煙氣在線監(jiān)測精選(九篇)
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第1篇：煙氣在線監(jiān)測范文
關鍵詞： .Net；煙氣；在線監(jiān)測系統(tǒng)
中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2011）1210110－01
國家統(tǒng)計局2009年1～9月電力供給結構數(shù)據(jù)顯示，火電占整個電力供給的80.35%。火力發(fā)電過程中會排放出巨量的二氧化硫，二氧化硫是主要的大氣污染源，可加速酸雨形成，加重污染。因此，國家環(huán)保部通知，要求各火電機組必須安裝二氧化硫及煙塵等污染物監(jiān)測裝置，并接受各地督查中心核查。這就需要一套火電廠在線監(jiān)測系統(tǒng)對各火電機組運行狀況、脫硫設備進行實時監(jiān)測，該系統(tǒng)的運行無疑對國家節(jié)能減排具有重大意義。
火電廠的煙氣監(jiān)測參數(shù)繁多，涉及的系統(tǒng)設備復雜，若操作不慎易導致發(fā)電主機停機等影響電網(wǎng)的重大事故。因此必須建立滿足火電廠自身業(yè)務需求的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。本文設計并實現(xiàn)了一個基于.NET技術架構的在線監(jiān)測信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)應用于火電廠的煙氣在線遠程監(jiān)控，也是環(huán)保部門進行環(huán)境監(jiān)察的有效工具。
火電廠煙氣在線遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)通過實時采集火電廠各項煙氣數(shù)據(jù)和脫硫裝置的運行數(shù)據(jù)，分析環(huán)保設施的健康水平，實現(xiàn)對煙氣排放指標和脫硫裝置運行情況的在線遠程監(jiān)控和分析。針對中電投下屬約180臺火電機組，每臺機組考慮100個數(shù)據(jù)量，主要監(jiān)控各電廠入口和出口CEMS數(shù)據(jù)、脫硫主要設備運行狀態(tài)（包括FGD出入口煙氣參數(shù)、煙氣擋板狀態(tài)、增壓風機、GGH、循環(huán)泵運行狀態(tài)以及其它參數(shù)）。
通過本系統(tǒng)的建設，實現(xiàn)對整個集團電廠脫硫裝置主要設備的監(jiān)視和主要參數(shù)排量分析，真實掌握各電廠脫硫裝置的實時生產(chǎn)信息，加強對電廠的監(jiān)管力度和分析，同時為集團領導決策提供更有效的依據(jù)。
1 系統(tǒng)工作流程
系統(tǒng)按數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、分析應用（含GIS應用）三個步驟進行工作。首先從火電廠脫硫裝置或CEMS獲取煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡和接口系統(tǒng)上傳，存儲到SCADA數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)采集工作，從SCADA數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)處理后轉儲到SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，同時建立GIS數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)存儲工作，在SQL SERVER數(shù)據(jù)庫、GIS數(shù)據(jù)庫以及SCADA提供的實時數(shù)據(jù)的支持下，實現(xiàn)曲線分析、工藝流程圖，運行報警、統(tǒng)計報表、地圖導航、污染擴散分析等功能，完成數(shù)據(jù)分析應用工作。
2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構
如圖1所示，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構可劃分為電廠無線接入網(wǎng)絡，電廠有線接入網(wǎng)絡，監(jiān)控中心局域網(wǎng)，InterNet接入網(wǎng)四個部分。電廠到監(jiān)控中心之間不采用InterNet，是為了保證電廠監(jiān)控系統(tǒng)不受干擾。
2.1 電廠無線接入網(wǎng)絡電廠到監(jiān)控中心之間如果無有線專網(wǎng)互聯(lián)，采用CDMA/GPRS無線網(wǎng)方式實現(xiàn)互聯(lián)，電廠端安裝CDMA無線數(shù)傳終端，數(shù)據(jù)通過CDMA/GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)诫娦判畔⒅行?，電信信息中心與煙氣監(jiān)控中心之間以專線連接，為保證安全，中間以防火墻進行隔離。CDMA網(wǎng)絡采用TCP/IP協(xié)議通信，永久在線，速度在80-120K/S，完全滿足本系統(tǒng)連續(xù)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)囊蟆?/p>
2.2 電廠有線接入網(wǎng)絡
電廠到監(jiān)控中心之間存在有線專網(wǎng)，只需將監(jiān)控中心接入專網(wǎng)即可，中間以防火墻隔離，數(shù)據(jù)傳輸通過有線專網(wǎng)完成。
2.3 監(jiān)控中心局域網(wǎng)
設計為1000M局域網(wǎng)，配置與無線、有線專網(wǎng)以及InterNet互聯(lián)的路由器和防火墻，配置兩臺實時數(shù)據(jù)采集服務器，供安裝監(jiān)控組態(tài)軟件、實時/歷史數(shù)據(jù)庫和應用數(shù)據(jù)庫，二者互相備份，配置GIS服務器，供安裝GIS平臺軟件，配置域名服務器，提供域名解分析服務，配置防病毒服務器，實現(xiàn)局域網(wǎng)病毒監(jiān)控，配置Web應用服務器，通過Internet向終端用戶煙氣在線監(jiān)控服務的各項功能。配置GIS和SCADA工作站終端，供系統(tǒng)的管理維護。
2.4 InterNet接入網(wǎng)
監(jiān)控中心局域網(wǎng)與InterNet之間采用專線連接，中間以防火墻隔離，并為Web服務器申請互聯(lián)網(wǎng)IP地址。
圖1 火電廠煙氣在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構
3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)中解決的核心問題
3.1 .NET平臺上多個獨立系統(tǒng)的集成
火電廠遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)的特點是需要從多個火電廠采集煙氣監(jiān)控實時數(shù)據(jù)，進行集中管理，分析應用，是SCADA，GIS，關系數(shù)據(jù)庫技術在.NET平臺上的集成應用。SCADA完成遠程數(shù)據(jù)采集和存儲，為系統(tǒng)分析提供實時數(shù)據(jù)源，GIS和AERMOD系統(tǒng)完成基于地圖的數(shù)據(jù)分析展示、污染擴散分析，關系數(shù)據(jù)庫則二次存儲SCADA的實時/歷史數(shù)據(jù)，完成更高層次的分析統(tǒng)計。
3.2 便于擴展和維護的系統(tǒng)架構
系統(tǒng)嚴格按模塊化結構設計，使用配置文件、錯誤日志、提高數(shù)據(jù)庫
設計通用性、減少第三方插件使用等措施，提高系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。
3.3 系統(tǒng)的可用性和安全性
系統(tǒng)采用多種性能優(yōu)化措施提高人機交互性能，縮短響應時間，提高可用性。從軟件、硬件多個角度采取措施保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，提高安全性。
3.4 完善的監(jiān)控及分析功能，較強的實用性
針對脫硫監(jiān)控和環(huán)保督察業(yè)務，開發(fā)了曲線分析、工藝流程圖，實時參數(shù)監(jiān)測、統(tǒng)計報表、專題圖、擴散分析等模塊，對電力和環(huán)保部門都有很大的實用價值。
參考文獻：
[1]曾登高，Net系統(tǒng)架構與開發(fā)[M].2003.
[2]吳志強，基于.NET架構的人力資源管理信息系統(tǒng)[D].西南交通大學，2005.
[3]王振明等，SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.
