检测与监测范文

检测与监测范文（精选10篇）

检测与监测 第1篇

1 危险废物名称的由来

危险废物,这个术语是20世纪70年代才被提出和逐步认可的。1976年美国国会决议通过“资源保护和回收法”。美国政府同样花费了大概4年时间对危险废物内容进行了进一步充实,对危险废物做出了最终的定义:“危险废物是固体废物,由于不适当的处理、贮存、运输、处置或其他管理方面,它能引起或明显地影响各种疾病和死亡,或对人体健康或环境造成显著的威胁。”这个是目前国际上最为广泛引用的定义[1]。

我们国家的危险废物是指,被国家危险废物的名录收入或依据国家规定的危险废物的判别标准和判定方法认定的具有易燃性、毒性、腐蚀性、感染性和反应性等一种或一种以上的具有危险特征,及除过上述危险性以外的其他危险性的固体废物。我国在危险废物名录中列出了47大类的危险废物[1,2]。

2 危险废物的监测体系

依据我国制定和颁布的《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》这两部法律,明确了危险废物的监测和鉴别体系,并且建立了由危险废物的急性毒性鉴别、浸出性鉴别、腐蚀性鉴别、易燃性鉴别、毒性含量鉴别和反应性鉴别等六个国家标准。标准的建立为监测危险废物提供了定量的参考。具体的监测标准可参考表1的国家标准[2]。

3 危险废物的检测方法

3.1 急性毒性

急性毒性的检测具体内容是一次投给实验动物具有毒性物质,含量为半致死量,即小于规定值的毒性。急性毒性的具体检测方法如下:

3.1.1 将100g制备好的测试样品放入500mg具塞磨口锥形瓶中,加入100mg蒸馏水(即固液1:1),振摇大约3min后,置于常温浸泡2 4 h后,使用中速的定量滤纸进行过滤,要注意的是滤液须留,待灌胃实验用。

3.1.2 以10只体重约20g的小白鼠作为实验对象。

如果是外面购买的实验鼠,要在本检测单位饲养8~10天,体征表现健康者,就可以用于检测实验。还要注意的是,实验前10h前后与观察期间禁止饲喂。

3.1.3 灌胃过程采用1mg或者5mg的注射器,注射针采用9号或者12号,注射器需须要去掉针头并且打磨光,呈现出新月形的弯曲程度,一次的灌胃,灌胃量一般每20g不超过0.4mg,大鼠每1 0 0 g不超过1.0mg。

3.1.4 灌胃后的小鼠或大鼠要进行中毒症状情况的观察,记录48h内实验鼠的死亡数量。

可以依据实验结果,如果出现半数以上的实验小鼠或大鼠死亡,就可以判定所检测的废物是具有急性毒性的危险废物[1,3]。

3.2 易燃性

危险废物一般为固体的,所使用的易燃性检测所使用的仪器是闭口闪点测定仪,通常还会配套的使用温度计和防护屏等设备。温度计采用1号温度计或2号温度计[1]。使用的防护屏一般由镀锌铁皮制成,高度一般为550mm~650mm,宽度根据实际需要制定,屏身内壁最好为黑色内饰。

按标准的规定加热试样到一定温度值,这时候停止搅拌样品,温度每升高1℃时,将样品点火一次,重复这样的步骤,直到所测样品上方刚出现蓝色火焰时,立刻纪录温度计上的值,该值为测定结果。操作过程的细节可参阅GB/T261-77《石油产品闪点测定法》[4]。

3.3 腐蚀性

腐蚀性的检测是通过接触能损伤生物细胞组织,或者使接触的物质发生质变,使容器泄漏而引起危害的特性。测定方法是测定其p H值。所用到的仪器采用p H计或酸度计,用与待测样品p H值相近的标准溶液校正p H计,并加以温度补偿[1]。

一种情况是含水量高、呈流态状的稀泥或浆状物料,这时可将电极直接插入进行p H值测量;对粘稠状物料可离心或过滤后,测其滤液的p H值。另一种情况是对粉、粒、块状物料,称取制备好的样品50g固体,放入1L塑料瓶中,加入蒸馏水250mg,固液比须为1:5,加盖密封后,放在振荡机上(振荡频率120±5次/分钟,振幅40mm)于室温下,连续振荡30min,再静置30min,测上层清液的p H值。需要注意的是,每种废物取3个平行样品测定其p H值,差值不得大于0.15,取用中间的检测值作为结果。

3.4 反应性

反应性的测定方法包括撞击感度实验、磨擦感度实验、差热分析实验、爆炸点测定、火焰感度测定、温升实验和释放有毒有害气体试验等。常用的为释放有害气体的测定方法[1]。

反应装置为250mg高压聚乙烯塑料瓶,另配一个上方有6mm孔的橡皮塞,玻璃管和调速往返式水平振荡器等。

称取固体废物50g固体重量,放入250mg的反应容器内,加入25mg水(用1mol/L的氯化氢溶液调节p H值为4),加盖密封后,固定在振荡器上,振荡频率为110±10次/分钟,振荡30min后停机,将其静置10min。用注射器抽气50mg注入不同的5mg吸收液中,测定其硫化氢、氰化氢等气体的含量。第n次抽50mg气体测量校正值:

式中:225-塑料瓶空间体积,单位mg;275-塑料瓶空间体积和注射器体积之和,单位mg。

3.5 浸出毒性

浸出毒性是指在固体废物按规定的浸出方法的浸出液中,有害物质的浓度超过规定值,从而会对环境造成污染的特性。浸出性检测采用规定方法标准浸出水溶液,然后对浸出液进行分析。我国规定的分析项目有:汞、镉、砷、铬、铅、铜、锌、镍、锑、铍、氟化物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物及挥发性有机物共50种管控物质等[5,6]。

翻转法,该法是取固体样品70g,放入1L带有盖子的广口聚乙烯瓶中,加入700mg去离子水,也可以选取其他容积的浸出瓶,保证固液比1:10进行浸提。也将瓶子固定在翻转式搅拌机之上,调节转速为(30±2)rpm。在室温条件下,翻转搅拌约18h后,静置0.5h后取下,也要经过0.45μm滤膜过滤,得到的浸出液测定污染物浓度。对于管控的50种物质,其中的挥发性有机物的测试使用特制的零顶空装置进行提取,在将样品转移入零顶空装置时,需要在低温下迅速转移。每种样品作两个平行参照浸出试验。取算术平均值报告结果。

4 结语

危险废物的内涵经过几十年的丰富和发展,逐渐完备起来,涵盖了越来越多的领域。其一般具有易燃性、毒性、腐蚀性、感染性和反应性等一种或一种以上的具有危险特征。我国也建立了较为完备的危险废物的鉴别体系,对危险废物有害性的检测从腐蚀性、易燃性、急性毒性、浸出毒性和反应性等六个方面的具体方法。

摘要：危险废物是威胁到人类可持续发展的重要因素,本文主要介绍了危险废物涵义,对危险废物的监测体系作了简要说明,重点介绍了基于国家标准的危险废物检测的六种常用方法。

关键词：危险废物,国家标准,检测方法

参考文献

[1]聂永丰.三废处理工程技术手册:固体废弃物卷[M].北京:中国环境科学出版社,2000.

[2]张霖林,金小伟,吕怡兵,等.我国危险废物经营单位监测中的技术问题和建议[J].中国环境监测,2015,31(1):11-16.

[3]国家环境保护局.危险废物鉴别标准GB5085.1-7,2007.北京:中国环境科学出版社,2007.

检测与监测 第2篇

在简述地质雷达基本原理及工作方法的基础上,阐述了地质雷达的信号识别在铁路、公路等检测中的可行性及准确性,并对地质雷达的实测资料进行了处理及分析.结果表明,地质雷达检测技术能有效的判断隧道衬砌厚度、衬砌中金属构件的.分布、衬砌缺陷部位以及衬砌结构空洞情况,对隧道衬砌的质量起到监控作用.

作 者：宋明艺 王立国 Song Mingyi Wang Liguo 作者单位：宋明艺,Song Mingyi(广东省有色金属地质勘查局地质勘查研究院,广州,510080)

王立国,Wang Liguo(中航勘察设计研究院,北京,100098)

检测与监测 第3篇

关键词：烟气检测仪；智能化；精确性

随着我国工业化的快速发展，我国煤电等大型企业的环境保护意识逐渐增强，探索应用超低排放技术，可以说已经踏入一个“超低排放时代”。超低排放或超清洁排放，是指通过改造燃煤机使烟气排放量与天然气抑制，即SO2不超过35mg/m3、氮氧化物NOX不超过50mg/m3、烟尘不超过5mg/m3[1]。因此，采用智能化的烟气浓度检测仪，提高监测效率和检测精确性具有现实性。

1 烟气浓度检测仪

烟气浓度检测仪也叫烟气分析仪，主要用于测量燃料燃烧工业锅炉所产生的烟气中污染气体的质量浓度，其传感器主要分为红外线、化学发光、电化学等多种类型，实现空气中氧气（O2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等气体的质量水平。运用烟气浓度检测仪能够有效地测量出燃料燃烧所造成的气体含量，有利于促进节能减排；并实现动态、持续地监测空气中SO2、NOX等气态污染物的含量，以及CO2等温室气体的排放量。烟气浓度检测仪主要分为便携式和在线式，其中“在线式监测”指的是在对设备运行不造成影响的前提下，动态持续检测设备，具有自动化控制的特点。相对来说离线监测就是不定时的、需要人工操作的监测，通常使用的是便携式烟气分析仪。

