專利名稱：氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是一種對多種環(huán)境要素實現(xiàn)自動化全面監(jiān)測的氣 象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣象裝備安全穩(wěn)定運行是日常氣象保障工作的基礎(chǔ)，氣象裝備的運行環(huán)境滿足設(shè) 計要求和安全防事故是確保裝備安全穩(wěn)定運行的重要條件。近年來，隨著氣象裝備配發(fā)數(shù) 量增多，裝備的技術(shù)含量與復(fù)雜性日益增強(qiáng)，對運行環(huán)境的要求也越來越高，因此氣象裝備 運行環(huán)境的安全保障的重要性和需求日益凸現(xiàn)。如圖1，為典型的氣象中心(臺)平面分布示意圖，氣象中心(臺)包括多個不同 工作室，每個使根據(jù)所安放設(shè)備和功能的不同，所需要監(jiān)測的環(huán)境要素也不盡相同，例如制 氫室主要需要對氫氣含量實施嚴(yán)密監(jiān)控，以防止氫氣泄露的發(fā)生，計量檢定室要對汞含量 進(jìn)行監(jiān)測，同時，其它功能科室也需要對溫度、濕度、電壓、零地壓差、接地電阻以及塵埃等 環(huán)境要素進(jìn)行有效監(jiān)測。目前氣象中心(臺站)還沒有對影響裝備運行的溫度、濕度、電壓、 零地壓差、接地電阻以及塵埃等環(huán)境要素進(jìn)行有效監(jiān)測，裝備運行的溫度、濕度、電壓、零地 壓差、接地電阻以及塵埃等環(huán)境要素直接影響精密氣象設(shè)備的工作和精度，由于目前氣象 裝備往往連續(xù)業(yè)務(wù)運行，部分裝備運行無人值守，同時也缺乏防火、防泄漏(氫氣、汞以及 電磁輻射)的安全報警措施，存在著一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決 了氣象站環(huán)境要素的實時監(jiān)測、上傳和總體控制的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，它主要由一臺或多臺多要素采集模 塊、集中器、監(jiān)測與預(yù)警終端系統(tǒng)組成，所述多要素采集模塊由設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和采集器組 成，所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上連接氫氣檢測儀、微分測汞儀、高斯計或粉塵測試儀中的一種或 多種；所述采集器上連接溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器或煙感傳感器中的的一種或 多種；采集器通過RS-485端口與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)端口與連 入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)連接；所述與連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)為計算機(jī)終端設(shè)備。所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過集中器連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)局域網(wǎng)，并與連入監(jiān)測及預(yù) 警系統(tǒng)連接。所述監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)還連接報警系統(tǒng)，所述報警系統(tǒng)包括電話通知模塊、短信通 知模塊和聲光報警模塊。所述系統(tǒng)還包括圖形采集設(shè)備，所述圖形采集設(shè)備通過集中器與連入監(jiān)測及預(yù)警 系統(tǒng)連接。所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器為4 口串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。
本發(fā)明的主要內(nèi)容有(1)通過專用多要素采集模塊采集溫度、濕度、電壓、零地壓差、接地電阻、塵埃、煙 霧、氫氣濃度及汞濃度等環(huán)境要素；監(jiān)測的范圍可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。多要素采集模塊對溫度、濕度、零地壓差、煙霧設(shè)計專用的電路實現(xiàn)采集功能， 而對塵埃、氫氣濃度、電磁輻射及汞濃度則選擇相應(yīng)的傳感器和測試儀實現(xiàn)，并通過基于 RS232/485協(xié)議的多路數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)設(shè)備集中，并與采集電路進(jìn)行集成，從而實現(xiàn)綜合采集 功能。(2)通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與通信程序?qū)⒍嘁夭杉K與視頻采集設(shè)備采集到的信 息匯總上傳；(3)為了實現(xiàn)全方位監(jiān)控，還設(shè)置視頻采集設(shè)備與圖象偵測手段對重點場所的圖 象進(jìn)行監(jiān)測與跟蹤模塊。