辅助系统监测（精选七篇）
辅助系统监测 篇1
发电厂各类设备在运行中不断受到气蚀破坏、机械磨损及电气损伤, 导致设备运行效率降低, 寿命缩短。为了使各类设备有较高的运行可靠性、保证良好的工作状态、降低电厂事故概率, 有必要对影响电厂安全运行的因素实现实时在线监测, 并基于在线监测数据实现实时分析及历史分析, 通过挖掘数据背后隐藏的信息及时发现事故隐患。
目前电厂所采用的监测系统主要集中在关乎电厂运转的重要设备上, 如锅炉、气机、发电机等。在电厂生产运行过程中, 影响整个安全生产运行的因素数量可以用“海量”来形容。一些辅助设备的监测在电厂的日常运行中被忽视。这些设备或设施比较分散, 通信方式、数据采集方式很难统一, 往往成为监控系统的“盲区”。因此所增加的工作量以及检测信息的滞后和不准确性在规模越来越大的厂区变成了迫切需要解决的问题。针对这种状况, 建议必须建立一个安全稳定的运行环境, 对电厂各种设备的运行状态及影响安全运行的因素实现在线监测, 使故障信息及隐患能够早期发现并得到及时处理 [1]。
2 系统需求分析
“海恩法则”告诉我们, 事故案件的发生看似偶然, 其实是各种因素积累到一定程度的必然结果。任何重大事故都是有端倪可查的, 其发生都是经过萌芽、发展到发生这样一个过程。如果每次事故的隐患或苗头都能受到重视, 那么每一次事故都可以避免。
电厂在生产运行过程中, 大量的设备运行数据、生产信息数据在不断变化, 数据的变化直接反映电厂的运行状况。而在数据的背后, 很多信息互为因果。针对这些数据的采集和分析, 可以有效的完成一些事故隐患的捕获。
电厂通用的核心监控系统, 因高实时性的需求, 测点的数量一般不可过多, 同时因影响整个安全生产运行的因素数量过于庞大, 将这些数据的测控纳入核心监控系统不符合核心监控系统的设计理念, 甚至会影响核心监控系统的正常运行。由于监测任务的多样性和故障的复杂性, 虽然有些电厂在试点设备在线监测, 但单一的现场设备在线监测很难对全厂的数据实现及时的分析处理 , 甚至造成更多的“重复投资”和“数据孤岛”, 不能完全适应全厂辅助设备在线监测和故障诊断的要求。为了满足实际工作中的需求, 监测和诊断系统必须向分布式、网络化发展, 最终形成“一个平台、一套数据”的全数据测控、全数据分析模式。
发电厂辅助监测及预警系统, 目标是实时监测发电厂各种设备的运行状态、运行环境, 并对趋势进行预判, 对潜在故障进行预警, 避免不良事故发生, 提高设备运行可靠性, 减少停机次数和时间, 最终为电厂带来良好的社会效益和经济效益 [2]。
3 系统结构
发电厂辅助监测及预警系统包括厂站层、汇聚层、测控层三层结构。
厂站层包括数据服务器、Web服务器、防火墙、隔离装置等设备, 各厂内用户可以通过局域网访问Web服务器, 互联网用户可以通过防火墙进行访问。
汇聚层主要由各种测控主机构成, 测控层由仪表、传感器、执行机构构成。现场各种传感器、仪表、执行机构用总线或无线与测控主机相连, 主机通过以太网与厂站层连接。
4 系统主要功能设计
系统主要完成对影响电厂安全运行的辅助设备、设施、区域环境的实时监控和实时分析及历史数据分析。
实现对高压设备、配电线路、配电室及各种配电设备、用电设备、辅助设备的运行状态及运行环境的在线监测及实时调控。通过数据采集管理、远程遥控操作、视频及遥像 (照片抓拍) 监控, 变定期人工
巡视为24小时实时监控。通过系统实时监控, 及时掌控、管理电厂运行过程中的多种信息, 提前发现可能的故障或隐患, 变事故后的“事故处理”为事故前的“提前预警”。同时实现电厂能源数据的整体管控和分项计量, 通过能源分析, 指导企业用能规划和用能策略, 实现企业用能的精细化管理。以实时数据为基础, 实现基于拓扑结构的实时数据分析, 及时挖掘电厂运行过程中的各种隐含信息。
因影响整个安全生产运行的因素数量过于庞大, 数据测控涉及生产运行的方方面面, 发电厂辅助监测及预警系统需要有很好的数据兼容设计, 系统初期可考虑以下几方面内容:
(1) 高压设备在线监测
通过高压设备在线监测, 使值班运行人员实时掌握设备运行工况、解决操作队巡视周期内的监控空白, 加强对各种设备的监控。
高压设备在线监测一般包括:变压器油色谱、铁心接地电流;电能质量监测 (谐波、无功、频率等 ) ;GIS放电、SF6密度、泄露;避雷器泄漏电流;母线测温、电缆测温等参数。
(2) 环境监测监控
开关室及电缆隧道烟雾明火探测、超温探测、防火门自动控制;电缆沟浸水告警、小动物告警、驱鼠、水泵自动控制;控制室空调、灯光自动控制等。
(3) 红外成像在线监控
机组设备和升压站设备在运行状态下的热分布是判断设备状态良好与否的一个重要特征, 在线红外成像技术通过对设备热成像的分析来诊断设备运行状态及隐患缺陷, 具有不停运、不接触、远距离、安全快速直观等特点。
可监测:锅炉、管道、阀门、汽机、发电机、输煤机、煤堆、升压站、电缆等设备。
(4) 电缆监测
电缆接头绝缘不良以及局部放电、高压泄漏等原因都会导致电缆温度升高, 所以常有电缆火灾或爆炸事故发生, 对电缆进行分布式测温, 可提前发现事故隐患, 有效的降低电缆事故的概率。
(5) 煤场监测
“防患于未然”, 做好煤场自燃的前期预警监测, 是降低煤场自燃概率, 减少煤场损失, 保障电厂安全运行的重要环节。可利用热分析成像技术、图像处理技术、结合测温、可燃气体监测、烟雾监测实现的煤场燃料安全监测。
(6) 能源管理
实现能源数据的整体管控和分项计量, 通过能源分析, 指导企业用能规划和用能策略, 实现企业用能的精细化管理。
5 软件平台设计
5.1 软件平台设计概要
发电厂辅助监测及预警系统主站软件是集数据采集、判断处理、报警预警、图表展示、统计分析等功能为一体的软件平台, 应用于各类电量和非电量的数据采集、在线监测及分析预警, 避免设备损坏和人身伤害事故的发生, 为安全生产提供技术保障。
影响发电厂安全生产运行的因素数量庞大, 表现形式千差万别, 这些因素数据的获取方式和管理及分析方式更是复杂多样, 各有不同。如何有效、方便的获取这些数据, 并进行准确的数据分析和管理, 同时又要保证海量数据的实时性, 是建设和设计发电厂辅助监测及预警系统的关键。
系统设计需对各种数据进行了高度抽象, “化繁为简”, 使各种复杂的测控数据类型都可以融入到系统中来, 并可被系统准确认知。而在数据管理及展现层, 则采用“反抽象”处理, 还原各种数据本来面目, 并且使数据更加直观 [3]。
5.2 软件功能概要
5.2.1 实时监控及数据采集
(1) 兼容目前大部分成熟的通信方式, 最大程度的利用电厂现有通信网络, 解决布线所带来的不便, 采用分布加集中的数据管理模式。
(2) 通过实时监控图、GIS监控图、动态曲线图实时监控系统中各种设备的数据。
(3) 实时遥像, 以定时照片或联动抓拍的形式反映生产现场的静态视觉信息, 小成本实现“可测即可视”的效果。
(4) 视频及其他监控方式, 以视频及其他监控方式实施反映现场动态信息。
5.2.2 档案管理
(1) 用于管理和维护各种配置信息, 采用面向设备对象设计, 可以方便构建系统拓扑模型、采集模型, 进行采集信息等各种参数配置。
(2) 各种档案、检修维护信息、监测信息的录入管理。
(3) 业务变更, 数据分析模型的录入。
(4) 多维权限定制, 不同操作人员展现不同操作内容和不同关注内容。
5.2.3 统计分析及报表
(1) 智能拓扑分析, 系统预置多种拓扑结构, 并
可定制更加复杂的拓扑结构, 通过对拓扑结构进行数据分析 [4], 及时挖掘系统运行过程的各种隐含信息。
(2) 数据的实时分析、历史数据的统计、查询。
(3) 强大的统计分析和报表功能, 为决策支持提供助力。
5.2.4 联动及事项管理
(1) 系统联动机制, 在各测点之间可建立多维的因果关系, 以拓扑分析为手段, 实现系统内监测设备的实时监控和及时报警并执行权限内的相关控制动作, 实现监控控制智能化。
(2) 声光报警、短信告警, 确保预警信息及时通知到负责人。
(3) 实时及历史数据访问接口, 数据共享。
5.3 系统软件平台应具备的特点
(1) 系统按照软件标准模块化分层设计, 提供丰富的外部接口, 可进行通讯规约和高级应用的二次开发 [5]。
(2) 各工作站和功能模块之间采用非透明网络通讯, 保证数据安全性。
(3) 系统可实现各种数据的采集和整合, 完美解决多种后台系统造成的数据孤岛现象, 减少数据重复采集, 提高数据利用率。
(4) 数据服务、前置采集、数据同步、实时告警、数据配置、权限配置、图形制作、画面显示、历史曲线、Web发布等功能模块可进行分布式部署。
(4) 支持各种电力标准通讯规约接入 (如CDT、MODBUS、IEC60870-101、103、104等) , 也可根据用户需要进行各种非标规约定制开发, 还可实现与其它后台系统之间进行数据交换。
