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在線監(jiān)測(cè)技術(shù)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞:變電檢修 數(shù)字化管理 電網(wǎng)故障檢修

中圖分類號(hào)：TM307+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 引言

變電站是電網(wǎng)的重要組成部分,是電網(wǎng)的樞紐,其能否安全可靠運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和能否向用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能。變電檢修的目的和任務(wù)就是確保變壓器、斷路器等一次設(shè)備及保護(hù)裝置等二次設(shè)備經(jīng)常處于健康完好的運(yùn)行狀態(tài)。因此客觀上對(duì)變電檢修具有很高的要求。如何能提出一套比傳統(tǒng)的變電檢修更科學(xué)合理的管理程序和方法并通過(guò)現(xiàn)代化手段得以實(shí)現(xiàn),從而獲得更好、更高的檢修效率和檢修質(zhì)量是本論文的研究目的。本論文主要對(duì)供電系統(tǒng)變電檢修的數(shù)字化管理展開分析研究,以期為實(shí)施變電檢修的數(shù)字化、信息化管理提供可供借鑒的方法與經(jīng)驗(yàn),并和廣大同行分享。

2變電檢修管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2 . 1 設(shè)計(jì)要求分析

變電檢修管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括兩部分工作:數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹如下指導(dǎo)思想:

(1)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái) ,在此數(shù)據(jù)平臺(tái)中集成了變電檢修的各項(xiàng)數(shù)據(jù),并考慮變電檢修數(shù)據(jù)庫(kù)與MIS變電運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、生技管理數(shù)據(jù)庫(kù)等相互間的銜接,保持共性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一致,充分實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

(2)程序設(shè)計(jì)面向基層班組。變電檢修的任務(wù)最終落實(shí)于班組,大量的原始數(shù)據(jù)(如變壓器油質(zhì)試驗(yàn)與分析數(shù)據(jù) )來(lái)源于基層班組,脫離一線檢修班組,許多數(shù)據(jù)將是不完整的,甚至是錯(cuò)誤的。面向班組設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想,就是把檢修管理的科學(xué)化和自動(dòng)化引向班組,這樣可以使得檢修數(shù)據(jù)更真實(shí)、更完整,同時(shí)數(shù)據(jù)更新更及時(shí)。

(3)面向主體業(yè)務(wù) ,以變電檢修主體業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程,突出檢修過(guò)程的信息化管理,使檢修業(yè)務(wù)規(guī)范化,并方便進(jìn)行督促、監(jiān)督和檢查。根據(jù)變電檢修主體業(yè)務(wù)安排,使相同信息采取一點(diǎn)錄入、多點(diǎn)共享。

2 . 2 管理系統(tǒng)的基本框架設(shè)計(jì)

供電系統(tǒng)的變電檢修,究其本質(zhì)而言,是要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷兩個(gè)方面。在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)有面向?qū)ο蟮姆植际胶图厥降仍矸桨?從目前的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較看,集成分布式系統(tǒng)是發(fā)展的主流。系統(tǒng)中通常包含信息檢測(cè)及傳輸、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)識(shí)別、預(yù)報(bào)決策等多個(gè)單元。

(1)信息檢測(cè)及傳輸。按不同的檢測(cè)對(duì)象和診斷目的,選擇相應(yīng)的傳感器檢測(cè)出反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量信息。對(duì)于集中在控制室監(jiān)測(cè)或需具有遠(yuǎn)程診斷功能的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),需要將采集信息通過(guò)信號(hào)電纜或光纖等信息傳輸單元傳送到數(shù)據(jù)處理單元。

(2)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理包括前臺(tái)機(jī)預(yù)處理和后臺(tái)機(jī)綜合處理及分析,如電磁場(chǎng)干擾抑制、維數(shù)壓縮等,最終提取能真實(shí)反映設(shè)備故障的特征量。

(3)狀態(tài)識(shí)別(即診斷)。對(duì)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元的有效數(shù)據(jù)與規(guī)程(導(dǎo)則)、歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及專家知識(shí)等進(jìn)行分析比較,對(duì)設(shè)備故障分類、故障部位定位、嚴(yán)重程度判定等。

(4)預(yù)報(bào)決策(或在線評(píng)估)。對(duì)狀態(tài)識(shí)別診斷出的故障,由決策支持系統(tǒng)根據(jù)預(yù)置的值進(jìn)行報(bào)警或由預(yù)測(cè)分析軟件對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備絕緣安全運(yùn)行時(shí)間(或稱剩余壽命)等進(jìn)行評(píng)估推測(cè),為狀態(tài)維修決策提供依據(jù)。

3供電系統(tǒng)變電檢修數(shù)字化管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3 . 1 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是管理信息系統(tǒng)的核心,是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)體,是全系統(tǒng)信息資源共享的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。在數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)中,數(shù)據(jù)的層次可分為五層,即字符、數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文卷、數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)范疇內(nèi)所有文卷的集合,文卷是同種類型記錄值的集合,記錄由數(shù)據(jù)項(xiàng)組成,數(shù)據(jù)項(xiàng)又由字符組成。在變電檢修管理系統(tǒng)中,在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)思想指導(dǎo)下,我們?cè)O(shè)計(jì)了工作票數(shù)據(jù)庫(kù)、停電申請(qǐng)票數(shù)據(jù)庫(kù)、油務(wù)監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(kù)、儀表監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(kù)、高壓監(jiān)督數(shù)據(jù)庫(kù)5個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),以停電檢修數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)為例,設(shè)計(jì)表單如下，見表1。

3 . 2 在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修的關(guān)系探討

從狀態(tài)檢修的定義我們可以知道,狀態(tài)檢修是以分析設(shè)備狀態(tài)信息,掌握設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)的,而在線監(jiān)測(cè)采集的信息是設(shè)備狀態(tài)信息中的重要組成,因而在在線監(jiān)測(cè)技術(shù)水平發(fā)展至高可靠性和高智能化時(shí),將大大推動(dòng)狀態(tài)檢修的發(fā)展。但同樣要認(rèn)識(shí)到,并非未安裝在線監(jiān)測(cè)裝置就不能開展?fàn)顟B(tài)檢修工作,狀態(tài)檢修其實(shí)質(zhì)是主動(dòng)掌握設(shè)備動(dòng)態(tài),觀察增量趨勢(shì),重視歷史資料,防止設(shè)備發(fā)生故障。一部分電氣設(shè)備自身具備進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與分析能力,尤其是微機(jī)型繼電保護(hù)。