第2篇：煙氣在線監(jiān)測范文
凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設備，其作用是將汽輪機做功后的低溫蒸汽凝結為水，以提高熱力循環(huán)的效率。圖1為表面式凝汽器的結構示意圖。
凝汽器運行時，冷卻水從前水室的下半部分進來，通過冷卻水管（換熱管）進入后水室，向上折轉，再經(jīng)上半部分冷卻水管流向前水室，最后排出。低溫蒸汽則由進汽口進來，經(jīng)過冷卻水管之間的縫隙往下流動，向管壁放熱后凝結為水。在此工作過程中，由于冷卻水質(zhì)的不潔凈，致使銅管內(nèi)壁積聚了一些不利于傳熱的固態(tài)混合物（稱之為污垢）。污垢的存在降低了換熱面的傳熱能力，從而降低了汽輪機效率，因此必須對其進行清洗。如何定量地測定凝汽器的污臟程度，以便為凝汽器的合理清洗提供依據(jù)，是許多學者都在探討的問題。歸納起來，已提出的方法大致有以下幾種：
（1）通過測量污垢熱阻來判斷凝汽器污臟程度。
（2）通過測量凝汽器出口、入口水室之間的水流阻力來判斷凝汽器污臟程度。
（3）通過計算傳熱系數(shù)來判斷凝汽器污臟程度。
熱阻法能較準確地測定凝汽器的污臟程度，但需在換熱管上埋設鎧裝熱以檢測管壁溫度，凝汽器換熱管數(shù)量眾多，在工程上較難實現(xiàn)；水流阻力可反映污垢的數(shù)量，但不能體現(xiàn)出污垢的導熱性質(zhì)，用該方法確定凝汽器污臟程度顯示不夠準確；傳熱系數(shù)體現(xiàn)了凝汽器的換熱性能，但目前計算傳熱系數(shù)均采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式，而且未考慮蒸汽中不凝結氣體（空氣）對傳熱效果的影響，因而當凝汽器變工況運行時，存在較大誤差。
傳熱端差是反映凝汽器熱交換狀況的重要性能指標，與傳熱系數(shù)相比，該參數(shù)容易測量，能夠連續(xù)觀察其變化而積累數(shù)據(jù)，因而本文選用它來體現(xiàn)凝汽器的污臟狀態(tài)。但傳熱端差除了主要取決于換熱面的污臟程度外，還與凝汽器的工況參數(shù)如蒸汽流量、冷卻水量等密切相關，因此，如何從眾多參數(shù)中分離出換熱面污臟對端差的影響，成為準確測定凝汽器污臟程度的關鍵。
1 測量原理
傳熱端差定義為：
δt=ts-two （1）
式中，δt——凝汽器的傳熱端差
ts——凝汽器壓力所對應的飽和蒸汽溫度
two——冷卻水出口溫度
分析換熱過程可知，當冷凝器的冷卻面積一定時，δt可表示為：
δt=f(Dc,Dw,c,ε，twi) （2）
式中，Dc——蒸汽流量
Dw——冷卻水流量
c——凝汽器的污臟系數(shù)
ε——蒸汽中不凝結氣體（空氣）的含量
twi——冷卻水入口溫度
設凝汽器被徹底清洗后，在某一給定的蒸汽流量Dc、冷卻水流量Dw、冷卻水入口溫度twi、空氣含量ε下測得的端差為δtd（δtd可看作清潔狀態(tài)下該工況對應的端差），改變工況并運行一段時間后測得的端差為δtf，顯然，δtd與δtf之間的差值Δδ既有因換熱面污臟引起的，也有因工況參數(shù)變化而引起的，可表示為：
Δδ=Δδc+Δδg （3）
式中，Δδc——換熱面污臟引起的端差變化，稱之為污垢端差
Δδg——變工況引起的端差變化，稱之為變工況端差定義污臟系數(shù)為：
c=(Δδc)/δtd=(Δδ-Δδg)/δtd (4)
由上式可看出，要確定c，需求出Δδg。由于Δδg=f(ΔDs,ΔDw,Δtwi，Δε)描述的是一非常復雜的傳熱過程，其精確數(shù)學模型很難獲取，為此本文根據(jù)輸入、輸出測量數(shù)據(jù)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡建立變工況端差模型，實現(xiàn)了凝汽器污臟程度的準確測量。
2 神經(jīng)網(wǎng)絡建模
變工況端差Δδg=f(ΔDs,ΔDw,Δtwi,Δε)可由三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡來逼近，如圖2所示。
選擇Sigmoid函數(shù)作為隱層神經(jīng)元的激勵函數(shù)：
式中，a=1.716
b=2/3
以凝汽器在清潔狀態(tài)下不同工況的試驗數(shù)據(jù)作為訓練數(shù)據(jù)，采用BP算法訓練神經(jīng)網(wǎng)絡。學習的目標函數(shù)為：
式中，n——樣本個數(shù)
yi——模型輸出
di——期望輸出
神經(jīng)網(wǎng)絡的權值修正采用速梯度下降法。神經(jīng)網(wǎng)絡訓練好后即可投入應用。根據(jù)由神經(jīng)網(wǎng)絡求得的變工況端差及（4）式，即可計算出污臟系數(shù)。
3 儀器結構
3.1 硬件設計
在線監(jiān)測儀以DSP為核心，實時采集各有關參數(shù)，計算出污臟系數(shù)并作動態(tài)顯示。其硬件結構如圖3所示。
圖中，tp為汽氣混合物在測量處的溫度；p為汽氣混合物在測量溫度處的壓力?？諝夂坑扇缦路椒ㄇ蟮茫?/p>
在凝汽器抽氣設備的出口處測量汽水混合物的壓力，并同是測出汽水混合物的溫度，測汽水混合物中的空氣含量由下式得出：
ε=(p-ps)/(p-0.378ps) （7）
其中，ps——汽氣混合物出口溫度所對應的水蒸氣飽和壓力，可通過查表求得。
DSP選用TMS320F240，其結構為：（1）32位CPU；（2）554字的雙口RAM，16K字的FLASH EEPROM；（3）兩個10位的A/D轉換器；（4）串行通訊接口。該芯片通過串行通訊接口可與控制室主機交換數(shù)據(jù)。
3.2 軟件設計
軟件設計采用模塊化結構，主要包括：（1）數(shù)據(jù)采集、處理模塊；（2）神經(jīng)網(wǎng)絡計算模塊；（3）顯示模塊；（4）通信模塊。
4 試驗結果
4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的獲取
現(xiàn)場試驗在湘潭電廠N-3500-2型凝汽器上進行。
在保證凝汽器清潔的情況下，以Dc=135t/h、Dw=9400t/h、twi=15℃、ε=0.015%作為設定工況，獲取凝汽器在不同工況下的試驗數(shù)據(jù)來訓練神經(jīng)網(wǎng)絡。表1為在凝汽器清潔時部分工況下神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出與實測數(shù)據(jù)的比較結果。從比較的結果可以看出，神經(jīng)網(wǎng)絡輸出與實測端差基本一致，表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡的建模方法能夠獲得具有較高精度的變工況端差模型。
表1 不同工況下的神經(jīng)網(wǎng)絡模型輸出與實測數(shù)據(jù)的比較結果
蒸汽流量Dc(t/h)冷卻水量Dw（t/h）入口水溫tsi(℃)空氣漏入量ε（%）實測端差
(℃)模型輸出端差(℃)誤差
(℃)135
81.6
54.1
188.5
108.2
108.2
81.6
161.39400
9400
9400
9400
12350
12350
6800
680015.0
10.2
5.5
20.8
22.2
17.4
7.8
13.30.015
0.015
0.015
0.054
0.033
0.075
0.015
0.0156.1
4.8
4.4
10.3
6.8
12.1
5.0
6.36.1
4.7
4.4
10.4
6.9
11.9
5.0
6.20
-0.1
0.1
0.1
-0.2
-0.14.2 污臟程度的在線監(jiān)測
神經(jīng)網(wǎng)絡模型確定后，即可進行在線監(jiān)測。為了驗證該方法的準確性，在凝汽器的不同位置埋設了16只鎧裝熱偶，以便與熱阻法進行比較。試驗分為兩個部分：
（1）將凝汽器徹底清洗，測取清洗后24小時內(nèi)的污臟系數(shù)變化。
（2）重新投運清洗裝置，測取清洗時的污臟系數(shù)變化。
試驗結果如表2、表3所示。其中，表2為停運清洗裝置后，冷凝器的污臟系數(shù)變化情況；表3為重新投運清洗裝置后，冷凝器的污臟系數(shù)變化情況。Dw=9400/h及ε=0.015%在試驗過程中保持不變。清潔狀態(tài)時，在設定工況下測得的端差為δtd=6.1℃。
表2 停運情況裝置后冷凝器的污臟系數(shù)變化情況
距清洗后時間(h)蒸汽流量Dc(t/h)入口水溫twi(℃）出口水溫two(℃)蒸汽溫度ts(℃)端差δtf(℃)污垢端差Δδ（℃）污臟系數(shù)
本文方法 熱阻法0
2
4
6
8
10
12
14
16
20
24108.2
108.2
108.2
108.2
108.2
108.2
108.2
108.2
108.2
135.0
135.013.5
13.5
12.8
12.3
12.0
11.6
11.1
11.1
10.9
12.3
14.223.5
23.5
22.6
22.1
21.7
21.3
20.7
20.6
20.4
23.7
25.529.0
29.4
29.3
29.1
29.0
28.8
28.4
28.3
28.3
32.3
33.85.5
5.9
6.7
7.0
7.3
7.5
