机制能够支持断点推送。网络信号差时，消息保持在队列中，信号正常后，消息立即推送到移动APP。

（三）视频监控自动识别预警

该技术的合理应用，可实现对灾害体形变状态的监测与报警，利用超高清监测系统对重点地质灾害发生体进行有序监测，并对监测的画面数据进行实时对比分析，当灾害体出现微观形变时，可进行及时报警，由专项负责人进行防灾减灾防治工作指挥开展。在视频监控自动识别预警技术应用时，可基于微波信号传输，实现对地质灾害体的动态监测，如山区存在信号盲区，基于微波无线网络进行动态监测，快速对地质灾害体进行形状分析。微波无线网络的安装成本较低，可基于GIS技术的应用，为控制室提供准确的地质灾害体形变坐标，快速准确地找到相关区域，并发出预警信息。

结语

综上所述，矿山地质灾害自动化监测预警体系实现了监测指标异常时自动预警，有效地解决了地质灾害监测专业人员的不足和偏远山区受地形气候限制的难题，提高了矿山地质灾害监测频率、效率及效果，有助于矿山开采工作的顺利进行，能够为矿山开采提供有力的参考依据。

参考文献：

[1]杜建涛，闫丽，赵超英.蔚县矿区地面沉陷InSAR多维形变监测[J].煤田地质与勘探，2020，48（01）：168-173.

[2]陈蒙，林锦富，段昌盛.绿色矿山建设中的地质灾害监测数字化技术应用[J].地质灾害与环境保护，2018，29（04）：54-57.

[3]吴君平，叶小兵，王士友，杨黎萌.矿山地质灾害调查及防污措施分析[J].西部资源，2019（01）：101-102.

作者：何胜强

第二篇：光伏组件监测系统设计

摘 要：文章针对目前分布式小型光伏电站监管不力，易发生安全事故的情况，提出了一种光伏组件监测系统。通过设计无线采集单元实现对光伏组件输出电压、电流、背板温度的采集，再通过433 MHz低功耗无线传输至汇聚网关汇总后上传至数据库。平台可以通过对数据库内信息的分析挖掘，实现异常报警，提高了分布式小型光伏电站的安全性。

关键词：光伏组件;数据采集;监测系统

随着光伏发电技术的越发成熟，在国家政策对光伏产业的大力支持下，分布式小型光伏电站在工厂、家庭中的应用越来越普及[1]。但是这些分布式小型光伏電站很多都没有大型光伏电站专业的监控维护措施，因此，针对其重要组成部分光伏组件，本文设计了一套光伏组件监测系统来实现对光伏组件输出以及背板温度的监测，并通过对这些数据的挖掘分析寻找异常点，提高分布式小型光伏电站的安全性。

1 光伏组件监测系统的总体框架

光伏组件监测系统主要由无线采集单元、汇聚网关单元、网络数据处理单元、智能监测平台组成。其总体结构如图1所示。

无线采集单元安装于光伏组件背板接线盒内，将采集到的电压、电流、背板温度通过433 MHz无线发送至汇聚网关单元，汇聚网关单元将接收到的数据上传至数据库，服务器通过对数据库内的信息进行汇总、异常分析等，然后通过光伏组件监测平台展示。

2 无线采集单元设计

无线采集单元的主控选择的是stm32F103系列的stm32F103RBT6，低功耗无线采用了SI4463芯片的433 MHz无线模块，其出色的传输距离、较低的功耗、较强的绕射能力让它在工业物联网中得到了广泛的应用。

2.1 光伏组件数据采集端设计

光伏组件数据采集端的电路如图2所示。其中电压的采集通过对光伏组件输出电压进行分压，然后通过stm32自带的AD进行采样;电流的采集则需要用到低功耗电流感测放大器(Max44284F)，通过对线路中接入的小阻值电压进行采样放大，计算出线路中的电流;温度采集采用常用的DS18B20采集，有着体积小，精度高，无需外围电路、封装形式多样的优点。

