蓄电池在线监测系统

蓄电池在线监测系统（精选8篇）

1.蓄电池在线监测系统 篇一

在线监测系统管理规定

1．目的

根据相关环保法律法规要求，公司外排废水、锅炉废气属于国控重点污染源，必须安装在线监测系统，并与环保部门在线监控中心联网，实时上传监测数据。为确保公司废水、废气在线监测系统正常运行，避免因管理问题导致在线监测系统出现问题，特制订本规定。2.范围

本规定适用于公司废水废气在线监测设备、站房及附属设施。3.管理要求

一、外排废水在线监测系统、锅炉尾气在线监测系统属公司环保设施，需由安全环保部向当地环保管理部门提交验收申请报告，验收合格后，方可正式投入使用。

二、在线监测系统经鉴定验收合格后安全环保部及设备所在单位需设固定人员管理，建立健全必要的规章制度，严格执行操作规程，加强维护和巡检，作好运行和检修记录。

三、因各种原因，需暂停运行环保设施时，必须先汇报安全环保部，安全环保部汇报当地环保管理部门，经同意后方可停运。

四、严格环保设施汇报制度，环保设施出现问题时，所在单位向生产管理部汇报生产情况的同时，必须汇报环保设施的运行情况，严格执行调度指令，及时解决存在的问题。

五、已建成使用的在线监控设施，因设计不合理，技术指标不过关等原因而失去作用的，需停运、报废和拆除时，必须经安全环保部会同有关部门进行鉴定并报当地环保管理部门批准，不准擅自闲置不用或拆除。

六、外排废水在线监测房、锅炉尾气在线监测房内需配备安全合格的配电设备，提供符合要求的电力负荷，配置稳压电源。进行电器设备作业必须有电工特种作业操作证。

七、外排废水在线监测房、锅炉尾气在线监测房内应配备合格的灭火器材，安装完善的接地、防雷、防盗设施和给、排水设施。

八、外排废水在线监测站房、锅炉尾气在线监测站房内需安装空调，保持室内清洁，环境温度、相对湿度。

九、外排废水、锅炉尾气在线监测站房安装有线网络，保持与环保部门监控平台联通，禁止占用或私自接入该网络。

十、公司在线监测系统监测数据控制范围。废水：氨氮含量≤15㎎/L，pH值6-9，COD值≤100㎎/L，悬浮物≤70㎎/L；锅炉废气：二氧化硫≤550㎎/m，颗粒物≤80㎎/m，氮氧化物≤400㎎/m。公司内部考核指标及考核办法由技术中心另行下发。

2.蓄电池在线监测系统 篇二

1)误认为主要应关注UPS主机和电池组直流逆变器的可靠性。UPS和直流逆变器的平均无故障时间(MTBF)均已高达250 000 h以上。实际上,相对讲UPS和直流逆变器的动力来源(电池组)却是最脆弱的部分。根据有关统计数据,电网供电中断后,UPS和直流逆变器支持负载的断电故障85%以上是由电池组引起的。

2)误认为全封闭阀控式铅酸蓄电池免维护。全封闭阀控式铅酸电池,相对于开口式铅酸电池的维护是不用加水、加酸,故有的生产厂家将其定义为“免维护”电池。事实上,不能缺少维护,必须要定期充、放电和监测,检查电池内阻和容量,及时发现问题,给予调整、更换、激活,使电池组处于最佳浮充待命状态。由于“免维护”的定义误导了许多用户,导致电池组多数处于“免维护”浮充状态,这种状态如存续时间较长,容易使电池组老化、容量变小、寿命缩短。

因此,高度重视对蓄电池的监测管理直接关系到提高不间断电源的可靠性。

1 蓄电池在变电站中的应用现状

1)蓄电池寿命与使用条件、维护情况、充电器质量、本身的质量有直接关系,因此,多数蓄电池的实际使用寿命比预期值要短很多,个别蓄电池失效将会导致整组蓄电池失效。

2)进行手工检测蓄电池较困难,并需要工作人员具备一定的数据分析专业知识,现场往往不易具备这些定期放电检查的条件。

3)蓄电池放电测试时的风险及日常检查费用较高。

4)蓄电池安装后,缺乏科学、准确的监测管理手段,对其使用的合理性不能及时作出准确的判断,贻误了处理的机会。

5)具有电池管理功能的直流UPS电源只能监测整组电池的电压、电流和温度,无法测定电池组内每块电池的内阻和容量,实现前瞻性管理。一旦需要电池向逆变器提供后备电源的时刻,只要电池组中的某一个单体电池内阻突变,容量变小时,会很快“拖垮”整组电池。造成严重后果。

综上所述,对变电站UPS和直流逆变器的电池组进行在线监控和管理是非常重要和必要的,是提高变电站安全可靠运行必不可少的关键环节。

2 单体蓄电池的内阻检测方法

单体蓄电池的内阻检测一般有以下两种方法。

1)直流放电法。在电池两端接入放电负载,测量电池在放电过程的电压变化。由于电池的内阻很小,放电时的电压变化幅值很小,需要较大的放电电流,故只能测量蓄电池内阻中的欧姆阻抗,对极端阻抗则无法测量,直接测量的精度一般很难提高。

2)交流法。向蓄电池注入一定频率的交流信号,然后测量其反馈的电流信号,进行信号处理,从而测得蓄电池内阻,无需放电。可测量蓄电池内阻中的欧姆阻抗和极端阻抗,对蓄电池健康度的分析更加真实、可靠。采用先进的数字信号处理技术实现微弱信号的准确测量,无需把电池从回路中断开,避免了系统安全性的隐患,不受充电机和用电负载的影响,在线测量电池的内阻,数据有效分辨率达到1μΩ,可真正实现实时在线测量,在变电站中得到了越来越广泛的应用。

3 蓄电池在线监测装置的构成及功能

蓄电池在线监控装置是基于交流法,用于在线测量每个单体电池的内阻。该装置有效去除了充电机和用电负载对内阻测量的影响,采用了DSP(数字信号处理)技术实现高精度的在线测量。

蓄电池在线监测装置主要由控制单元、检测模块、内阻模块三部分构成(见图1),各自功能分述如下。

1)控制单元:

(1)用于数据传输、数据处理及人机界面控制;

(2)实时显示电池测量数据;

(3)通过联机可实现远程管理和集中监控。

2)检测模块:

(1)用于蓄电池数据的巡检,准确测量电池的内阻、电压、电流和温度;

(2)提供与PC通信接口。

3)内阻模块:

(1)解决在线测量抗干扰问题;

(2)去除充电机和用电负载对内阻测量的影响。

4 蓄电池在线监测管理系统的结构及功能

蓄电池在线监测管理系统的结构如图2所示。

蓄电池在线监测管理系统有如下功能。

1)实时监测数据显示。实时监测蓄电池的运行状况,包括整组/单体电压,充、放电电流,温度,单体内阻,电池组剩余容量,电池组的放电曲线等。及时发现运行中的异常工况,在线监测蓄电池的性能劣化。

2)对实时监测过程中出现的报警事件进行查询。

3)对历史事件记录数据中报警事件进行查询。

4)设置电池组参数、报警参数等。

5 蓄电池人工监测与在线监测的比较

蓄电池不同监测方法的比较如表1所示。

6 蓄电池在线监测管理系统的应用优势

1)应用蓄电池在线监测管理系统可以减少维护频率,节约不必要的测试和额外维护工作费用,使维护工作变得轻松,降低维护成本;可延长蓄电池使用寿命,减少更换整组电池的频率,减少投入,对电池数量较大的用户,效果更加显著。