利用圖像檢測技術(shù)對實時的圖像進(jìn)行分析，動態(tài)跟蹤裝備運行情 況以及機(jī)房人員進(jìn)出情況；(4)所有數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)測與預(yù)警終端進(jìn)行分析評估；(5)人機(jī)交互接口設(shè)計，主要包括總控模塊和人機(jī)交互界面；(6)及時發(fā)現(xiàn)隱患和險情，通過報警系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動報警(聲光、電話通知、短信通 知)，根據(jù)各種報警情況以短信或電話方式通知指定的業(yè)務(wù)值班人員，及時處理故障。本發(fā)明可以實時獲取影響裝備運行的環(huán)境要素信息、危險物品含量信息，捕捉異 常并生成日志和報告，對高危險等級的異常進(jìn)行報警以便能及時處理，消除隱患。本發(fā)明的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)對事件掃描周期延遲小于10 秒；高危險事件掃描周期延遲小于3秒。對危險性事件連動報警準(zhǔn)確率大于99%。對故障 數(shù)據(jù)及監(jiān)控日志(數(shù)據(jù)和視頻)的保留時間大于1年。系統(tǒng)的無故障工作時間大于1年。本發(fā)明的總體設(shè)計方案(1)總體框架采用集散監(jiān)控模式和嵌入式技術(shù)，選擇“多點多要素”可配置的“積木式”系統(tǒng)框 架結(jié)構(gòu)，基于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接各個采集模塊。終端監(jiān)控與預(yù)警程序采用WEB體系和方式 進(jìn)行設(shè)計，便于本地和遠(yuǎn)程的監(jiān)控訪問。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接 圖如圖4所示。(2)技術(shù)方案系統(tǒng)主要由監(jiān)控代理與數(shù)據(jù)匯集模塊和故障預(yù)警與監(jiān)控模塊兩大部分構(gòu)成。系統(tǒng) 的功能模塊與組成如圖5所示。通過數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對信息進(jìn)行處理①監(jiān)測代理與數(shù)據(jù)匯集模塊，完成數(shù)據(jù)的收集與匯總、數(shù)據(jù)庫管理、運行環(huán)境監(jiān) 控、數(shù)據(jù)通信協(xié)議與狀態(tài)規(guī)范格式、狀態(tài)數(shù)據(jù)格式解析與傳輸。②監(jiān)測與預(yù)警模塊，該模塊實時監(jiān)視氣象中心(臺站)設(shè)備運行環(huán)境，接收并保存 各點提交的事件報告，對異常情況進(jìn)行報警，同時提供數(shù)據(jù)檢索分析、配置管理以及數(shù)據(jù)庫 管理等功能。(3)本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)及解決途徑①多要素環(huán)境信息采集技術(shù)利用ARM嵌入式系統(tǒng)，自主研制運行環(huán)境八要素綜合采集器，通過自主研發(fā)硬件來實現(xiàn)。通過智能圖像處理技術(shù)，自動監(jiān)測進(jìn)入警戒區(qū)域的人、物以及現(xiàn)場目標(biāo)的變化。在 攝像頭監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，可根據(jù)需要設(shè)置警戒區(qū)域。一旦有滿足預(yù)設(shè)條件的目標(biāo)進(jìn)入警 戒區(qū)域，則自動產(chǎn)生報警。②靈活可配置的監(jiān)控策略提供靈活的參數(shù)設(shè)置功能，根據(jù)被監(jiān)控對象定制不同的監(jiān)控策略。可定制參數(shù)包 括系統(tǒng)定時監(jiān)控判斷的時間周期、各種報警閾值、是否主動彈出報警、是否忽略某特定預(yù)警 信息、具體監(jiān)控判斷的內(nèi)容等。添加新的監(jiān)控對象時，采用默認(rèn)的監(jiān)控策略，用戶可以根據(jù) 實際需要對該策略進(jìn)行修改，生成自定義的監(jiān)控策略。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)裝備連續(xù)業(yè)務(wù)運行以及部 分裝備運行無人值守的實際，經(jīng)過對近20個氣象水文中心和近40個各類氣象臺站的實際 調(diào)研和征詢，確定研制的氣象中心(臺站)裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)庀?中心(臺站)的預(yù)報室、雷達(dá)室、衛(wèi)星室、電信室、維修室、計量室、測報室、制氫房以及器材 庫等場所進(jìn)行環(huán)境要素的全面監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，延長氣象裝備的無故障工 作時間，提高裝備的安全穩(wěn)定運行水平和保障能力，為氣象水文空間天氣預(yù)報保障提供有 力的支撐。本發(fā)明的系統(tǒng)的使用能夠改變目前人工監(jiān)控模式，監(jiān)控方式從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃樱?從離散轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)，從事后分析轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r監(jiān)測?？蔀楦骷墯庀蟊Ｕ蠘I(yè)務(wù)部門的裝備保障 和安全管理提供一個便捷、可靠的手段，提高管理的效率，提高裝備保障與管理的信息化水 平。系統(tǒng)可以作為日常裝備保障與值班的一個輔助手段和平臺。