(5) 数据通讯配置支持修改后即时刷新启用, 而不需要中断整个系统的运行。
6 硬件设备
系统硬件部分由服务器、智能测控终端、数据测控单元构成。
6.1 智能测控终端
智能测控终端用于将多种不同装置通讯规约进行相互转换, 并与系统后台进行双向交互通讯, 可实现系统通讯的标准化、网络化, 进一步节省网络通讯资源。
终端采用高速嵌入式处理器, 采用模块化设计, 搭配可掉电保持的固态存储器用于程序存储和运行, 可同时进行4路以上串行数据处理, 2路全双工以太网口可独立进行网络协议数据处理。
终端采用嵌入式实时多任务操作系统, 集成串行通讯和网络通讯协议栈, 具备任务调度、内存管理、中断处理等功能, 可灵活定义配置参数, 保证系统高效、准确、稳定运行。
支持标准电力规约 (如MODBUS、CDT、IEC60870-5-101/103/104等) 之间的相互转换, 也可根据用户要求提供各类非标规约的定制解析。
6.2 数据测控单元
测控单元采用模块化设计, 是对终端功能的进一步扩充, 用于完成终端自身测控能力之外的数据的实时测控, 由智能测控终端灵活的调度和管理各测控单元, 完成对测点的实时管理。
数据测控单元与终端、现场设备共同构成三层数据测控结构, 特殊的数据接口或特殊的测控模式由测控单元完成, 该种结构可充分保证智能测控终端功能专一稳定, 同时又可满足电厂测控需求的不断扩充, 更好的利用电厂现有的通信条件。
7 系统功能及基本监测范围
7.1 图像及红外监测
电力设备在运行状态下的热分布是判断设备状态良好与否的一个重要特征, 采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷, 具有不停运、不接触、远距离、快速、直观等特点。
主要监测对象:
(1) 各类电缆、导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷。
(2) 各类高压开关内中心触头接触不良缺陷;
(3) 隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷。
(4) 各类CT一次内中心及外中心连接不良缺陷、本体及油绝缘不良缺陷以及内中心铁芯、线圈异常不良过热缺陷。
(5) 各类PT绝缘不良缺陷、缺油以及内中心铁芯、线圈异常不良过热缺陷。
(6) 各类电容器过热、耦合电容器油绝缘不良和缺油缺陷。
(7) 各类避雷器内中心受潮缺陷、内中心元件老化或非线性特性异变缺陷。
(8) 各类绝缘瓷瓶表面污秽缺陷 , 零值绝缘子检测 , 劣化瓷瓶检测。
7.2 环境监测
环境监测对各类厂房、库房环境温度、湿度、烟雾、明火、电缆沟内动物和浸水的实时监测及告警, 同时实现与空调、风机、防火门的智能联动和远程控制, 根据环境温、湿度情况适时采用机械通风或空调降温以满足设备对环境的要求, 保证设备的正常运行, 并且降低能源损耗。
7.3 开关柜测温
高压开关柜在长期运行过程中常出现表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动, 触点和母线排列连接处老化等问题, 造成设备过热甚至出现严重事故, 这种状况在发电机出口处更为严重, 因该处电流很大, 刀闸在工作一段时间后弹力下降、触点变形等原因极易发生高温故障。而开关柜内有裸露高压, 空间封闭狭小, 无法进行人工巡查测温。开关柜测温是将温度传感器安装到开关柜内的带电接头触点上, 在线测量该点温度后, 将数据上传, 集中显示, 与安全监测及预警系统连接, 用户在远端监视设备温度运行状态, 系统发现设备温度异常, 自动远程报警, 以便及时消除事故隐患。
7.4 电缆监测
电缆接头绝缘不良以及局部放电、高压泄漏等原因都会导致电缆温度升高, 由于电缆隧道或电缆沟的环境恶劣, 用通常人工巡查的方法进行温度测量难度较大, 数值不准确, 巡查的频次有限, 所以常有电缆火灾或爆炸事故发生。电缆温度在线监测可实现电缆故障预警, 预防事故发生, 大幅提高电缆运行的可靠性。
7.5 煤场监测
煤炭在经过长时间的运输及存储之后, 由于水分的挥发、压实程度的变化等因素影响易发生自燃, 不仅对运行皮带造成安全隐患, 如果让已经自燃的煤炭进入储煤场, 还会造成更大面积的损失, 在传输皮带尤其是在进场煤传输皮带上, 加装温度监测设备, 将为煤场安全提供有力保障。
入场明火煤监测主要采用红外探测器探测入场输煤皮带上的煤炭温度, 当皮带上煤炭温度超过系统报警温度时, 由明火煤系统控制器发指令控制喷淋电磁阀动作, 由喷淋头喷出消防水, 实现灭火降温的目的。当监测温度达到预设的温度阀值时通过燃料安全信息系统软件发出报警信息, 最终达到消除煤炭自燃产生的安全隐患。
入场明火煤监测包括红外监测、喷淋灭火装置和后台数据数据处理主机三个部分。
红外监测部分由多个红外探测器、控制主机组成。探测器既可以对燃烧的明火做出响应, 也可对位于表面以下的“热斑”做出响应。控制单元可根据探测器触发的一次红外信号, 经过红外控制器的综合判断, 发出相应的指令。
喷淋灭火部分组成及功能包括:系统控制器、多个喷淋头, 管路, 控制阀、和余水清理等几部分。
具体流程如下:当红外探测感应单元检测到火情报警后, 红外探测控制器发出信号给系统控制器, 系统控制器根据设定好的程序发出喷淋控制指令, 通过电磁阀来驱动喷淋装置对高温煤炭进行喷淋。
7.6 厂区照明
电厂照明是电厂工作人员进行正常工作的一个必要条件, 在电厂正常运行期间, 为工作人员提供高质量的照度环境;在事故情况下, 为电厂中相关人员进行安全和有序的操作提供必需的照度, 同时为人员撤离提供照明, 因此照明系统对电厂的生产和安全起着重要的作用。
厂区照明监控主要完成路灯、供电线路的实时监控和动态管理, 实现路灯的动态调控和节能管理。
系统可根据照度、时间等因素动态调节每一盏路灯的亮度, 在满足照度的基础上, 实现最大程度的动态节能。系统可设定“隔灯亮灯”的模式, 实现定时或时段“斑马灯”运行模式, 根据需求动态切换亮灯、灭灯的灯杆, 以优化每盏灯的使用寿命。通过对路灯运行电压、电流、开关状态、功耗状态等数据的实时监测, 实时分析、判断路灯运行信息, 及时发现故障路灯或设备隐患。通过电子地图在线操作管理每一个路灯信息。
厂区照明控制模式:
(1) 根据光照自动控制:在路灯路段内安装光照度传感器, 该段路灯将根据传感器光照度值进行实时亮度调节。
(2) 根据时序自控控制:按照当地的日出日落时间, 系统自动分配路灯开关的时间段, 以及亮度时间段。
(3) 根据事先预案控制:在监控中心, 操作员可以预设照度曲线方案, 系统会根据该预设方案来开关灯及亮度曲线调节。
(4) 手动控制:在监控中心还设有手动控制, 操作员可以随意的对路灯进行控制, 满足客户不同时间段的需要。
8 系统应用实验
通过在某电厂进行的为期6个月的局部试验, 该系统架构可以很好的满足电厂当下及未来辅助设备测控、安全生产预警的需求, 有效的降低了事故概率, 并为电厂带来良好的社会效益和经济效益, 集中体现在:
经济效益 :一体化管控, 统一管理, 实现“无人值守”, 节约人力资源成本。
安全效益:快速定位、排除故障, 减少停电损失。
时间效益:远程操作, 快速反应, 及时掌控现场状况。
节能效益:通过自动控制、能源分析, 实现设备运行的精准调控, 实现电厂能源优化, 充分挖掘节能潜力。
管理提升:完备的基础数据, 为电厂管理提供强有力的数据支持, 使目标管理可以更加细化, 指标制定更加准确。
减少事故:智能拓扑分析, 系统预置多种能源、供电、配电、安全分析等拓扑结构, 并可定制更加复杂的拓扑结构, 通过对拓扑结构进行数据分析, 及时挖掘电厂运行过程中的各种隐含信息, 实现提前预警, 降低事故概率。
9 结束语
“减员增效”、“提高供电水平和供电质量”、“降低事故率和停电次数”是电厂在当前和未来经济形势下迟早要做好的主要工作之一。
发电厂辅助监测及预警系统实时监测各种设备的运行状态, 并对趋势进行预判, 对潜在故障进行预警, 避免不良事故发生, 可以提高全厂管理水平、并能较好的解决传统电厂监控系统的监控死角。
随着发电厂辅助监测及预警系统的逐步应用, 将会有更多的现场测控被关注并纳入到系统中来, 数据分析结果将会更加精确。结合各电厂的运行经验, 以该系统为平台, 数据分析及预测功能将会越来越强大, 并逐步形成电厂安全运行的专家分析体系。
系统的推广应用将提高电厂设备运行可靠性, 减少停机次数和时间, 缩短事故处理时间, 产生良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]GB18218-2000.重大危险源辨识[S].