7.7
7.7
7.9
8.6
8.30.00
0.48
1.02
1.44
1.52
1.71
1.78
1.84
1.93
1.99
2.150.00
0.079
0.167
0.236
0.25
0.28
0.291
0.302
0.316
0.326
0.3520.000
0.063
0.164
0.225
0.265
0.282
0.288
0.318
0.327
0.339
0.341表3 重瓣投運清洗裝置后凝汽器的污臟系數(shù)變化情況
清洗時間（h）蒸汽流量
Dc(t/h)入口水溫twi(℃)出口水溫two(℃)蒸汽溫度ts（℃）端差δtf(℃)污垢端差Δδc（℃）污臟系數(shù)
本文方法 熱阻法0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5135.0
135.0
135.0
135.0
135.0
135.0
135.0
135.014.2
14.3
14.2
14.1
14.0
14.0
13.8
13.725.5
25.8
25.9
25.9
25.8
25.8
25.6
25.533.8
33.3
32.9
32.5
32.2
32.2
32.0
32.08.3
7.5
7.0
6.6
6.4
6.4
6.4
6.52.15
1.22
0.71
0.29
0.11
0.06
0.03
0.030.352
0.2
0.20.116
0.047
0.018
0.01
0.005
0.0050.341
0.223
0.116
0.053
0.027
0.005
0.004
第3篇：煙氣在線監(jiān)測范文
長期以來，電力變壓器一直受到電力部門、專家學者的普遍重視，針對變壓器的研究也取得了一定的成果，隨著大型變壓器制造水平的不斷提高，變壓器的可靠性也越來越高，同時對電網(wǎng)運行單位的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的要求不斷提高。在我國電力系統(tǒng)變電設備的定期維修制度是以時間為基礎的，定期維修制度不管設備的實際狀況如何，到期必修，缺乏對設備的綜合分析，往往不是維修過量，就是維修不足。由此造成大量人力和物力的浪費，還降低了供電可靠性。鑒于傳統(tǒng)的設備定期維修所暴露出來的問題，即一方面盲目地對多數(shù)完好設備定期維修，造成人力物力浪費，而且這種過度維修還可能引入新的故障隱患;另一方面還存在因一些產(chǎn)品性能缺陷包括絕緣缺陷未能得到及時發(fā)現(xiàn)檢修而發(fā)展成為重大故障的可能。因此，人們開始關注變壓器狀態(tài)維修的研究和應用，基于設備實際狀態(tài)或其預測的試驗和維護，即狀態(tài)維修并認為通過以在線監(jiān)測為主，離線試驗為輔的監(jiān)測手段的結合，逐步實現(xiàn)由定期維修到狀態(tài)維修的轉變。
二、變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)整體結構
系統(tǒng)以微處理器技術為核心，由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊和故障診斷三大模塊組成，如下圖所示。傳感器將采集到的振動、噪音、電壓等被動信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理后，通過以太網(wǎng)上傳到上位機中央監(jiān)控站，其上的分析軟件采用windows事件驅動方式對數(shù)據(jù)進行讀取、存儲、分析、做出診斷。
圖2.1 系統(tǒng)整體結構
三、變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷相關技術
電力設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究所涉及的學科領域種類繁多，并在不斷豐富。各種新技術的使用，為狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷提供了有力的技術支持，使其功能更加強大，使用更加方便。
(一)傳感器技術：作為故障診斷的基礎，首先要獲取被監(jiān)測設備的各種狀態(tài)信息。很多情況下，狀態(tài)信號如果不是電信號就很難進行分析處理，這就需要采用傳感器，把非電信號轉換成為電信號以供分析。
(二)數(shù)據(jù)通訊技術：一般來講，由于處理器速度和功能的限制，故障診斷都是通過基于PC機開發(fā)的軟件來實現(xiàn)，這就需要把這種狀態(tài)信息傳送到PC機。傳統(tǒng)的通訊手段有RS－232、RS－485，這些通訊方式傳輸速度慢、通訊距離近、抗干擾能力差，難以滿足實時高速的數(shù)據(jù)通訊要求。近年來，各種現(xiàn)場總線、USB、以太網(wǎng)等通訊技術日益成熟，它們傳輸速度快、抗干擾能力強，被人們越來越多的應用到數(shù)據(jù)通訊中。
(三)故障診斷技術：故障診斷技術屬于信息技術范疇。其診斷依據(jù)是被診斷對象的一切有用的狀態(tài)信息。沒有狀態(tài)信息，故障診斷就無從談起。對設備進行自動在線監(jiān)測，通過傳感器來采集信息是獲取狀態(tài)信息的必要手段。傳感器采集獲得的信息往往是雜亂無章的，其特征不明顯、不直觀，很難加以判別。故障診斷技術就是對狀態(tài)信號進行分析處理，做出正確的診斷結論。變壓器的狀態(tài)信號有振動、電壓、電流、溫度、油中氣體含量、局部放電等。變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)就是對這些信號進行加工、變換，提出對診斷有用的敏感征兆。頻譜分析、相關分析、傳遞函數(shù)分析、時間序列分析、傅立葉變換等信號處理方法在故障診斷中發(fā)揮了巨大的作用。近年來，小波變換理論引起了廣大研究人員的興趣。小波變換是一種新的時頻分析方法，它通過一個變尺度滑動窗沿時間軸對信號進行分段截取與分析，小波變換中的滑動窗是隨尺度因子而變化的。在高頻段具有高的時間分辨率，在低頻段具有高的頻率分辨率。由于有良好的時頻局部化特性，小波變換可以準確地抓住瞬變信號的特征，不僅能對信號中的短時高頻成分進行準確定位，也能對信號中的低頻變化趨勢進行估計。
四、參數(shù)辨識在變壓器故障診斷中的應用
變壓器在正常運行、外部故障和發(fā)生勵磁涌流時，變壓器繞組的匝數(shù)和漏磁通所經(jīng)過磁路均未發(fā)生變化，變壓器繞組的漏感亦不會發(fā)生變化。但變壓器繞組發(fā)生單相接地故障、各相繞組之間發(fā)生相間短路或單相繞組部分線匝之間發(fā)生匝間短路時，繞組電流通過的繞組匝數(shù)會發(fā)生變化，漏感定會發(fā)生變化;若繞組中的某一或某一些股發(fā)生了斷股故障，則該繞組的電阻值會發(fā)生明顯的變化。
基于以上所述特性，可把變壓器繞組的漏感和電阻值是否發(fā)生變化作為區(qū)分變壓器繞組故障和非故障、外部故障、勵磁涌流的判據(jù)。因此，現(xiàn)在的任務是要辨識出電阻和漏感值。
電阻和漏感值參數(shù)的辨識最小二乘辨識應用于變壓器繞組參數(shù)辨識，就是根據(jù)測量得到的一組輸入輸出量，通過一系列的矩陣運算，最后得出參數(shù)的最優(yōu)解。
以星型接地的雙繞組變壓器為例，待辨識向量即待求的參數(shù)向量為：
取一定數(shù)量的電流電壓的測量值系列，求得Y和φ，然后利用式(2.1)，即得到估計值θ。
遞推最小二乘辨識法應用于變壓器繞組參數(shù)辨識，就是通過基本最小二乘辨識法得到變壓器繞組的各參數(shù)后(由n+N個量測系列辨識得到)，通過增加一個新的測量值(第n+N+1)，來改進已有的參數(shù)估計，并且通過這個新的量測值來估計出參數(shù)的變化情況。
遞推最小二乘辨識法的過程實際上就是解式(2.5)的過程。仍以星型接地的雙繞組變壓器為例。待辨識向量即待求的參數(shù)向量仍然為：
就可以得到新的估計值θ。
五、結語
以變壓器、發(fā)電設備等為內(nèi)容的電力設備的狀態(tài)維修維修在我國也有十幾年的歷史了，并在國內(nèi)部分企業(yè)取得的成功經(jīng)驗。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，作為電力系統(tǒng)生產(chǎn)中的重要一環(huán)，變壓器的安全運行越來越重要。變壓器的狀態(tài)維修已經(jīng)越來越為人們所重視。
第4篇：煙氣在線監(jiān)測范文
關鍵詞：缺陷檢測 機器視覺 BP神經(jīng)網(wǎng)絡 識別分類
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）04-0000-0
隨著計算機技術的不斷發(fā)展，機器視覺技術也逐漸成熟起來。由于玻璃制品的使用數(shù)量是很大的，每天要是人工檢測避免不了會出現(xiàn)紕漏，為了提高玻璃制品的檢測效率和質(zhì)量，很多企業(yè)都采用機器視覺的玻璃在線檢測系統(tǒng)進行檢測[1]。