2)蓄电池在线监测管理系统可广泛应用于不间断电源(UPS)或电源的直流系统,依据电池的不同数量、不同规格和不同的摆放形式来灵活配置。

3)可对新电池投运前进行性能的检验,检查蓄电池组中性能一致性较差的个别电池,弥补检验手段缺乏的不足。

4)可通过蓄电池智能化的监测,提前预示电池健康状况,发现落后电池,及时处理问题电池,避免因蓄电池失效而引起生产事故的发生乃至系统瘫痪。

5)增加设备管理的科学性,为检修计划的制订提供依据,减少蓄电池更换的盲目性。

6)通过网络化管理,随时方便了解运行状况,以确保蓄电池能提供足够的后备动力。

7 结语

蓄电池在线监测管理系统的推广和应用,体现了计算机技术与丰富的运行工作经验的良好结合,得到了普遍的关注和好评。随着无人值班变电站的大量投入,系统软件的进一步改进和完善,各种前端功能的不断增多,该系统将被越来越广泛地应用。从长期看,蓄电池在线监测管理系统的应用不仅使用户节约了建设、运行和维护资金,避免了重复投资,优化了系统资源,也提高了配网自动化的技术管理水平,减轻了运行维护人员的劳动强度,有广阔的应用前景。

摘要：高度重视对蓄电池的监测管理,直接关系到不间断电源的可靠性。针对蓄电池在变电站应用中存在的问题,结合工程实例,介绍了蓄电池在线监测装置和蓄电池在线监测管理系统的构成及其功能。实践表明,蓄电池在线监测管理系统比蓄电池的人工监测有着十分明显的应用优势,该系统有着广阔的工程应用前景。

3.输电线路在线监测系统设计研究 篇三

关键词：输电线路；可靠性；在线监测

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0099-01

输电线路是电力工业发展的物质基础，分为架空输电线路和电缆线路。输电线路的安全可靠运行，对于地区稳定供电、高质量供电以及保证国民经济健康有序发展，都有着重大的社会意义与经济意义。输电线路的主要作用是输送电能，为各个地区提供电力供应，是电力系统的输送环节，电能损耗小，经济效益高，为电能的输送提供了重要支撑。但是，输电线路的运行环境却并不是很理想，因为输电线路一般都暴露于大气中，很容易受到气象和冰雪、大风、雷电、污秽等恶劣环境的影响而引发故障。目前，对于输电线路维护工作，也十分棘手，存在巡视困难、维修不便等因素。准确检测输电线路的状态特征量，及时发现输电线路的故障，为线路的检修赢得宝贵时间，对于保证输电线路的安全、提高输电线路的可靠性都具有重要意义。

1 在线监测概述

输电线路在电力系统中起着重要的作用，但其安全可靠运行一直是人们关注的热点。我们知道，输电线路的走线距离较远，输电网络覆盖广阔，其中不乏地形复杂、周边环境恶劣的地方。从近几年的欧美大停电、印度大停电到2008年中国南方罕见的冰雪灾害都证明了输电线路的脆弱性。正是由于输电线路的这个脆弱特性，因此很有必要对输电线路采用线路巡视的方式，提取输电线路的运行参数，及时掌握线路运行的状况，发现设备缺陷和隱患。目前，实际运行中的输电线路运行维护方式主要采用传统的人工巡线方式。这种方式对于输电线路的监测有一定的作用，如果发现及时，可以避免发生较大的输电线路故障。但是一旦出现人工失误，将极有可能导致输电线路故障，并且不能实现实时的在线监测。因此，为了实现输电网络安全稳定运行，在技术上，应采用先进的输电线路运行状态在线监测技术和先进的离线监测设备，建立监控中心，为实现从“周期巡检”到“状态检修”的转变提供信息收集、分析处理及设备评估等技术支持。在管理上，需转变生产管理模式，提高管理效率，为技术的效益转化提供人工管理支撑，实现技术效益最大化。

2 输电线路在线监测系统设计

输电线路在线监测系统安装在输电线路运行现场，通过监测相关的状态信息，实现输电线路故障预警，可提高输电线路运行可靠性、保证供电稳定和供电质量。它可以实现对高压输电线路实时监测的设计目标，满足输电线路的在线监测要求。设计的在线监测系统采集的主要运行状态参数有导线舞动参数、导线温度、导线风偏、覆冰程度、绝缘子污秽程度、绝缘子泄漏电流、绝缘子风偏等，真实反应输电线路及杆塔的周围环境。系统在与用户交互方面，它可以从设备情况、监测量、时间段等多个角度采用多种形式的图表对监测数据进行展示，实现分主题的监测数据浏览方式，给用户提供人性化和实用化的监测体验。此外，系统在实现监测数据对比、统计等功能的基础上还提供了高级计算、预测功能。本文设计的输电线路在线监测系统主要包括以下监测子系统。

2.1 绝缘子污秽监测子系统

输电线路的电量参数可以很好的反映其运行状态，如绝缘子表面泄漏电流和电晕电流等电测量参数的变化与污闪的发生过程就有着非常密切的关系。对于不良绝缘子，其绝缘电阻相对于正常绝缘子偏低，其泄漏电流在绝缘子表面和内部都流过，泄漏电流比较大，绝缘子污秽监测子系统可在线监测绝缘子泄漏电流变化过程，通过在线监测数据回传系统，可通过泄露电流值、放电脉冲数及气象参数得出污秽发展趋势，实时显示被监测绝缘子的污秽状况，实现污闪预警。

2.2 输电线路导线舞动在线监测

导线舞动是指导线在垂直平面以几分之一赫兹的低频和高振幅的振动，其振幅最大值可达初始弧垂值的数量级，它的摆动幅度较大，摆动时间也较长，极易导致线路间故障，如导线短路、相间闪络等，严重时可导致导线烧伤。因此，导线舞动的在线监测对于输电线路安全运行具有重要意义。该系统的检测量可以充分反映输电线路的运行状态信息，此外，还具有实时特性，可为运行维护人员发出警报，赢得足够的维护时间，提高输电系统运行可靠性。

2.3 输电线路导线温度监测子系统

温度是众多与电相关的产品中一个不可忽略的因素，同样，在输电线路中，导线的温度是影响输电线路安全稳定运行的重要因素，导线温度的在线监测对于判断输电线路的运行状态具有重要的参考价值。

在日常运行中，导线的温度和众多因素有关。如日照、风速、载流量等。目前，按照现有的技术规定，其考虑了较为恶劣的运行环境，给出的理论温度界限相对于实际运行情况而言是偏保守的。如果运行调度人员仅仅依据现有的技术章程来确定导线的运行容量，其稳态输送容量值的估计也是偏保守的。鉴于此，很有必要结合当地实时的气候状态，实时的监测导线运行温度，通过导线温度在线监测子系统的算法进行分析和计算，确定导线的实时动态载流量，并依此为输电线路输送容量依据，科学合理的确定输入容量等级，充分挖掘输电线路的输送能力。

该温度在线监测子系统可以协助确定出最接近导线实际输送能力的容量等级，能够在一定程度上缓解电力供应紧张。

2.4 输电线路覆冰在线监测子系统

在一些气候恶劣的高原地区，输电线路的覆冰可能性较大。输电线路的覆冰对于电力系统的安全稳定运行存在很大地安全隐患。

常见的输电线路覆冰有雨凇、雾凇、冻雨覆冰等，并不是每一个线路都有可能覆冰，它主要与当地的气候条件有关。影响输电线路覆冰的主要因素有空气湿度、气温等。覆冰的气温条件为-8～0 ℃这个区间，空气湿度为90%以上，当温度与湿度条件都具备时，风速的大小和风向成为决定覆冰厚度的重要参数，最适宜覆冰产生的风速一般为2～7 m/s。条件看似苛刻，然而，在输电线路经过的众多地区，这几个条件恰好可以满足，因此研究输电线路覆冰的在线监测具有重要的现实意义。覆冰首先在导线迎风面产生，当迎风面达到某一覆冰厚度时，在不平衡重力的作用下产生扭矩，使导线发生扭转，从而使导线的另一侧成为迎风面而产生覆冰，如此反复多次后在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。

输电线路覆冰在线监测系统可以很好地监测输电线路的覆冰情况，其监测数据可为输电线路的维护检修提供决策依据，减少覆冰对输电线路造成的损坏。

3 结 语

输电线路的安全稳定运行是电力系统可靠性的一个重要方面。输电线路在线监测系统对于保证输电线路的可靠运行，提高电力系统可靠性具有重要意义。本文首先阐述了输电系统在线监测的理论依据，研究了其运行环境特性，最后从绝缘子污秽、导线舞动子系统等方面给出了输电线路在线监测系统的设计组成。本文研究成果可为电力输电线路的在线监测系统研究与构建提供理论指导。

参考文献：

[1] 杨巍巍.输电线路状态在线监测系统终端[D].上海：上海交通大学，2007.