[2]侯子良.再论火电厂厂级监控信息系统[J].电力系统自动化, 2002 (15) :1-3.
[3]马国华, 监控组态软件及其应用, 北京:清华大学出版社, 2001.
[4]武彦峰.企业信息化管理技术的发展和应用[J].研究与设计, 2002 (1) :21-22.
辅助系统监测 篇2
对电网实现动态监测、在线计算分析并提供预决策信息是提高电网的安全稳定水平,增强电网抵御灾变能力的重要手段。电网动态监测预警与辅助决策系统的建立将为调度运行人员提供电网实时运行状况和预决策信息,从而有效地提高调度运行人员对电网的控制,增强调度运行人员驾驭电网运行的能力[1,2,3]。鉴于此,国家电力调度通信中心在2008年下发了关于《在线安全稳定预警系统功能规范》等相关文件[4],目前国内已有部分网省公司建成了电网动态监测预警与辅助决策系统,多数网省公司正在新建电网动态监测预警与辅助决策系统,从而用来提高电网的安全稳定运行水平。
目前国内的电网动态监测预警与辅助决策系统实现了电网的实时动态监测、在线热稳定计算、在线暂态功角稳定计算、在线暂态电压稳定计算、在线频率稳定计算、在线低频振荡计算以及与之相对应的预防控制和紧急控制辅助决策,实现了调度运行的智能化和可视化[5]。为了进一步发挥电网动态监测预警与辅助决策系统的功能,还可以将其推广应用至参数辨识、在线断面极限潮流计算、电网运行方式预安排、发电机组一次调频考核和经济调度,从而为电力调度运行人员、方式运行人员进一步有效的进行电网分析与控制提供了有益的帮助。
1 基本功能
1.1 数据源
目前国内电网动态监测预警与辅助决策系统通常采集的是EMS/SCADA的静态数据、PMU的动态数据和故障保护系统的暂态数据。也有的网省公司在电网动态监测预警与辅助决策系统还采集了工作票系统、安全稳定控制系统、电力系统负荷预测系统、发电计划等数据信息。
1.2 基本功能
国内电网动态监测预警与辅助决策系统基本实现的功能主要包括有:电网实时动态监测、在线状态估计、在线静态安全分析、在线静态电压稳定计算分析、在线热稳定计算分析、在线暂态功角稳定计算分析、在线暂态电压稳定计算分析、在线频率稳定计算分析、在线低频振荡在线计算分析、在线热稳定预防控制辅助决策、在线静态电压稳定预防控制辅助决策、在线暂态电压稳定预防控制辅助决策、在线暂态电压稳定预防控制辅助决策、在线频率稳定预防控制辅助决策、在线低频振荡预防控制辅助决策、在线暂态功角稳定紧急控制辅助决策、在线暂态电压稳定紧急控制辅助决策以及在线低频振荡紧急控制辅助决策等。究其功能,除了实时动态监测和在线低频振荡分析以外,其余高级计算及应用功能在EMS/SCADA都可以实现,并且主要计算方法也基本一致。但动态监测预警与辅助决策系统不同于基于EMS/SCADA的在线系统,主要表现在:
1)动态监测预警与辅助决策系统进行在线稳定计算同传统的基于EMS/SCADA进行在线稳定计算的区别就是在于其状态估计精度的提高。其利用PMU传输数据的同时性纠正了SCADA数据传输的不精确性,同时利用PMU测量的相角实现与SCADA数据进行混合状态估计,提高状态估计精度,从而提高在线稳定计算和在线预决策的精确度。
2)在线低频振荡计算:随着电网的互联,系统规模的扩大,近年来国内电网低频振荡屡有发生。动态监测预警与辅助决策系统能根据PMU上传的动态数据,利用PRONY算法进行低频振荡的在线分析。动态监测预警与辅助决策系统能连续跟踪电网的电压相对相角、频率和功率动态曲线,实时计算分析动态曲线的频谱,当发现在0.2~2.5 Hz范围内较强的弱阻尼振荡分量存在时,向调度运行人员发出告警信息,同时在电网区域图上标注异常区域,同时触发数据平台高速记录当前的实时数据。
3)数据存储的不同:国家电力调度通信中心之所以进行动态监测预警与辅助决策系统建设,其起始重要的缘由是由于随着全国电网的互联以及电网的迅速发展,低频振荡现象在国内电网屡有发生,并且国内缺乏有效的工具来记录低频振荡数据,也缺乏有效的手段来抑止低频振荡。由于PMU的三大功能:(1)直接测量发电机功角;(2)每隔20 ms向调度主站传送一次电网动态数据;(3)利用GPS给每个数据打上时标,获取同一时间断面上的数据,从而利用PMU有效解决了低频振荡事故发生时的数据记录问题,故国家电力调度通信中心要求个网省公司进行实时动态监测预警与辅助决策系统建设,以实现电网的实时动态监测。后来有的网省公司再将其与EMS、保护录波系统等数据结合,并进行电网稳定实时在线计算及分析,构建了功能强大的动态监测预警与辅助决策系统来提高电网调度运行人员驾驭大电网的能力。
1.3 显著特点
无论电网动态监测预警与辅助决策系统还是基于EMS/SCADA的在线稳定计算系统,它们显著的特点是从离线实现到在线,大幅度地减少稳定计算仿真工作量,提高了电网安全稳定性。
无论在电力规划阶段还是在电力系统运行阶段,通常人们考虑的都是n-1故障下的安全稳定性,指的是电网扰动在受到单一扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,不采取稳定控制措施,必须保持电力系统稳定运行和电网正常供电,其他元件不超过规定的事故过负荷能力,不发生联锁跳闸。电力系统n-1故障下的安全稳定性是《电力系统安全稳定导则》规定的第一级安全稳定标准,是电力系统安全运行必须遵循的标准,为此电力系统调度运行部门为此还每年编制《年度稳定运行规定》,包括正常方式和检修方式。检修方式下的n-1故障相当于系统全接线全保护方式下的n-2稳定运行水平,这也是离线稳定计算所能考虑的最多方式,具有很大的计算量,电力系统调度运行部门的相关技术人员每年花费大量的时间进行离线计算。电网实际运行时,当电力系统元件检修或遇到相继故障时,很可能还要出现n-3、n-4、…、n-m等情况,此时离线稳定计算将很难实现,这是因为此种情况下的计算工作量将达到了n·(n-1)·(n-2)·…·(n-m)次,计算工作量异常庞大。动态监测预警与辅助决策系统的建设完成实现了数据的实时获取,并实时进行n-1稳定计算,完全可以避免离线计算无法实现的多重相继故障带来的庞大计算工作量。
2 电力系统在线参数辨识的实现
电力系统元件参数的精确与否对于电力系统计算分析具有重要的影响。电力系统元件的模型与参数包括输电线、发电机、励磁系统、原动机及调速器和负荷。美国西部电网1996年8月10日大停电,系统出现振荡、解列,并失去30 000 MW负荷,但是事后使用电网动态数据库对事故进行重现时,发现仿真结果却是系统稳定,由此可见现有的模型与参数不能精确反映电力系统的实际运行情况,这将严重影响电力系统安全性分析的准确性和可靠性,从而影响电力系统调度和运行人员操作处理的正确性。