2 烟气浓度智能检测仪的研制及精准性监测

SO2是我国大气污染中最主要的烟气成分，要控制SO2的排放需要进行烟气脱硫，获得较高脱硫效率就需要精准检测烟气中SO2浓度。目前烟气SO2智能检测装置以国外产品为主，本文以电化学传感器法烟气SO2浓度智能检测仪为例，研究其研制及精准性监测。

2.1 气路设计 仪器的气路结构组成：烟尘过滤器，采样抢，气水分离器，泵，储气室和传感器室。气路结构图如下图1。烟尘过滤器的功能是完成对待测气体的除尘；气水分离器分为杯式和管式两种，其功能是将烟气经管路传送至气水分离器，烟气中大部分水存留下来，并经水膜分离技术后成为干烟气，送至仪器。在在线检测仪器中传感器室中运用电子冷凝器，完成对SO2的浓度测量。由于传感器测量时间有限，因此设计两个传感器室，可以自由切换，以实现精准的在线测量。

2.2 SO2浓度检测仪的结构 SO2气体气体首先经烟尘过滤，再经过水气分离、降温降水、升温成为非结露，经过传感器检测，处理过检测信号后通过A/D转换器传送至单片机，再次处理检测信号，将处理结果经一路送至显示器；经二路送至上位机进行分析处理；经三路送至继电器，由控制执行机构完成动作。SO2浓度检测仪的结构如下图2。在检测中采用线性电压输出式集成湿度传感器（型号：HM1500），对湿度进行检测和控制，同时也要检测控制温度。

2.3 智能化设计

2.3.1 控制程序。智能化的控制程序主要采用单片机程序，运用单片机分析、读写并控制A/D转换器中的数据信息，实现对SO2浓度的分析与检测。运用C语言编写单片机的程序，编写出简单清晰、移植性较好的操作程序。检测SO2的流程：阀1、4开，阀2、5关或阀2、5开，阀1、4关，开泵后测量储气室的温度，若温度>50℃则降温后开阀3防水，确定烟气已进入传感室，测量传感器的温度和湿度，在不升温的情况下读入A/D转换器SO2通信值，计算出SO2含量。

2.3.2 通信程序。系统的单片机运用中断方式接受命令，并运用查询方式将数据发送出去。单片机与上位机之间的通信程序主要采用C语言进行编译。单片机通信程序：初始化，接受上位机命令，接着开始检测命令、获取数据命令，其中开始检测命令下达后，应答1表示收到命令，并检测SO2浓度，如果获取数据命令成功且数据准备好，就计算校验码并回送数据和校验码。经实验证明，这种通信程序具有较好的可读性，编写程序简单，能够使上机位和下机位的通信更加便捷，提高数据传输的准确性。

2.4 提高监测的精准性 首先，由于烟气中气态污染物混合均匀，采集SO2等气体的位置应设置在烟道截面中心或靠近中心的位置，采样期间的工况应与平时进行工况相同，确保测量环境中气流的稳定。其次，对烟气进行除尘、除湿等常规操作，提高仪器采集烟气的效率和监测效果。在冬季温差较大或湿度较高的环境中收集烟尘，要注意先连接除尘过滤器，在经过加热使气体顺利通过导管，传感器、泵等环节。再次，要正确测试仪器的操作，确保检测结果的准确性。在清洁的空气中打开仪器，检查完在进行烟道插入，确保仪器读数稳定后再观察可读数，多次测量取其平均值。第四，合理区分烟气分析仪的不同适用范围，在实际应用中，SO2气体一般存在于燃油炉、燃气炉、水泥厂等监测过程中，测定值会受到一些因素的影响造成测定值的偏低，因此要分别配置相应的混合标气，将主要检测气体对常用电化学传感器的交叉干扰进行汇总。最后，定期做好烟气分析仪的维修和保养，确保其检测结果的精确性。

参考文献：

检测与监测 第4篇

关键词：容性设备,介质损耗因数,在线监测,带电检测,谐波分析

0前言

电力系统容性设备, 主要是指绝缘结构为电容型的设备, 其高压端对地有较大的等值电容 (几百p F~几千p F) , 主要包括电容式套管、电容式绝缘的电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器及避雷器等, 数量约占变电站设备总数量的40%~50%, 其运行状态的好坏直接影响着整个变电站乃至电网的安全运行[1,2]。电力设备在运行过程中受高压、机械、发热、污秽、化学等等各种因素长期作用, 引发绝缘性能下降、缺陷滋生;如果潜在缺陷没有被及时处理, 缺陷将持续发展导致设备绝缘局部破坏甚至绝缘击穿。据调查, 高压电气设备损坏事故中大部分是绝缘损坏引起[3]。对容性设备的绝缘状况进行监测是必要的、有意义的。国内外诸多高校、研究所及商业公司投入了大量的人力对容性设备绝缘在线监测装置进行研究及开发, 并已实际投入多地变电站运行[4,5,6]。

1 容性设备绝缘状态监测

1.1 在线监测

目前我国电气设备的检测工作主要通过预防性试验, 根据试验结果决定电气设备的绝缘系统在下一次投入运行前是否需要进行必要的维修, 对不同的设备有不同的试验项目和相应的试验周期[7]然而, 预防性试验停电时间长、试验电压低、有效性差, 具有一定的盲目性[8,9,10]。随着电力系统大容量化、高电压化和结构复杂化, 对电力系统的安全可靠性指标要求也越来越高。这种传统的试验与诊断方法已越来越不适应[11]。

相比较预防性试验, 在线监测无需停电、监测方便;监测时的电压就是设备运行电压, 诊断绝缘缺陷的灵敏度高;实时监测, 能及早发现设备隐患和绝缘变化趋势;监测得到的大量数据以及对数据的判断分析可以为状态检修提供依据, 克服了传统预防性检修的不足, 对提高电力设备的运行维护水平、减少停电事故有积极作用[12]。可以看出, 高效可靠的在线监测系统能够成为目前预防性试验的有益补充[13]。

1.2 带电检测

在线监测克服了传统预防性检修的不足, 但是在线监测系统由于安装复杂、校验困难、维护量大、价格昂贵而难以实现大规模推广。相对于在线监测系统, 带电检测系统安装方便、校验容易、维护量小、价格低廉, 且具备在线监测的优点, 因而近年来得到快速的推广。

2 容性设备绝缘在线监测系统

对于容性设备的绝缘状态监测, 目前主要是基于对其电容量、介质损耗因数、泄漏电流值、三相不平衡电流等项目的监测。在实际运行中, 电容型设备由于结构上的相似性, 可能发生的故障类型也有很多共同点, 主要有绝缘缺陷、绝缘受潮、外绝缘放电和金属异物放电等几种类型。对于电力设备绝缘系统的整体性缺陷或较大的集中性局部缺陷, 目前主要通过测量其介质损耗因数来发现, 因此, 对于容性设备绝缘状态检测, 主要监测介质损耗因数的变化。

2.1 测量原理

目前, 大多数电容型设备在线监测系统采用绝对测量法。绝对测量法是指通过串接在被试设备Cx末屏接地线上以及安装在该母线PT二次端子上的信号取样单元, 分别获取被试设备Cx末屏接地电流信号Ix和PT二次电压信号Un, 两路信号经过滤波、放大、采样等数字处理, 利用谐波分析法分别提取其基波分量, 并计算出相位夹角α, 从而获得被试设备的绝对介质损耗因数tanδ=tan (90°-α) , 测试原理如图1所示。

2.2 介质损耗因数计算方法

从测试原理可以看出, 介质损耗因数测量的关键技术是如何准确获得并求取两个工频基波信号的相位差, 谐波分析法是目前最主要的软件测量方法[14]。

谐波分析法原理是通过传感器等装置分别测量运行电压和流进试品的电流, 再将获得的模拟信号转化为数字信号, 然后采用数字频谱分析的方法求出两个信号的基波, 进而通过对基波相位的比较求出介质损耗因数。满足狄利克雷条件的运行电压和流过容性设备的电流进行傅里叶级数分解, 即:

式中:

U0、I0———电压、电流的直流分量;

Uk、Ik———电压、电流的各次谐波幅值;

φuk, φik———电压、电流的各次谐波初相角。

求解容性设备介质损耗因数的关键就在于去除系统谐波干扰的影响, 准确地求得u (t) , i (t) 的初相角。实际获得的u (t) 、i (t) 是经过离散、量化后的有限长度的离散周期序列, 假设分别用x (n) 、y (n) 表示, 以x (n) 为例, 经离散傅里叶变换可得:

由上式可知, 序列x (n) 的初相角:

同理, 可得到i (t) 的初相角, 进而求到介质损耗因数。

2.3 在线监测系统结构

容性设备在线监测系统采用分布式结构、就地测量、数字传输, 只需在被监测设备上安装本地测量单元 (在线监测装置) , 即可实现就地测量, 并通过现场总线把监测数据传送到中央监控器 (综合监测单元) 。用户 (站端监测单元) 利用局域网或电话线可随时获取监测数据和诊断结果。