[2] 李志先.输电线路状态参数在线监测的取能电源及系统设计研究[D].重庆：重庆大学，2008.

[3] 王秋瑾.架空输电线路在线监测技术的开发与应用[J].电力信息化，2009，（11）.

4.蓄电池在线监测系统 篇四

窑尾烟气在线监测数据超标说明

xxx市环境监察支队：

xxxx公司窑尾烟气在线监测系统于11月1日至11月3日8时期间，多次出现氮氧化物数据超标现象。经联系xxx有限公司技术人员到厂，对窑头在线监测系统进行故障排查，查出烟气在线监测分析仪预处理系统故障造成测量参数出现漂移现象，导致了氮氧化物折算数据超标。

经维护人员现场反复排查、处理，目前故障已排除，并重新标定了分析仪，烟气在线监测系统目前已恢复正常运行。

特此报告

5.尾矿库在线自动监测系统解决方案 篇五

一.需求分析：.......................................................2

二、方案设计........................................................4

（一）监测指标选择.............................................................................................4

（二）监测系统设计.............................................................................................6 1．浸润线监测................................................................................................6 2．库水位监测................................................................................................7 4．坝体位移监测............................................................................................7

5、视频监测....................................................................................................7

（三）某尾矿库安全监测系统设计方案.............................................................8

三、运营/管理......................................................10

（一）设备安装...................................................................................................10

（二）运营管理...................................................................................................11

四、产品映射.......................................................13

五、标准支持.......................................................14

六、标准化程度.....................................................16

七、效果分析.......................................................16

一.需求分析：

安全生产事关广大人民群众的根本利益，事关改革发展和稳定的大局。我国在确立了“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产基本方针和“安全发展”的指导原则后，从安全法制、安全责任、安全投入、安全科技和安全文化等方面入手，强化安全监管工作。但受我国现阶段生产力发展水平较低、企业安全生产基础薄弱、从业人员安全意识不强、安全法制不健全等因素的影响，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起了国家的高度重视。

金属与非金属矿山是工业生产的高危行业，其事故发生起数和死亡人数在全国工业安全生产领域占较大的比重。尾矿库是金属与非金属矿山安全生产的重要环节，也是该领域的重大危险源之一，作为具有高势能的人造泥石流危险源，其一旦发生事故，将会给下游人民生命财产安全造成巨大损失，给当地环境造成严重污染，给当地的经济发展和社会稳定也带来严重的负面影响。

经过50多年发展，我国已成为世界矿业大国，目前全国有金属非金属矿山92071座，其中金属矿山8239座，非金属矿山83832座，冶金、有色、化工、核工业、建材和轻工业等行业的矿山都有尾矿设施。经初步统计，全国有尾矿库7610座，总库容约5×109m3,堆存尾矿约5.5×109t。其中正常运行的约有4800座，占63％，危库、险库和危险性较大的病库约有2810座，占37％。

我国作为发展中国家，经济比较落后，从安全上看，尾矿库还存在以下不利因素：一是筑坝尾矿粒度细。由于筑坝的尾矿粒度细，细尾矿的力学强度低、透水性差、不易固结，造成坝体稳定性较差；二是上游法筑坝多。我国目前85％的尾矿库采用上游法筑坝，较下游法和中线法筑坝的坝体稳定性差；三是尾矿库安全设计标准较低。我国作为发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低；四是小型库多。我国矿山规模小，四等库及四等库以下的小型尾矿库占90％以上；五是受地震威胁大。我国是多地震国家，尾矿库防震抗震是重要问题；六是失事后果严重。我国人口众多，尾矿库难以避开居民区和重要工业、交通设施，一旦失事，损失巨大。

美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，尾矿库事故的危害，在世界93种 事故、公害的隐患中，名列第18位。它仅次于核武器爆炸、DDT、神经毒气、核辐射以及其它13种灾害，而比航空失事、火灾等其它60种灾害严重，直接造成百人以上死亡的尾矿库事故已不鲜见。如1972年2月26日，美国布法罗尼河矿尾矿坝溃坝，造成125人死亡，4000人无家可归；1985年7月中旬，意大利东北部的普瑞皮尔尾矿库溃坝，造成250人死亡。

我国尾矿库历史上曾发生过多起重特大事故，给人民生命财产安全造成了重大损失。如：1962年9月25日，云锡公司火古都尾矿库溃坝，造成171人死亡、92人受伤，受灾人口13970人；1994年7月13日，湖北大冶有色金属公司龙角山尾矿库溃坝，造成30死亡；2000年10月18日，广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，造成28人死亡、56人受伤。

近年来，尾矿库垮坝造成人员伤亡和有毒污染物下泄的事故屡有发生，给人民群众生命财产安全造成重大损失，对环境安全构成重要威胁。据初步统计，自2005年以来，全国发生尾矿库溃坝等重特大事故17起、死亡41人，重伤1人，轻伤28人，给人民群众生命财产和环境安全带来严重损失。其中：2006年4月30日陕西镇安尾矿库溃坝，造成17人死亡、5人受伤。

尾矿库的安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。我国安全生产市场急需尾矿库溃坝灾害的实时、连续监测的技术和产品。

尾矿库自动化安全监测系统的实施，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，可以提高尾矿库的安全性，保障库区下游企业正常运转及库区人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，保护生态环境。

水利工程和高边坡工程的监测技术发展较快。从20世纪50年代开始，在我国大坝、高边坡变形监测领域开始研究和使用人工变形监测系统，其中应用经纬仪、3 水准仪等监测仪器监测坝体变形的监测方法有视准线法、引张线法、前方交会法、坝面水准测量法以及连通管法等。20世纪70年代末，以传感器为基础的大坝自动化变形监测系统开始应用于葛洲坝水利枢纽、新丰江水利工程等坝体位移的监测中。20世纪90年代开始了大坝及高边坡的GPS自动化变形监测系统的研究，GPS技术已经应用于三峡工程、黄河小浪底水利枢纽工程、浙江天荒坪抽水蓄能电站、湖北清江隔河岩水利工程、龙羊峡水库近岸等大坝或高边坡的变形监测。目前，多传感器数据融合的大坝变形自动监测技术、监测系统的自动化、网络化和信息化技术是大坝和高边坡工程监测领域的研究发展趋势。

当前尾矿库较为落后的安全监测技术和监测手段，不能满足包括企业自身在内的全社会对于提高尾矿库管理水平和安全状况的迫切需要。目前，我国尾矿库的监测技术还处于起步阶段。尾矿库的管涌流土、地震液化等坝体内部致灾因素引起坝坡失稳的预警技术基本属于空白，其监测、预警技术的研究成果较少。特别指出的是，我国尾矿库数量多、分布广，因此尾矿库自动化安全监测系统的设施实施是面向我国尾矿库安全的重大需求，具有良好的应用前景。

二、方案设计

（一）监测指标选择

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定；同时，从尾矿坝坝顶排放尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透；此外，汛期大量降雨。这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大渗流场。再者，尾矿沉积体属非均值体，排矿部位又需要经常调换；坝体又在不断增高；况且在尾矿库整个服务期间内，矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。这就是尾矿坝渗流场异常复杂的原因。浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状，因此，对于浸润线位置的监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。如图1所示，图中孔隙水压力为0的线即为尾矿坝的浸润线。

图1 某尾矿坝孔隙水压力分布图（单位:kPa）

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。具体地说：一个完善的设计在设计文本中会给出防洪所需的调洪水深，并要求在设计洪水位（即最高洪水位）时，要同时满足设计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此，对于库水位位置的把握可以直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生，有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由此可见，库水位的连续动态监测也是尾矿库安全监测的重要内容之一。图2给出了安全滩长监测法的示意图。