傳統(tǒng)的玻璃質(zhì)量檢測方法主要是采取人工在線肉眼監(jiān)視的方法，人在疲勞的時候就會放松檢查的力度，這樣就會導致不合格的產(chǎn)品流入市場，為了解決這個問題，引入了機器視覺在線檢測系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的引入極大的提高了檢測的效率和投入市場產(chǎn)品的質(zhì)量。機器視覺技術就是利用生物宏觀視覺功能和技術的科學技術[1]。
本文研究一種基于機器視覺的玻璃缺陷在線檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對玻璃缺陷進行高效準確的檢測，以確保玻璃制品的品質(zhì)。
1 機器視覺檢驗系統(tǒng)
基于機器視覺的玻璃表面缺陷在線檢測系統(tǒng)由光源、光學成像系統(tǒng)、圖像捕捉系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械執(zhí)行模塊等幾個部分組成，如圖1所示。其工作流程是：首先用CCD攝像機拍攝生產(chǎn)線上運動的玻璃圖像，得到模擬的視頻信號。然后模擬視頻信號再進入圖像采集卡，圖像采集卡把模擬信號轉換成計算機能夠處理的數(shù)字信號。由前向通道的信號采集部分送來的外部觸發(fā)信號送入計算機，計算機接收
到此信號后隨即向圖像采集卡發(fā)出命令，圖像采集卡截取視頻流生成位圖圖像。計算機對得到的位圖進行檢測識別，當發(fā)現(xiàn)異樣位圖，也就是檢測到不合格物品時，立即發(fā)出信號給后向執(zhí)行機構，采取相應的剔除或其它執(zhí)行動作。
2 圖像的獲取與處理
2.1 光源照明系統(tǒng)與圖像傳感器
系統(tǒng)采用顯色性強、發(fā)光強、功耗低、散熱小、光譜范圍及壽命高的LED光作為光源。根據(jù)波長越長，光的投射能力越強的特點，為了盡可能的增大透射光線的強度，我們采用紅色作為照明光源。采用背面照明，與正面照明相比較，它的優(yōu)點是能獲得高對比度，可得到被測物比較清晰的整體輪廓[2]。常見的圖像傳感器有 CCD 圖像傳感器和 CMOS 圖像傳感器。在像素尺寸一致的情況下，CCD傳感器的靈敏度和分辨率都會高于 CMOS 傳感器，在應用中為了減少檢測的延遲時間我們選用CCD傳感器。具體照明方式如圖2。
2.2 圖像預處理
在獲取圖像以后需要對圖像進行預處理，其目的是將圖像中無關的信息消除，將真實有用的信息進行恢復，使有關信息得到增強，以增強圖像的可檢測性和將數(shù)據(jù)進行簡化，從而為后續(xù)的特征提取，缺陷識別與處理提供保證。圖像預處理過程如下圖3所示。
3 缺陷特征提取及識別分類
玻璃在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)氣泡，結石，光畸變等各種缺陷，我們檢測的對象就是玻璃制品上的缺陷，在檢測過程中，提取他們的位置，面積，灰度等特征參數(shù)組成的特征向量，然后將這些可能帶有缺陷的玻璃所具有的特征向量與已知的缺陷的特征向量進行比對[3]。這樣我們就可以判斷缺陷的類型。
第5篇：煙氣在線監(jiān)測范文
隨著高壓輸電工程的迅速發(fā)展，輸電線路運行的狀態(tài)與電網(wǎng)之間的聯(lián)系更為緊密，對其產(chǎn)生的影響也愈加明顯。當前通過對輸電線路的運行實施在線裝置監(jiān)測，通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)反映出輸電線路是否在安全有序運行，對于日常維護輸電線路、對輸電裝備開展有效評估等方面意義重大。目前輸電線路在線裝置已經(jīng)在電網(wǎng)的運行中得到了應用和推廣，并且發(fā)揮著重要的作用。尤其是輸電線路在線監(jiān)測裝置與通信網(wǎng)兩者的有效結合，其取得的成就是非常顯著的，有數(shù)據(jù)可以證實：裝置在3 000 m范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)平均傳輸速率為12.1 Mb/s，且數(shù)據(jù)傳輸速率均不低于10.8 Mb/s.這兩者的有效結合，為實現(xiàn)分散監(jiān)測主機間的相互關聯(lián)、監(jiān)測數(shù)據(jù)共享及信息整合，形成光纖、北斗、全球定位系統(tǒng)及無線通信方式組合的通信網(wǎng)絡相互契合，為快速反饋輸電線路實時數(shù)據(jù)和命令提供了可能。
1 輸電線路在線監(jiān)測裝置研制的相關概述
1.1 輸電線路在線監(jiān)測裝置的產(chǎn)生
現(xiàn)代電力時代，人們生活和工作已經(jīng)離不開電力供應，不僅要求及時供電，對供電質(zhì)量與安全也提出新的要求。由于在日常電網(wǎng)中，輸電線路所處的環(huán)境差異很大，如何確保輸電線路。安全有序的運行，成為衡量我國電網(wǎng)安全可靠運行的重要指標。由于輸電線路縱橫分布，且布局十分廣泛，而自身受環(huán)境、氣候的影響較大，從而會導致每年有諸多電的事故發(fā)生，其主要原因在于輸電線路出現(xiàn)問題。以前，對于輸電線路的監(jiān)測主要依靠運行維護人員的周期性巡視，雖然維護人員能夠通過觀察發(fā)現(xiàn)輸電線路故障，但由于自身能力有限，無法對其展開及時維修，從而無法從根本上解決輸電線路產(chǎn)生的故障問題，也無法降低輸電線路因為存在故障隱患而產(chǎn)生的線路事故。因此，輸電線路在線監(jiān)測裝置便隨著科學技術的發(fā)展和進步，被應用到日常的輸電線路監(jiān)測中，通過無線（GSM/GPRS/CDMA）傳輸方式，對輸電線路周圍環(huán)境、具體的施工情況和桿塔傾斜等參數(shù)進行實時監(jiān)測，有效的提供了輸電線路異常狀況的預警，對于提高輸電線路安全經(jīng)濟運行起到了保駕護航的作用，同時也提升了電路運輸技術的管理水平，為輸電線路的狀態(tài)檢修工作帶來了便利。
1.2 輸電線路監(jiān)測裝置的系統(tǒng)構成
面對高壓輸電線路在日常生活中遇到的森林樹木成長對線路的威脅、積雪無法巡線的威脅、塔基挖沙的威脅、塔基被盜等一系列威脅，輸電線路在線監(jiān)測裝置主要是為了應對這些威脅而設計的。輸電線路在線監(jiān)測裝置是緊緊依托于無線3G-EVDO、CDMA1X、GPRS和EDGE的數(shù)據(jù)通道為傳輸階段，從而實現(xiàn)對高壓輸變電線路/塔基情況進行在線實時監(jiān)測。輸電線路在線監(jiān)測裝置主要由終端部分和監(jiān)控管理中心兩大部分構成，終端設備包括一個防水、防塵、防電磁干擾、滿足IP65防護等級的機箱、太陽能供電板，一體化智能勻速球等裝置組成。而監(jiān)控中心則包括圖像監(jiān)控服務器和圖像監(jiān)護客戶端兩部分構成。
1.3 輸電線路監(jiān)測裝置的主要功能
輸電線路監(jiān)測裝置的功能比較強大，它有效的對輸電線路的日常安全運行進行有效監(jiān)測，來更好地確保我國電網(wǎng)的整體運行情況，它的主要功能體現(xiàn)在：（1）它具備遠程視頻搜集、處理和傳輸功能：視頻監(jiān)控裝置能定時或按遠程指令采集工程現(xiàn)場視頻信號，經(jīng)壓縮編碼等視頻信號處理后，通過無線網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)控管理站；（2）它還具備對攝影機及云臺的可控加熱功能：對攝影機外殼具有自動控制和遠程控制加熱功能；（3）它同時也對電源具有遠程控制的功能，可以實現(xiàn)在預設的條件或者是接受遠程指令的情況下，啟動或者關閉裝置前端的供電電源；（4）它還具備遠程設置視頻采集時間間隔功能、具備斷線自動連接功能、電源管理功能等其他功能。
2 輸電線路在線監(jiān)測裝置通信組網(wǎng)應用
隨著光纖通信技術的發(fā)展，基于電力專網(wǎng)的EPON/工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術/WIFI技術也逐漸成為輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)通信方式。裝置在3 000 m范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)平均傳輸速率為12.1 Mb/s，且數(shù)據(jù)傳輸速率均不低于10.8 Mb/s.這兩者的有效結合，為實現(xiàn)分散監(jiān)測主機間的相互關聯(lián)、監(jiān)測數(shù)據(jù)共享及信息整合，形成光纖、北斗、全球定位系統(tǒng)及無線通信方式組合的通信網(wǎng)絡相互契合[1]，該文在輸電線路在線監(jiān)測裝置研制形成的基礎之上，通過對示范線路進行實地調(diào)研和考察，并結合自身工作經(jīng)驗，選取精確的監(jiān)測點和中繼點，對其輸電線路在線監(jiān)測裝置通信組網(wǎng)的實際應用成效進行研究。
在輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置中，通信組網(wǎng)的應用需要先進的科學技術作為重要依托，也是組成輸電線路在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)中必不可少的部分。在輸電線路在線監(jiān)測裝置中滲入通信組網(wǎng)技術，在很大程度上提高了監(jiān)測裝置對輸電線路監(jiān)測的精確度和廣泛度，使其更好地確保我國輸電線路安全、降低輸電線路出現(xiàn)安全事故的發(fā)生率起到重要的促進作用。
在我們?nèi)粘５妮旊娋€路監(jiān)測裝置中，已經(jīng)逐步應用到了通信組網(wǎng)絡技術，而且多數(shù)采用的是光纖通信技術，相比較其他通信技術，光纖技術在我國基本上趨于成熟，并在日常輸電電路在線監(jiān)測裝置中發(fā)揮著自己不可替代的作用。光纖通信技術目前已經(jīng)擺脫了其他自然因素，如氣候、溫度、地理環(huán)境等因素對它的干擾和限制，而已經(jīng)逐漸從主干網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)向接入環(huán)節(jié)邁進；同時，作為以太網(wǎng)技術的關鍵特征技術，分組交換技術也在從局域網(wǎng)向城域網(wǎng)甚至是廣域網(wǎng)的方面進行延伸，這就在一定程度上拓展了輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)裝置對于我國輸電線路在更寬、更廣的領域實現(xiàn)有效檢測，對傳輸電路中出現(xiàn)的故障問題能夠及時的向電力監(jiān)督管理部門發(fā)出警報，而且傳播速度已經(jīng)得到了人們的高度認可，其有具體數(shù)據(jù)可以證實：輸電線路監(jiān)測裝置在3 000 m范圍內(nèi)利用光纖通網(wǎng)技術，其對監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均傳輸速率為12.1 Mb/s，且數(shù)據(jù)傳輸速率均不低于10.8 Mb/s[2]。這就能夠實現(xiàn)分散監(jiān)測主機間的相互關聯(lián)、監(jiān)測數(shù)據(jù)共享及信息整合，形成光纖、北斗、全球定位系統(tǒng)及無線通信方式組合的通信網(wǎng)絡相互契合，有效的確保了我國線路在線裝置在日常生活中對輸電線路的有效監(jiān)測?；蛘呒词褂休旊娋€路出了問題，監(jiān)測裝置會借助先進的通信組網(wǎng)技術將有效信息傳遞給電力管理部門，及時采取有效措施排除輸電線路出現(xiàn)的安全隱患問題，從根本上確保了我國電網(wǎng)安全有效的日常運行。
第6篇：煙氣在線監(jiān)測范文
近年來，隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和電力體制改革的不斷深入，新拓展的電力廠站配置都體現(xiàn)了電壓等級的提高，網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，自動化程度的加強等特點。為了實現(xiàn)電力供應的可靠性，滿足人們越來越高的用電質(zhì)量要求，需加強對電氣設備的實時監(jiān)測，以保證電氣系統(tǒng)設備的運行質(zhì)量，提高電廠的市場競爭能力[1]。
電力網(wǎng)絡的不斷擴展給設備的日常監(jiān)測和維護帶來了挑戰(zhàn)，針對此問題我國提出了部分電力設備要逐步實現(xiàn)無人值守，以技術升級換取人力精簡，這就需要一套行之有效的電力設備在線監(jiān)測系統(tǒng)。
虛擬儀器是在傳統(tǒng)計算機平臺之上配備專用的硬件裝置及自行開發(fā)的軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)一定功能的專用儀器。虛擬儀器憑借其針對性強、連接方便、擴展開放、配置靈活、開放實用、性價比高等特點，已廣泛應用在電力設備的在線監(jiān)測系統(tǒng)當中。
本文從電力設備的局部放電、過電壓、外絕緣泄漏電流三方面著手，分別設計對應的基于虛擬儀器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)這三方面故障的實時在線監(jiān)測，有效提高電氣設備運行質(zhì)量。
1 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)
1.1 局部放電在線監(jiān)測綜述[2]
未貫穿導體的絕緣體局部區(qū)域發(fā)生放電現(xiàn)象稱為局部放電。在大型高壓電力設備運行過程中，復雜的電、磁、熱作用和設備損耗將導致其中的絕緣體出現(xiàn)薄弱部位產(chǎn)生局部放電，久而久之會導致絕緣擊穿。對局部放電進行監(jiān)測可有效評估絕緣質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并作出對應處理措施。
結合現(xiàn)有同類檢測系統(tǒng)，本文提出一種基于超聲法和虛擬儀器的局部放電在線實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)相關故障的診斷。
1.2 局部放電信號采集方法
高壓電氣設備危險點的局部放電呈周期性，并同時產(chǎn)生光、聲波等，本節(jié)采用非電測法中的超聲波法，選用靈敏度高、響應性好、性價比高的VS150-RI型聲發(fā)射傳感器。該方法可以在屏蔽電磁干擾的情況下對處在超聲頻段的放電信號進行實時分析，定位檢測。
1.3 系統(tǒng)硬件結構
本系統(tǒng)采用德國華倫公司生產(chǎn)的VS150-RI聲發(fā)射傳感器，美國PAC公司生產(chǎn)的PCI-DSP-4數(shù)據(jù)采集卡，并配置數(shù)據(jù)庫監(jiān)測系統(tǒng)平臺。
1.4 系統(tǒng)軟件結構
本系統(tǒng)的軟件部分由LabVIEW，SQL共同編制來實現(xiàn)。主要用于控制程控放大器、多路開關、電源，并對放電信號進行處理分析，最后在后處理中得出所需要的數(shù)據(jù)和圖表。
1.5 系統(tǒng)功能實現(xiàn)
監(jiān)測系統(tǒng)通過VS150-RI聲發(fā)射傳感器采集接收局部放電超聲信號，信號經(jīng)轉換并傳輸至分析處理環(huán)節(jié)，結合HMI收到的用戶配置和策略對放電情況給出對策并傳達給設備執(zhí)行，每次的監(jiān)測情況可通過數(shù)據(jù)庫存儲以作參照分析只用。
本系統(tǒng)采用LabVIEW中的LabSQL實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問，通過在操作系統(tǒng)中的創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名（DSN），將其作為樞紐完成LabSQL與數(shù)據(jù)庫間的連接；利用LabVIEW中基于FFT的頻譜計算實現(xiàn)對局部放電信號的頻譜分析，根據(jù)得到的頻譜圖中放電超聲信號的幅值及主頻判定其對電氣設備運行的影響。
2 過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)
2.1 過電壓在線監(jiān)測綜述
電力系統(tǒng)運行中，電氣設備電壓高于額定工作電壓的現(xiàn)象稱為過電壓，根據(jù)產(chǎn)生的原因分為兩類：內(nèi)部（包括因操作、工頻、諧振引起的）過電壓；外部（包括大氣、雷電引起的）過電壓。
2.2 過電壓類型及其信號采集
電力系統(tǒng)中常用的獲取信號的方法包括以下3種：
1）電壓互感器法采用電磁式電壓互感器為核心設備，但因其工作頻率、磁導率、分布電容等方面問題的影響，容易導致過電壓信號失真，因此，一般情況下不采取此方法；2）電流傳感器方法以電流傳感器為核心設備，該方法適用幅值大、變化快的脈沖電流測量，但不可兼有工頻和脈沖的環(huán)境中使用。將其與電壓互感器聯(lián)用可以彌補頻帶不足，但不能用于雷電過電壓測量；3）阻容分壓器方法以專用分壓器為核心設備，該方法簡便易行、測量精度高，但實際操作中需考慮分壓器、測量設備、測量人員的安全。
2.3 過電壓信號測量原理
本文采用分壓器進行過電壓信號采集，其系統(tǒng)原理同如圖1所示。
2.4 系統(tǒng)硬件結構
硬件部分按照功能分為幾個模塊，具體情況如表1所示。
2.5 系統(tǒng)軟件結構
本系統(tǒng)的過電壓采集存儲程序軟件采用LabVIEW平臺編寫，其目標功能中數(shù)據(jù)采集部分主要完成對數(shù)據(jù)采集卡的設置，采集軟件根據(jù)設定參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集。并送到數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)壓縮軟件進行處理。
3 外絕緣泄露電流在線監(jiān)測系統(tǒng)
變電站外絕緣的污穢網(wǎng)絡是影響其安全運行的重要環(huán)節(jié)，通過變電站電力設備外絕緣泄漏電流的在線監(jiān)測可及時發(fā)現(xiàn)故障并作出應對，從而保證變電站設備的安全穩(wěn)定運行。