2.4 实际运用

为研究在线监测数据与停电试验数据的差别, 对云南某220 k V变电站在运的电流互感器和10k V电容器的线监测数据与停电试验数据进行了对比, 可以看出, 在线监测系统可以准确监测容性设备的介损, 但因电容型设备介质损耗因数检测属于微小信号测量, 受现场干扰、PT自身角差误差、仪器误差等多种因素的制约[15], 其准确性和分散性与停电例行试验相比较大。因此对于在线监测诊断, 除了通过阈值判断设备状态外, 应充分考虑历史数据和停电试验数据进行比较, 才能对设备状态做出综合判断[16]。

3 容性设备绝缘带电检测系统

3.1 测量原理

目前, 大多数电容型设备带电检测设备采用相对测量法。相对测量法是指选择一台与被试设备Cx并联的其它容性设备作为参考设备Cn, 通过串接在其设备末屏接地线上的信号取样单元, 分别测量参考电流信号In和被测电流信号Ix, 两路电流信号经滤波、放大、采样等数字处理, 与在线监测系统类似, 利用谐波分析法分别提取其基波分量, 计算出相位夹角α, 从而获得被试设备和参考设备在同相相同电压作用下的相对介损因数:

考虑到两台设备同时发生相同绝缘缺陷可能性较小, 因此通过它们的变化趋势, 可判断设备的劣化情况, 其原理如图3所示。

3.2 带电检测系统

容性设备带电检测设备一般由取样单元、测试引线和主机等部分组成, 如图4所示。取样单元用于获取电容型设备的电流信号或者电压信号;测试引线用于将取样单元获得的信号引入到主机;主机负责数据采集、处理和分析。

3.3 实际运用

以某220 k V变电站主变套管介质损耗因数检测为例, 其在线监测数据与带电检测试验数据如图5。

根据在线监测结果, A相套管介损从2013年7月份起就逐渐增大, 且介质损耗增长速度很快;根据带电检测结果, 对比2013年6月份与2014年4月份数据, A相套管介损增加0.199%, 增长幅度达36.7%。可以看出在线监测与带电检测结果具有一致性, 两者结果均显示出该套管可能存在受潮的可能性。因此, 带电检测数据可以反映容性设备的绝缘状态变化。需要说明的是, 带电检测采用的是相对测量法, 在线监测采用的是绝对测量法, 因此两者在数字上的差异对比是无意义的, 在绝缘诊断时, 应结合历史数据对设备状态做出综合判断。

可以看出, 带电检测设备结构简单、安装方便、维护量小, 克服了在线监测的不足, 同时又具备了在线监测的优点, 因此具有更好的推广性。

4 结束语

游泳池水质监测项目及水质检测意义 第5篇

一 游泳池水质监测项目

水质在线监测的项目

1.游泳池给水管和回水管循环水中的游离性余氯、化合性余氯、PH值、循环流量、压力、水温及浑浊度；

2.采用臭氧消毒时，还应监测游泳池给水管和回水管中循环水中的剩余臭氧含量、池水与臭氧接触反应罐进水管内水中臭氧的含量，多余臭氧活性炭吸附罐进水管内水中臭氧的含量，以及臭氧发生器的臭氧产量、臭氧浓度、进水量、压力、温度等，设备本身的控制由生产厂家负责；

3.混凝剂、消毒剂、PH值调整剂、除藻剂等各类化学药品配制的溶液浓度、贮药容器液位及投加量；

4.循环水泵、加药泵、加压泵、过滤设备、臭氧-水反应罐、活性炭吸附罐等进出口的压力；

5.分流量臭氧消毒系统的分流量和分流量池水加热时的分流量，以及过滤器、活性炭吸附罐等进水管的流量；

6.池水加热设备的二次水和一次水（或蒸汽）等进水口和出水口的水（或汽）压力及温度。人工监测项目

在线监测只能在游泳池水处理设备系统中进行，而我国卫生监督部门则要求以池内水质检测来判定池水是否符合游泳池水质标准，因此，游泳池经营单位应定期对池水水质进行人工检测，其检测项目为：

1.池水中的游离性余氯、化合性余氯、浑浊度、水温、尿素、PH值； 2.池水中的细菌总数和总大肠杆菌群；

3.池水中的氧化还原电位、钙硬度、碱度、溶解性总固体； 4.池水中的氰尿酸、三卤甲烷； 5.池水表面空气中的臭氧含量。

二 游泳池水质检测意义 郑州涌泉水处理设备有限公司 游泳池水质检测项目主要包括：浑浊度、PH值、尿素、游离性余氯、化合性余氯、细菌总数、总大肠杆菌群、臭氧、水温、溶解性总固体、氧化还原电位ORP、氰尿酸、三卤甲烷THM。

浑浊度： 浑浊度也就是池水的清澈度，是反映池水物理性状的一项指标，可以直观反映出池水中悬浮污染物颗粒含量的多少，浑浊度也就是池水的清澈度或透明度。浑浊度过 大：①不易看清池底，影响游泳者的游泳感觉，并且影响岸边救生员的视线，容易引起事故或延误急救工作；②过多的颗粒物有可能会伤害游泳者的眼球；③水中所 含各种微生物较多，有可能会传人疾病；④需要消毒剂量多，杀菌效率差。

PH值：PH值时反映水的酸碱度的一个指标，过酸和过碱环境容易对游泳者眼睛和皮肤造成刺激。国家规定的游泳池水PH标准是6.5-8.5之间。

尿素：尿素含量是我国游泳池水质标准中一个特有的标准。池水中的尿素主要来源于人体的汗液、分泌物和排泄物尿素含量过多表明池水的污染程度越高。

游离性余氯：游离性余氯的规定是为了保证游泳池水具有持续性的消毒能力，是为了抑制水中残存的细菌再次繁殖，防止交叉感染和应付游泳负荷突然增加对池水带来的不利影响。化合性余氯：化合性余氯是指在池水中以氯氨等化合状态存在的氯消毒剂浓度，化合性余氯具有强烈的刺激性，会引起鼻黏膜炎和结喉炎。因此，限制化合性余氯的浓度很有必要的。理想的浓度应为游离性余氯的一半或更低。

细菌总数： 细菌总数是衡量游泳池水处理设备系统运行质量的一个指标，是为了了解池水消毒是否彻底的一种有效方法，也是灭菌效率的一个重要指标。池水中有足够的消毒剂 余量，PH值维持在规定限制范围，池水的循环周期合适，经常对游泳池过滤设备进行反冲洗，加强游泳池卫生管理，细菌总数是完全可以得到控制的。

总大肠杆菌群：如果游泳池水中存在的大肠杆菌群数量较多时，这就意味着池水已经受到了人的粪便污染。

臭氧：臭氧具有强氧化性，是非常强的氧化剂和消毒剂，臭氧是一种有毒气体，当室内空气中臭氧具有一定的含量时，游泳者吸入人体内容易造成中毒。我国规定的游泳池水面上空气中臭氧的浓度限值为0.2mg/m3。

水温：舒适的水温应为23-30℃，不同的游泳池其池水的温度是不同的，水温过低和过高人体都容易感觉到不舒服。

溶解性总固体： 溶解性总固体是指导池水是否需要稀释或更新的指标，溶解性总固体过多对池水的影响：①池水会变浑浊；②氯失效；③会使池水变色；④过滤周期缩短；郑州涌泉水处理设备有限公司 ⑤池水产 生异味。溶解性总固体过少对池水的影响：①降低过滤效果；②使水呈现轻微的绿色。该检测项目属于我国游泳池水质标准中非常规检验项目。

氧化还原电位（ORP）：该项目是表示消毒剂杀死细菌能力的指标，是国际水质标准的指标，ORP是测量消毒剂氧化能力的强弱，而不是测量消毒剂含量。实践证明，只要池水PH值在标准规定范围内，ORP值>650mV，则池水中的细菌量应该是在运行范围内。

氰尿酸：氰尿酸是二氯异氰尿酸钠和三氯异氰尿酸钠的总称，是一种有机消毒剂，在池水中会不断累积，过少会被阳光分解，过多容易影响消毒效果，所以使用这两者消毒剂时，必须对氰尿酸进行监测和控制。

三卤甲烷（THM）：三卤甲烷是使用氯消毒的副产物，具有致病、致畸和致癌之潜在物质，因此控制池水中三卤甲烷的含量不可忽视。

检测与监测 第6篇

导波指在有限界介质内(比如管件等)平行于它的边界线平面快速传播的超音速或音频的机械弹性波。因为导波是受媒体介质的几何边界导向的,所以媒体介质几何边界形状对导波的传播行为有很强的影响[2]。导波检测技术是利用导波的反射情况判断媒体介质(如管件)几何边界形状的变化(缺陷)。在管件中,导波以三种不同的波形存在纵波(L),扭力波(T)和弯曲波(F)。目前,世界上用于长距离管线腐蚀检测的导波检测技术主要有两种:一种是以传统的压电效应为基础的多探头晶片卡环式导波检测系统,主要有两个检测设备:英国GUL公司的Wave Marker和PI公司的Teletest。另外一种导波检测技术是Ms SR3030导波检测系统,由美国西南研究院资深科学家Dr.Hegeon Kwun根据铁磁性材料的磁致伸缩效应及其逆效应并经过近20年的研究开发出来的。