基于上述認(rèn)識(shí),加之目前在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際水平不能滿足推廣應(yīng)用,且投入大,我們認(rèn)為在當(dāng)前很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)開展變電設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)注重對(duì)狀態(tài)檢修總體策略的研究,慎重開發(fā)、研究和選用成熟在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),積極推廣帶電檢測(cè)工作,加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理與綜合分析。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的變電設(shè)備檢修數(shù)字化管理系統(tǒng),充分利用了計(jì)算機(jī)處理信息的強(qiáng)大功能,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),及其供電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù),用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字管理模式替代原有的手工管理模式,從而解決了手工管理模式下不可避免的諸如、不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)在線設(shè)務(wù)的缺陷、設(shè)備信息采樣不準(zhǔn)確、信息傳遞困難、統(tǒng)計(jì)工作繁重等問(wèn)題,更好地實(shí)現(xiàn)了檢修公司的各項(xiàng)職能。從供電系統(tǒng)各職能部門,尤其是變電站、配電管理等關(guān)鍵部門,實(shí)施變電檢修數(shù)字化管理系統(tǒng)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益,因此,應(yīng)當(dāng)逐步推廣和促進(jìn)變電檢修數(shù)字化管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 盛兆順 ,尹琦嶺 .設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版 社 ,2003.

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)論文范文第2篇

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；電氣設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；技術(shù)分析

1引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力事業(yè)也在不斷發(fā)展，我國(guó)目前對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)與維修也得到了發(fā)展。目前全國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展，使用電負(fù)荷一度攀升，而且沒(méi)有下降的趨勢(shì)，但是我國(guó)電力發(fā)展相對(duì)比較落后，使得電力發(fā)展出現(xiàn)季節(jié)性或結(jié)構(gòu)性短缺的現(xiàn)象。為了使全國(guó)不斷增加的用電需求得到滿足，就必須及時(shí)檢修出電力系統(tǒng)的缺陷，跟隨時(shí)展的腳步，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的調(diào)整和修繕，避免損失的發(fā)生，保證系統(tǒng)正常安全地運(yùn)行。

2電力系統(tǒng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備檢修技術(shù)存在比較多的缺點(diǎn)，還需要不斷地發(fā)展和完善，使得該技術(shù)能滿足社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的需求，而在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的新技術(shù)。

2.1傳統(tǒng)電氣設(shè)備檢修中的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備檢修方法雖然能避免一些故障的發(fā)生，但是和電氣設(shè)備理想狀態(tài)脫離了，使得電氣設(shè)備停止工作，因此就對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，同時(shí)無(wú)法保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。因?yàn)闄z測(cè)的時(shí)間幾乎都是定期的，所以電氣設(shè)備故障可能發(fā)生在非檢測(cè)期，而此時(shí)若發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，還會(huì)使電氣設(shè)備受到損害，引起過(guò)度維修的問(wèn)題。

2.2電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理

隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于各種項(xiàng)目中，因此將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作結(jié)合起來(lái)就產(chǎn)生了在線檢測(cè)電氣設(shè)備技術(shù)。該技術(shù)主要是對(duì)運(yùn)行中的電氣設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行收集、整理和傳輸工作，使得電氣設(shè)備能在帶電的狀態(tài)下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能就是收集采集數(shù)據(jù)，整理后提交給總控制系統(tǒng)，使管理人員能更形象地觀看各個(gè)電氣設(shè)備的工作情況和運(yùn)行狀態(tài)[1]。

2.3電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行過(guò)程中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能對(duì)工作中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，全面監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)指令對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得監(jiān)測(cè)有針對(duì)性，從而減少能源的浪費(fèi)，也能減少過(guò)度維修等問(wèn)題。這樣就會(huì)使電氣設(shè)備一直在最佳的狀態(tài)下工作，減少被迫檢修的現(xiàn)象，使電力系統(tǒng)的使用能取得更高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3對(duì)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求

傳統(tǒng)的檢修系統(tǒng)存在一些問(wèn)題，使得檢修工作不能順利地進(jìn)行，而在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展也要按照傳統(tǒng)方法的問(wèn)題進(jìn)行改造升級(jí)，盡量避免這些缺點(diǎn)，以此提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.1對(duì)檢修評(píng)價(jià)狀態(tài)的描述改革

目前，我國(guó)對(duì)于電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢修結(jié)果的評(píng)價(jià)缺乏具體意見，一般填寫的評(píng)價(jià)都是合格或不合格，缺乏對(duì)具體問(wèn)題的細(xì)致描述，不能對(duì)后期的修理工作提供良好的指導(dǎo)。因此，對(duì)于這種現(xiàn)象，只能通過(guò)完善評(píng)價(jià)體系來(lái)確保電氣設(shè)備在檢修過(guò)程中的情況得到詳細(xì)的描述。評(píng)價(jià)體系可以具體劃分為幾個(gè)描述觀察的部分，如運(yùn)行狀態(tài)、裂化速度、閥值接近程度等，對(duì)各部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。還可以對(duì)計(jì)算機(jī)檢測(cè)的數(shù)據(jù)和在線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄分析，通過(guò)收集整理分析找出數(shù)據(jù)變化和電氣設(shè)備狀態(tài)之間的聯(lián)系，為以后的檢修工作做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作[3]。

3.2對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的功能要求

在電力系統(tǒng)運(yùn)行工作中，想使計(jì)算機(jī)在線系統(tǒng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，就要保證電氣設(shè)備不被其他因素影響。所以電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅需要有自檢能力、自我監(jiān)測(cè)能力、危險(xiǎn)報(bào)警能力，還需要具備一定的抗干擾能力，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)收集的信號(hào)穩(wěn)定、便于傳輸。該系統(tǒng)在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線之后，就依靠在線系統(tǒng)傳輸準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以此為監(jiān)測(cè)設(shè)備故障、各系統(tǒng)數(shù)據(jù)等提供實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)，幫助定位故障發(fā)生的性質(zhì)、程度和位置[4]。

4電氣設(shè)備的檢修策略

目前對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)與分析是電力系統(tǒng)檢修的依據(jù)，也就是說(shuō)，在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，要明確故障發(fā)生的情況、變化率和數(shù)據(jù)的變化，根據(jù)這些采取相應(yīng)的措施推進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展。