3.1 系統(tǒng)硬件結構
電力設備外絕緣表面泄漏電流是非常微弱（為μA級），須在普通電流傳感器上設置放大電路，以提高被測信號的信噪比并降低外界干擾，從而實現(xiàn)傳感器對微弱的信號的采集。
前置信號調(diào)理單元設置中，由于所需監(jiān)測的設備多，因此采用多路選擇開關以降低成本；因泄漏電流幅值大，所以采用可變增益的放大電路；因監(jiān)測現(xiàn)場干擾信號多，所以采用低通濾波來防止外界干擾；因需電流傳輸以抗干擾，所以采用電壓/電流轉換電路；另外要實現(xiàn)整個信號調(diào)理單元的屏蔽，以防止電磁干擾。
本系統(tǒng)采用美國PAC公司生產(chǎn)的PCI-DSP-16數(shù)據(jù)采集卡，利用其配套軟件可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制、分析、處理等功能。
3.2 系統(tǒng)軟件結構
本系統(tǒng)的軟件部分由Lab VIEW，SQL Server 2000共同編制來實現(xiàn)。主要用于實現(xiàn)監(jiān)測、查詢、遠程訪問等功能，最后在后處理中得出所需要的數(shù)據(jù)和圖表。
本系統(tǒng)采用Lab VIEW中的Lab SQL實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問，通過在操作系統(tǒng)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)源 (OBDC)，將其作為樞紐完成Lab VIEW與SQL Server的連接。
4 結論
本文從電力設備的局部放電、過電壓、外絕緣泄露電流三個方面的故障監(jiān)測入手，分別從信號采集、軟硬件結構、功能實現(xiàn)詳細闡述了各個故障在線監(jiān)測系統(tǒng)，并分析了對應信號采集、傳輸，數(shù)據(jù)分析、處理，頻譜圖生成、顯示，信息存儲、查詢等功能的實現(xiàn)途徑。
另外，文中所述的在線監(jiān)測系統(tǒng)均可以作為普通的數(shù)字存儲示波器使用，充分體現(xiàn)了微機應用與Lab VIEW在儀器開發(fā)方面的優(yōu)勢。
參考文獻
第7篇：煙氣在線監(jiān)測范文
關鍵詞：信息素；蟻群路由算法；無線傳感器網(wǎng)絡；農(nóng)田數(shù)據(jù)監(jiān)測
中圖分類號：TB
文獻標識碼：A
doi：10.19311/ki.1672 3198.2016.22.088
0 引言
我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于環(huán)境因素的影響，因此及時檢測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，準確的檢測數(shù)據(jù)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要研究內(nèi)容。隨著信息技術的蓬勃發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡技術的引入，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢測提供了有效手段。
無線傳感器網(wǎng)絡融合了微電子、嵌入式計算、分布式信息通信及處理等先進技術，在智能家居、環(huán)境監(jiān)測、大型建筑和設備維護等眾多領域中有很高的應用價值。無線傳感器網(wǎng)絡技術應用于農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測中，可以彌補傳統(tǒng)農(nóng)田中獲取數(shù)據(jù)難度大、傳輸不及時、資源投入高等缺點。借助無線傳感器網(wǎng)絡，工作人員能夠實時對農(nóng)田地面信息（光照強度、CO2濃度等）、土壤信息（土壤溫濕度、墑情等）、營養(yǎng)信息（氮、磷、鉀、PH值、離子濃度等）等生長參數(shù)進行監(jiān)控，使設施農(nóng)田的空間立體化信息監(jiān)控網(wǎng)絡得以實現(xiàn)。傳感器網(wǎng)絡由傳感器和匯聚節(jié)點構成。傳感器節(jié)點的能量十分有限，一旦部署，難以再次進行能量的補充。而由于農(nóng)田面積大、分布不規(guī)則等原因，設施農(nóng)田中無線傳感器網(wǎng)絡的布局需要合理安排，此外還要考慮農(nóng)田的水塘、土坡、碎石和過度密集植被等區(qū)域中無法放置傳感器節(jié)點的問題。當無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點需要將獲取到的感測數(shù)據(jù)傳送到診斷決策中心時，我們需要考慮如何能夠快速繞過障礙物、高效的尋找到一條最優(yōu)的路徑實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點中信息向診斷決策中心傳輸，這一問題已經(jīng)成為現(xiàn)代設施農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡研究領域要解決的重要問題之一。
1 改進的蟻群路由算法
1.1 蟻群算法簡介
蟻群算法ACA（Ant Colony Algorithm）是根據(jù)螞蟻群體的智能覓食行為得到的一種仿生優(yōu)化算法，具有多樣性和正反饋的特點。蟻群移動的路徑主要由兩點之間的信息素和距離決定。螞蟻在經(jīng)過的路徑上會加強信息素，后面的螞蟻會根據(jù)殘留信息素的強弱逐漸找出一條最優(yōu)路徑，所以蟻群算法在解決無線傳感器網(wǎng)絡的路徑尋找問題中有其優(yōu)越性。
1.2 改進的蟻群路由算法
基本蟻群路由算法ACR（Ant Colony Routing）解決的是尋找最優(yōu)路徑問題。在無線傳感器網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點造價高昂、節(jié)點能量補充困難、信號強度易受障礙物影響。由于基本蟻群路由算法只考慮尋找最優(yōu)路徑，而沒有考慮傳感器節(jié)點的能耗問題，所以這種算法在農(nóng)田無線傳感器布局中應用會導致多條傳輸路徑向一條路徑上匯聚，這條路徑被稱為“熱路徑”?！盁崧窂健辈粌H會因為傳輸大量的數(shù)據(jù)包而導致網(wǎng)絡傳輸延遲，而且也會由于路徑上節(jié)點耗能過多造成網(wǎng)絡中出現(xiàn)空白區(qū)域，此時傳感器網(wǎng)絡中的大多數(shù)節(jié)點雖然依舊能夠工作，但是網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足一些必要的需求，甚至最終會造成整個網(wǎng)絡崩潰。改進的蟻群路由算法在基本蟻群路由算法的概率選擇公式中加入了限制參量。一旦一條最優(yōu)路徑被選中，依靠限制參量該算法可以降低此路徑下一次被選中的幾率，使多條傳輸路徑不在匯聚于一條“熱路徑”上，即使有發(fā)生匯聚的現(xiàn)象，也盡量減少“熱路徑”的長度。
1.3 改進的概率選擇公式
1.6 算法實現(xiàn)過程
（1）確定農(nóng)田中障礙物區(qū)域、傳感器節(jié)點和診斷決策中心的位置，初始化傳感器節(jié)點之間的信息素濃度，限制參量和其他影響參數(shù)的默認值，找出每個節(jié)點的可通訊節(jié)點。
（2）將蟻群放置在需要獲取數(shù)據(jù)信息的位置。
（3）蟻群中的螞蟻逐個被放出，根據(jù)公式（1）搜尋下一跳的節(jié)點，直到到達診斷決策中心的位置。當m個螞蟻被全部釋放后，選出優(yōu)秀路徑，根據(jù)公式（4）更新信息素。
（4）重新執(zhí)行步驟（2）、（3）的過程直到迭代結束。
（5）從優(yōu)秀路徑中選出一條最優(yōu)的路徑，利用限制參量降低最優(yōu)路徑上的信息素濃度。
（6）將蟻群放置在另一個需要獲取信息的位置。重復執(zhí)行（2）、（3）、（5）的過程，直到將所有需要的信息獲取后結束。
2 仿真實驗
在改進蟻群路由算法中空間距離和障礙物都會對傳輸路徑產(chǎn)生影響，因此，仿真中會參考實際的網(wǎng)絡情況構建一些障礙物，設定一些無法放置傳感器節(jié)點的，來模擬實際農(nóng)田中的一些水池、山坡等的地理位置，這些區(qū)域都會對蟻群中螞蟻的通過造成阻礙。為了使網(wǎng)絡的監(jiān)控數(shù)據(jù)具有一定的精度和足夠的連通度，傳感器節(jié)點的覆蓋采取了確定式的部署方式，在非障礙物的區(qū)域都放置了傳感器節(jié)點，這些節(jié)點既負責信息的監(jiān)控工作也承擔數(shù)據(jù)的傳輸工作。當監(jiān)控區(qū)域需要上報感測數(shù)據(jù)時，區(qū)域內(nèi)的傳感器執(zhí)行改進蟻群路由算法，找出一條到診斷決策中心的最優(yōu)路徑。
2.1 仿真模型