Ms SR3030是一套发射及检测在铁磁性材料中传播的电磁导波的装置(见图1),采用Ms S技术,可在固定的检测点发出特定模式(例如管道内沿长度方向,或螺型方向)的低频(通常小于20万赫兹)脉冲导波;当传播中的导波脉冲遇到焊点或者缺陷处(例如腐蚀后的管壁变薄处,或者裂纹,一部分的波就会被反射回检测点而被同样传感器所检测到从而可分析出构件的结构物理状况。与压电晶片卡环式导波检测系统相比,Ms S导波检测系统有以下优点:1)薄片状铁磁性条带和带式传感器可以适应所有直径的管道,因此后续成本非常低;2)可以进行高温检测(最高温度为938℃,钢的居里点温度);3)可以检测油库站内拌热管线;4)能将探头卡环永久地粘结在所监测的管线上进行长期状态监测(成本也非常低);5)操作十分简单[3]。

由于这些导波传播速度很高,Ms S技术可以从单点检测处快速地检查很长距离的构件,提供有用的结构状态信息,对如石化管道和燃气管道等比较长距离的管道检测是相当理想的检测手段。对一些难以达到的检测部位,诸如高空管线,墙后面或者绝缘带后面,导波检测技术可以从一个远距的可以达到的检测点对那些部位进行检测。这样可以大大节省时间和金钱,克服了去除绝缘层或挖掘等准备工作的麻烦。

2 Ms S长距离超声导波技术的腐蚀检测

到目前为止,Ms S技术最广泛的用途是长距离管道的无损检测,采用的是扭力型导波模式配合薄片型铁磁条带的方法。美国西南研究院已经在商业上成功地开发出了专门的系统软件能够让检测者在几分钟内就完成数据分析并提交检测报告,西南研究院已经向世界上很多专门做管道检测的公司提供了专利许可。Ms SR3030导波检测系统的检测功能及范围如下[3]。

(1)检测长距离管道并发现缺陷或损伤而无需剥离防腐层或保温层。

(2)检测管道内外壁的损失量和环向裂纹、纵向裂纹。

1)检测测量模式中可以测量2%~5%管道横截面积损失量;监测模式中可以测量1%管道横截面积损失量;

2)位置精度缺陷轴向位置精度与所采用的检测频率有关:32k Hz时为±150毫米,64k Hz时为±75毫米,128k Hz时为±32毫米;

3)测试范围取决于管道状况:从探头安装点,2%的管道截面积损失量,理想状态下(地上直管段,管道状态良好或轻微腐蚀,10年历史的管线)单方向可检测700英尺;良好状态下(地上直管段,管道状态内外壁有一般腐蚀,30年的老管线)单方向可检测300英尺;典型状态下(地上直管段,管道状态内外壁有比较严重腐蚀,30年的老管线)单方向可检测150英尺。

(3)检测架空、穿跨越管道。

(4)从遥远的位置远距离检测难以到达的区域。

(5)在管道运行期间在线检测管道腐蚀状态或监测管道所处的状态。

(6)基于信号强度和特征对管道的损坏严重程度进行分类。

(7)区别焊缝和缺陷。

基于该系统具有以上功能及检测范围,在我们的日常检验检测中对城市燃气管道的腐蚀检测变得简便和高效。不管是架空管道还是埋地管道都可以应用它。对地面燃气管道来说,做全面检验的时候除了按照现行管规的检验项目做相应的检测外(比如RT是针对焊缝的检测),可以利用导波对有代表性的管段做包括焊缝和母材在内的检测。这种检测是对现行管规的检验项目的补充,进一步对城市燃气管道的状态的确认,是对检验本身的完善。对于埋地管道的检验,除了利用PCM管道电流测绘系统和SL-2088埋地管道防腐层检测仪做管道防腐层检测外,还可以利用Ms SR3030导波检测系统,选择有代表性的管段开挖做导波抽查检测,判断该代表性的管段的内部腐蚀情况,从而进一步对燃气管道状态的了解和确认,保证燃气管道安全运行,减少或杜绝城市燃气管道的事故发生具有非常重要的意义。

3 Ms S超声导波系统的在线监测

由于Ms S探头造价不高,对于新建的燃气管道,建议在有代表性的管段将Ms S探头永久地安装于管道上,利用Ms SR3030导波检测系统通过定期采集数据,并与原始数据比较,可以进行长期的腐蚀情况及状态监测。对于永久安装的线圈,可以用手缠绕在管线的周围。线圈和容易接近的接线盒相联接,上面覆盖上一个适当的带状保护层。一旦探头安装完,只需要把Ms S仪器和连线盒的Ms S线圈连结并开动传感器,就可以在任何时候对结构进行检测。对带沥青防腐层的埋地管道也可预先永久地安装Ms S探头,利用Ms S导波监测技术来长期监测带沥青防腐层的埋地管道的腐蚀状态。

对于埋地燃气管道的定期检验,第一次全面检验可以开挖检测然后在管道上永久安装上Ms S探头,在以后的在线检验和全面检验都可以简便快捷地进行检测和监测(见图2)。对于带沥青防腐层的地埋管线的检测,由于沥青防腐层和土壤压力对导波传播的影响,低频导波的衰减比较大(高频导波衰减更大),无论使用哪种类型导波探头,其传播的物理特性,其与缺陷的相互作用和其衰减特性都是相同的。在典型的埋地管线上,沿管线传播的导波有很大的衰减,衰减的程度依赖于多种因素,包括波的频率,管道外面的沥青防腐绝缘层,埋地的深度和周围土壤的压紧程度及其特性。由于导波振幅衰减是随着衰减系数和距离而成指数衰减的,所以对给定尺寸的缺陷来说,不能简单地增加驱动功率或提高接收器的灵敏度来克服高衰减从而增加检测范围。而且,由于系统的噪音阀值最终限制了接收到的缺陷信号信息,所以当信号衰减到噪音水平时,不能使用信号分析来增加检测范围[4]。由于在埋地管线上的导波信号的快速衰减,目前可得到的有效检测范围被限定到20到30英尺。但是,与架空管道相比,埋地管道的检测与监测更加准确与方便。架空管道由于三通以及支架比较多,对导波的衰减比较严重,一般来说架空管道每隔3~9米就有一个支架,需要在较短距离(尽量避开三通及焊接支架)内做出的检测才能得到相对好的结果。采用在带沥青防腐层的埋地管道上预先永久地安装Ms S探头,利用Ms S导波监测技术来长期监测带沥青防腐层的埋地管道的腐蚀状态,对于埋地燃气管道的基本状态维护和状态监测是最实用和经济型的有效方法。

4 结束语

自从2002年以来,具有永久安装功能的Ms S导波传感器的长期监测技术被应用于各种领域的管道结构中,这个方法被证明对于保证所监测管道结构的完整性是非常有用和有效的,且越来越被工业领域广泛使用和接受,可以说是检验领域与使用监测领域的又多了一个先进而有效的手段。

摘要：随着燃气工业的发展,各个城市都敷设了大量的燃气管道,在人口稠密的城区因管道腐蚀、穿孔和引起泄漏等事故时有发生,给城市居民的生命安全构成重大的威胁,同时给国民经济和管道业主造成不可估量的经济损失。这些事故的发生给人们在日常生活上造成很大的心理恐慌,因此城市燃气管道腐蚀问题与安全监测措施越来越受到人们的重视[1]。本文就MsS导波技术的特点做简要的介绍,论述MsS导波技术对城市燃气管道的腐蚀检测和对管网进行实时的在线监测,提供了又一种有效的检测和监测手段,对城市燃气管网的安全运行具有非常重要的意义。

关键词：导波技术,燃气管道,腐蚀检测,在线监测

参考文献

[1]CJJ95-2003.城市燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程[S].

[2]周正干,冯海伟.超声导波检测技术的研究进展[J].无损检测,2006,28(2):57-62.

[3]北京康坦科技有限公司.工业管道网络在役腐蚀检测与长期监测方案[Z].2009.

基于状态监测的断路器的检测与维护 第7篇

断路器在使用过程中不但耐受复杂的电磁环境, 还要求在复杂的外部环境下可靠运行。温度过低可能会使得各种润滑剂流动性变差, 影响到断路器机械部件的运动;温度过高可造成导电部件的散热变差, 影响触头性能。当使用地区海拔较高时, 会使得外绝缘的绝缘能力下降。由于断路器大部分部件为金属材料, 当环境中的湿度过大时会导致金属零部件的锈蚀, 引起外绝缘性能的下降, 导致断路器不能进行机械操作。当断路器工作环境污秽物较多且环境潮湿时, 常会导致绝缘子的污闪现象, 在污染严重的地区这种事故时常发生。断路器在合分闸过程中会产生很大冲击, 这对断路器部件的机械强度也提出了较高的要求。

断路器在供配电系统中起到控制与保护的双重作用, 断路器的故障会严重影响着电网的安全可靠运行。电力设备的剩余寿命和维护成本是影响维护策略的两个最重要的方面。迄今为止, 已有多种多样的维护策略在文献中被报道。可以确定的是电力设备维护的实用性和器件更换的成本应当被权衡, 从而得出一个最优的维护策略。早期故障伴随有期限累积效应, 如果不采取相应的维护措施, 将会导致重大事故。本文针对断路器的维护检修进行状态分析, 基于断路器监测状态确定维护策略, 以维护断路器的可靠稳定运行。

2 断路器的故障分析

在供配电系统中, 断路器需要能够分合正常状况下电流, 并能够在线路发生故障时分断短路电流。其使用数量非常大, 而且在很多时候其操作频繁, 因此要求其具有较高的可靠性和免维护性。根据断路器工作环境及结构特点, 影响其功能实用的主要故障因素有以下几点:

2.1 灭弧室

灭弧室是断路器的核心部件, 灭弧室在断路器处在分闸状态时要能够承受正常电压。因此要求灭弧室具有良好的灭弧性能和绝缘性能。对于真空断路器, 灭弧室故障原因多为漏气, 归结其原因就在于波纹管在机械操作中的损伤。波纹管的寿命常与其工作状态相关, 大的合闸弹跳使其操作次数增加, 大的分闸反弹相当于增加其拉伸长度, 这都会致使其寿命降低。

2.2 操动机构

操动机构是断路器的重要组成部分, 应用操动机构可以使断路器实现远方电控快速合闸、分闸和重合闸操作, 也可以在就地进行手控快速合闸和分闸操作, 因此断路器的正常工作很大程度上依赖于操动机构动作的准确性。一种型号的操动机构可以配用于不同型号的断路器, 而同一种型号的断路器也可配装不同型号的操动机构。

常用的操动机构有电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构等。电磁操动机构优点很多, 但其需要大功率直流电源。而弹簧操动机构在较小电源下即可操作, 但其机械机构复杂, 包含的零部件较多, 故障发生频繁。断路器操动机构的故障常集中在其相关的机械结构及控制器驱动回路上。

2.3 机械结构

在断路器中, 操动机构与断路器的触头间需要通过一定的机械传动结构连接。由于大量的研究都投入到触头结构材料、电弧特性、机构设计等方面, 使得断路器的电气可靠性大大提高, 而机械性能的稳定性却一直是困扰断路器可靠稳定运行的重要原因。在各类断路器故障统计中, 机械故障在总故障中所占比例一直最高。

2.4 电气控制系统

为了满足智能电网发展的需求以及开关设备的智能化发展, 断路器二次控制系统越来越复杂, 采用的电子元器件种类也越来越多。电气控制系统的故障通常是由工作现场的电磁兼容问题引起的。

3 断路器的状态监测

断路器状态评估的方法就是根据高压断路器的常见故障类型, 结合该类型断路器的目前的工作状态, 采用相应的方法, 将该断路器的各种参数有机的联系在一起, 对高压断路器的整体工作性能做出评价, 判断其是否能够满足继续投入运行的条件。在许多情况下, 只要能够监测高压断路器工作状态的变化情况, 就能进行工作状态的预报并及时采取措施, 达到尽可能延长高压断路器运行时间, 减少各种事故, 杜绝灾难性事故, 减少设备维修时间和费用的目的, 从而提高运行部门的经济效益。

状态监测必须能够全面的提供高压断路器及其相应的变电站、输配电网络的可靠性, 不能在提高高压断路器运行能力的同时对电力系统其他方面造成消极的影响。高压断路器状态检测中所用的监测和控制设备要同高压断路器本身建立尽可能小的联系, 换言之, 不能因为监控设备的投运影响高压断路器自身的正常运行。另外, 监控设备必须具备操作简单, 可继续升级的能力。

对设备进行状态监测首先面临的就是监测量的选择, 断路器参数众多, 根据监测需要以及目前监测仪器的技术水平选择不同的监测量。例如, 要判断断路器操动机构的运动和撞击情况, 可以选择断路器的振动信号作为监测量, 结合信号处理技术, 就可以进行高压断路器操动机构的机械状态进行监测。常见的状态监测量如下表所示。

对于断路器操动机构的监测, 可以选取合闸电磁铁线圈电流的状态、断路器操作时的机构振动信号、断路器的特征分合闸速度、分合闸时间等监测参量。

(1) 触点行程时间的测量。断路器接触部件的运动可以通过触点行程时间的测量来确定。它是接触部件的由触点行程时间所确定的一段位移, 可以通过电阻传感器测得。传感器通常安装在断路器的运动部件上。

(2) 振动分析。机械故障、过度的接触磨损、调节不良以及其他不规则性和故障可以通过振动模式被检测出。振动测试通常安装在灭弧室和操动机构上, 用来记录振动情况。被记录的振动模式可以通过信号处理技术转换成时间/频率模式。将参照频率模式和测试频率模式的时间轴并排比较, 可以得出操动机构状态的任何改变。测试信号中出现的反常事件会改变事件发生处的时间和频率。

(3) 电接触状态。对于断路器主要接触部件的电接触状态可以通过测量接触电阻或者接触温度来进行监测。获取接触电阻的动态曲线, 将测得的曲线和以前测量的进行比较, 来分析接触部件的工作状况。接触温度的改变有可能导致接触元件的损坏, 造成主要接触部位的严重烧损、材料属性退化、氧化物形成、接触弹簧脆化、接触不良或不能完全接触等结果。

(4) 局部放电测量。断路器的绝缘故障可以通过局部放电进行监测。多种多样的局部放电监测方法应用于电力设备的状态监测中, 但是监测成本是依照测试程序和结果的精确性而变化的。

4 断路器的状态评估

针对获取的断路器状态结果, 进行评估分析, 进而确定相应的维护措施。维护措施可分为下面三大类:

(1) 不须维护:断路器处于合格状态, 不须要进行维护。

(2) 基本维护:对断路器进行参数的调整, 使断路器处于合格状态。

(3) 更换元件:更换受损的器件能使系统恢复到正常状态。

通过对比触头形成时间的测试曲线和参考曲线可以得出断路器的工作状态。如果触点分离过快, 可能原因是断路器动作过快以及行程总距离缩短等。据此可以评估断路器操动机构的状态。如果监测结果同参照曲线符合则无需检修维护。如果测试结果偏差严重, 则须要完全检修或更换相关部件。

对监测的控制信号进行分析, 也可找出断路器运行中的异常情况。对于监测的电接触状态给予评估诊断, 外来物质在触头上的沉积, 触头松动等都可能导致接触电阻或接触温度的异常增加, 如果触点出现严重磨损, 就要立即进行检修维护。断路器监测有局部放电产生, 就要对断路器的绝缘部件进行检修处理, 防止可能出现的绝缘故障扩大化。

5 结语

基于断路器状态的维护措施重点在于状态监测参量的评估和分析诊断。针对状态监测收集到的信息, 准确地确定断路器的状态, 进而依照断路器的状况采取相应的维护措施。而状态评估不仅仅是对状态阈值的比较, 更多的是对设备状态的发展趋势进行监测。在实际运行中, 发展趋势比状态限值更重要, 特别在状态阈值不能确定的场合, 对状态趋势的监视和判断将更有用。

参考文献

[1]黄道姗, 林韩, 林济群等.电力设备状态检修实施策略研究.福建电力与电工, 2001, 21 (4) :44-47.

[2]Martin.H.B.de.Gijp, Joost S.Debet, Richard A Hopkins.Condition monitoring of high voltage circuit breakers.IEEE AFRICON, 1996:880-885.

[3]邱立鹏.设备剩余寿命的预测与分析.大连理工大学硕士学位论文, 2000.

检测与监测 第8篇

我国电气化铁路总里程已达到3.2万公里, 居世界第二, 根据《中长期铁路网规划》, 到2020年, 我国铁路营业里程将达到12万公里以上, 其中电气化铁路比重将达到60%。届时, 我国主要铁路长大干线以及所有高速铁路客运专线将全部实现电气化, 绝大部分客、货运输将通过电气化铁路来完成, 因此, 确保电气化铁路的安全、稳定、不间断供电, 将成为铁路客货运输中的重要环节。

1 全封闭GIS组合电器在铁路上的应用及其局部放电检测现状

SF6气体绝缘全封闭组合电器 (GIS) 是将电气元件封闭组合在接地的金属外壳中, 包括断路器、隔离开关、快速接地开关、电流互感器、避雷器等。以SF6气体作为绝缘介质, 实现变电站内除变压器以外多种电气设备的有机结合。

全封闭GIS组合电器具有体积小、占地面积小、不受外界环境影响、运行安全可靠、配置灵活、维修简单、检修周期长的特点, 因而在高速铁路客运专线、城市中及沿海地区的牵引变电所中广泛使用。

由于GIS组合电器结构紧凑, 在GIS制造、运输和现场安装调试的过程中, 对GIS设备的绝缘性能有很高的要求, 承受的工作场强往往很高, 有时会产生一些绝缘性缺陷。这些缺陷会造成严重的系统事故, 有时只是在运行过程中就可能会引发绝缘故障。研究表明, 绝缘介质在发生击穿前都会产生局部放电, 通过在线检测GIS局部放电, 局部放电是设备绝缘缺陷的重要征兆和表现形式, 可以及时有效地发现GIS内部存在的故障缺陷。

现有我国电气化铁路GIS组合电器中均未全面投入局部放电检测装置, 只在设备投入运行前进行了现场局部放电检测, 对运行后的GIS组合电器局部放电检测仍属空白, 对设备的安全运行存在着很大的隐患, 因此需要研究并确定适用铁路GIS全封闭组合电器的局部放电检测方法。

2 局部放电检测的方法及分析

2.1 按照检测原理进行分类的局放检测方法

2.1.1 光学检测法

在诊断技术中, 检测放电产生的光可能是最灵敏的方法。因为光电倍增器可以检测到甚至一个光子的发射, 光辐射主要在紫外 (UV) 带, 由于玻璃和SF6对光都有很强的吸收能力, 检测时需要采用石英透镜, 并且要选择适当短的路径, 对于检测已知点的放电, 光学法很有效。但是对于GIS中诸多未知的放电源, 光学法的灵敏度就大受影响。由于光学检测法需要把传感器放到GIS里面, 而且只能离线测试, 所以不适合用于在线监测。