目前的稳定计算采用的数据通常是经典的理论参数,而环境、温度以及运行状态的状态都会引起这些电力系统元件参数的变化。特别是对电力系统稳定影响较大的发电机同步电抗xd的大小,文献[6]指出,在发电机处于满载或饱和状态,发电机的同步电抗xd仅有空载情况下的75%左右。利用动态监测预警与辅助决策系统PMU采集的数据可以实现发电机在线参数辨识、励磁系统在线参数辨识、调速系统在线参数辨识、负荷建模[7]及在线参数辨识。
通常对于线路的参数辨识可以利用PMU能直接测量线路两端的电压、电流量和相角,直接推算出线路的参数,从而实现线路的参数辨识,该方法直接有效,可显著提高线路的参数精确度。
对于发电机、励磁系统、原动机及调速器的建模和参数辨识可以利用PMU测量获得的动态数据进行在线参数辨识。
利用电网动态监测预警与辅助决策系统进行参数辨识后,将这些辨识的参数去更新该系统的计算数据库,可以提高稳定计算的精度。
3 控制断面从离线迈向在线,提高输送能力
在电力系统调度部门,人们通常用断面极限功率的概念来控制潮流,这种概念是建立在负荷变化的基础上,是为调度运行部门进行灵活调节发电机组的出力而建立的。断面极限功率的获得是假定发电机组功率一定(通常是满发)的情况下,通过调节负荷变化进行仿真计算获得的。通常这种结论算出的结果较保守,该方法获得的极限功率较采用在负荷一定时,调节发电机组的出力所得的极限功率小,表1给出了安徽淮北地区采用这两种调节方式获得的断面极限功率。
由表1可见,采用调节负荷获得的断面极限潮流较采用调节发电机组的断面潮流小,并且幅度较大。造成这种结果的缘由是调节发电机组的出力,减少了原动机的机械输入功率,也减少了发电机的初始功角,二者都是有利于加速面积的减小和减速面积的增加,因此在负荷一定的前提下仿真计算所得的断面极限潮流较在机组出力一定的情况下仿真计算所得的断面极限潮流大。对于电力系统调度运行部门来说,最主要关注的是电力系统的稳定性,因此通常采用机组出力一定的情况下获得的仿真结果。虽然该方法的结果比较保守,但这是离线稳定计算带来的必然结果。
电网动态监测预警与辅助决策系统的建成可以对断面进行全新的释义——由于电网负荷实时大幅度的波动可能性很小(事实上,每个省网的负荷曲线变化在短时都是比较平稳的),因此我们可以利用电网动态监测预警与辅助决策系统实时获得电网的负荷水平,根据获得的实时负荷水平在线求出发电机的极限功率,通过上表及分析可见,在线计算可较大幅度地提高电网的输送能力。
4 电网运行方式的预安排
目前国内很多在建或已建成的电网动态监测预警与辅助决策系统最主要的功能是为调度运行人员提供电网实时动态监测信息、预想故障下的系统稳定性以及辅助决策。这些功能的实现无疑将为调度运行人员进行事故处理及电网操作的正确性提供帮助。为了进一步提高电网动态监测预警与辅助决策系统的功能,可将电网动态监测预警与辅助决策系统的功能推广应用至电网的运行方式安排上。根据EMS/SCADA系统提供的当前电网结构、负荷预测系统提供的明日96点负荷预测、发电机计划安排以及调度工作票系统提供的电网检修计划进行明日电网96点安全稳定性计算,利用动态监测预警与辅助决策系统强大的计算功能及辅助决策信息实现对明日电网运行方式安排的有效校核和预控,提高明日电网运行方式安排的合理性,从而提高电网运行的安全稳定性。
5 机组一次调频性能考核
为了保证系统的有功功率平衡,提高电网运行的安全稳定性,省网公司都对并网发电机组一次调频性能提出了要求。目前国内省网公司都是并网发电机组的考核指标采用机组一次调频响应指数。机组一次调频响应指数指的是电网频率出现偏差时机组为恢复电网频率实际变化积分电量与期望变化积分电量之比。由于EMS/SCADA系统缺乏时标、具有传输延时以及频率测量的不精确性,故而网省调无法有效获取发电机组当地的频率,因此目前国内一次调频的指标都是相对于某一负荷中心或省调位置的频率为基准值进行的,显然这种机组一次调频控制及考核办法不能准确反映发电机组的一次调频性能。利用电网动态监测预警与辅助决策系统的PMU能精确获得发电机组当地频率,可实现以当地频率为基准值对发电机一次调频监测,这样获得的结果才能准确地反映机组的一次调频性能,从而有效地提高网省调对发电厂机组一次调频性能的有效控制与考核。
6 关于经济调度的讨论
经典的电网经济优化理论是最优潮流,虽然最优潮流在理论上是可行的,但在电网实际的调度生产运行中,其实用性不大。这是因为其一是电网规模的扩大使最优潮流难以收敛,特别是随着区域电网的互联更是如此,因此在线最优潮流难以获得理想结果;其二是目前的最优潮流很少考虑系统的安全稳定性。故在电网实际的调度运行中,采用在线潮流灵敏度方法是一种实用的方法。通过电网动态监测预警与辅助决策系统电网的实时运行状态,在线计算电网一些经济运行指标,如网损、购电费用对机组的灵敏度大小对机组进行排序,然后在满足电网稳定运行的前提下(各种运行限额),对灵敏度小的机组优先考虑满出力,可以使电网运行在“次优”状态,包括电网的实时运行方式和明日方式预安排,这样提高电网的安全经济运行水平。该方法正如目前网省调自动电压控制AVC系统一样,寻求以电网区域内无功功率流动最小,从而实现电网电压及网损的有效控制。
7 结论
电网动态监测预警与辅助决策系统由于能动态获取电网的运行数据,从而实现了电网的动态监测,在线稳定计算,并能提供辅助策略。由于其获得的数据具有时标,并且计算功能强大,因此可以进一步进行新功能开发与应用,实现电力系统参数辨识、在线获取潮流稳定控制断面极限功率、电网运行方式预安排和机组一次调频等功能,增强调度运行人员驾驭电网的运行能力,从而全面有效地提高电力系统的安全运行经济性。
摘要：介绍了目前电网动态监测预警与辅助决策系统的基本功能,指出了该系统实现了从电网的离线分析向动态分析的飞跃。指出了可将动态监测预警与辅助决策系统推广应用至电力系统在线参数辨识,利用PMU的动态数据实现电力系统元件的参数辨识;将其推广运用至电网运行方式预安排,实现电网运行方式预安排的合理性;利用其实时计算的功能实现将目前调度控制的离线断面极限潮流概念推广至动态断面极限潮流概念,从而合适地提高电网输电能力;利用其PMU能测量和记录发电机组当地频率改进一次调频控制与考核;对其在电力经济调度运行中的作用进行了讨论。
关键词：动态监测,电力网,预警,辅助决策,参数辨识,运行方式,断面
参考文献
[1]薛禹胜.综合防御由偶然故障演化为电力灾难—北美“8.14”大停电的警示[J].电力系统自动化,2003,27(18):44-48.XUE Yu-sheng.The way from a simple contingency to system-wide disaster—lessons from the eastern interconnection blackout in 20030[J].Automation of Electric Power Systems,2003,27(18):44-48.