4.1對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)

在對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的診斷中，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)具有一定的意義。具體面對(duì)的模式不同，使用的檢測(cè)裝置和方法也不同，需要采用科學(xué)的方法對(duì)提供的一系列的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，減少其他信息的干擾。在檢修的過(guò)程中，想要保持電力系統(tǒng)能正常運(yùn)行，就要對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的漏洞進(jìn)行補(bǔ)救，通過(guò)科學(xué)分析預(yù)測(cè)方法，設(shè)置預(yù)測(cè)時(shí)間，降低對(duì)電氣設(shè)備的破壞。使用電氣設(shè)備在線檢測(cè)技術(shù)后，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)變得更容易，很多數(shù)據(jù)的收集和整理工作都可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成，隨著收集數(shù)據(jù)的增多，監(jiān)測(cè)將變得更精確[5]。

4.2預(yù)測(cè)和評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，預(yù)測(cè)方式有很多種，一般都是以一種運(yùn)行的狀態(tài)為前提，使用科學(xué)的預(yù)測(cè)數(shù)值進(jìn)行設(shè)置后，提高各個(gè)設(shè)備的可用性。對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估后，使得檢修工作進(jìn)行得更容易。在電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性以設(shè)置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性為基礎(chǔ)，使得系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和評(píng)估工作進(jìn)行得更順利，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)解決并避免出現(xiàn)損失。

5電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景

在電力系統(tǒng)中，檢修技術(shù)和理論應(yīng)用有著緊密的聯(lián)系，一般包括三個(gè)方面：電氣設(shè)備預(yù)測(cè)技術(shù)和決策技術(shù)。對(duì)很多的工業(yè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，設(shè)備使用的期限已經(jīng)接近老化階段，機(jī)器發(fā)生故障的時(shí)間越來(lái)越短，越來(lái)越頻繁，所以很多公司都要采取相應(yīng)的方案來(lái)延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期，以此來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)備利用率。在使用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，既節(jié)省了檢修時(shí)間，又提高了機(jī)器的使用效率[6]。目前該系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題，比如，檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，如何提高電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力等，都需要各技術(shù)人員不斷攻克現(xiàn)有的難題，這就需要發(fā)揮各科研單位人員的優(yōu)勢(shì)，集中多方力量解決技術(shù)難題。目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的阻性電流測(cè)量技術(shù)和介損測(cè)量發(fā)展得比較好，還需解決的是傳感原件的一些問(wèn)題，想要保證電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能更好地為人民服務(wù)，就需要進(jìn)一步提高整體的工藝水平，提高系統(tǒng)的可靠性。我們要學(xué)習(xí)吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)工藝和科研成果，加快我國(guó)電力設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程，加強(qiáng)開發(fā)，研究出可供利用的軟件?？梢栽O(shè)置精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)收集、歸納、調(diào)查、分析工作，總結(jié)出精華，形成專業(yè)的、精確的系統(tǒng)，以此作為監(jiān)測(cè)的依據(jù)。

6結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，目前我國(guó)的電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展還不夠完善，所以，在對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)要根據(jù)設(shè)備的具體情況具體分析，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，歸納總結(jié)出規(guī)律，提高系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。在日常工作中，要根據(jù)電氣設(shè)備在線檢修技術(shù)及對(duì)應(yīng)的各個(gè)問(wèn)題和功能，進(jìn)行討論與研究，不斷實(shí)踐，提高檢修技術(shù)水平，推動(dòng)電力事業(yè)的整體進(jìn)步。

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在線監(jiān)測(cè)技術(shù)論文范文第3篇

[KH*3/4D][H]關(guān)鍵詞 [HS]呼氣； 揮發(fā)性有機(jī)物； 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜； 在線質(zhì)譜

[HT][HK]

[FQ（42,X,DY－W][CD15] 20110829收稿; 20111022接受

本文系中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目（No.KGCX2YW917）、國(guó)家863計(jì)劃（No.2007AA06Z420）、國(guó)家自然科學(xué)基金（Nos.20577049, 21107112）、安徽省自然科學(xué)基金（No.11040606Q60）、中國(guó)科學(xué)院儀器研制（No.Y2005015）及安徽省優(yōu)秀青年科技基金（No. 06045098）資助

* Email：ychu@aiofm.省略

[HT]

1 引 言

人的呼出氣體中含有大量揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile organic compounds, VOCs），這些VOCs與人體健康狀況及代謝過(guò)程相關(guān)。如呼氣中的丙酮與糖尿病相關(guān)，乙醇和丙醇等與尿毒癥相關(guān)；異戊二烯、丙酮和甲醇等可能與肺癌相關(guān)\[1,2\]。近年來(lái)，研究人呼出氣體的VOCs與疾病的關(guān)聯(lián)，發(fā)展呼氣疾病輔助診療技術(shù)越來(lái)越受到重視\[3\]。而目前常用的呼氣VOCs檢測(cè)方法是單點(diǎn)采樣后，利用色譜或色譜質(zhì)譜離線分析，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的需求\[4\]。此外，現(xiàn)有分析方法的采樣或濃縮過(guò)程還可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾\[5\]。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜（PTRMS）\[6～8\]因其響應(yīng)時(shí)間短、探測(cè)高、絕對(duì)濃度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在呼氣中指定VOCs實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)方面尤為出色，在呼氣VOCs痕量檢測(cè)方面有著廣闊的研究前景\[9,10\]，但由于呼氣成分全譜分析難以在一次呼氣時(shí)間內(nèi)完成，目前仍需采樣袋采集多次呼氣,以滿足長(zhǎng)時(shí)間的全譜分析。

本研究根據(jù)呼氣成分全譜分析的特殊要求，對(duì)自主研制的大氣成分在線檢測(cè)PTRMS的進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，建立了呼氣VOCs在線檢測(cè)裝置，介紹了裝置對(duì)呼氣中指定成分的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和呼氣成分的全譜圖分析方法，研究了呼氣檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間、重復(fù)性和靈敏度等。2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原理

呼氣VOCs檢測(cè)裝置是在PTRMS的研究基礎(chǔ)上建立的\[11～16\]，詳細(xì)的原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見文獻(xiàn)\[11,16\]。裝置主要由離子源、漂移管和質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。離子源中H2O放電產(chǎn)生初始反應(yīng)離子H3O＋，H3O＋作為質(zhì)子供體進(jìn)入漂移管，與呼出氣體中的質(zhì)子親和勢(shì)大于H2O的VOCs發(fā)生如式（1）的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)：