2.2 433 MHz无线模块接口电路设计

433 MHz无线模块接口电路如图3所示。

2.3 主控电路设计

主控部分采用常规stm32最小系统，需要注意的是为了提高其AD的精度，需要增加外置晶振。

3 数据库的设计

数据库内主要存储光伏组件的信息包括编号、输出电压、输出电流、背板温度、时间、异常标识、当日发电总量等如图4所示;用户的管理信息包括账户密码，权限管理，操作记录等，如图5所示[2]。

4 光伏组件监测平台设计

服务器端在Linux操作系统下搭建开源的Apache网页服务器，后台采用Java技术实现各项功能，具体如下。

用户管理模块：用户管理模块包括用户信息管理、权限管理、操作记录管理等。需要实现用户信息的添加、更改、删除以及操作权限的管理等。

实时监测模块：用户可以在光伏组件监测平台发送指令，让下层设备上传当前时间的信息，若没有具体指令下发，下层则按照既定的时间间隔上传。

历史数据查询模块：用户可以在光伏组件监测平台通过直方图、曲线图、表格形式查询光伏组件的历史数据。

异常报警模块：通过对数据库内同一时间点的光伏组件特征进行挖掘，搜索出可能存在异常的光伏组件，并在平台上报警提示[3]。

5 结语

本文提出了一种光伏组件监测系统的设计方案，研究了该系统的总体架构，无线采集单元的设计、数据库的设计以及平台的功能设计，对分布式小型光伏电站内的光伏组件实现监测，故障报警，减少了因局部故障导致系统功率下降造成的经济损失，提高了其在各类应用场景下的安全性。

[参考文献]

[1]杨锋.基于直流电力线载波通信的光伏组件监测系统[D].北京：南京邮电大学，2017.

[2]尹春雨.光伏组件故障诊断与信息管理系统研究[D].北京：华北电力大学(北京)，2017.

[3]段家慧.光伏阵列智能监测和故障预测方法[D].南宁：广西大学，2018.

作者：殷宇帆

第三篇：对矿井瓦斯网络监测系统

摘要：在煤矿生产过程中，瓦斯灾害是其中影响最为严重的一种。本文主要介绍矿井瓦斯监控的KJ4N系统。该矿井瓦斯监控系统，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用。

关键词：矿井瓦斯 网络监测系统 KJ4N系统 安全管理

0 引言

在煤矿生产过程中，存在着很多直接影响煤矿安全生产的灾害，如顶板事故、突水事故、瓦斯事故、粉尘危害等几大灾害。其中，瓦斯灾害影响最为严重。因此，要保证煤矿生产安全高效运行，必须有效防治瓦斯灾害。而瓦斯监控的KJ4N系统，在煤矿生中已经得到广泛的应用。该矿井瓦斯监控系统对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用：第一，能够实现远距离的连续传输和对工作面的实时监测，也可实现超限报警，自动断电;第二，进行数据处理时候，可以在井上处理，方便工程技术人员对通风系统的管理;第三，还可以对井下的设备参数进行自行处理和编辑，同时实现数据的共享;第四，由于在井上进行数据处理，其环境给操作者提供了简洁易用的界面。

1 KJ4N系统

1.1 系统的基本组成

KJ4N矿井安全监控系统的主要组成包括以下几个部分：地面中心站、井下防爆电源、各种矿用传感器、井下分站、井下交换机、矿用机电控制设备以及、KJ4N安全生产监控软件。

1.2 系统工作原理

地面中心站计算机给井下分站各端口进行定义后，通过分站接口送到传感器。传感器工作后，产生模拟信号，经光纤传输到分站，分站主板将模拟信号转变成数字信号，数字信号经分站通讯板、光纤环网传输到井下交换机。经交换机接收/发送到地面中心站计算机，经过处理，能以数据、图形、曲线等多种形式实时显示矿井设备运行状况与环境参数。当前情况下，煤矿生产中所使用的监控设备已经在各个生产工作面、掘进面等一些主要的机电硐室广泛应用。正是由于KJ4N矿井安全监控系统在煤礦的广泛使用，使得煤矿传统的单一监控模式得到了彻底改变。这样，既提高了煤矿的生产效益，又弥补了由于井下瓦斯员的疏忽大意所导致的数据不准确等原因造成的定时定点汇报的不足，进行实时监测监控，可以利用监测数据库进行安全趋势分析研究，对井下灾害进行预测预报，实现安全管理的双保险。