[2]薛禹胜.时空协调的大停电防御框架[J].电力系统自动化,2006,30(1):8-16 XUE Yu-sheng.Space-time cooperative framework for defending blackouts[J].Automation of Electric Power Systems,2006,30(1):8-16.
[3]王正风,黄太贵,吴迪,等.电网实时动态监测技术在电力系统中的应用[J].华东电力,2007,35(5):44-48.WANG Zheng-feng,HUANG Tai-gui,WU Di,et al.Application of wide-area measurement system to power systems[J].East China Electric Power,2007,35(5):44-48.
[4]国家电力调度通信中心.电力系统实时动态监测系统技术规范[D].北京:国家电力调度通信中心,2006.State electrical power dispatching&communication Center.Real-time measurement system technology rule of power system[D].Beijing:State Electrical Power Dispatching&Communication Center,2006.
[5]严剑峰,于之虹,田芳,等.电力系统在线动态安全评估和预警系统[J].中国电机工程学报,2008,34(12):87-93.YAN Jian-feng,YU Zhi-hong,TIAN Fang,et al.Dynamic security assessment&early warning system of power system[J].Proceedings of the CSEE,2008,34(12):87-93.
[6]陈新琪,竺士章,袁斌,等.同步发电机参数与工况关系初探[J].中国电力,2001,34(10):31-34.CHEN Xin-qi,ZHU Shi-zhang,YUAN Bin,et al.Preliminary study of the relations between generator parameters and operaiton conditions[J].Electric Power,2001,34(10):31-34.
辅助系统监测 篇3
目前,总磷在线监测仪器大多采用国家标准监测方法,即过硫酸钾消解 - 钼酸铵分光光度法, 其原理是用过硫酸钾( 或硝酸 - 高氯酸) 使水样消解,将元素磷、焦磷酸盐、偏磷酸盐及与有机物结合的磷酸盐等形式的磷全部氧化为无机正磷酸盐,正磷酸盐再与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸,加入抗坏血酸将其还原生成蓝色络合物,用分光光度法在700nm处监测总磷含量[1]。该方法中的样品需要高温高压辅助氧化消解至少30min,监测过程复杂,耗时耗能,因此这类监测仪器一般体积大、功耗高,而且有严重的二次污染[1]。此外, 就目前总磷监测的其他方法与仪器而言,如氯化亚锡还原光度法、离子色谱法及等离子体光谱质谱仪分析等,这些方法或操作步骤冗长繁琐或干扰因素较多或所用仪器昂贵,只能在实验室进行测试,无法满足对突发性水质污染现场的水质进行快速监测的需求[2~5]。
鉴于以上现状,从水质监测仪器的结构设计出发,结合微型光谱仪分析技术和现代水质监测与预警网络对低功耗快速在线监测仪器的需求[1,2,3,6],提出基于超声辅助Fenton试剂消解高效样品化学前处理与微型光谱仪连续光谱分析相结合的水质总磷快速在线监测系统,并研制出此工作原理的样机,经与国家标准分析方法相应结果进行对比试验测试,该样机监测实际水样中总磷含量的重复度及相对误差等关键技术指标达到了国家环保标准的要求,满足水质在线监测的实际应用需求,可广泛应用于水质总磷的在线监测。
1监测原理与方法1
1.1监测原理
光谱水质监测依据被测物质的吸收光谱分析被测物质的成分与含量,其原理是朗伯 - 比尔吸收定律。如图1所示,一束复合光透过被测物质溶液时,基于物质分子对光的选择性吸收,在一定的吸收光程下,被测物质溶液对光的吸收定律为:
式中A ———吸光度;
b ———液层厚度( 吸收光程) ,cm;
C ———吸光物质的浓度,mg / L。
I ———透射光强度,Lx;
I0———入射光强度,Lx;
ε ———摩尔吸光系数,对于某一种化合物来说在一定 波长下是 一个常数, L / ( mg·cm) 。
水样中的总磷经化学前处理反应生成有色络合物后,在吸收光程b不变的条件下,有色络合物特征吸收波长处( 700nm) 吸光度值与水样中总磷的含量成比,因此利用朗伯 - 比尔定律可测定水样中的被测物质含量。在实际测量中,配制系列不同浓度的正磷酸盐量程标准溶液,在700nm处测定各标准溶液反应体系的吸光度,建立正磷酸盐浓度与吸光度的标准曲线,在相同条件下( 包括操作条件、反应条件与测量波长) 测定未知试样( 标准校验样品或实际水样) 反应体系的吸光度,即可依据标准曲线计算出试样中总磷的含量。
1.2监测方法
总磷测定方法主要分为两个步骤,一是对样品中总磷的氧化消解过程,二是对正磷酸盐的显色监测过程。水中的磷虽以多种形式存在,但最难氧化消解的是有机磷,所以样品的氧化消解是总磷测定的关键[7~9]。
常温常压下超声辅助Fenton试剂消解 - 光谱分析监测水质总磷的步骤: Fenton试剂( 硫酸亚铁和双氧水) 消解,即利用Fe2 +作为催化剂在酸性介质中催化H2O2分解产生氧化性极强的羟基自由基( ·OH) ,并由此引发和传播自由基链反应,在基链反 应的作用 下,利用羟基 自由基 ( ·OH) 的强氧化性使有机磷化合物的分子结构发生脱H( 原子) 反应,随后C—C键开裂,最后被完全氧化为CO2、H2O和PO43 -( 图2) ; 同时羟基自由基( ·OH) 的强氧化性还可以把水样中的元素磷、缩合硫酸盐、焦磷酸盐及偏磷酸盐等氧化成正磷酸根的形式,起到消解总磷的目的,具有很高的消解率。为了提高水质总磷的消解率,采用超声技术来促进消解反应,由于超声波的“空化”作用可以在样品前处理反应体系中形成瞬时高温高压,同时产生具有强烈冲击力的微射流( 图3) ,不但对微小含磷颗粒物具有破碎、乳化作用,而且还具有加热和搅拌作用[9~12],因此可以使焦磷酸盐及偏磷酸盐等其余含磷化合物分子中的P—S键和P—O键断裂,最后形成PO43 -。在样品消解反应体系中,超声的“空化”作用与羟 基自由基 ( ·OH) 的强氧化性功能互补,可以有效加快消解反应,提高总磷的消解率。在超声辅助Fenton试剂消解总磷的基础上,仍然采用钼酸铵显色光谱分析法监测水样中总磷的含量。
该监测方法具有在常温常压条件下高效、快速地消解水样中的总磷,并且所需试剂量少而且产物没有二次污染的优点,适宜低功耗和绿色分析型样品前处理光谱水质监测仪器的开发。
2在线监测系统的设计
基于常温常压条件下超声辅助Fenton试剂消解 - 钼酸铵显色监测水质总磷的原理与方法, 设计了基于微型光谱仪连续光谱分析的水质总磷在线监测系统( 图4) ,主要由流路、光谱分析和嵌入式控制与信息处理系统组成[10,11]。
系统设计的3点关键技术说明如下:
a . 微型样品反应监测室( 图5 ) 集成了超声水浴和自动恒温技术,在微型样品反应监测室内可实现在线样品化学前处理( 样品消解、显色与光谱监测) ,同时该监测室具有水浴恒温、超声清洗、超声消解和精确进样( 通过流路控制实现) 的功能[8,9];
b. 微型光谱仪是光学监测系统的核心,利用其连续光谱分析和多波长精确监测的优势,可在连续光谱范围内( 所用仪器专用低成本、低功耗卤钨灯光谱稳定的范围400 ~ 700nm) 展开水质总磷在线监测光谱信号处理算法研究[9],以消除光谱测量信号的系统误差、噪声干扰和背景干扰,提高光谱水质监测的精密度与相对误差[9];