图2 安全滩长检测法

如图2所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上用皮尺量出[Lg]，并插上标杆a，用仪器测出a点地面标高Ha，当Ht = Ha – Hs≥ [Ht] 时，即认为安全滩长满足设计要求。否则，不满足。同理，也有安全超高检测法。

尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标，因此对于坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急对策措施，从而避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害。图3给出了尾矿库尾矿坝的典型变形矢量图，从图中可知坝体下游坡发生向下和偏向下游的变形。

图3 尾矿坝典型变形矢量图

在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，当前的检测方法较难准确并快速测定这两个指标，问题在于水边线的界线很不明显，该处又无法进人，通常只能目测。据此推算出来的总干滩长度和调洪干滩长度自然也是极不可信的。因此，在尾矿库安全自动化监测系统中，应增加快速并简捷的标高测定方法。因此，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，是尾矿库安全监测需要测定的指标。

此外，在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。综上所述，金属非金属矿山尾矿库安全监测系统监测指标包括：浸润线；库水位；滩面标高；坝体位移；视频图像。

（二）监测系统设计 1．浸润线监测

一般选择尾矿库坝上最大断面或者一旦发生事故将对下游造成重大危害的断面为监测剖面。大型尾矿库在一些薄坝段也应设有监测剖面。每个监测剖面应至少设置5个监测点，并应根据设计资料中坝体下游坡处的孔隙水压力变化梯度灵活选择监测点。尾矿坝坝坡浸润线监测仪器分两类。一类埋设测压管，人工现场实测；另一类是埋设特制传感器，进行半自动或自动观测。

浸润线监测仪器埋设位置的选择，应根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）中规定的计算工况所得到的坝体浸润线位置来埋设。在作坝体抗滑稳定分析时，设计规范规定浸润线须按正常运行和洪水运行两种工况分别给出。设计 6 时所给出的浸润线位置应是监测仪器埋设深度的最重要的依据。

2．库水位监测

一般在库内排水构筑物上设置自动监测仪，将所测信号传给室内接收机处理得到库水位。既准确，又适时。需要指出的是，库内排水构筑物一般位于尾矿库内，排水构筑物周边为尾矿澄清水，因此需要在监测系统布置前，针对特定尾矿库的实际情况，灵活选择施工方案。

3．干滩标高监测

干滩标高的测量不同于其它点标高的测量，这是由尾矿坝自身的运行特点决定的，随着尾矿坝的不断填筑加高，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高是两个动态变化的指标，因此，不能在某一位置架设坚固的不能移动的标高监测设备。采用移动GPS，定期监测尾矿坝滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高。该方法灵活简便、具有较高精度、利于位置变化。

4．坝体位移监测

正是由于过去对尾矿坝坝体位移监测认识不足，尾矿坝位移监测手段不多。坝体变形计算至今尚未纳入设计规范。对于较大的尾矿坝，设计仅在坝体表面设置位移观测桩。具体监测手段主要有人工用经纬仪监测和GPS自动监测两种。根据坝的长短至少选择2～3个监测剖面。一般在最大坝高处、地基地形地质变化较大处均应布置监测剖面。

每个剖面上根据坝的高矮，在坝坡表面从上到下均匀设置4～6个监测点。最下面一个点应设置在坝脚外5～10m范围内的地面上，以用于监测尾矿坝发生整体滑动的可能性。

5、视频监测

在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通 7 常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。

（三）某尾矿库安全监测系统设计方案

某尾矿库初期坝坝顶标高为163.5m（东坝坝高为20m，西坝坝高为24.2m）。后期坝坝顶标高为220m。后期坝采用上游式尾矿筑坝。最终总库容为1350万m3。2008年1月子坝坝顶标高为201m，沉积滩顶标高约为198m。目前总坝高为58.7m，总库容不到1000万m3，暂属四等尾矿库。当沉积滩顶标高达到199.3m时，就升为三等尾矿库。该尾矿库安全监测系统监测设计方案为：

1、库水位监测

1）监测部位：尾矿库溢水塔上。

2）监测仪器：电子水位传感器（无线传输）。3）仪器数量：1个。

2、滩顶和滩面标高监测

1）监测部位：在东坝和西坝的沉积滩面上各选三条垂直于子坝的直线，直线间距为100 m。在每条线的滩顶和距滩顶70 m处各设一个滩面标高两个点均为监测点。

2）监测仪器：小旗和移动GPS，定期检查小旗标高，并输入软件。3）仪器数量：移动GPS一台，小旗12杆。

3、浸润线监测

1）监测部位：选择了（位于钻孔ZK13以东3～5m处）、Q2（位于钻孔ZK01以东3～5m处）、Q3（位于钻孔ZK23以东3～5m处）、Q4（位于钻孔ZK31以东3～5m处）。

在Q1、Q3剖面的第一、三、五期子坝顶各布设两个浸润线观测点（两点间距0.5m），每个点埋设1个传感器。第一期子坝顶两个传感器的埋深分别为6m和10m（自孔口地面算起）；第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和13m；第五期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和15m。

在Q2、Q4剖面的第三、五期子坝顶各布设1个浸润线观测点，每个点埋设1个传感器。第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为13m；第五期子坝顶两个传感 器的埋深分别为15m。

2）监测仪器：振弦式孔压传感器、光纤渗压传感器。

3）仪器数量：振弦式孔压传感器（10个），光纤渗压传感器（6个）。

4、位移GPS监测

1）监测部位：在东坝最大坝高剖面G1和西坝最大坝高剖面G2的坝坡上各布设4个监测点。4个监测点的位置分别设在坝脚、第一、三、五期子坝顶上。

2）监测仪器：GPS 3）仪器数量：一个基站、八个测点。

5、坝内位移监测

1）监测部位：ZK53、ZK15、ZK24、ZK32以东3～5m，每个断面3个位移监测点。

2）监测仪器：测斜仪＋测斜管。

3）仪器数量：SINCO测斜仪一台，测斜管若干长度。

7、可视化监测

在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，通过现场摄像头实时拍摄并快速传输至控制室的显示屏幕上，能够直观地显现尾矿库生产放矿及筑坝运行等情况。

图4 某尾矿库安全监测系统结构图

图5 某尾矿库安全监测系统安装图

三、运营/管理

（一）设备安装

在尾矿库安全监测系统安装时，应注意以下问题：

1．安装的仪器设备的安全问题。尾矿库一般处在高山峡谷等人员稀少的场地，且尾矿库占地面积较大，因此，仪器设备的防盗问题是面临的安全问题之一。因此，传感器、摄像头及GPS等设备应安装稳固，均应在安全过程中考虑防盗问题，GPS接收机应放置在水泥墩内，避免因为设备主机被盗，导致系统无法正常工作。

2．购买的GPS等设备应该有避雷装置。GPS设备靠接收星历信号来准确测定坝体变形状况，GPS天线应尽量选择轭流圈天线，尽可能保证雷雨天气的设备安全。

3．安装位置应考虑尾矿坝填筑过程高程变化。尾矿库的运行期为尾矿坝不断升高、储存尾砂库容不断增大的过程，与水利工程不同，其坝顶高程随着生产运行期的发展不断变化。此外，对于上游式尾矿坝来说，其坝轴线还要不断向库内前移（如图6所示）。因此，GPS、孔压传感器等设备的埋设位置应能够满足尾矿库整个运行期安全监测和安全管理的需要，应针对整个运行期综合考虑。

图6 上游式尾矿坝筑坝方式图

4．应注意浸润线监测仪器埋设位置。尾矿坝总在不断加高，尾矿坝浸润线还受降雨和放矿水的影响，其深度在一定范围内经常变动。现有的观测设施只能测出进水孔处的水头或孔隙压力。从流网图可知：只有当某个深度的水头与该深度的高程相等时，或者说当某个深度的孔隙压力接近于零时，该深度才是浸润线的位置。监测仪器埋深了，测得的浸润线比实际浸润线低；仪器埋浅了，测不到浸润线。浸润线的位置应根据设计资料综合考虑。