H3O＋＋VOCsVOCsH＋＋H2O（1）

待測(cè)VOCs由此被質(zhì)子化后形成VOCsH＋，與反應(yīng)離子H3O＋共同在漂移管電場(chǎng)作用下遷移至質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)，從而得到離子強(qiáng)度和質(zhì)荷比信息。根據(jù)離子強(qiáng)度和反應(yīng)的相關(guān)參數(shù)，還可以計(jì)算出VOCs濃度，不需要定標(biāo)。

2.2 呼氣進(jìn)樣系統(tǒng)

對(duì)指定幾種呼氣成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及對(duì)呼氣成分全譜分析是呼氣研究中常用方法。前者要求進(jìn)樣速度快，而后者則需要進(jìn)樣速度慢或有大量樣氣（如采樣袋采樣）。根據(jù)呼氣研究的這些特殊要求，對(duì)PTRMS原有的進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行了改造。圖1為呼氣進(jìn)樣系統(tǒng)示意圖，采樣泵（Pump 1）和真空泵（Pump 2）兩級(jí)抽氣方法控制進(jìn)樣速度。對(duì)呼氣中指定成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，質(zhì)量流量控制器（Mass flow controller, MFC）控制流量一般為400 mL/min，以提高響應(yīng)速度；對(duì)呼氣成分進(jìn)行全譜分析時(shí)，先保持MFC流量為400 mL/min，壓力控制器旁路關(guān)閉。當(dāng)管路內(nèi)充滿呼出氣體后，快速關(guān)閉MFC旁路，降低進(jìn)樣速度，從而實(shí)現(xiàn)直接呼氣即可全譜分析，避免采樣袋采樣的復(fù)雜程序和潛在干擾。

呼氣處采用三通排空，從而避免直接向進(jìn)樣管路吹氣而引起管內(nèi)氣壓的不穩(wěn)。管路均由4 mm內(nèi)徑的PFA管連接，且伴熱約70 ℃，避免呼氣中痕量成分粘附和水蒸汽凝結(jié)。

實(shí)驗(yàn)中選用典型的呼氣成分丙酮（（CH3）2CO, MW＝58）作為研究對(duì)象，在質(zhì)譜的多離子掃描模式下對(duì)呼氣VOCs檢測(cè)裝置的重復(fù)性和響應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行測(cè)試。給出的呼氣中丙酮濃度均已扣除環(huán)境空氣的背景濃度。為了減少質(zhì)譜本身的響應(yīng)時(shí)間，準(zhǔn)確測(cè)試裝置響應(yīng)速度，實(shí)驗(yàn)中呼氣成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所設(shè)定的離子掃描駐留時(shí)間均為100 ms；呼氣成分全譜分析時(shí)所設(shè)定的離子掃描駐留時(shí)間均為1 s。

圖1 呼氣進(jìn)樣系統(tǒng)示意圖

Fig．1 Schematic diagram of breath sampling system[HT][）]

分 析 化 學(xué)第40卷

第5期沈成銀等： 呼氣中痕量揮發(fā)性有機(jī)物的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜在線檢測(cè)研究

3 結(jié)果與討論

3.1 呼氣成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

圖2a給出了同一人7次呼氣中的丙酮濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果。7次呼氣的峰值濃度分別為6.19×10－7, 5.91×10－7, 5.71×10－7, 5.80×10－7, 5.71×10－7, 5.69×10－7和5.34×10－7（V/V），呈微弱的下降趨勢(shì)，這可能是由于連續(xù)深呼氣導(dǎo)致肺泡內(nèi)代謝產(chǎn)物氣體濃度下降\[17\]。即便忽略肺泡內(nèi)丙酮濃度下降趨勢(shì)，7次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也僅為4.4%?？梢姾魵釼OCs檢測(cè)裝置具有較好的重復(fù)性。由濃度與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系可知，裝置對(duì)呼氣中丙酮的探測(cè)靈敏度為每10－9（V/V）濃度的信號(hào)強(qiáng)度為14.6 counts/s。

為考察裝置的響應(yīng)時(shí)間，將圖2a中的第5次呼氣監(jiān)測(cè)結(jié)果（虛框內(nèi)）放大得到圖2b。由圖2b可見，丙酮濃度在呼氣1 s后開始升高，約2.5 s后達(dá)到濃度平臺(tái)；繼續(xù)保持呼氣則濃度緩慢升高（89～94.5 s），停止呼氣1 s后，丙酮濃度開始迅速下降。由此可見，呼氣VOCs檢測(cè)裝置的最快響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1 s。每次呼氣中，丙酮濃度剛開始迅速升高是由于口腔及氣管內(nèi)氣體進(jìn)入漂移管被測(cè)到。之后的緩慢升高（如89～94.5 s）的原因是代謝產(chǎn)物氣體濃度較高的肺泡氣體慢慢被呼出。這與Miekisch等\[18\]監(jiān)測(cè)呼氣中CO2的濃度變化結(jié)果相似。

3.2 呼氣成分全譜分析

為了實(shí)現(xiàn)直接對(duì)呼氣進(jìn)行全譜分析，實(shí)驗(yàn)中關(guān)閉了壓力控制器旁路，通過(guò)MFC的開和關(guān)從而達(dá)到快速抽取并保存樣氣的目的，保存在進(jìn)樣管內(nèi)的樣氣則在漂移管負(fù)壓作用下慢慢被吸入。而持續(xù)呼氣過(guò)程中何時(shí)關(guān)閉MFC直接影響抽取樣氣的濃度。圖3給出了關(guān)閉MFC的時(shí)間點(diǎn)（0, 3, 4, 5, 7, 9和11 s）對(duì)測(cè)得丙酮濃度的影響，其中時(shí)間零點(diǎn)為開始呼氣點(diǎn)。結(jié)果顯示，呼氣4 s后關(guān)閉MFC，測(cè)得呼氣濃度即可達(dá)到濃度平臺(tái)。根據(jù)普通人的持續(xù)呼氣能力及實(shí)際檢測(cè)的可靠性要求，一般在開始呼氣后5～7 s關(guān)閉MFC，之后開始全譜掃描分析。

圖2 同一人7次呼氣中的丙酮濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果（a），（b）圖為（a）圖中第5次呼氣結(jié)果的放大圖