c. 在线样品化学前处理控制和光谱信号处理与数据传输通过基于ARM与单片机的控制与信息处理系统实现[10,11]。
系统上电后通过上位机监控软件发出指令, 控制系统响应,开机系统自检后初始化流路系统, 待光源稳定30min后,开始测量水样中的总磷值 ( 图6) 。
仪器波长范围330. 0 ~ 780. 0nm,波长误差小于0. 9nm,重复度误差小于1% 、光谱带宽2nm,零点漂移及量程漂移等指标均符合国家环保标准相关技术规范要求。在线监测结果的无线传输也极大地提高了环境监管的速度和力度,适合多功能水质自动监测站点的应用。
3系统测试试验
3. 1建标测试
以地表一类和二类水质为监测对象[12],配制浓度分别为0. 01、0. 02、0. 04、0. 06mg /L的正磷酸盐溶液作为标准样品,测量各标准溶液反应体系的吸收光谱( 图7) ,利用双波长光谱分析法( 测量波长700nm,参考波长540nm)[13],建立标准工作曲线作为水质总磷在线监测分析的依据,如图8所示,其中曲线1为国标方法( 钼酸铵显色 - 分光光度法) 建立的曲 线,A = 0. 0261C,R2= 0. 9985; 曲线2为系统样机自动建立的曲线,A = 0. 0225C,R2= 0. 9967。
标准工作曲线是水质监测仪器测量的标准与依据,比较图8中的两条标准工作曲线,线性度均满足测量要求,仅灵敏度有差别,这是由样机与国标法监测仪器( 岛津UV2450紫外可见分光光度计) 之间的系统误差造成的。通过与国标监测方法的对比试验证明: 样机依据自动建立的标准曲线能够准确测量标准浓度的正磷酸盐样品,但超声辅助消解的最佳功率、频率和消解时间需要进一步进行试验研究来确定。
3.2超声辅助消解试验
3.2.1超声频率与功率的确定
三磷酸腺苷( ATP) 、二磷酸腺苷( ADP) 和腺苷一磷酸( AMP) 3种含磷有机物是常用的水质总磷监测标准 样品,以总磷含 量为0. 1mg /L的ATP、ADP和AMP为分析对象,在温控30 ± 0. 1℃ 的条件下,先固定超声的功率为25W,改变超声的频率,以多份样品为试验监测对象( 样品体积均为5m L) ,以60min为消解时间,研究样品消解率( 消解率 = 监测值/理论值 × 100% ) 随超声功率的变化关系,依据图8中的标准曲线测量,样品消解率随超声频率变化的试验数据如图9a所示, 可见39k Hz是比较优化的超声消解频率; 再固定超声频率,改变超声功率,样品消解率随超声功率变化的试验数据如图9b所示,可见35W的超声功率能够保证样品的完全消解。通过试验研究确定超声辅助消解的功率为35W、频率为39k Hz。
3.2.2超声辅助消解时间的确定
以重庆新桥水库原水、重庆石河荣昌断面原水、重庆洛溪河秀山断面原水和重庆北碚污水处理厂的进水和出水为被测实际水样来源,针对同一水样,以国家标准测定方法测定值为参考,研究消解率随超声辅助消解时间的变化,由图10所示的试验数据分析可见,13. 5min后样机可以达到国标法的消解率。因此确定超声辅助消解的时间为13. 5min。
3.3系统的重复性与相对误差测试
以温控30 ± 0. 1℃、超声辅助消解功率35W、 频率39k Hz和消解时间13. 5min作为系统样机测量水质总磷的在线样品化学前处理控制条件,以连续光谱范围内的双波长波长光谱分析法,完善样机的信息与控制系统和应用软件的设计,并在此基础上展开样机的重复性和相对误差的实验室测试,实验室测试结果表明系统样机的重复性 ( 10% ) 和相对误差( ± 10% ) 达到了国家环保标准对自动水质分析仪器的技术规范要求[14],表1为多次测试试验数据中任意抽取的一次试验数据 ( 标准工作曲 线 ΔA = 0. 024C - 0. 003、R2= 0. 9972) 。
3.4现场对比测试试验
为了检验水质总磷自动监测系统样机实际应用的可靠性,依据我国环保标准相关规范性文件的要求[14],在重庆市水务集团北碚污水处理厂, 以污水处理生产工艺末端排放口的出水为监测水样,针对污水处理的达标排放监测,连续3天反复多次进行了系统样机与国家标准监测方法的现场对比测试试验,结果见表2。
注: 国标采用在高温( 100℃ ) 条件下过硫酸钾消解水样 30min,钼酸铵显色分光光度法监测总磷的方法,监测时间 45min; 样机则采用,监测时间 15min。
由于样机监测方法与国标监测方法同属吸收光谱分析法,因此比对试验数据一致性强,无显著差别; 样机测量的重复度与相对误差满足国家环保标准HJ/T 354-2007中的技术要求; 该污水处理厂总磷排放指标是一级B标( 1. 5mg /L) ,可见污水处理工艺对总磷参数的处理满足国标要求, 属达标排放。证实笔者自主研发的总磷在线监测系统样机基于微型光谱仪连续光谱分析,集成常温常压应用条件下的高效样品前处理技术,实现了水质总磷的快速实时监测,并且重复度与相对误差达到国家环保标准要求[14],满足在线水质监测的实际应用需要。
4结束语
辅助系统监测 篇4
地质调查成果的编制是一个周期长、环节多的系统工程, 传统的地勘成果管理更多注重资料的归档和档案管理工作, 而轻视了从调查到编制的过程记录和质量监控, 在进一步使用和研究过程中, 成果的准确性和完整性常常得不到有力的保证。
2009年下半年开始, 云南省在全省16个州市, 上百个县市区, 针对22个矿种, 近千个矿山, 全面开展了矿产资源资源利用现状调查工作。由于涉及矿山众多、矿种复杂、参与作业单位众多, 为确保整个项目实施的进度和质量, 并为下一步开展全省的矿产资源利用动态监测工作获得准确、可靠的第一手资料, 有关管理部门提出在州市及省两级对所提交的现状调查成果采用新技术、新思路进行质量控制和成果管理, 以便随时了解和统计各州市及省级的进度及成果质量情况, 切实保证最终成果的质量和成果的可用性, 并通过此项目逐步建立云南省地质调查成果质量辅助检测体系。
为此, 按照云南省矿产资源利用现状调查矿区资源储量核查成果评审验收细则的要求, 采用信息技术对云南省各州市及省级验收评审过程的管理提供支持, 确保各类成果的提交验收能够得到及时监控, 从而达到高效、高质量的完成矿产资源利用现状调查省级验收的目的。
2 成果数据分析
2.1 数据库与核查报告间有脱节现象
由于核查报告在编制过程中, 数据库工作人员与编制报告的地质人员问沟通不够, 各自完成各自的工作, 互相间未作统一检查, 造成数据库与核查报告之间不尽统一。尤其是核查矿区范围坐标、采矿权范围坐标及资源储量估算结果值不统一将影响核查成果的可利用性。
2.2 核查矿区坐标重叠
由于同一县市的部分资源储量核查工作由多个地勘单位承担, 甚至一个单位也由多个作业小组完成, 在确定核查矿区范围时又未进行统一划定, 故造成重叠。
2.3 储量增减变化超出允许范围
按技术要求, 开采前与核查后的累计查明资源储量误差率为:探明的为20%, 控制的为30%, 推断的为40%。从评审结果来看, 少部分核查矿区的开采前与核查后的误差率大于允许误差率, 且原因未能表述清楚, 需进行修改补充。
2.4 资源储量估算结果不自洽
少部分核查矿区的资源储量估算结果, 累计查明量不等于开采消耗量+保有量, 或全区查明量不等于占用量加压覆量。
2.5 图式不太规范
少部分核查矿区的成果图式未能按照调查图式规范进行编制。
3 体系构架研究
3.1 设计原则
(1) 系统性:紧密结合矿产资源利用现状调查评审验收工作的各项技术规定和作业要求, 严密设计和组织系统的结构与功能; (2) 可靠性:与验收细则内容保持一致, 确保系统运行过程的稳定性, 运行结果的准确性; (3) 灵活性:具有较强的参数配置和功能重组特点, 提高系统随应用而变的能力; (4) 易用性:具有简单、直观、明确、美观的使用特性, 确保使用者快速学习、使用和掌握系统的使用; (5) 高效性:具有速度快、效率高的特点, 以最快的速度完成自动化处理过程, 并给出结果。
3.2 运行模式
系统采用省级、州市两级应用运行模式, 由州市级系统完成对下级各县级成果的评审和成果汇总, 并汇交省级系统进行评审验收。 (见图1)
3.3 技术路线