（二）运营管理

基于金属非金属矿山尾矿库安全监测系统，在尾矿库的运行过程中，除了应及时掌握各种监测技术指标的最新数据外，还要有尾矿库安全与否的预警技术和响应方法。本系统认为，应结合尾矿库定量安全评价方法，通过对尾矿库运行期的安全评价和监测指标数据安全度分析后，可以建立尾矿库运营管理的预警技术和响应方法。

1．浸润线指标的预警方法

通过尾矿坝现状的勘察和资料分析，掌握特定尾矿坝的沉积规律、材料分区及概化方法、堆坝材料的物理力学特性指标，通过渗流验算及分析，掌握汛期设计资料允许的最高浸润线高程。该指标即时浸润线监测指标的预警及响应标准。

其中，渗流验算的计算方法如下所示： 渗流分析的基本方程为：

式中，[K]为透水系数矩阵；{H}为总水头向量；[M]为单元储水量矩阵；{Q}为流量向量；t为时间。

对于等别不高的尾矿库，还可以依据国家标准《构筑物抗震设计规范》中有关尾矿坝浸润线高度的预警指标进行预警。

2．防洪能力的预警方法

防洪能力的预警是避免汛期发生尾矿库漫顶溃坝事故的最有效方法。通过调洪验算得到当前库水位下，设计最高洪水位下尾矿库需要的调洪水深，即可以掌握当前干滩长度是否满足调洪水深的要求。

3．坝体位移的预警方法

通过尾矿坝当前运行现状的有限元强度折减法坝坡稳定性分析，可以近似得到发生极限滑动情况时，坝体一定深度及表面的变形情况，并结合尾矿坝位移监测趋势及变形率的定性判断，可以准确把握尾矿库因受力情况发生位移趋势及变化速率，从而及时预警并采取响应措施，疏散下游群众，并采取积极措施加固坝坡，避免因坝坡失稳发生溃坝的严重危害。

其中，强度折减法计算坝体位移量的计算方法如下所示：

图7 坝坡有限元网格示意图

图7为一坝坡的有限元网格示意图，假定A点为某一单元的一个高斯点，以下关于点的应力分析均以A点为例。设尾矿的抗剪强度指标为c和?，则土的抗剪强度为：

假设尾矿的抗剪强度以某一折减系数F按下式进行折减：

当折减系数较小时，尾矿的抗剪强度较高，整个坝坡基本处于弹性状态。然后逐渐增加折减系数，则尾矿的抗剪强度逐渐降低，坝坡中处于弹性的范围会相应减少。如对于A点，当折减系数增加到某一较大的值时，会不再处于弹性状态，其摩尔－库仑强度包线会下移至与应力摩尔圆相交。

当折减系数继续增加，尾矿的抗剪强度进一步减小，坝坡的塑性区会进一步增大；当折减系数增加到某一数值时，塑性区形成连通的区域，尾矿沿该剪切面发生不收敛的塑性剪切变形。此时认为坝坡发生破坏，强度折减系数即认为是坝坡的整体安全系数；滑裂面的位置可根据位移增量等值线或最大剪应变增量等值线的疏密来确定，也可根据破坏区域的范围来判断。

基于刚体极限平衡理论的坝坡稳定分析方法已相当成熟且广泛应用于尾矿坝在内的边坡稳定分析中。然而，该法在处理荷载条件和边界条件复杂的边坡时常遇到困难。基于强度折减的有限元法，能够处理复杂荷载和边界条件，算法先进，可以更为准确地分析尾矿坝的坝坡稳定性，为尾矿库安全监测位移指标的预警提供依据。

4．注重与日常巡检工作结合

尾矿库安全监测系统的实施，可以使管理者在主控制室内能够及时把握尾矿库的最新动态和监测指标信息，但是，尾矿库安全监测系统不能完全代替尾矿库日常巡检工作，应与日常巡检结合，通过监测指标和日常巡检结合的比对，能够更为科学的掌握尾矿库的安全状况和运行特点。

四、产品映射

1．孔压传感器的技术要求

1）准确度高，灵敏度高，稳定性好，体积小，重量轻，直接频率输出，激励电路封装在水密壳体内。2）测量范围：0.1、0.2、0.3、0.6、1.0、3.0、6.0、10.0、MPa（对应于10-1000m水深）。

3）准确度：±0.5%FS。

4）可直接用于江河、湖泊、海水的深度和液体压力的测量，也可用作剖面系统的深度传感器。

2．GPS设备的技术要求

1）GPS接收机及其配套设备，要求包括从数据采集、集中传输、解算处理、显示和记录及避雷和防盗等安全保护设施的全部设备。

2）精度要求，水平：3mm+0.5ppm ,垂直：5mm+0.5ppm；上述精度指标要求有国家光电检测中心等权威机构的检测结果，并具有权威机构颁发的证书。

3）解算软件上有各个GPS接收机的独立监控模块，通过解算软件，可以在计算机中实时显示具有上述精度的各个GPS接收机的坐标和位移量，并能够实时记录在文本文件中。

4）GPS接收机天线为轭流圈天线。5）具有避雷设施及其它安全保护措施。

五、标准支持

在尾矿库安全领域，技术标准主要参照《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）。该标准有关尾矿库安全监测系统的规定包括以下内容：

1．4级以上尾矿坝应设置坝体位移和坝体浸润线观测设施。必要时还宜设置孔隙水压力、渗透水量及其浑浊度的观测设施。

2．做好日常巡检和定期观测，并进行及时、全面的记录。发现安全隐患时，应及时处理并向企业主管领导报告。

3．尾矿库运行期间应加强浸润线观测，注意坝体浸润线埋深及其出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制。

4．尾矿库滩顶高程的检测，应沿坝（摊）顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于20mm。当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1～3个点；当滩顶高低相同时，应选较低处不少于3个点；其他情况，每100m坝长选 较低处检测1～2点，但总数不少于3个点。

5．根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库、正常库四个等级。除正常库外，前三类从文字上看，只是程度有所不同。尾矿库安全度定义紧紧依靠尾矿库安全监测系统中设定的监测指标来评判。

例如，危库是指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库，危库必须停止生产并采取应急措施，危库定义见图8。

图8 尾矿库安全度中危库的定义 尾矿库安全度中同时满足图9四个工况的尾矿库为正常库。

图9 尾矿库安全度中正常库的定义

综上所述，尾矿库安全监测系统能够紧扣我国现行尾矿库安全技术标准，具有较大的实用意义和价值。

六、标准化程度

尾矿库安全监测系统监测的浸润线、库水位、滩面标高、坝体位移、视频图像，均能够为尾矿库日常安全管理及尾矿库安全运行服务。我国尾矿库中85%以上为上游式尾矿坝筑坝，该系统对于上游式筑坝的尾矿库具有良好的应用前景，今后监测系统若能与不同等别尾矿库相结合，上升到安全技术标准，可以全面提高我国尾矿库安全管理水平，减少我国尾矿库事故发生的数量，保障尾矿库库区人民生命财产、环境安全及社会稳定，为构建和谐社会服务。

七、效果分析

当前，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起全社会的高度重视。在《国务院关 于实施国家突发公共事件总体应急预案的决定》（国发〔2005〕11号）中明确要求 “科技部、教育部、中科院、社科院、工程院、中国科协等有关部门和科研教学单位，要积极开展公共安全领域的科学研究；加大公共安全检测、预测、预警、预防和应急处置技术研发的投入，不断改进技术装备，建立健全应急平台，提高我国公共安全科技水平”。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中把“公共安全”问题列入了国家科技发展的“重点领域”，要重点研究开发地震、台风、暴雨、洪水、地质灾害等监测、预警和应急处置关键技术，森林火灾、溃坝、决堤险情等重大灾害的监测预警技术以及重大自然灾害综合风险分析评估技术。同时，2007年国家安全生产监督管理总局、国家发展改革委、国土资源部、国家环保总局联合组织了全国范围的尾矿库专项整治行动，使得尾矿库的安全运行和管理已引起全社会的广泛关注。