Fig．2 Concentration of acetone in one′s seven breaths, （b） shows the detailed result of the fifth breath in （a）[HT][）]

圖3 開始呼氣到MFC關(guān)閉的時(shí)間間隔與測(cè)得丙酮濃度的關(guān)系

Fig．3 Concentration of acetone in breath as a function of time between breath and mass flow controller （MFC） turn off[HT][）]

為了考察抽取的樣氣量是否滿足長(zhǎng)時(shí)間的全譜圖分析，并了解此條件下成分監(jiān)測(cè)的時(shí)間響應(yīng)，打開MFC并呼氣4次，第5次呼氣7 s后關(guān)閉MFC，監(jiān)測(cè)的丙酮濃度變化如圖4所示。前4次呼氣檢測(cè)丙酮濃度基本相當(dāng)，但峰形較差，且所需的時(shí)間約為160 s ，而圖2中相同時(shí)間內(nèi)則測(cè)了7次呼氣，且峰形較好。由圖4還可見，關(guān)閉MFC后，所抽取的樣氣量可以維持約365 s，之后緩慢下降。全譜分析時(shí)，典型的離子掃描駐留時(shí)間設(shè)為1 s，掃描范圍為m/z 20～150， 掃描步長(zhǎng)Δm＝1，則365 s內(nèi)可完成兩次全譜掃描。按照此方法掃描的呼氣全譜如圖5所示。可見呼氣成分非常復(fù)雜，其中m/z 30，37和55處離子分別為NO＋, （H2O）2H＋和（H2O）3H＋，主要是儀器和空氣背景的貢獻(xiàn)；m/z 37和55處離子信號(hào)一部分來(lái)源于呼氣中的水蒸汽。測(cè)得呼氣中VOCs的產(chǎn)物離子主要有m/z ＝45，59和61等，根據(jù)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)原理推測(cè)可能是乙醛、丙酮和丙醇，呼氣中更多的痕量VOCs及其與新陳代謝的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

[（6*2][H”] 圖4 壓力控制器旁路關(guān)閉情況下呼氣丙酮濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果

Fig．4 Concentration of acetone in one′s five breaths with pressure controller turned off

1～4． MFC開； 5． 開始呼氣7 s后MFC關(guān)。MFC is on for breath 1－4, and MFC is off at the 7th s of breath 5.[HT][）]

[（6*2][H”] 圖5 呼氣VOCs全譜掃描結(jié)果（m/z 20～150）

Fig．5 Mass spectrum of volatile organic compounds （VOCs） in breath （m/z 20－150）

[HT][）]

結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)自主研制的PTRMS改造后，成功建立了可在線檢測(cè)呼氣VOCs的PTRMS裝置。裝置既可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)呼氣中指定成分濃度變化，也可對(duì)呼氣成分進(jìn)行快速全譜分析，避免了采樣袋采樣和濃縮的復(fù)雜程序和潛在干擾。該裝置最快響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1s，對(duì)呼氣中丙酮的探測(cè)靈敏度為每10－9（V/V）濃度的信號(hào)強(qiáng)度為14.6 counts/s; 多次呼氣測(cè)量重復(fù)性好，有望廣泛應(yīng)用于呼氣疾病診斷研究。

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Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry for Online

Detection of Trace Volatile Organic Compounds in Breath

EN ChengYin1,2, LI JianQuan1,2, WANG HongZhi2, ZHI ZhongHua1,2, WANG HongMei1,2,

HUANG ChaoQun1,2, LIU Sheng1, JIANG HaiHe1,2, CHU YanNan*1,2

1（Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031， China）

2（Center of Medical Physics and Technology, Hefei institutes of Physical Science,

Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031， China）

Abstract Based on the independently developed proton transfer reaction mass spectrometry （PTRMS）, a new tester of volatile organic compounds （VOCs） in breath was built. The bypass flow rate in the breath sampling inlet is controlled by mass flow controller （MFC） in this breath tester. Not only can it monitor the concentration of the concerned VOCs in real time when the MFC is opening, but detect the VOCs with full mass scan when the MFC is closed. This avoids the potential effect from the sample bag and preconcentration. The breath gas of the first author was used as the sample gas to test the performance of breath tester. The result shows that the best response time of breath tester is 1 s, and the sensitivity for acetone in breath is 14.6 counts/s per 10－9（V/V）. Its repeatability is also good. The breath tester holds a potential of a wide studies in the auxiliary medical diagnosis with breath.

Keywords Breath; Volatile organic compounds; Realtime monitor; Proton transfer reaction mass spectrometry; Online mass spectrometry

（Received 29 August 2011; accepted 22 October 2011）

2012年全國(guó)有機(jī)質(zhì)譜學(xué)術(shù)會(huì)議

（第一輪通知）

由中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)主辦，清華大學(xué)分析中心承辦的2012年全國(guó)有機(jī)質(zhì)譜學(xué)術(shù)會(huì)議，將于2012年10月11～16日在云南省西雙版納召開。會(huì)議設(shè)有大會(huì)報(bào)告、專題報(bào)告、質(zhì)譜公司技術(shù)新發(fā)展和應(yīng)用報(bào)告、優(yōu)秀論文評(píng)選。熱誠(chéng)邀請(qǐng)廣大學(xué)者、相關(guān)單位代表及相關(guān)儀器廠商參會(huì)。

本屆學(xué)術(shù)會(huì)論文將在《分析實(shí)驗(yàn)室》增刊刊登，有意參會(huì)代表請(qǐng)?jiān)诰W(wǎng)上在線投稿、注冊(cè)。有關(guān)會(huì)議注冊(cè)、投稿要求、論文格式等，請(qǐng)登錄會(huì)議網(wǎng)址查閱： 省略/

一、會(huì)議主題和征文內(nèi)容

（1）有機(jī)質(zhì)譜在生命科學(xué)、生物技術(shù)中的應(yīng)用；（2）有機(jī)質(zhì)譜在藥物分析研究中的應(yīng)用；（3）有機(jī)質(zhì)譜在環(huán)境分析研究中的應(yīng)用；（4）有機(jī)質(zhì)譜在食品安全分析研究中的應(yīng)用；（5）有機(jī)質(zhì)譜在石油化工分析研究中的應(yīng)用；（6）有機(jī)質(zhì)譜在疾病預(yù)防控制中的應(yīng)用；（7）有機(jī)質(zhì)譜在法庭科學(xué)中的應(yīng)用；（8）有機(jī)質(zhì)譜基礎(chǔ)與新技術(shù)研究。