紧扣国家、省地质矿产行业技术相关标准和《云南省矿产资源利用现状调查矿区资源储量核查成果评审验收细则》所涉及的各项技术规范和要求, 以C#为开发语言, 以Visual Studio 2010为开发工具, 结合SQLite数据库及微软WPF技术, 开发出可在普通PC机上可运行的系统软件。
3.4 功能结构
4 系统实现
4.1 关键技术
4.1.1 WPF
WPF (Windows Presentation Foundation) 是微软推出的基于Windows.NET的用户界面框架。它提供了统一的编程模型、语言和框架, 真正做到了代码与界面分离, 同时它提供了全新的多媒体交互用户图形界面。
通过使用WPF技术, 可以轻松实现复杂的项目管理工作界面元素的组合、控制, 并很好的与后台逻辑程序和数据进行有效的集成。 (见表1)
4.1.2 流程可视化
通常流程的可视化大多是在后台管理应用中使用, 用来对通用过程进行预先设定和灵活调整。作为地勘项目的过程管理和质量监控, 同样须采用事先明确定义的业务流程的方法运行, 并严格按此过程操作。但是由于项目过程的复杂性, 会造成各级项目办管理人员的后端流程配置维护工作复杂, 在前端使用困难。
采用流程可视化的前端操作方式, 可以极大地解决使用者对流程的快速理解和操作过程, 从而达到简单、易学、易用的目的 (见表2) 。
4.2 系统界面 (见图3)
4.3 操作流程 (见图4)
4.4 系统特点
(1) 全流程图方式操作, 方式直观简单, 通俗易用; (2) 全过程记录和监控调查成果从初次提交开始, 到最终通过省级评审验收的整个过程; (3) 对调查成果和过程记录等资料, 以及多次反复修改提交过程、各级汇总提交过程都可以做到安全可靠, 不会丢失和错乱; (4) 评审和成果汇交工作流程化管理, 简便快捷; (5) 对作业单位、评审专家、各级项目办等工作做到过程监督和质量约束, 有效杜绝成果错漏的发生;
4.5 应用效果
该软件于2010年7月中旬通过了云南省地质技术信息中心组织的关于"云南省矿产资源利用现状调查评审验收管理系统项目"评审的会议, 经过及时的修改完善, 于2010年8月组织了全省项目办和作业单位共同参加的软件使用操作培训, 并下发了该软件。在现状调查工作即将进入成果提交初审工作之前, 及时安装到了全省各级项目办管理计算机中, 并开始投入使用。
通过在全省项目办推行该系统软件后, 全省项目的成果管理工作的运转机制得到了有力的支撑和保障, 具体表现在, (1) 在州市评审过程中通过对各环节的集中监控管理, 可以对每个核查矿区、每个实施单位的工作成果情况做到有效监督和管理, 及时发现存在的资料缺失及质量问题, 并且在出现问题的情况下, 可以及时反馈至作业单位, 重新快速修改提交。 (2) 通过州市初审所积累下的汇交成果, 可以批量提交至省级项目办验收, 降低了省级评审验收的工作量, 进而加快了工作进度。 (3) 对于省级评审验收过程, 同样可以做到集中监控管理, 及时发现问题, 及时反馈。 (4) 通过州市和省级两级的评审验收监控管理, 可以在积累的评审验收数据上进行后期的各类数据统计, 为项目办和相关部门在矿产资源利用现状调查后期工作上提供有效的信息支持。
5 结语
云南省矿产资源利用现状调查评审验收工作时间紧、任务重, 如何高质量、快速地实施完成该项工作是一项具有挑战性的任务。应用信息化手段, 通过流程化、过程化的管理方式可以在严格规范管理工作的同时, 详细记录成果运行管理过程情况, 不仅提高了成果的可靠性和安全性, 同时也详细记录了过程中每个部门、个人等参与者的工作过程与完成情况, 从而达到并实现最终成果做到质量有保证、责任有依据、过程有记录的成果过程管理。
经过一年多云南省各级管理部门、技术部门、作业单位的共同努力, 云南省矿产资源利用现状调查项目工作已经顺利、高效高质量的全面完成, 并在国家级成果提交及项目验收工作中取得了较好的成绩。基于WPF技术, 结合计算机软件开发手段, 目前已经初步建立起了覆盖云南省省级、州市级两级地质调查成果质量辅助检测体系, 不但为项目的实施管理工作提供了有力的保障, 同时也为地勘成果管理工作提出了一个新的技术思路。
摘要：基于WPF技术开发矿产资源利用现状调查评审验收管理系统, 旨在项目成果提交评审验收过程中, 对州市所提交的现状调查成果采用软件技术手段进行有效地控制和管理, 并建立地质调查成果质量辅助监测体系。经过一年的研发、使用和推广工作, 在项目实施过程中取得了良好的应用效果, 为全面高质量的完成调查工作奠定了基础和保障, 也为地质调查成果管理工作提供了一条新的思路。
关键词：地质调查,成果质量,辅助监测体系
参考文献
[1]《矿区资源储量核查技术要求》[Z].国土资厅发[2009]24号.
[2]《煤炭矿区资源储量核查技术要求》[Z].国土资厅发[2009]24号.
矿井应急辅助决策支持系统 篇5
GIS是一种利用计算机对空间信息进行存储和处理的系统, 通过对空间信息及其他各类信息的有效管理, 从而使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解, 提高工作效率和管理工作的科学性和准确性。将GIS技术引入矿井应急救援工作中, 将矿井应急救援信息与地理信息有机地结合起来, 构建一个基于GIS技术的矿井应急辅助决策支持系统具有十分重要的意义。
系统功能
地理信息管理
可以方便地对空间数据进行输入、编辑、显示、查询、空间分析和输出打印, 构造一个符合实际的模拟空间, 展现各种地物之间复杂的空间关系。
矿井参数管理
实现对矿井各种属性参数的管理, 包括巷道、风机、危险源、井下主要设备设施、专家、应急队伍等。
灾害模拟
系统可以进行矿井网络解算, 在通风网络解算的基础上进行火灾模拟, 可以动态模拟火灾烟流在巷道中的变化。系统也可以模拟水灾的事故后果。
灾害处理
为提高应急救援反应速度和协调水平, 向决策者提供灾害处理方法、救灾专家库和救灾设备库等内容, 帮助决策者及时采取适当措施应对突发事件。
视频质量主观评价辅助系统 篇6
图像质量是评价一个视频应用系统的重要指标。图像质量评价目前主要有客观评价和主观评价两类方法。客观评价主要利用数学模型[1]来测量图像质量的优劣。这种方法具有速度快、费用低、易于实现等优点, 但也存在着评价结果与人的主观感觉并不完全一致等问题。主观评价是通过受试者 (即参与评分测试的人员) 对测试图像进行打分的方式来评价图像质量的好坏, 测试结果直接反映了人对图像质量的感受。
国际电信联盟 (ITU, International Telecommunication Union) 为视频质量主观评价方法制定了一系列标准[2,3,4], 其一般的流程[5]是:准备测试环境和测试素材→安排测试人员→测试评分→结果统计。整个过程中的测试安排和结果统计阶段存在周期长、工作量大等实际问题。本文设计了一种视频质量主观评价辅助系统, 该系统可用于高清晰度数字电视、标准清晰度数字电视以及IPTV、手机电视等的图像质量主观评价, 具有实用性强、操作方便、用户界面友好等特点, 可有效简化流程、节约人力成本, 并大幅度提高图像质量主观评价研究测试的工作效率。
2 系统设计
2.1 系统的功能
(1) 测试任务管理
传统的主观评价任务管理完全由人工完成, 测试对象的不同、主观评价人员和测试序列的变化调整造成测试任务的建立非常费时费力, 且容易造成混淆。
针对这个环节, 本文设计了一个基于浏览器/服务器 (B/S, Browser/Server) 结构的任务管理模块。通过该模块可以在系统管理网站上预先输入测试人员、测试序列名称, 在建立测试任务时, 可方便地选择测试人员和测试序列, 并灵活设置序列的播放次序。另外, 系统可根据每个测试人员的具体时间, 对该项测试进行分组。每个分组中可以有多个人, 在指定的时间段测试指定的条目。设定完分组后, 任务管理人员可以把即将进行的一次安排设置为“当前安排”。“当前安排”是一个小的测试集, 测试人员只能对“当前安排”中的节目进行测试, 并将该测试集的最终打分结果入库。
(2) 打分和结果统计