6.蓄电池在线监测系统 篇六

李会平

(石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，石家庄050801)

【摘要】主要介绍了如何构建城市供水管网水质在线监测系统，及其相应的通讯网络结构，控制方式，系统特点及其具体应用。

【关键词】城市供水在线监测系统余二氧化氯检测仪流量计压力变送器水质自动采样仪GPRS通讯设备

石家庄高新区供水厂位于高新技术产业开发区，秦岭大街以东，黄河大道以北，设计供水规模为5万tn3/d,服务人口4.6万，服务面积5.8km2。供水厂主要包括清水池、送水机房及配变电所、二氧化氯消毒间、机修、库房、车库、综合楼等，总建筑面积

172m2，占地54.74亩(1亩〜667m2)。供水一期水源为地下水源，各水源井采水由深井泵提升经集水管线汇集到输水管线，再由输水管线进人供水厂，在供水厂经过二氧化氯消毒处理后进人清水池，送水机房的4台送水机将清水池清水输送进入开发区给水管网到各用水户。系统概况

石家庄高新区供水在线水质监测系统其主要功能是实时监测石家庄高新区供水管网各主要用水单位的水质、水量参数，并通过数据采集系统将监测仪器所获得的监测数据采集打包发送到供水厂监测中心站及总公司调度中心，当检测数据超标时，自动监测系统还能够按要求自动抽取超标水样。系统结构见图1。

系统硬件组成

系统硬件包括:余二氧化氯在线监测仪器、在线pH仪、流量计(记录用户的实时及累计用水量）、水质采样器、数据采集及通讯部分(GPRS)。

（1）监测仪器是自动监测站系统的核心部分，监测仪器的性能直接影响自动监测站系统的整体性能，如果监测仪器性能稳定可靠，则自动监测站就能够长期稳定地运行，如果监测仪器性能较差，不但会造成自动监测站维护工作量的增大，而且还会影响自动监测站的连续运行。因此在选择满足测量精度等技术要求方面的产品后，应着重考虑的则是仪器的性能稳定、维护工作量、试剂消耗等问题。

（2）数据采集器是自动监测站的神经中枢，主要功能是实时采集监测仪器获得的监测数据，并将所采集到的数据实时发送到中心监测站，同时还应具备触发功能，待监测到超标数据时，能够触发采样仪留取超标水样。通讯系统一般要求可靠性能要好，不受外界因素干扰条件影响；运行稳定，具有断电数据保护性能;兼容性好，能够将监测数据转化为不同的格式供不同的数据库调用；适用性好，可以满足不同安装条件、安装地点的影响等。根据监测设备的具体要求，并考虑系统的可靠性、稳定性、先进性，我们选用二次数据采集器。

（3）水质采样器是自动监测站不可或缺的重要组成部分，其主要功能是执行数据采集器给出的超标采样命令，随时采集超标情况出现时的供水管网的水样，超标水样通过采样头进入采样吸管内，通过采样仪控制器流人样瓶，达到采样量要求后,采样仪停止采样并把多余的水样通过采样管路吹回水体中去。水质采样器同时还具有流量等比例采样、时间等比例采样、复合采样等功能，符合国家有关水质采样的具体要求。

(4)在数据通讯方面，整个水质监测系统采用中国移动的GPRS无线通讯网络，GPRS网络系统具有覆盖面广、工作可靠、实时性强（永远在线）、运行经济等优点。同时网络的建设、维护、升级都不需要用户投人，用户只是利用GPRS网络，自行组成自己的信息网络系统，并由此实现办公自动化、实现数据通道和短讯道通的同时使用，且永远在线，不存在通讯障碍。在实际应用过程中，客户可选择包月或按通讯数据量等各种数据方式，是当今公认的运行费用较低的一种通讯方式。通过此通讯方式，可在供水厂中心监测站、调度中心及相关的主管部门的任一台计算机上，安装一部GPRS接受机和相应的系统软件，就可以接收自动水质监测装置的数据信息。该系统还可以注人15个普通的接收手机号码，一旦水质指标超标准将自动报警到各领导和主管人员的手机上。操作人员和主管领导可以及时掌握超标情况，即时采取应急处理措施。系统主要功能

数据采集与接收:数据采集单元将各设备的测量数据通过终端GPRS(DTU)发回中心，中心接到数据后进行解析、存储、分析。

远程控制设备采样测量及参数设定:在本系统中，开发人员通过大量的努力，不仅实现了远程数据采集与接收，而且还实现了远程控制设备的操作，如:采样、测量、清洗、参数设定等功能。开发人员克服了不同设备的通讯协议不同、无技术支持、无工程实例等技术难点，实现了以上控制功能，大大方便了使用及操作人员的方便，并可做到对各监测点更直接、更有效的控制。

历史数据管理:方便的查询功能，用户可查询各重点用水户水质的历史数据。组态両面与数据显示:采用组态王进行工控画面开发，画面直观、操作方便。报警功能:具有通讯报警、设备故障报警。

统计报表:可自动生成日报表、月报表、年报表及分析图表。4 系统工作方式

轮询式自动召测:用户可根据自身需求设置上传上报数据的时间间隔，主站定时呼叫各从站，从站将测量数据上报给控制中心。

手动召测:除了定时轮询之外，用户也可根据需要随时通过问询的方式，召测各GPRS从站，从站将测量数据上报。

参数设置:用户可在远程控制中心，通过远程控制画面对各在线监测设备进行参数设定。

系统工作流程见图2。

图2系统工艺流程 5 技术特点

（1）余二氧化氯在线监测仪器采用了国际上先进的分析技术，精度髙，对水样的要求宽泛，不受水质情况变化的影响，运行可靠，维护量小。

（2）主要在线分析仪器均选用经过长期实践应用证明其可靠稳定的监测设备，在国内外同类场合均有过典型的应用。

（3）数据通讯采用目前技术非常成熟的移动通讯GPRS网络，不受安装地理位置的限制，运行稳定可靠。

（4）对于重点用水单位，系统还配备了先进的ISC06712FR型水质采样器，实现定时采样、流量等比例采样、随机抓取水样、超标报警触发采样等采样方案，该采样器为恒温采样器，可以将采集的水样保存在符合国家标准的温度环境下，避免了因水样水质变化而导致的分析误差。中心监控站软件

本软件控制画面用组态王进行软件开发，内嵌GIS画面。报表格式采用VB的OLE功能，自动生成EXCEL报表，用户可按需求自由编辑报表格式，可以最大限度满足各种用户不断变化的需求，大大降低了系统的维护成本。

（1）内置小型GIS(全球实时定位地理信息系统)。可以从地图上清楚了解各个重点用水户监测现场分布情况，及实时监测数据。

（2）丰富的报表、图表功能。

余二氧化氯、pH、实时流量等测量指标均可采用折线图及柱形图多种图表形式进行分析显不。

（3）用户自由化的报表设计。（4）通讯数据格式公开，易于扩展。

（5）具有手工录入方式，将不在各重点用水户监测现场的参数（如实验室测量的数据）手工录入存入到数据库，在各种报表图表中显示出来。

（6）具有丰富的查询功能，软件提供了各被监测用水企业的企业信息、联系人信息、地图查询、历史曲线、历史数据等丰富的查询功能。

（7）客户端软件:局域网上的所有用户均可通客户端软件，浏览监控水质情况。

7.蓄电池在线监测系统 篇七

关键词：LTC6811,电池组监控,在线实时数据

引言

目前通信电源所使用的蓄电池大多是先进的阀控式密封铅酸蓄电池, 这种电池的每节单体电压一般为2V, 以24节串联的方式组成48V电压系统, 单个蓄电池故障就会影响到整个蓄电池各项性能指标。为了保证电池组的正常工作, 需要对单体电池的健康状态进行安全管理。所以对蓄电池组的电压、温度、总电流等单体数据和总体运行历史参数进行在线实时监测及故障自动诊断与报警, 及时发现性能降低的电池, 在即将失效的电池影响同组其它蓄电池之前识别出和更换落后电池, 避免了相互影响。不断确认自身处于正常运行状态, 从而延长整体电池组系统寿命, 提高电源的可靠性和安全性。