圖1是典型的氣象中心(臺)平面分布示意圖。圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)的組成示意圖。圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)的組成簡圖。圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接圖示意。圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)的多要素采集模塊的組成示意圖。圖6是本發(fā)明的系統(tǒng)的總控配置示意圖。圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)的視頻處理流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述—種氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，它主要由一臺或多臺多要素采集模 塊、集中器、監(jiān)測與預(yù)警終端系統(tǒng)組成，所述多要素采集模塊由設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和采集器組 成，所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上連接氫氣檢測儀、微分測汞儀、高斯計或粉塵測試儀中的一種或 多種；所述采集器上連接溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器或煙感傳感器中的的一種或 多種；采集器通過RS-485端口與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)端口與連 入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)連接；所述與連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)為計算機(jī)終端設(shè)備。
氫氣檢測儀選用北斗星儀器生產(chǎn)型號為的PBD5G S的氫氣檢測儀，該氫氣檢測儀 內(nèi)置單片機(jī)微機(jī)，任何溫度只需插入樣品，即刻讀出電化學(xué)氣體參數(shù)和溫度值，聲光報警功 能，報警限值可以設(shè)置，固化有TLV，STEL報警數(shù)據(jù)庫，24組數(shù)據(jù)記錄，可設(shè)置自動或手動 記錄，可閱讀/打印記錄，可用于磨口瓶，或管道臨時連續(xù)分析，具有RS232/485雙工接口， 可與微機(jī)聯(lián)機(jī)采樣，惰性氣體調(diào)零，標(biāo)準(zhǔn)樣品，或替代品標(biāo)定，支持兩相分析，可測試溶解氣 體。微分測汞儀選用吉林北光分析儀器廠出產(chǎn)的WCG-207型微分測汞儀，該產(chǎn)品采用 了特殊的測汞技術(shù)，使冷原子吸收法的靈敏度提高到近1000倍，可直接測量到0. 005ug/L。 儀器的技術(shù)指標(biāo)為檢出限微分測量0. 02 ( μ g/L)，低濃度測量:0.4(μ g/L)，高濃度測 量2(yg/L)。高斯計臺灣TES (泰仕)生產(chǎn)的型號為TES-1394的高斯計，該高斯計攜帶方便等 特點，并可量測不同頻寬的電磁場幅射，可同時顯示微泰斯拉及毫高斯二種單位。具有數(shù)據(jù) 鎖定、最大/最小值鎖定功能。數(shù)據(jù)具有記憶及讀取功能，999筆數(shù)據(jù)。RS232PC聯(lián)機(jī)功能。 TES-1394粉塵測試儀型號為HBD5-SPM4210-DS的粉塵測試儀，粉塵測試儀，主要用于公共 場所的可吸入顆粒物(PMlO)濃度的快速測定、工礦企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場等勞動衛(wèi)生方面粉塵濃 度的檢測、以及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域可吸入塵濃度的監(jiān)測。除此之外，粉塵測試儀還可以用于空氣 凈化器凈化效率的評價。空氣污染是影響最為嚴(yán)重的污染之一，對空氣污染的監(jiān)測和控制 關(guān)系到人們生產(chǎn)、工作和生活的方方面面。粉塵測試儀在空氣污染的監(jiān)測和防控方面起到 了重要的作用。目前市場上的粉塵測試儀的種類有全自動式粉塵測試儀、直讀式粉塵測試 儀、激光式粉塵測試儀、防爆式粉塵測試儀等。溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器或煙霧傳感器均可以采用現(xiàn)有的常規(guī)器件， 具體指標(biāo)根據(jù)氣象環(huán)境要素調(diào)整選擇。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過集中器連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)局域網(wǎng)，并與連入監(jiān)測及預(yù)警系 統(tǒng)連接。