传统的评价方法是用笔在纸质的打分表上划线打分 (见图1) , 非常不便, 也非常浪费纸张。记录数据时须由人工测量, 非常麻烦;录入数据也由人工完成, 还须进行检查, 造成人力资源的严重浪费, 并使一次主观评价的周期非常漫长。
针对这一问题, 本文设计了基于客户端/服务端 (C/S, Client/Server) 结构的服务器模块和客户模块。测试人员可以在平板电脑或PDA上通过鼠标或触摸屏在一个客户端界面上 (见图2) 进行打分, 并可对打分进行调整或修改。评分结果实时地保存到本地。当测试人员完成对某个测试对象的评分后, 可点击“提交打分”, 则客户端模块与服务器模块通过无线网络进行通信, 将分数写入服务器端的数据库中。服务器模块能对结果进行自动统计分析。统计结果既可实时显示, 也可以Excel表的形式导出。
(3) 数据管理
传统的评分结果由于写在纸上, 不便于进行数据筛选等操作, 不便保存, 也不便查询。
针对这一问题, 本文通过一个数据库来记录与测试任务相关的全部数据, 便于浏览和查询。为保证数据的真实性和安全性, 测试任务一旦完成, 所有打分数据即被锁定, 只能读取无法再修改。同时还可利用该数据库的数据做进一步分析。比如分析数据的有效性。
(4) 容错处理
针对系统本身在使用的过程中可能出现的数据丢失, 播放顺序安排不当, 测试对象安排重复等问题, 本文设计了相应的容错处理。以数据丢失的问题为例:系统是以无线的方式来传输数据, 由于网络连接的问题导致打分数据丢失, 为了弥补这个错误, 客户端模块在将打分数据传递给服务端模块之前先在本地计算机上保存了一份记录, 将这份记录导入系统管理网站即可。
2.2 系统的组成
本系统由硬件系统和软件系统两部分组成, 如图3所示。
硬件部分由平板计算机、无线AP (Access Point, 访问点) 和测试服务器构成。平板计算机是测试人员使用的终端设备, 它向测试人员显示当前的测试的内容、打分界面并记录和传送打分结果。由于测试环境和播放控制环境的不同, 系统服务端和客户端的连接采用了无线的方式。平板电脑通过无线AP与测试服务器进行连接, 并采用C/S工作方式。主观测试的任务管理人员利用普通计算机采用B/S方式与Web服务器建立连接, 安排测试任务, 导出测试结果。
软件部分由三个功能模块组成:
(1) 任务管理模块
任务管理模块是运行在服务器上的W e b服务, 任务管理人员通过B/S方式访问主观评价系统网站, 选定测试人员, 安排测试任务, 导出测试结果, 同时实现历史数据的备份与还原。
(2) 服务端模块
服务端模块是一个运行在服务器上的应用程序, 它与每个测试终端建立单独的通信连接, 并通过该连接向测试终端传输测试任务等信息并接收测试终端传回的测试结果, 并将测试结果写入数据库。在本系统中, 服务器模块是一个以后台方式运行的应用程序, 它和客户端的通信采用自定义的私有协议, 可以克服无线网络连接不稳定可能引起的测试结果丢失现象。
(3) 客户端模块
客户端模块是运行于PC计算机、平板电脑或PDA上的客户端程序, 它为测试人员提供了打分界面, 并可将打分结果提交给服务器。由于ITU对主观测试的打分表格式有严格的定义, 不同的测试类型有不同的打分表, 因此简单易用、符合国际标准要求成为客户端模块的主要特点。
2.3 系统的工作流程
利用辅助系统安排测试任务时, 任务管理人员采用B/S方式访问系统管理网站, 通过任务管理向导创建新的测试任务, 从系统专家库中选定本次测试的测试人员。任务管理人员根据ITU的有关规定在网站上完成测试文件或序列的安排, 如图4所示。在此过程中, 系统要求任务管理人员输入任务的基本信息、选择测试的类型, 从人员信息库、测试条目库中选择部分人员和条目加入到当前任务中。
在测试过程中, 当某个测试终端开机后, 客户端程序会自动连接服务器模块, 并从服务器模块中获取本次测试的有关信息, 比如:测试的序列个数及序列的名称等等。接下来测试人员可根据所观看到的视频质量的高低, 在打分界面上给测试序列打分。打分结果会在测试终端上备份保存, 同时通过网络连接及时发送给服务器。
在测试完成后, 由于每个测试终端的打分情况已经传送给服务器, 服务器能根据ITU规定的分数统计原则, 对测试结果进行分析, 并给出最终的测试结果。
3 小结
当前, 高清、标清和IPTV、手机电视等的应用越来越广泛, 对其图像质量的主观评价越来越多, 纯手工的主观评价在这种背景下显得操作复杂、工作周期长、效率低, 本文开发的视频质量主观评价辅助系统利用网络和计算机技术, 能有效解决上述缺点, 极大地减小了测试管理人员的工作负担, 并且有良好的用户界面, 操作简单, 使得测试的安排和数据的统计都易于完成, 有效地提高了主观测试的工作效率。
摘要：针对现有视频质量主观评价在任务安排、评分结果统计等环节存在的工作量大、自动化程度低等问题, 设计了一套视频质量主观评价辅助系统。本文详细介绍了辅助系统的主要功能、总体架构和工作流程, 实际应用结果表明该系统能大幅度提高主观评价的工作效率。
关键词：视频质量,主观评价,B/S模式,C/S模式
参考文献
[1]佟雨兵, 胡薇薇, 杨东凯, 张其善.视频质量评价方法综述[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2006, 18 (5) :735-740.
[2]Rec.ITU-R BT.500-11T.Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures[S].2002.
[3]Rec.ITU-T P.910.Subjective video quality assessment methods for multimedia applications[S].1999.
[4]Rec.ITU-R BT.1788T.Methodology for the subjective assessment of video quality in multimedia applications[S].2007.
机动车辅助制动系统 篇7
当车辆在高速行驶中遇特殊情况紧急制动时, 由于惯性它不会立即停止。许多车祸就发生在车辆行驶中驾驶员未及时发现范围距离内有障碍物, 待发现并紧急制动后由于车辆先期的高速行驶所储存的势能而继续滑行的过程中。尽管现代汽车采用了如ABS系统等来优化制动性能, 或安全气囊来减少事故对人员的伤害, 但它却不能解决“惯性”这一客观的物理事实, 由于制动距离过长, 追尾事件时有发生。以普通四轮汽车为例, 当它处于高速行驶状态中突然制动时, 假设现有的制动系处于非常理想的工作状态, 即四个轮子快速停止旋转。但由于轮子为圆形, 它与路面接触能产生磨擦的面积相对来说是比较小的。因此它所产生的磨擦力再加上空气的阻力, 还不能使车辆快速静止, 而会沿着路面继续行驶一段距离后才能最终停止前进, 这就体现了机动车现有的制动系统还存在不够完善之处。
在汽车日益大众化、家庭化的今天, 如何杜绝“马路杀手”?一是驾驶员必须遵守各项交通规则, 另一方面, 在汽车设计时, 其制动系统必须突破现有的制动理念和技术框架。比如当车辆置于一个上坡的斜面时启动引擎, 踏下离合器, 并将变速器置于一档位置松开制动器, 车辆会由于惯性沿着斜面向下滑行。此时若慢慢地将离合器放开到合适的高度并踏下加速器踏板, 引擎带动车轮旋转产生一个向前的引力, 这个牵引力会抑制车辆由于斜面 (惯性) 而向后滑行;另一方面当车辆在行驶中紧急制动时, 引擎的最大输出功率没有什么实质性的意义., 如果此时能将引擎输出的动力通过一系列的装置来产生一个反向拉力, 在一定程度上克制车辆因惯性而继续前进.那么, 这一系列的装置对于车辆的安全行驶以及防止追尾等恶性交通事故来说, 有着十分重要的意义。这一装置称作“机动车辅助制动系统”。该辅助制动系统按结构可分为独立式 (升降式) , 它包括辅助制动轮装置、动力装置、传动装置、升降装置及控制装置组成;共体式 (固定从动轿式或驱动轿式) 包括辅助制动轮装置、动力装置、传动装置、主制动解除装置及控制装置组成, 其控制装置采用自动控制模式和手动控制模式相结合, 两者任选其一或同时采用均可达到理想的控制效果。