利用matlab對算法進行仿真實驗，仿真環(huán)境建立在32*32的網(wǎng)格范圍內(nèi)，每個格子由左至右，從上到下進行編號，編號設定為1號、2號直到1023號、1024號。設置四個需要獲取信息的位置，編號分別是63號、70號、86號、897號，診斷決策中心的編號是1024號：α=1，β=20，θ=0.7。
格子內(nèi)的傳感器節(jié)點只能與其相鄰和對角的節(jié)點進行通信，如圖2所示。
節(jié)點1的可通信節(jié)點是節(jié)點2、節(jié)點4和節(jié)點5。節(jié)點2的可通信節(jié)點是節(jié)點1、節(jié)點3、節(jié)點4、節(jié)點5和節(jié)點6。節(jié)點5的可通信節(jié)點是節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3、節(jié)點4、節(jié)點6、節(jié)點7、節(jié)點8和節(jié)點9。
2.2 仿真效果
黑色區(qū)域為障礙物，表示診斷決策中心位置，?表示蟻群路由算法找到的優(yōu)化路徑。
3 結果比較
仿真結果中可以看出“熱路徑”只集中需要獲取信息的63號和86號的路徑上，所以只對這兩條路徑上的“熱路徑”進行分析和比較。通過比較，基本蟻群路由算法中的“熱路徑”由768號、800號、832號、864號、896號、928號、960號和992號組成，長度是8個單位。改進蟻群路由算法中“熱路徑”由960號和992號組成，長度是2個單位。仿真12次的統(tǒng)計結果如表1。
4 結論
本文針對設施農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡的特點，提出了一種改進的蟻群路由算法。通過在概率選擇公式中引入限制參量，降低了蟻群路由算法下最優(yōu)路徑的信息素濃度，最終避免了多條傳輸路徑的匯聚。仿真結果表明：改進的蟻群路由算法能夠有效的縮短熱路徑的長度，動態(tài)優(yōu)化的選擇無線傳感器信息傳輸路徑。算法增強了設施農(nóng)田監(jiān)測網(wǎng)絡的傳輸可靠性，延長了無線傳感器網(wǎng)絡的生存時間。
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第8篇：煙氣在線監(jiān)測范文
【關鍵詞】MOA；在線監(jiān)測裝置；ZigBee
Development of the On-line Monitoring system of MOA based on wireless communicating network
MA Dong-ling1 KOU Xin-min1 MAO Zhi-kuan1 XU Dian2
（1.Henan Pinggao Eletric Co.，Ltd，Pingdingshan Henan 467001，China；2.Pingdingshan Quality Supervision and Testing Center，Pingdingshan Henan 467001，China）
【Abstract】Based on analyzing the principle and the method of On-line Monitoring of Metal Oxide Surge Arrester（MOA）， the author designed a MOA monitoring system using ZigBee wireless communicating network. The system uses TMS28335 as the main chip，and ZigBee Communication Network is adopted between the Monitor and the Coordinator. IEC61850 protocol is used between the MOA monitor IED and the background system. The whole system meet the requirements of the Intelligent substation.
【Key words】MOA；On-line Monitoring device；ZigBee
0 引言
金屬氧化物避雷器（MOA）是20世紀70年代初期出現(xiàn)的新型過電壓保護電器。MOA以其優(yōu)異的非線性、大的通流能力以及更高的運行可靠性逐漸成為電力系統(tǒng)過電壓保護的主要裝置[1]。為減少因MOA老化、受潮等因素造成的電力事故，通常采用MOA監(jiān)測裝置進行在線監(jiān)測，來預防因MOA故障而造成的電力事故。
但傳統(tǒng)的做法具有一定的局限性，如在對老站進行智能化改造時，需要電纜布線，必然會破壞現(xiàn)場環(huán)境等，因此采用無線通信技術的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)將可大大降低現(xiàn)場施工強度。
1 MOA在線監(jiān)測原理
圖1為MOA閥片在單相小電流下的電路等效模型，它是由一個非線性電阻R與線性電容C并聯(lián)而成，設U為設備運行電壓，I為避雷器總泄漏電流，其中IR為阻性電流，IC為容性電流。容性電流分量產(chǎn)生的無功損耗并不會使避雷器閥片發(fā)熱，導致避雷器閥片發(fā)熱的是阻性分量產(chǎn)生的有功損耗[2]。
圖1 MOA等效電路
MOA在正常運行時，阻性電流分量很小，占泄漏全電流的5%～20%，此時的泄漏電流以容性電流分量為主導。但當避雷器老化、受潮、過電壓時，其泄漏電流在幅值和波形上會有很大變化，研究表明該變化主要是由于阻性電流分量的非線性快速增長造成的，因此監(jiān)測阻性電流變化才能真正反映出MOA的運行狀態(tài)。[3]
目前從全電流中分離出阻性電流的方法比較多，其中基波分析法可排除MOA兩端電壓所含諧波對測量阻性電流基波分量的影響。[4-5]其基本原理是監(jiān)測裝置采集一定周期內(nèi)的MOA泄漏電流，經(jīng)快速傅里葉變換（FFT）算法提取泄露電流中基波電流幅值和相角，同時采集避雷器母線電壓信號，經(jīng)FFT得到電壓信號的相角，進而得出全電流與電壓之間的相角差，從而得到避雷器的阻性電流。[6]
2 基于無線通信網(wǎng)絡的MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)結構
基于無線通信的MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)由MOA監(jiān)測裝置、協(xié)調(diào)器、MOA監(jiān)測IED及后臺系統(tǒng)組成，如圖2所示。其中MOA監(jiān)測裝置在協(xié)調(diào)器和IED的統(tǒng)一調(diào)度下完成MOA泄漏電流及PT輸出電壓信號的采集。IED完成阻性電流、容性電流、阻容比等參量的計算處理以及IEC61850協(xié)議轉換等功能。
圖2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖
3 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計
根據(jù)圖2 MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖，該系統(tǒng)的硬件主要包括MOA監(jiān)視裝置、協(xié)調(diào)器、避雷器監(jiān)測IED三部分。
3.1 MOA監(jiān)測裝置硬件設計
在進行MOA泄露電流采集時，要求無失真地將泄漏電流幅值信號及相位信號引入MOA監(jiān)測裝置，同時為保證系統(tǒng)絕緣性能不受影響，要求采集裝置與被測系統(tǒng)之間保持有效的電氣隔離，因此系統(tǒng)選用高精度穿芯式零磁通電流互感器對總泄漏電流進行采集。電壓互感器（PT）是將一次側的高電壓轉換為二次側的低電壓的電力設備，通過采集PT輸出電壓信號即可獲知系統(tǒng)電壓的相位信息。由于PT輸出為高電壓信號，無法直接輸入AD采集，且需要高精度采集，因此首先選用無感電阻網(wǎng)絡進行壓流轉換，得到電流信號后，通過零磁通電流互感器采集該電流信號，進一步獲取系統(tǒng)電壓的相位信息。
為保證得到MOA泄露電流精準的幅值和相位信息，采用ADI公司出品的250kSPS、6通道、雙極性16bit同步采樣模數(shù)轉換芯片AD7656對傳感器的輸出信號進行高速高精度采集。由于需要對采集到的信號進行FFT變換等數(shù)字信號處理計算得到泄漏電流和系統(tǒng)電壓的幅值和相位信息，因此選用TI的DSP芯片TMS28335作為主控制器。
CC2520是針對2.4GHz ISM頻帶的第二代ZigBee RF收發(fā)器，該器件可實現(xiàn)最佳的連接性、共存性與優(yōu)異的鏈路預算，可滿足各種應用對于ZigBee與專有無線系統(tǒng)的要求。因此本監(jiān)測裝置選用TI的CC2520作為ZigBee無線通信收發(fā)芯片，其與TMS28335之間采用SPI通信方式。