二、來(lái)稿要求：

凡未在刊物上發(fā)表和未在學(xué)術(shù)會(huì)議上宣讀過(guò)的反映近期有機(jī)質(zhì)譜基礎(chǔ)研究，新技術(shù)、 新方法的發(fā)展，以及在各個(gè)領(lǐng)域的分析應(yīng)用論文或綜述均可投稿。論文請(qǐng)務(wù)必提供稿件聯(lián)系人電話、通訊地址和Email，并于2012年6月30日前在線投稿（網(wǎng)址： 省略/）

三、聯(lián)系人：

梁建華，電話：010－62771139，Email: jhliang@mail.tsinghua.省略

張煒奮，電話：010－62792607，Email: zhangweifen@mail.tsinghua.省略

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用，實(shí)踐

 

束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是礦井防滅火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)重要的技術(shù)手段，是礦井防治自然發(fā)火的第一道防線，在礦井安全管理中不可或缺，其性能的穩(wěn)定、完善與否，直接關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)使用的束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的氣體分析設(shè)備主要有兩種：一種是采用紅外線吸收原理的紅外線氣體分析設(shè)備，二是采用分離原理的氣相色譜儀。兩種設(shè)備各有所長(zhǎng)，紅外線氣體分析設(shè)備監(jiān)測(cè)范圍寬,飄移小、速度快、穩(wěn)定性好，適合連續(xù)的在線分析。論文參考網(wǎng)。其不足之處是檢測(cè)的氣體品種少，預(yù)測(cè)自然發(fā)火的部分氣體指標(biāo)如C2H6、C2H4、C2H2、C3H8等不能進(jìn)行分析。而氣相色譜儀檢測(cè)的氣體品種多，精度高，能夠滿足預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤層自然發(fā)火的需要，但是檢測(cè)速度慢，操作復(fù)雜，不適合連續(xù)的在線分析。

濟(jì)寧二號(hào)煤礦原有束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為KSS-200煤礦束管色譜微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)自1992年安裝使用， 為濟(jì)寧二號(hào)煤礦的防滅火工作發(fā)揮了重要作用。但目前系統(tǒng)老化嚴(yán)重，軟件陳舊，運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定性差，監(jiān)測(cè)漂移大，分析誤差大，重復(fù)性不好等問(wèn)題。同時(shí)，隨著礦井不斷的延伸，采區(qū)逐漸增加，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦井安全生產(chǎn)需要。

結(jié)合當(dāng)前的氣體監(jiān)測(cè)分析技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，擬采用先進(jìn)的< 紅外線分析儀+氣相色譜儀分析 > 模式，集紅外線氣體分析設(shè)備監(jiān)測(cè)范圍寬、飄移小、速度快、穩(wěn)定性好、適合連續(xù)的在線分析的優(yōu)勢(shì)與氣相色譜儀分析檢測(cè)的氣體品種多、精度高的長(zhǎng)處與一體，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。經(jīng)多方調(diào)研、綜合分析比較，濟(jì)二礦與有關(guān)科研單位共同研發(fā)了JSG-7型煤礦自燃發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在微機(jī)控制下可將井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣體，通過(guò)束管連續(xù)不斷的抽至井上氣體分析儀中進(jìn)行精確分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等氣體含量的在線監(jiān)測(cè)，其分析結(jié)果在以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)告、分析日?qǐng)?bào)表兩種方式提供給有關(guān)人員的同時(shí)可自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便今后對(duì)某種氣體含量的變化趨勢(shì)進(jìn)行全面分析，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤炭自燃的趨勢(shì)及發(fā)火點(diǎn)的溫度變化情況。該系統(tǒng)同時(shí)具有紅外線氣體分析和氣相色譜分析兩種功能，可分別同時(shí)或單獨(dú)運(yùn)行，是目前井下自然火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

一、系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)：由于進(jìn)入分析儀中的氣體直接通過(guò)束管在井下采樣，氣體不會(huì)受到任何其它人為因素的影響，能真實(shí)的反映井下采樣地點(diǎn)的氣體變化情況；通過(guò)粉塵過(guò)濾器和濾水器進(jìn)行過(guò)濾，采集的氣樣進(jìn)一步減少了不必要的干擾，非常適應(yīng)煤井下多塵、潮濕的作業(yè)環(huán)境，分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

（2）操作簡(jiǎn)便：整個(gè)系統(tǒng)在微機(jī)控制下運(yùn)行，顯示器和控制柜均能動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的反映當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)，操作人員可以方便的查詢各種參數(shù)來(lái)滿足不同的監(jiān)測(cè)需要；全屏漢字編輯，界面友好。

（3）工作效率高：系統(tǒng)可24小時(shí)連續(xù)進(jìn)行采樣與分析工作，不用人工下井采樣，大大節(jié)省了人力、物力，降低了檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）檢修方便：由于整個(gè)系統(tǒng)的控制、運(yùn)行、分析部分均安裝在地面室內(nèi)，檢修十分方便。

（5）自動(dòng)化程度高：操作人員設(shè)置好參數(shù)，啟動(dòng)束管檢測(cè)后，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)，連續(xù)不斷地進(jìn)行采樣、分析、輸出結(jié)果，直到完成設(shè)定的次數(shù)或人工干預(yù)為止。

二、系統(tǒng)工作原理：

采統(tǒng)工作時(shí)，先啟動(dòng)抽氣泵，使束管內(nèi)形成負(fù)壓，即井下外部的壓力大于束管內(nèi)的壓力，使井下氣體被吸入束管，到達(dá)井上的電磁閥前并處于等待檢測(cè)狀態(tài)，氣相色譜儀達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后，微機(jī)通過(guò)控制接口輸出一個(gè)開關(guān)量給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的繼電器吸合，接通某一路束管的磁閥，該路束管內(nèi)的氣體被分別送入紅外線分析儀和色譜儀中，分析結(jié)果被送到微機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣接口板上，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬量變成數(shù)字量，然后由分析軟件進(jìn)行處理，形成譜圖和分析結(jié)果，分別在屏幕和打印機(jī)上表現(xiàn)出來(lái)，完成某一路束管氣體的檢測(cè)分析過(guò)程。在需要多路檢測(cè)的時(shí)候，由微機(jī)按照用戶設(shè)定的檢測(cè)順序和檢測(cè)次數(shù)自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行，無(wú)需人工干涉，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)在線檢測(cè)與分析，所有分析數(shù)據(jù)均存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便數(shù)據(jù)的再利用。