2.1.2 化学检测法

化学检测法通过检测SF6被击穿分解后的生成物来间接检测局放。最常用的分析气体有SOF2和SO2F2两种, 通过用气相色谱仪和质谱分析可以检测出, 灵敏度可达l×10-6。

化学检测方法不受电气干扰的影响, 但从发生局放到由分析气体检测出来所需要的时间太长, 往往几小时甚至几天也得不到结果, 这严重限制了化学方法在局放检测中的使用。

2.1.3 声学检测法

GIS中局放激发的声音信号有比较宽的带宽 (20-250k Hz) , 可在GIS外部用加速度或声发射 (AE) 传感器检测到。声学方法是非侵入式的, 可对局放源进行定位 (<10cm) 且不受GIS外部噪声源影响, 但是信号通过气体和绝缘子时衰减很严重, 所以声学检测法仅能检测到有限的几种放电, 而且在线检测时需要的传感器太多, 因而限制了声学检测法的应用。目前声学检测法一般仅用于现场测试, 由操作人员持传感器在GIS表面移动检测局放信号, 一个GIS站的检测往往需要花费数天时间, 限制了该技术的推广。

2.1.4 电气检测法

2.1.4. 1 常规电测法

常规电测法又称脉冲电流法 (IEC270) , 它是IEC于1981年正式提出并被广泛采用的局放检测方法。对外部电路而言, GIS是一个有电荷损耗的集中电容, 通过在外部并列安装一个耦合电容传感器, 可以测得发生局放时的电量 (检测局放的频率范围为40k Hz~l MHz) 。

常规电测法可以通过调节传感器和GIS等值电容的比值获得最佳的灵敏度, 并可对测量系统进行标度, 但是易于受到外部的电磁干扰, 为了获得最高的测量灵敏度, 需要将测试装置完全屏蔽, 这对于测试整个GIS通常是不可行的。此外, 常规电测法无法对局放源进行定位, 因而不能用于运行中GIS局放的在线检测。

2.1.4. 2 超高频法

超高频法 (UHF) 于20世纪80年代初期由英国中央电力局 (CEGB) 实验室提出。UHF法通过安置在GIS中的传感器检测局放电磁波的UHF (300MHz~3GHz) 部分。

UHF法有较强的抗干扰 (通常的噪声干扰频率都在500MHz以下) 及局放源定位能力 (理论上可以小于10cm) , 但随着与局放源距离的增大, 信号衰减很大 (约2d B/m) , 导致传感器间的距离较小 (5~10m) , 因而在线检测也需要为数不少的传感器。

对于GIS中局放的各种检测方法, 得出的普遍结论是: (1) 化学和光学检测法的灵敏度较低, 一般不用于在线检测; (2) UHF法可用于局放的连续在线监测, 而目前声学检测法只能适宜于现场检测; (3) 常规电测法需要一个外部耦合电容, 不能用于运行中的GIS; (4) 声学和UHF法可对局放源进行定位, 而常规电测法不可以; (5) 声学检测法、常规电测法和UHF法都有良好的灵敏度。

2.2 按照检测方式进行分类的局放检测方法

2.2.1 局部放电在线检测

局部放电在线检测是在实际带电工况下实时跟踪采集设备状态数据, 对设备重点部位进行不间断监测的一种检测方式。它的系统构成一般由传感器 (天线) 、放大器、信号过滤器、采集卡、工频信号触发器、工业控制计算机、机柜、局部放电故障分析软件、高精度数字示波器 (选配) 、高频电缆、机械附件等组成。检测方法有超高频检测法、超声波法及两者的联合法等。

2.2.1. 1 超高频检测法 (UHF法) (见图1)

该电流脉冲将激发出高频电磁波, 原理是当GIS设备发生局部放电现象时, 产生电流脉冲, 其主要频段为0.3-3GHz, 该电磁波可以从GIS上的盘式绝缘子处泄露出来, 采用超高频传感器 (频段为0.3-3GHz) 测量绝缘缝隙处的电磁波, 可以分析局部放电的严重程度。该方法的优点是可以带电测量, 也可实现实时在线监测。并且抗干扰能力强, 可有效地抑制背景噪声。但其缺点是不能对发生故障的点进行准确的定位、灵敏度差。

2.2.1. 2 超声波法

超声波法的原理是当GIS内部产生局部放电信号的时候, 会产生声波, 其类型包括纵波、横波和表面波。纵波通过气体传到外壳, 横波则需要通过固体介质 (比如绝缘子等) 传到外壳。通过贴在GIS外壳表面的压电式传感器接收这些声波信号, 以达到监测GIS局放的目的。

这种方法的优点是不受电气方面的干扰, 可进行带电测量, 传感器与GIS设备的电气回路无任何联系, 而且对电磁干扰的抗干扰能力比较强, 可对缺陷进行定位。但对大型设备器需要众多的传感器, 现场应用较为不便, 由于信号中的高频部分衰减很快, 声音信号在SF6气体中的传输速率很低 (约140m/s) , 另外, 由于在实际应用中, 周围一般存在很大的噪声, 对超声波检测干扰很大, 因此, 灵敏度也较低。

2.2.1. 3 超高频和超声波联合法

其系统结构见图2。这种方法同时提取局部放电信号的超高频 (UHF) 信号和超声波信号, 通过对两种信号的对比分析, 能更加有效地排除现场干扰, 提高局部放电定位精度和缺陷类型识别的准确性, 有利于发现并确定绝缘缺陷。

通过在GIS盆式绝缘子处放置UHF传感器, 进行超高频检测, 和使用超声传感器逐点进行声信号检测。并根据出现的几种具体情况进行进一步的分析判断:

如果电信号和声信号都存在, 则使用超高频法根据盆式绝缘子的位置进行粗略定位, 同时使用超声法进行精确定位, 如果两者都定位到同一个GIS腔体且表现一致, 则判断该腔体内部存在放电故障, 具有绝缘缺陷, 应根据具体情况进行进一步跟踪检测或采取相应措施。

如果只测量到了超高频电磁波信号而没有超声波信号, 则应通过改变UHF传感器的位置摆放和传感器的方向性及信号的频率分布, 判断是否是周围设备发生了局部放电或者是否存在另外的干扰源, 并对GIS设备进行重点跟踪观察。

如果超声波法测量到了声信号而超高频法没有测量到电磁波信号, 则在使用超声法在超声信号最大的部位进行精确定位。通过具体位置及设备结构进行分析, 是否是设备本身的正常振动或者是设备的结构导致超高频信号衰减很大, 不能通过检测位置测量到。并对设备进行重点跟踪观察。

在实际应用中, 对传感器和放大器的选择、工控机部分的设计和相关软件的实现应重点关注。

2.2.2 便携式GIS局部放电检测系统

便携式GIS局部放电检测系统 (如图3) 的原理和方法与上节 (2.1局部放电在线检测) 相同, 因其具有可重复、可多处使用的方便灵活性, 只需要对不同的GIS组合电器进行传感器安装点进行标定, 使用便携式局部放电检测系统定期对未安装固定式局部放电在线监测装置的设备进行带电检测, 同样能达到局部放电检测的目的。缺点是不能连续进行局部放电监测, 对发生局部放电的渐变过程进行记录, 需要以加大检测频率和做好阶段检测数据对比分析来加以弥补。

根据以上GIS局部放电检测方法的分析对比, 能够满足局放在线连续监测并能准确定位的有声学和超高频 (UHF) 检测法。

3 铁路GIS局部放电检测方法的确定及要求

3.1 铁路GIS局部放电检测方法的确定

根据以上局放检测方法的分析、对比, 同时借鉴电力行业有关局放检测方法的成功经验 (采用超高频—UHF检测法) , 据了解国家电网和南方电网公司都采用了超高频检测法, 并形成了比较完善的技术标准和管理体系。因此, 结合铁路GIS既有新建又有已经投入运行的现状, 建议牵引变电所GIS局部放电的检测方法为超高频 (UHF) 检测法, 新建GIS采用内置传感器 (如图4) 、既有GIS采用外置传感器 (如图5) 的UHF在线监测系统 (如图6) , 并结合采用便携式UHF局部放电带电检测仪系统 (如图7) , 能够满足铁路牵引供电系统中的220KV、110KV和27.5KV电压等级的GIS设备局部放电检测的需要。

3.2 铁路GIS局放检测的技术、功能等要求

为满足铁路GIS局部放电检测系统的实用性、全面性和准确性, 需要对该系统提出较完善的技术、功能等要求。

3.2.1 局放检测的技术要求

3.2.1. 1 检测频带

检测频带应尽量覆盖GIS内部可能发生的各类局部放电信号的频率范围, 通常在300MHz到3GHz之间, 实际检测装置中可根据需要选用其间的子频段。检测频带的选择应尽量避开电磁干扰信号, 如架空线电晕放电和移动通讯等。

3.2.1. 2 灵敏度

检测装置最小可测量放电量不小于

10p C的放电信号, 最大可测量放电量不大于5000p C的放电信号, 在量程范围内检测结果应能有效反映局部放电强度的变化。

3.2.1. 3 电磁兼容性能

检测装置的电磁兼容性满足以下要求:

(1) 辐射电磁场干扰:应能承受GB/T14598.9中规定的严酷等级4级。 (2) 电快速瞬变脉冲群干扰:应能承受GB T14598.13中规定的严酷等级3级。 (3) 静电放电干扰:应能承受GB/T14598.14中规定的严酷等级4级。 (4) 浪涌抗干扰:应能承受GB/T17626.5中规定的严酷等级4级。 (5) 工频磁场抗干扰:应能承受GB/T17626.8中规定的严酷等级4级。 (6) 阻尼振荡磁场抗干扰:应能承受GB/T 17626.10中规定的严酷等级4级。

3.2.1. 4 接入安全性要求

检测装置内置传感器的设置应保证GIS主绝缘的性能, 内置传感器信号引出应保证GIS气体密封性能。内置传感器应由GIS生产厂在制造时植入, 寿命应与GIS保持一致。

检测装置外置传感器的设置应不影响GIS盘式绝缘子结构的密封性能和外壳接地和通流性能。外置传感器的设置原则上应不拆动GIS的任何部件。

3.2.2 局放检测的功能要求

GIS局放检测的主要功能有:局部放电检测功能、信号采集存储功能、检测参数设置功能、网络通讯功能、检测结果显示功能、放电类型识别功能、放电源定位功能、自检测和自恢复功能等。

3.2.3 抗干扰

现场干扰将降低局部放电检测的灵敏度, 甚至导致误报警和诊断错误。因此, 局部放电检测装置应能将干扰抑制到可以接受的水平。

3.2.3. 1 主要干扰类型

GIS局部放电特高频检测中主要存在以下几类干扰形式: (1) 移动通讯和雷达等无线电干扰; (2) 变电站架空线上尖端放电干扰; (3) 变电站高电压环境中存在的浮电位体放电干扰; (4) 照明、风机等电气设备中存在的电气接触不良产生的放电干扰; (5) 开关操作产生的短时放电干扰。

3.2.3. 2 干扰的抑制

在局部放电特高频检测中, 干扰抑制可通过滤波、屏蔽、干扰识别和干扰定位等方法来实现。

3.2.4 放电源定位

可采用强度定位法、时差定位法进行放电源定位。

3.2.5 局部放电严重程度判定

GIS局部放电缺陷的严重程度应分析中应参考局部放电超声检测和气体分解物检测等诊断性试验结果, 主要根据放电源的定位结果、放电类型的识别结果和检测特征量的发展趋势进行综合判断。

4 研究结论

针对电气化铁路大量投入GIS全封闭组合电器的使用, 对GIS全封闭组合电器的监测、维护和检修问题也提上了议事日程, 通过分析对比现有的局部放电监测、检测方法, 建议铁路全封闭GIS组合电器的局部放电检测方法采用超高频局部放电在线监测法和便携式超高频局部放电带电检测法为宜。

参考文献

[1]邱毓昌.用超高频法对GIS绝缘进行在线监测[J].高压电器, 1997, (4) .

[2]刘卫东, 黄瑜珑.GIS局部放电特高频在线检测和定位[J].高压电器, 1999, (1) .

[3]金立军, 张明锐, 刘卫东.GIS局部放电故障诊断试验研究[J].电工技术学报, 2005, (11) .

检测与监测 第9篇

关键词：监控系统,ICU,运动检测,差影法

重症监护病房(ICU)是实施广泛和密切的生理功能监测,并据此进行判断和治疗的特殊病房,其主要服务对象是危及生命的急性重症病人。由于需要不停监视病人的病情发展变化情况,以便随时进行各种抢救。ICU病房都是采用24小时不间断护理的方式进行运作,对护理人员来说是一项相当繁重的工作[1]。为此,我们设计了利用PC机控制,USB摄像头监控的重症病人监测与报警系统。与传统监控设备相比,该系统具有成本低,产生数据量小,实时采集运动图像与发出信号等优点。在一定程度上降低医护人员的工作量,为ICU病房的进一步完善和发展提供新的思路。

为加强ICU的规范化管理,通常采用摄像头24小时连续摄像来记录监护过程。这种方法需要占用大量的存储资源,并且需要工作人员花费大量的时间整理历史数据。本文提出的基于USB摄像头的运动目标监测系统,能大大降低对数据量的需求,而且能够最大限度地节省工作人员用于历史数据分析的时间。根据监护需要,可以设置异常情况报警机制,减少责任事故的发生。

这种技术方案采用廉价的硬件设备,可以大大降低监护成本。

1 传统视频监控模式的不足[1]

传统的监测系统均采用24小时连续录像的方式。这种方式的确不会漏掉任何异常情况,但由于异常情况发生的几率很小,所以,大部分时间系统处于空转状态。既占用巨大存储空间,又需要工作人员花费大量的时间从线性播放的视频流中检索有效信息。由于长时间关注于相对静止的视频画面会造成工作人员的视觉疲劳,从而错过真正有效的事件。

2 运动目标监测的视频监控系统

本系统根据仿生学原理,采用“蛙眼”模式,摄像头仍然是24小时连续监测ICU场景,但其只关注监测过程中发现的异动场景。计算机对采集到的每帧图像进行暂存,并与相邻图像帧进行比对分析。如相邻两帧图像在一定的抖动范围内相同,则不记录任何信息。只有当相邻两帧图像之间的差异超过规定阈值时,才将后一帧图像连同发生时刻存入指定路径的文件夹中,并实时将保留下来的图片以MEPG4的格式进行压缩处理,同时发出报警信息。这样不但大幅降低了数据量,而且节省了工作人员筛选数据的工作量,对日后历史档案的分析对比也起到一定程度的简化作用。本系统使用普通PC机和廉价USB接口摄像头,大大降低了监护成本。

2.1 差影法的运动目标检测改进原理

对于背景固定的图像,检测其中是否有运动目标的最直接方法就是使用差影法[2]。差影法在安全监控、血管造影术及印刷线路板掩模缺陷诊断等场合都有应用[3]。

差影法的实质是连续多帧图像间的减法运算,它是将同一背景下不同时刻拍摄的图像相减以得到差值图像。差值图像提供了图像间的差异信息,利用它可以检测同一场景中两幅图像间的变化,即用来判断是否有运动存在。差影法算法描述如公式(1):

其中,F表示待分析图像矩阵,K表示背景图像矩阵,S为通过差影法处理后的图像矩阵,FNM、KNM、SNM代表各图像矩阵上每个像素点的数值。

在背景相同,光源不变的理想状态下,利用单纯的差影法技术检测运动目标能够取得很好的效果。然而,由于外界的干扰,同一场景间也存在一些像素误差。如受到外界光照变化影响、采集卡或摄像头的电子干扰。都会导致图像序列里两帧相邻图像中,空间上某相同点的差异。为了解决此误差,我们需找出这些误差与实际运动中差异像素的分布规律和区别。

由于监控环境中室内均匀分布的光源变化是连续柔和的(若相邻两帧图像存在明显的明暗光线变化,则一定是由于人为开关电源或遮挡光线造成,这已经是明显的运动状态),而每次摄像头采集数据时像素误差也都是在一定范围内正态分布的。我们做以下实验,在同一房间中固定摄像头对同一场景拍摄四幅图。并将这四幅图像像素点矩阵以灰度直方图表达出来。如图1(a~e)所示。a为第一次拍摄,b为光线稍微变暗的拍摄,c为光线进一步变暗的拍摄,d为与c相同光线的二次拍摄,e为a、b、c、d四图曲线化后叠加对比效果。

通过对e的观察,我们发现a、b、c、d之间几乎是平行移动的,而相邻两帧间,除非是开关电灯等大动作,其静态曲线几乎为同一条线路。因此,对相邻两帧图像进行差影法比对时,只要设定一个阈值,就可以较好的去除噪声、电子干扰和光源变化对检测运动的影响。

因此,本文为相邻两幅图像的差值图像像素选定一个阈值。低于阈值的像素一律设定为0,否则在差异像素变量中加1计数,可以将此思路转换为数学公式。

假设:为连续动画的相邻两帧像素位点灰度矩阵线性表达式,i为二维图像矩阵行位点,j为二维图像矩阵列位点,M为行位点总数(图像宽),N为列位点总数(图像高),diffCount为统计具有差异的个数,m为阈值,归纳其计算公式(2):

对于阈值m的设定,视不同环境而异,需要通过反复实验确定。

2.2 普通PC机环境的效率改进

根据上述对差影法的改进,对于室内运动检测算法的实验,得到了良好的效果。然而,在实际应用中,可以适当降低被处理图像的分辨率,在满足监测精度的前提下,进一步提高响应速度。

本文在改进后的差影法基础上,提出一种抽点检测与分块检测相结合的新思路。

首先,对差影法做进一步的改进,对要比对的相邻两帧图像像素矩阵上的像素点进行抽点检测。矩阵中行、列的抽点间隔决定运动检测的灵敏度,可以采用行、列抽点间隔不对等的方式来保证较高灵敏度和较低运算量,而抽点间隔值一般由医生根据监控的需要进行设置。由于摄像头的分辨率均设置为2的整数次方,抽点间隔值的设定应遵从2的整数次方,从而保证运算后图像的宽、高仍为整数。

同时,将视频序列中的一整幅画面进行分割,对分割产生的每块图像这种抽点检测方法进行差异像素点的统计,一旦检测到有变化,就说明该检测对象出现了运动状态,予以存储。而每个分割图像进行运算的顺序由使用者确定,要检测的运动目标集中在哪几个区间,就将对应的哪几块分割图像作为首先运算图像。以提高检测效率。