1 系统总体设计

传统电池监测较多使用分离器件法, 通过电阻、电容、运放和ADC等实现多个参数的采集。硬件复杂, 精度低, 抗干扰能力差。分析比较现有各种蓄电池电压测量方法[1,2], 给出了在电池组在线监测仪研发方面的两项关键技术如图1所示:一是采用凌力尔特公司LTC6811组成单一种类芯片线性采样电路, 并以STM32F103微处理器为核心, 作为下位机负责采集实时测量电池组电池电压、温度、电流, 实现了对电池组运行参数的现场实时动态监测管理。二是选用RS485作为下位机与上位机工控机实现远距离通信的串行接口, 在上位机上建立完整的数据记载和分析并建立起一个相应的数据库系统。为蓄电池建立完整的病历, 通过对同一蓄电池的运行历史数据的分析和同型蓄电池的运行数据的一致性分析, 数据采集和趋势逻辑分析功能做到准确判别电池健康状态, 并将蓄电池组全部信息通过以太网远传至监控中心机房。可支持多地点电信基站和多套电池系统, 数据可存储在网内任何PC或者站点, 实现了分布式机房蓄电池组的在线检测和集中管理。

2 参数硬件采集系统的设计

LTC6811[3,4]是凌力尔特公司推出的第四代多节电池的电池组电压检测芯片, 其内置模数转换器, 可测量12个串接电池测量, 输入电压范围为0~5V。堆叠式架构可以把多个LTC6811器件串接起来。内置的频率可编程三阶噪声滤波器的16位增量累加型ADC具有优异的抗开关噪音、较强电磁兼容抗干扰性能。电压采集优于0.04%的高精度, 1.2m V最大总测量误差。工作温度范围-40°C至125°C满足汽车级芯片标准 (符合ISO26262 (ASIL) 标准) 要求。内置了一个热停机电路、一个冗余电压基准、扩展的逻辑测试电路、导线开路检测功能、一个看门狗定时器和在串行接口的数据包误差检验, 全套自测试确保无潜在故障情况。完全适用于通讯基站的复杂的工业应用的环境。

本系统运用LTC6811-1配合STM32Fl03单片机对串联电池组的单体电压进行采集, 如图2所示。两个LTC6811-1串联使用可采集24块单体2V电池串联的48V电压数据。STM32F103与LTC6811-1通过SPI通信接口进行通信。两者之间, 选用现在性能优异的数字隔离芯片Si8441进行完美隔离。相邻的LTC6811-1仅需单个变压器通过iso SPI端口之间连接。

2.1 单体电压采集

确定电池健康状态的基础是非常准确的电池电压测量。将串联的单体电池分别接入LTC6811-1两个芯片的C0到C12电压采集输入端。ADCV命令用于启动电池输入 (引脚C0至C12) 的测量。频率可编程ΔΣADC选用标准7k Hz速率的标准操作模式, 在该模式中, ADC具有高分辨率和低总测量误差, 实现超卓的噪声抑制速度与准确度的最优组合。为提高ADC读取质量, 还使用了外部滤波器。在输入通路中插入100Ω的串联电阻器, 而不会引入重大的测量误差, 这可以通过提高滤波器电容或借助软件和一种校准程序进行数学补偿予以改善。采用接地电容器滤波抑制电池电压纹波, 可在电池输入与V-之间增设0.1μF并联电容器, 可将HF噪声去耦至V-, 一个串联电阻和电容器以构成RC低通去耦滤波电路抑制30 d B电压信号中的高频噪声干扰。为了保护电压采集输入端, 防止超限电压冲击, 在输入端口并联一个稳压管, 选择大于2倍的单体电池工作电压2V的稳压管。两项保护措施提高了芯片耐浪涌的冲击能力, 有助于抑制具潜在破坏性的高能量瞬变。

2.2 总电压检测

LTC6811的ADSTAT命令是一种用于测量以下内部器件参数的命令:所有电池的总和 (SOC) 、内部芯片温度 (ITMP) 、仿真电源 (VA) 和数字电源 (VD) 。所有电池测量结果的总和是C12和C0之间的电压 (具有一个20:1的衰减) 。电池测量结果总和的16位ADC测量值 (SOC) 存储在状态寄存器组A当中。利用SOC值, 可由下式得出所有电池电压测量结果之和:

2.3 电池电流的捕获和温度采集电路

由于可以直接连接电池, 所以对收集电池电压测量值以及关联电池电压测量值与温度和电流而言, LTC6811具备独特优势。内部集成辅助ADC, 通过其通用I/O (GPIO) , 可将外部传感器测量值多路转换至电池电压采样系统。内部的特定命令自动地处理这种同步功能。ADC负责测量GPIO (n) 上的电压 (相对于V-) 并将测量结果存储于寄存器中。将温度传感器热敏电阻输出的电压量输入到ADC端口, 可以完成温度测量;将霍尔电流传感器的输入接入ADC端口, 可以完成电池组电流的测量。辅助ADC采用的ADC具有Δ∑调制器和一个位于其后的SINC3有限脉冲响应 (FIR) 数字滤波器。这极大地降低了输入滤波要求。由于测量均参考于V-, 因此GPIO引脚将始终采用一种接地电容器配置。

2.3.1 电流测量硬件电路电流测量系统

采用瑞士莱姆LEM DHAB系列传感器, 适用于测量直流、交流和脉冲电流, 主要应用于大功率、低电压的蓄电池监测, 广泛地应用于测量大的电池电流。原边电路 (大功率) 和副边电路 (电子电路) 之间采用电气隔离设计, 提供了一种非接触式的低功耗解决方案。传感器的输出能真实反映通电导体的真实波形。LEM DHAB输出是电压数据, 副边电压为2V, 输出电压通过LTC6811辅助ADC输入 (GPIO引脚) , 如图3所示。其可产生两个与所提供之VCC成比例的输出, 并产生连接至GPIO引脚。

2.3.2 温度采集电路

电池单体节点温度是组态信息中的重要参数, 温度采集电路如图4所示。设计中选取负温度系数 (NTC) 热敏电阻作为外部温度传感探头, 将温度信号转换为电压信号。LTC6811-1的VREF2引脚专为温度检测所需的电流而设计, ADC测量以VREF2引脚电压标称值3V为基准, 用于驱动多个10kΩ热敏电阻NTC, 提供偏置所需的电流, 偏置电阻器的选择依据是与NTC值相对应, 选用精度为1%的10kΩ的电阻作为偏置电阻。这样该电路将在25°C时提供1.5V电压。ADAX命令用于启动GPIO输入的测量, 选择要测量的GPIO输入及ADC模式的选项。所有的辅助测量均相对于V-引脚电压。采用一个外部0.1μF的电容器进行旁路, 滤除高频干扰, 提高采样精度。

3 软件控制系统

该系统软件设计程序流程图如图5所示, 主要完成STM32F103通过SPI口通信对LTC6811发送命令代码。 (1) 启动电压转换读电压、读电流和读温度信息等各项自动测量操作:如欲在测量模式中启动电池电压测量, 则发送一个启动A/D转换命令, MCU将接收到的数据信息显示在液晶显示屏上。 (2) 完成本机数据记录、存储功能:存储电池组总电压、电流、标志电池温度、各单体电池电压等项最近300个采样周期数据和30次过程电流安时数, 存储最近300次报警及处理恢复过程的数据 (发生时间、报警种类、超限或状态数据、上报应答、恢复时间) 。存储本机各设定值 (各被测数据报警上下限及缺省值、网络通讯地址号、通讯口参数、被测电池组节数等) 。 (3) 完成自动状态判别和报警:在MCU内部执行一些智能算法, 设定警戒门限参数, 当电池充放电电压达到过压欠压、电池表面温度异常过高、停止充放电等异常状态, 及时报警。 (4) 完成与上位机联机功能:控制一路隔离RS485串口, 与上位机进行通信, 主动向上位机发送全部数据, 接收并执行上位机的远程控制和参数设定命令。 (5) 完成自检和校验功能;执行本机自检、通讯自检、A/D测量校正功能。控制看门狗复位电路, 程序跑飞的情况下, 系统能自动复位。

4 小结

本电池组监测仪采用了单一芯片独立现场就地监测电池组内各单体电池健康状况, 利用LTC6811作为核心器件, 充分利用其ADC采集功能, 其外围电路简单, 简化了系统的结构, 有效地降低了产品成本。避免了传统的方法电路存在的采集精度差和电路结构复杂的问题。从而提高了电池组参数的抗干扰测量精度, 并使监测过程变得精确安全可靠。在通讯基站电池组管理系统实际工程应用中取得良好的效果。

参考文献

[1]谭晓军.电池管理系统深度理论研究:面向大功率电池组的应用技术[M].广州:中山大学出版社, 2014.