束管是用高壓聚乙烯制成的輸氣管，它具有抗老化、耐腐蝕、防水性好、可任意彎曲型等特點(diǎn)。氣管既可以單根使用，也可以集中使用。利用氣管將井下氣體運(yùn)至井上分析地點(diǎn)，主要是利用了氣管兩端產(chǎn)生不同的壓力，使氣體從壓力大的一端流向壓力小的一端的原理。在井下已選定的采樣地點(diǎn)，敷設(shè)好氣管，氣管的端口裝上濾塵器，以防止井下的煤塵和巖塵進(jìn)入氣管內(nèi)。若干根氣管通過(guò)分路箱（含濾水器）成為束管，連接敷設(shè)至井上氣析室內(nèi)，每根管路通過(guò)電磁閥匯成一路接到抽氣泵上，當(dāng)抽氣泵開始工作時(shí)，泵口的壓力在抽氣泵的作用下開始變小，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，與井下管路的接口形成壓差，外部壓力大于管路內(nèi)部壓力，氣體進(jìn)入管路內(nèi)部，抽氣泵連續(xù)不斷的工作，使氣體由井下源源不斷的抽至井上，在微機(jī)的控制下，每路氣體被順序送入氣體分析儀分析。

三．系統(tǒng)升級(jí)步驟與過(guò)程

（1）增加紅外線氣體分析設(shè)備。德國(guó)西門子公司的ULTRAMAT23紅外線氣體分析設(shè)備可分析CO、CO2、CH4、O2等4種預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)自然發(fā)火的指標(biāo)氣體，并可24小時(shí)連續(xù)工作，自動(dòng)生成報(bào)表和測(cè)點(diǎn)的氣體變化趨勢(shì)曲線。

（2）改造原氣相色譜儀分析系統(tǒng)。

①更換氣相色譜儀，選用工業(yè)在線氣相色譜儀SP1000和與其配套的專用進(jìn)氣系統(tǒng)，包括2臺(tái)MOA-V11采樣泵。

②更換色譜數(shù)據(jù)采集卡，選用32位A/D轉(zhuǎn)換器和與其配套的分析控制軟件。

③安裝具有自動(dòng)生成報(bào)表，自動(dòng)生成氣體變化趨勢(shì)曲線，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男滦蜕V數(shù)據(jù)工作站。

(3)更換原抽氣泵為4臺(tái)美國(guó)GEST公司搖擺活塞式75R647抽氣泵。

(4)更換氣體預(yù)處理裝置，該裝置包括氣體消焰，過(guò)濾，流量調(diào)節(jié)，干燥冷凝處理等。

(5)更換采樣控制裝置，該裝置包括兩套系統(tǒng)的自動(dòng)循環(huán)采樣控制板，兩套系統(tǒng)的繼電器板，66只進(jìn)口二位三通電磁閥，32只壓力流量顯示儀表等，能使紅外線分析系統(tǒng)和色譜儀分析系統(tǒng)分別或同時(shí)工作。

(6)增加一套系統(tǒng)軟件。分別控制兩套系統(tǒng)的采樣和數(shù)據(jù)分析處理，報(bào)表可進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(7) 更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)工作站：

4研華一體化工作站一套，包括2套32位數(shù)據(jù)采集卡，和與其配套的分析控制軟件，激光打印機(jī)打印報(bào)表和趨勢(shì)曲線。

5研華工控機(jī)兩臺(tái)（原裝機(jī)）。

6HP5200L激光打印機(jī)一臺(tái)。

7三星液晶顯示器一臺(tái)（19英寸）。

5） 32位數(shù)據(jù)采集板2塊。論文參考網(wǎng)。

（8）測(cè)點(diǎn)由16路增加到32路，相應(yīng)的鋪設(shè)一根16芯700米阻燃和抗靜電氣纜。

四、系統(tǒng)升級(jí)改造后主要技術(shù)指標(biāo)

1.測(cè)點(diǎn)路數(shù)由16路增加到32路。

2.系統(tǒng)能24小時(shí)不間斷運(yùn)行。

3.分析一路氣樣的時(shí)間小于3分鐘。

4．可分析CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H6、C2H2、N2等8種預(yù)報(bào)自然發(fā)火的指標(biāo)氣體。其中CO氣體的最小分辨率為1PPm，C2H4 、C2H6、C2H2氣體的最小分辨率為0.05PPm。

5．分析數(shù)據(jù)、報(bào)表、趨勢(shì)曲線等自動(dòng)生成，并可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。

趨勢(shì)曲線圖

該系統(tǒng)升級(jí)后，極大地提升了礦井防滅火裝備水平，安全管理手段進(jìn)一步完善。論文參考網(wǎng)。系統(tǒng)投入使用以來(lái)，工作穩(wěn)定可靠，分析數(shù)據(jù)迅速、準(zhǔn)確、操作方便，工作效率高，節(jié)省了大量的人力、物力；可全面分析多種有害氣體成分，及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦井自然發(fā)火安全隱患，高效靈敏地及時(shí)掌握礦井各發(fā)火重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域的指標(biāo)氣體細(xì)微變化，以便安全管理部門據(jù)此及時(shí)采取有效防治措施，將煤炭自然發(fā)火這一長(zhǎng)期制約礦井安全發(fā)展的重大安全生產(chǎn)隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保礦井安全高效發(fā)展和職工的生命安全、身體健康，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均極為顯著。

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)論文范文第5篇

Abstract: This paper describes the structure of the telecommunications fiber optic networks,and how to discover these fiber failure,determine the fault location and repair faults in detail. This process is relying on a complete set of advanced fiber monitoring system. This paper focused on the function and design ideas of the system,the latest technology the system uses,the unique of system compared with other systems,and project implementation.