如图2所示:左右为相邻的两帧图像。为被抽到的位点,坐标N表示将图像转为数字矩阵后其纵坐标以像素为单位,M为该矩阵坐标对应的横坐标,以像素为单位。方框选中的,就是每一个分割的图像块。

假设s:t e p R o w为行的抽点间隔,stepCol为列的抽点间隔,diffcount为统计具有差异的个数,则通过抽点检测方法改进的运算公式为:

运算次数nstep为:

假设:b l o c k W i d t h为每个分割出的图像宽度,blockHeight为每个分割出的图像高度(需保证blockWidth和blockHeight的设定能把原始图像完整分割),被分割的块数为,通过分块检测方法改进的运算公式为:

运算次数nblock为:

将上述算法综合起来,总的运算公式为:

运行次数为:

根据推导,与原差影法的运算次数:

相比,理论上大幅度提高了运算速度。而我们通过实验,在两副分辨率640480的图像中,采用原差影法运算三次采样取平均时间为513ms,而使用上述改进算法后,运算时间只相当于531ms,参数含义见上述推导。

3 系统实现

3.1 系统实现手段与技术

根据上述思想,本系统采用的开发平台为Microsoft Visual Studio.NET C#2005。利用其GDI+技术简化数字图像处理中对内存的操作,并利用其提供的类库,可以方便地对视频数据进行提取、存储和压缩。同时,作为提供可用于访问.NET中的COM对象和本机API的类的集合,.NET通过命名空间System.Runtime.InteropServices与API的函数库avicap32.dll相联系[4],对USB接口的摄像头进行读取。当发现相邻两帧间存在图像差异像素,发出报警信息,并存储该图像记录下的存储时间,同时保持存储后续20帧图像,否则,继续下一个相邻两帧间的比对运算。使用者观看时,只需根据时间轴就可以看到运动中的连续视频。

3.2 实验结果及分析

本实验的PC机硬件配置为Intel(R)Pentium(R)4 CPU2.93GHz 504MB内存,软件环境为Windows XP Professional,普通USB摄像头,默认分辨率640480。采用上述方法,设置阈值开关灰度级为70,图像分割大小为32像素*32像素,抽点检测跳跃度为4像素*8像素,进行运动检测实验。

经实验,在一个小时的测试监控中,在摄像头监控下的房间中,患者的小幅度动作均被记录下来,而睡眠等静止状态没有被拍摄。两帧间的运算时间<70ms,记录视频的平均帧率为12f/s,视频清晰、流畅,PC机资源占用<20%,并在第一时间发出提示信号。可以认为取得了既定效果。

4 结束语

ICU病房内患者一般病情比较严重,需要医护人员时刻监视其各项生理指标的变化,以便及时采取最佳救治方案,需要医护人员付出艰辛的劳动。基于此,本文提出了一种基于USB摄像头和普通PC的运动捕捉系统,为辅助重症患者的治疗提供了新手段,也为降低医护人员的工作量提供新的思路。由于ICU病房的特殊性,病人家属不能随意进入病房之内。可以将本系统所采集到的数据在第一时间通过医院内部网络传输到病房外指定的计算机上,并发出信号,以便让患者家属知道患者所需及其病情变化情况,对病房内部护理人员的工作也起到一种提示和监督的作用。此系统也可以纳入数字化医院建设的体系之中,成为医生工作站、财务部门和核心信息管理部门等重要场合安全监测的辅助手段。

参考文献

[1]陈晓英,沈宝娣.ICU病房的质量管理[J].实用护理杂志,1994,10(3):45-46.

[2]伦向敏,张伯珩,边川平,等.基于LabVIEW的运动目标监测系统[J].科学技术与工程,2006,6(20):3302-3305.

[3]周彩霞,匡纲要,宋海娜,等.基于差影法粗分割与多模板匹配的人脸检测[J].计算机工程与设计,2004,25(10):1648-1650.

检测与监测 第10篇

1便携式检测仪的设计

1.1技术路线

TAX装置的通信主要分为两部分,一部分是与LKJ装置之间的RS485通信,实时获取监控装置采集的时间、公里标、速度、车号和车次等重要列车运行信息;另一部分是与其内部的插件之间的RS485通信,将实时获取的信息发送到RS485总线,供其他功能单元取用。

根据TAX装置的通信特点,检测也分为两部分,一是检测LKJ装置与TAX装置之间的通信状态;二是TAX装置内部的通信状态。因此,便携式测试仪的外部连接也需要两种方式,可以分别检测两种状态。同时,TAX装置作为一个信息平台,同时兼顾接收与发送两种功能,那便携式测试仪也应具备读取与发送两种功能,才能完整的测试TAX装置的通信状态。

1.2硬件的选取与设计

一款手持式的测试设备,主要由主模块、存储设备、电源、液晶屏、输入设备、外壳等组成,而主模块的选择决定了其余设备及开发平台的选择。

(1)主模块:Intel ATOM n270低功耗平台最为适合,该主板体积小(3.5寸),采用的是INTEL ATOM N270处理器1.6GHz,处理速度快,支持电阻触摸屏,并且带有RS232、RS485串口。

(2)存储设备:综合比较后,选择了1.8寸16G的固态硬盘作为测试仪的存储设备,体积小、功耗小、稳定性高。

(3)液晶屏:从便携性、功耗等因素上考虑,采用杭州平望科技有限公司生产的AT50TV型8寸显示屏。

(4)电源:采用日本三洋电机株式会社生产的锂电池单节,定制了专用的充放电电路。

(5)输入设备:选择了市场上普通的数字键盘。这样如果键盘损坏,维修和更换的成本都很低廉,保证了设备的可用性。

设备选型完成后,就要开始组装调试,为保证在机车上可靠使用,手工制作了一个钢板外壳。首先为了实现监听LKJ2000型监控主机对外发出的RS485信息的功能,该研究者制作了一根LKJ2000型监控主机X37插头至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线,将LKJ2000型监控主机的RS485信息传输到测试仪上。通过测试仪的液晶显示屏来查看LKJ2000型监控主机对外发布的RS485信息是否正确。其电气连接线路图如图1。

其次为了实现模拟LKJ2000型监控主机向TAX机车安全信息综合检测装置发送RS485信息的功能,该研究者制作了一根机车安全信息综合监测装置X1插头至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线,将模拟LKJ2000型监控主机将的测试仪上RS485信息传输到TAX机车安全信息综合检测装置,供TAX机车安全信息综合检测装置上的其他功能单元读取信息。通过测试仪的液晶显示屏来的输入信息,以及TAX机车安全信息综合监测装置上功能单元读取的信息来核对信息的正确性。其电气连接线路图如图2。

最后为了实现通过过渡插件监听每个功能单元上发出的RS485信息的功能,该研究者制作了一块过渡插件和一根过渡插件至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线和过渡插件,能单独监听TAX机车安全信息综合检测装置信息平台对每个功能单元所发出的RS485信息是否正确。通过测试仪的液晶显示屏来查看LKJ2000型监控主机对外发布的RS485信息是否正确。其电气连接线路图如图3、图4。

2软件开发

由于硬件平台确定为Intel架构,操作系统选择Windows,软件的开发就有了许多选择。经过对比,最终决定选择.Net平台进行软件模块开发。其原因有三:第一使用的.Net平台可以提高开发效率,快速研制出产品。第二无论是LKJ与TAX箱之间的通讯还是TAX箱内部的通讯均属于LKJ生产厂家的内部协议(尤其是LKJ与TAX箱之间的通讯协议厂家可任意改变)。使用.Net平台可以保证LKJ、TAX通讯协议变更时该研究者快速对软件进行调整。第三使用.Net平台可以提供友好的人机对话界面,便于现场操作。

根据测试仪的功能需求,软件分为TAX和LKJ两大模块,两个模块都具有监听和发送双重功能,且两个模块信息项点都是相同的,全面覆盖了目前各种设备需取用的信息内容,显示方式如图5。

通过软件检测仪可在LKJ和TAX装置之间及TAX装置内部监听各种信息,直观的显示在触摸屏上,工作人员能根据这些信息迅速判断信息的正确性。同时也可模拟LKJ向TAX装置发送指定信息,还能在TAX装置内部模拟广播信息。

3结语

TAX装置便携式测试仪的研制成功,不仅解决了TAX装置内部通信状态检测的问题,同时还解决了TAX装置与LKJ监控装置主机之间的通信状态检测的问题。同时,简单便捷的操作界面,即可以监听TAX装置、LKJ2000装置的通信信息,还可以模拟TAX装置、LKJ2000型监控装置的RS-485通讯接口实现相关信息的收发。使作业者在现场能够迅速、准确的判断故障点,缩短故障处理时间,大大提高了工作效率。

参考文献

[1]陈大海.便携式内燃机车过渡装置检测仪的研制[J].上海铁道科技,2005(5):49-50.

[2]霍凯,陈志鸿,赵谭羿.基于LPC的便携式机车供电检测仪的研制[J].中国仪器仪表,2011(11):54-57.

[3]杜连超,田成元,车军.便携式机车牵引电饥绝缘检测仪的设计[J],工业仪表与自动化装置,2010(5):105-106,62.

[4]黄国平.C#实用开发参考大全[M].北京:北京电子工业出版社,2008.