為捕捉到避雷器的放電信號，采用電流互感器采集避雷器放電時泄放的電流信號，電流互感器與TMS28335之間采用光耦隔離，并在電流互感器輸出端加壓敏電阻和TVS管保護。由于需要精確記錄避雷器放電時間，因此需要選擇高精度的RTC時鐘芯片，美信公司出品的DS3231時鐘芯片內(nèi)部集成溫補晶體振蕩器（TCXO）和晶體，其時鐘精度達到±3.5ppm，快速（400kHz）I2C接口，完全滿足記錄避雷器放電時間的要求。
圖3 MOA監(jiān)測裝置結構框圖
3.2 協(xié)調(diào)器硬件設計
ZigBee中的協(xié)調(diào)器是整個網(wǎng)絡的開始，具有網(wǎng)絡的最高權限，是整個網(wǎng)絡的維護者，還可以保持間接尋址用的表格綁定，同時還可以設計安全中心和執(zhí)行其他動作，保持網(wǎng)絡其他設備的通信。本系統(tǒng)選用TI的CC2538作為協(xié)調(diào)器的硬件芯片，CC2538是一款針對高性能Zigbee 應用的理想片上系統(tǒng)（SoC）。它包含一個強大的基于ARM Cortex M3的微控制器（MCU）系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有高達32K片載RAM和512K片載Flash，這使得它能夠處理具有安全性、包含要求嚴格的應用以及無線下載的復雜網(wǎng)絡堆棧。與德州儀器（TI） 提供的免費使用Z-Stack PRO或Zigbee IP堆棧組合在一起，CC2538提供市面上功能最強大且可靠耐用的Zigbee 解決方案。
3.3 避雷器監(jiān)測IED
為簡化設計，提高系統(tǒng)可靠性，避雷器監(jiān)測IED選用成熟的工控機產(chǎn)品，如研華科技推出的UNO-4671無風扇電力專用嵌入式工控機。
4 MOA無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計
4.1 MOA監(jiān)測裝置軟件設計
主程序首先對系統(tǒng)進行初始化，包括系統(tǒng)時鐘、I/O口、嵌套向量中斷控制器、外部中斷、CC2520無線收發(fā)模塊等。初始化完畢后，CC2520和TMS28335即進入低功耗休眠模式。
TMS28335的中斷處理主要包括AD采集中斷、CC2520喚醒中斷和雷擊計數(shù)中斷等。其中雷擊計數(shù)中斷和CC2520喚醒中斷都可以將TMS28335從停機模式喚醒。當CC2520偵聽到有效電磁波時將觸發(fā)喚醒中斷，喚醒TMS28335。TMS28335根據(jù)協(xié)調(diào)器發(fā)送的指令完成相應操作，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)送、對時、參數(shù)修改等，并通過CC2520向協(xié)調(diào)器返回監(jiān)測數(shù)據(jù)或執(zhí)行狀態(tài)。
4.2 協(xié)調(diào)器軟件設計
協(xié)調(diào)器的軟件設計主要是結合TI提供的Zigbee SDK協(xié)議棧，完成與各MOA監(jiān)測裝置（節(jié)點）的通信鏈路建立、指令及數(shù)據(jù)收發(fā)，并將各節(jié)點上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)以RS-485 Modbus通信協(xié)議的方式發(fā)送給MOA監(jiān)測IED。
5 結束語
基于無線通信網(wǎng)絡的MOA在線監(jiān)測系統(tǒng)采用ZigBee無線通信技術和大容量電池或太陽能板供電，使系統(tǒng)結構簡單、施工方便、抗干擾能力強。同時MOA監(jiān)測裝置與MOA以及變電站電源間沒有任何直接電氣聯(lián)系，提高了整個監(jiān)測系統(tǒng)的安全性和電氣可靠性。
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第9篇：煙氣在線監(jiān)測范文
關鍵詞：手機檢測；尺寸測量；邊緣檢測；視覺檢測；圖像處理；測量系統(tǒng)
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）08-0188-04
隨著計算機視覺理論基礎的逐漸成熟，機器視覺檢得到了快速的發(fā)展，以其自動化、高效、非接觸、精度適中等優(yōu)點在工業(yè)產(chǎn)品檢測得到了廣泛應用。雖然國內(nèi)的自動化視覺檢測行業(yè)仍處于發(fā)展階段，但機器視覺檢測應用在各行業(yè)中的成功案例已經(jīng)非常多，大大提升了國內(nèi)生產(chǎn)效益。
F下，數(shù)碼產(chǎn)品發(fā)展速度飛快，特別是手機，更新?lián)Q代的時間十分短，而人們對其需求量龐大，因此在手機生產(chǎn)過程中，對其各部位的尺寸檢測是否符合規(guī)格至關重要，也已經(jīng)有許多科研工作者把機器視覺檢測技術應用于手機尺寸測量上，并取得一定成果。由于在手機的生產(chǎn)過程中，需要測量的部位多，如手機內(nèi)外殼長寬、按鍵寬度、聽筒寬度、玻璃屏到外殼之間間隙寬度，裝飾邊寬度、手機內(nèi)殼部件位置度等方面，且要求精度較高，采用人工檢測存在速度慢、精度低、成本高、長時間檢測使檢測人員疲勞造成的誤差等因素，所以采用檢測技術來對手機進行檢測具有極大的優(yōu)越性。目前，大部分的手機檢測工序仍使用顯微測量器材進行精確測量，但這種傳統(tǒng)的測量方法具有成本高、效率低、局限性大等缺點。針對手機二維尺寸測量，我們開發(fā)了相應的機器視覺檢測系統(tǒng)。本文主要針對手機玻璃屏幕與外殼之間間隙、聽筒寬度、裝飾件寬度測量進行了算法的研究、實現(xiàn)及應用，提出了一種基于HSV顏色通道中H與S通道圖像灰度分布特征，自動匹配目標邊緣區(qū)域，利用canny算子、輔助線及最小二乘法提取目標邊緣的方法，提高了目標邊緣提取的準確性，從而使測量結果更加精準。系統(tǒng)的精度達到10μm，重復性測試精度達到10μm，操作簡便，可通過調(diào)整電腦軟件中的參數(shù)設置對不同類型的手機進行測量，也可以應用于其他類似的場合，如平板電腦、mp3等電子產(chǎn)品的尺寸測量，本系統(tǒng)已經(jīng)在線上使用。
1測量系統(tǒng)技術要求
1）屏幕與外殼間隙為0.15±0.01mm；
2）聽筒寬度為1.2mm±0.01mm；
3j裝飾邊寬度為0.5mm±0.01mm。
被檢測手機及其測量位置分布如圖1所（裝飾邊在手機背面），其中測量尺寸精度要求達到0.01mm，重復性測試精度要求達到0.01mm。
2系統(tǒng)結構
手機尺寸視覺檢測系統(tǒng)由圖像采集、圖像處理、運動控制三大模塊組成。系統(tǒng)首先通過運動控制模塊與圖像采集模塊對待測成品手機進行采圖，后經(jīng)圖像處理軟件系統(tǒng)進行分析處理，接著根據(jù)處理結果判斷產(chǎn)品是否符合規(guī)格要求，再進行分揀、分類。系統(tǒng)工作流程圖如圖2。
2.1運動控制模塊
本模塊由運動控制卡、伺服電機和運動軸組成。本系統(tǒng)采用了4軸的固高控制卡GTS-400-PV-PCI-G，通過pc軟件中集成控制卡的驅動程序，把CCD相機、鏡頭及l(fā)ed光源固定在運動軸上。運動控制卡不斷檢測I/O端口控制信號控制伺服電機X、Y、Z方向的運動，把相機移動至測量點位進行圖像采集。
2.2圖像采集模塊
圖像采集模塊是視覺測量系統(tǒng)實現(xiàn)測量的主要模塊，圖像的質(zhì)量直接影響到整個測量系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及精度，屬于視覺測量系統(tǒng)的最前端。當運動軸將相機移動到待測點位時，測量軟件會通過接口發(fā)送采集信號給相機。本系統(tǒng)的圖像采集模塊如圖3所示。圖像采集模塊主要分為以下兩部分：
1）工業(yè)相機
在工業(yè)相機的選取上，我們選用了德國basler的aeA2440-20gc，該相機分辨率為2448*2048，接口為GigE，便于快速傳輸圖像。
2）鏡頭選用的是8mm焦距的定焦鏡頭。
3）可控制光源
在檢測過程中，我們需要提取指定的邊緣對手機尺寸進行測量，因此針對不同點位的圖像采集，需要有對應的打光方案，所以我們選用了OPT的AP1024F-4光源控制器及四個條形光源圍繞在待測手機四周、一個環(huán)形光源安置在相機與鏡頭下，把驅動集成在圖像處理軟件中，實現(xiàn)了在不同點位測量中自動切換到對應的打光方案，為圖像處理模塊提供了質(zhì)量更好的原始圖像。光源具體分布情況如圖3所示。
2.3圖像處理模塊
本系統(tǒng)的圖像處理軟件以vs2012作為開發(fā)平臺，結合圖像處理算法對圖像進行分析處理，算法研究過程中通過MATLAB仿真驗證，最終利用C++將所研究算法實現(xiàn)與測量系統(tǒng)中。
3視覺檢測算法分析與實現(xiàn)
視覺尺寸測量中，針對線性尺寸測量，本文采用基于HSV顏色通道中H與S通道圖像的灰度分布特征，自動匹配目標邊緣區(qū)域，并利用輔助直線相交的方法提取邊緣特征點位，經(jīng)過最小二乘篩選并擬合最優(yōu)目標直線，用于計算尺寸。圖像處理過程如圖4所示。