關(guān)鍵詞:光功率;分光;網(wǎng)絡(luò)

Key words: optical power;spectrophotometry;network

中圖分類號(hào):TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)15-0186-01

1OTMS-98光纜故障監(jiān)控系統(tǒng)原理

1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本光纜故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由省光纜總監(jiān)控中心(PMC)、區(qū)域光纜監(jiān)控中心(DMC)和安裝在現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)站(MS),通過(guò)分組交換網(wǎng)(X.25網(wǎng))、公共電話交換網(wǎng)(PSTN網(wǎng))分三級(jí)匯接而成。

省、地監(jiān)控中心(PMC或DMC)由運(yùn)行Windows NT網(wǎng)絡(luò)軟件的微機(jī)服務(wù)器構(gòu)成局域網(wǎng)。

遠(yuǎn)端光纜監(jiān)測(cè)采集站(MS)則是一個(gè)運(yùn)行在Windows 95軟件下,模塊化集成的,易于擴(kuò)充和維護(hù)的局域網(wǎng)。

1.2 光纜/光纖故障監(jiān)控原理

光功率監(jiān)測(cè)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:①分布在各電話局機(jī)房的每個(gè)AIU可監(jiān)測(cè)16個(gè)光端機(jī)盤輸入端的收光功率。②每個(gè)ACU可控制8個(gè)AIU單元。③一個(gè)RA系統(tǒng)(遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng))最多可右8個(gè)ACU控制64個(gè)AIU單元,實(shí)現(xiàn)每分鐘1024點(diǎn)的光功率采集。④若干RA系統(tǒng)通過(guò)X.25網(wǎng)與DMC相連形成區(qū)域性傳輸監(jiān)測(cè)網(wǎng)。⑤DMC對(duì)若干個(gè)同時(shí)收到的收光功率告警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,在故障發(fā)生的一分鐘內(nèi)就可迅速確定故障光纜段。⑥D(zhuǎn)MC自動(dòng)快速啟動(dòng)MS站的告警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)故障光纜段進(jìn)行故障點(diǎn)精確位置的測(cè)定。

光端機(jī)發(fā)射端發(fā)出的1310通信光進(jìn)入WDM的端機(jī)側(cè),從OTDR卡發(fā)出的1550監(jiān)測(cè)光進(jìn)入光開關(guān)箱,通過(guò)光開關(guān)箱選擇某條光路后進(jìn)入WDM的監(jiān)測(cè)端。這兩束光通過(guò)WDM的合波作用,形成一束既包含通信光也包含監(jiān)測(cè)光的光波,從外線側(cè)輸出。

2監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

本章是闡述作者本人對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一些觀點(diǎn)。

2.1 OTDR測(cè)試

OTDR的監(jiān)控長(zhǎng)度:

以下介紹在測(cè)試中要用到的OTDR各參數(shù)及OTDR監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度的計(jì)算。

①OTDR動(dòng)態(tài)范圍。

其定義是:初始反向散射功率和噪聲水平功率之比的對(duì)數(shù)值的10倍。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),各OTDR生產(chǎn)廠家對(duì)動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)的解釋應(yīng)該是在10Us脈寬,3分鐘平均時(shí)間,SJN=1(信噪比)的條件下,動(dòng)態(tài)范圍即是在反向散射功率跌落到噪聲水平時(shí),全部光纖長(zhǎng)度上用分貝計(jì)算的損耗。

②OTDR測(cè)量范圍。

其定義是:在允許的精度下,正確分辨和測(cè)量光路中“事件點(diǎn)”的最大衰減范圍。一般,把包括光纜熔接頭在內(nèi)的一切光纜衰減變化點(diǎn)統(tǒng)稱為“事件點(diǎn)”。光纜熔接頭衰減一般在0.2DB左右,指標(biāo)要求不超過(guò)0.5DB。

顯然在精確度要求不同的情況下,OTDR的測(cè)量范圍會(huì)有多有少地小于OTDR的動(dòng)態(tài)范圍。

③關(guān)于OTDR監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度。

OTDR監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度肯定和OTDR的動(dòng)態(tài)范圍直接相關(guān),動(dòng)態(tài)范圍大,監(jiān)測(cè)距離一定長(zhǎng)。

④OTDR監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度計(jì)算。

光纜故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最大監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度的計(jì)算,可以參照光纜中繼段長(zhǎng)度的計(jì)算方法,按最壞值法計(jì)算。當(dāng)損耗受限時(shí),故障監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度按下式計(jì)算:

L=(P-Ac-Mc-Me)/(Af+As)

式中:

L:故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大監(jiān)測(cè)光路長(zhǎng)度(Km)。P:OTDR的動(dòng)態(tài)范圍(dB)。Ac:介入損耗,包括WDM的介入損耗,光開關(guān)的介入損耗,跳線活接頭的介入損耗等(dB)。一般WDM 0.8 dB/個(gè)。Filter 1.5dB價(jià)(包括活接頭)。光開關(guān)1dB/個(gè)。跳線活接頭0.5dB價(jià)。Af:光纜平均衰減系數(shù)(dB/km):0.25dB/km。As:光接頭平均衰減系數(shù)(dB/km):0.05dB/km。Mc:光纜富余度(dB):一般取值3dB。Me:監(jiān)測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍富余度(dB):一般取值3dB。

一般在線監(jiān)測(cè)中Ac介入損耗為:1個(gè)光開關(guān)、1個(gè)WDM,1個(gè)Filter及2條光路線的介入損耗之和。

Ac=1+0.8+1.5+2×0.5=4.3 dB

每增加一段在線監(jiān)測(cè)段,須增加2只WDM和3根光跳線的損耗,即Ac增加3.1dB的介入衰耗。

2.2 從光功率監(jiān)測(cè)來(lái)看監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)光功率模塊的工作原理的分析可知,在光功率監(jiān)測(cè)中,每一采集點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)傳輸系統(tǒng)。如果同時(shí)有多個(gè)傳輸系統(tǒng)告警,根據(jù)傳輸系統(tǒng)路山分析算法就可以分析出有可能產(chǎn)生告警的多個(gè)光纜段。我們當(dāng)然不應(yīng)該讓OTDR發(fā)出測(cè)試光去測(cè)試每一條光纜段,這樣做無(wú)疑是嚴(yán)重地浪費(fèi)儀器資源,人為的增大了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),也是違反了我們的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則二。

我們想做到的是,能盡量找到盡可能少的測(cè)試光路,這些光路可以穿過(guò)所待測(cè)的光纜段,可以讓OTDR的測(cè)試光達(dá)到這些段。由上面的光路集分析算法也可看出,我們是盡量想只找一條光路即可完成對(duì)所有待測(cè)纜段的測(cè)試,如果不行,再找第二條、第三條。