1.3 使用KJ4N监控系统的注意事项

①及时排除故障，加强系统维护，确保其正常运行。②按照要求，及时对传感器进行调试、校正，保证监测数据的可靠性。③必须按照要求设置传感器的位置。随着工作面的推进，要及时调整传感器的位置，使其真实反映井下的情况。④随时和厂家联系，及时解决安全监控系统运行中出现的新问题。

2 系统体系的结构

该监测网络系统是在各煤炭企业已形成的监测监控系统基础上，使整个系统建立两级数据监控中心，形成一个“三层四级”网络体系结构。

①建立一级数据监控中心。②在国有重点煤业集团建立二级数据监控中心。③在煤炭管理部门设立二级数据监控中心。

3 实施瓦斯网络化监管

实践证明，必须对一些高瓦斯矿井或者按照高瓦斯矿井管理的煤矿要有网络式的监管方式。这样才能实现对矿井的监测监控系统的有效管理，并且还必须将这些数据上报到安全监管部门。这样才能便于上级部门对煤矿瓦斯进行有效的监管。各监管部门的监管人员应该及时对数据进行处理，可以更好有效地对煤矿瓦斯进行监测和监控，并且要将数据处理结果上传到网上，方便工程技术人员参考。这种监管模式对煤矿的安全高效生产能够起到很好的监督和监控作用，同时，这对煤矿安全生产形势的稳定好转具有积极的意义。只有有效的保证煤矿瓦斯网络化实时监控项目的实施，才能使煤矿安全有进一步的保证，就能很好扮演电子警察的角色。这对煤矿的多级管理也是一个很好的强化，从而在煤矿生产中形成一个多级监管体系和安全生产综合信息网络。如果在煤矿工作面出现了瓦斯超限等问题，矿监控中心将立即报警，并将报警的数据直接上报到监控中心，便于煤矿领导部门更方便的查明超限原因和及时采取有效措施，将瓦斯事故消灭在萌芽状态。对防止瓦斯等恶性事故，提高煤矿管理水平具有重要意义。

KJ4N监控系统，对煤矿的瓦斯治理具有以下几点重要意义：

第一，这项工程很好的改造了煤矿瓦斯的监控系统，对提高煤矿的安全管理和装备水平都更好更快的提高。

第二，以前对瓦斯实行的是填表上报。监测瓦斯人员偷懒活者有可能其他原因，不检测数据，而是对数据进行修改，然后上报，使得数据极不真实, 多数情况下也无法追溯核实,成为瓦斯事故在煤矿生产中的一个高发原因。

第三，监控网络不会改变煤矿的安全管理模式，它为各级管理部门提供了实时监控的工具，提高了工作效率。

第四，有助于对煤矿的各类监测数据进行宏观分析，微观指导。

4 结语

综上所述，KJ4N系统实行通过网络对瓦斯进行监测。这种矿井瓦斯监控系统的管理模式在煤矿生产中正快速发展，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用。KJ4N系统在煤矿瓦斯监测系统中得到广泛应用，既增强了系统的稳定性和有效性，同时还对整个系统的功能也是一个很好的完善和补充，对协调我国矿井设备落后与高生产效率要求之间的矛盾也有一定的指导意义，并且使得网络在矿井瓦斯监测系统中得到了充分的应用，使得瓦斯监控系统的功能能够发挥到极致。这有助于对煤矿的各类监测数据进行宏观分析，微观指导，督促煤矿把问题和隐患消灭在萌芽状态。从而为提高煤矿安全和经济效益，起到了积极作用。

参考文献：

[1]粱秀荣，朱小龙.煤矿安全监测监控系统有关问题的探讨[J].煤矿安全，2006.

[2]程德强，李世银，李鹏等.矿井安全监测监控系统[J]，煤炭技术，2008.

[3]李炳才，陈词，黄宗杰，等.一种新型的煤矿安全监测综合信息系统结构[J]，煤炭科学技术，2005.

[4]李玉国.矿井监测监控系统主要问题分析及解决方法[J]，中小企业管理与科技，2010.

作者：王富林