[2]谭晓军.电动汽车动力电池管理系统设计[M].广州:中山大学出版社, 2011.

[3]Linear Technology.LTC6811-1/LTC6811-2-Multi Cell Battery Monitors.[EB/OL].http://www.linear.com/product/LTC6811-1

8.蓄电池在线监测系统 篇八

摘要：针对输电线路在线监测系统应用和管理，分析了输电线路在线监测系统构架和基础平台相关内容。结合这些你内容，总结了输电线路在线监测系统的应用，其内容包括：微风震动监测系统、风偏离系统、等值覆冰厚度监测系统、杆塔倾斜检测系统等。最后阐述了输电线路在线检测系统的管理。希望通过对这些内容的分析，为输电线路在线监测系统应用和管理提供一定帮助。

关键词：输电线路；在线监测系统；应用管理

输电线路需要对电能进行分配和输送，保障线路能够安全运行，并且是整个电网正常运行的前条件和重要保障。伴随着电网规模的不断扩大，针对输电线路、塔杆以及特殊地段等位置的检测难度日益提升。可以选择远程监视等方式，减少工作人员劳动强度，并提高工作效率。

一、输电线路在线监测系统构架和基础平台

（一）构架结构

这一系统的设计目标是和电网范围内所建成的雷电、覆冰、微风震动等线路运行状态监测相互关联。输电环节完成之后，对应用管理信息平台进行建设[1]。从系统总体框架图当中可以分析出，应用和管理信息平台属于一个存在多种信息的软件平台。对这一平台进行设计的过程中，为了使其具备一定的稳定性、开放性、可拓展性，按照数据组织和数据对两个层次分别建立两个基础平台和高级应用。这一平台提供相对开放的状态监测和公共服务，这些服务在企业服务总线上挂接。通过这种形式，促使应用系统在线获取最新监测信息足够方便。

（二）基础平台

1.系统管理

实施系统管理，对其进行安全管理、网络管理、应用管理和任务分担等。这些因素，促使系统运行更加可靠安全。

2.信息交换

对数据总线和服务总线进行构建，提供相应跨计算机、跨机构数据传输手段，确保各种数据在整个电网通信网络范围内进行交换和共享。

3.统一模型管理

针对输电线路模型进行统筹分析，并对其进行统一管理，对设备进行相对统一的命名、储存分布实施等。通过这种形式，从而对输电线路模型进行统一管理和共享。

二、输电线路在线监测系统的应用

（一）微风震动监测系统

微风震动监测系统在输电线路中的应用，针对的主要有导地线在微风中的震动幅率、震动频率和其他相关参数，分析采集数据来对导地线使用时间做出明确。保障掌握相关数据，对检测过程中的突发状况进行检修，并且借助相应的措施，对可能发生的以外实践进行有效预防[2]。通过这种方式来防止导地断线情况发生。

（二）风偏离系统

风速带来影响的情况下，导线和悬垂绝缘子串以及竖直方向所产生的角度偏差就是偏风。对输电线路风偏离系统进行应用，可以充分了解风偏离信息，对线路和抵御强风的能力大小进行判断。如果因为风导致偏离放电情况发生，就需要及时进行事故点的定位，极大的方便了事故抢修工作。

（三）等值覆冰厚度监测系统

对于输电线路覆冰厚度进行严格检测，要具备湿度、风向和温度等数据，对这些数据进行分析的基础上，判断覆盖冰的厚度。输电线路等值覆冰厚度监测系统，如果有覆冰现象，就需要对其进行及时预警，这充分保障了输电线路安全运行。

（四）杆塔倾斜检测系统

借助塔杆倾斜系统，对塔杆的纵向和横向倾斜进行检测，利用这种监测系统，能够防止塔杆倾斜角度过大情况发生，从而方式塔杆倒塌，为企业带来经济损失。对这种检测系统进行使用，可以对相应数据做出准确判断，并且对杆塔有效性进行科学预警[3]。

（五）图像监测系统

当输电线路处于正常运行情况下，工作人员高度重视图像检测系统。对输电线路探头，GPS等视频或图像方式等进行安装的过程中，可以对输电线路自身和周围的环境进行科学监控。对这一系统进行应用，可以在很大程度上降低巡线人员的劳动强度，同时也降低工作量。此外，可以帮助工作人员提高巡线率，通过这种方式可以看出，对图像视频监控系统进行应用，可以帮助输电线路更加安全的运行。

三、输电线路在线检测系统的管理

（一）对管理体制进行完善

影响输电线路安全运行的因素少不了在线监测系统的应用，要想使在线检测系统的组偶用得到充分发挥，就需要对其进行科学管理，在管理过程中，要使用相对严格的管理手段。在明确相应制度的基础上，才能保障在线检测系统运行得更加合理，同时在输电线路中，充分发挥其作用。因此，完善检测体系，能够为电力供应持续性提供重要保障。

（二）确立应急方案

无论何种事故的发生，均具有一定的不可预测性，输电线路也只这样。在输电线路中，故障的发生是具有一定规律性。正因如此，必须保障输电线路在线检测系统一直处于运行状态，事故发生并不会因为时间地点等因素带来影响。因此，当事故发生之后，维修人员对应急方案进行确立，对维修工作是否能够顺利进行具有重要影响。结合已经确立的应急预案，维修人员可以对事故发生进行快速定位。所以，确保输电线路正常运行，对应急反应方案进行确立十分重要。对应急方案进行确立，能够帮助输电线路在线系统顺利运行。

（三）建立有效的检查部门

在保障输电线路正常运行的基础上，确保输电线路安全、稳定运行，主要措施是建立有效的检查部门。针对输电线路在线检测系统而言，需要对其进行定期检查。针对输电线路在线检测系统正常运行情况下，确认输电线路是否能够正常工作。只有这样，才能有效降低事故发生率，进而做到防患于未然。在这种情况下，要对在线检测系统进行严格检查，对其进行定期检修和检查，是在线检测系统中不可缺少的工作。通过检查部门的建立，能够及时发现系统中存在的问题，并且借助有效手段对其进行将解决[4]。对于在线检测系统的运行而言，需要具有一定检查工作对其进行支撑，在检查工作的支撑下，才能确保输电线路正常运行，最终提供相对稳定、安全的电能。

四、结语

总之，输电线路正常运行和在线检测系统具有重要作用。为了确保输电线路正常和稳定运行，并且为人们提供相对稳定的电能，对在线检测系统的应用十分重要。加强系统管理，对检测系统的正常运行具有重要帮助。

【参考文献】

[1]唐书霞，黄新波，朱永灿，程文飞，田毅.EPON+WiMAX融合网络在输电线路在线监测系统中的应用[J].高压电器，2014（03）：36-43.

[2]刘锦，顾加强.基于J2EE的输电线路在线监测管理系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2013（12）：196-200.

[3]丁陶.高压架空输电线路视频在线监测系统开发和应用[J].中国高新技术企业，2011（30）：143-145.