監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)還連接報警系統(tǒng)，所述報警系統(tǒng)包括電話通知模塊、短信通知模 塊和聲光報警模塊。電話通知模塊、短信通知模塊和聲光報警模塊可采用現(xiàn)有的成熟技術(shù) 實現(xiàn)。系統(tǒng)還包括圖形采集設(shè)備，所述圖形采集設(shè)備通過集中器與連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng) 連接。圖形采集設(shè)備為可連入網(wǎng)絡(luò)的攝像頭等視頻監(jiān)測設(shè)備。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器為4 口串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。RS-232標(biāo)準(zhǔn)是通用標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)今使用和發(fā)展的其他幾種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，都是 在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成。RS-232是異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總 線。該標(biāo)準(zhǔn)的全稱是 EIA-RS-232 標(biāo)準(zhǔn)(Electronic IndustrialAssociate-Recommended Standard-2320，它是美國EIA (電子工業(yè)聯(lián)合會)與BELL等公司一起開發(fā)和發(fā)布的通信 協(xié)議，主要適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0-20Kb/s范圍內(nèi)的通信。RS-232連接器引腳信號定義如 表1所示。表1RS-232連接器引腳信號定義
權(quán)利要求
1.一種氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是它主要由一臺或多臺多要素 采集模塊、集中器、監(jiān)測與預(yù)警終端系統(tǒng)組成。所述多要素采集模塊由設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和采 集器組成，所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上連接氫氣檢測儀、微分測汞儀、高斯計或粉塵測試儀中的 一種或多種；所述采集器上連接溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器或煙霧傳感器中的一 種或多種；采集器通過RS-485端口與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)端口 與監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)連接；所述的監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)為計算機(jī)終端設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述設(shè) 備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過集中器連入監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)局域網(wǎng)，并與監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān) 測及預(yù)警系統(tǒng)還連接報警系統(tǒng)，所述報警系統(tǒng)包括電話通知模塊、短信通知模塊和聲光報 警模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述系 統(tǒng)還包括圖象采集設(shè)備，所述圖象采集設(shè)備通過集中器與監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述設(shè)備 聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器為4端口的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述的計 算機(jī)終端設(shè)備。
全文摘要
一種氣象裝備運行環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，它主要由一臺或多臺多要素采集模塊、集中器、監(jiān)測與預(yù)警終端系統(tǒng)組成，所述多要素采集模塊由設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和采集器組成，所述設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上連接氫氣檢測儀、微分測汞儀、高斯計或粉塵測試儀中的一種或多種；所述采集器上連接溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器或煙霧傳感器中的的一種或多種。本發(fā)明的系統(tǒng)的使用能夠改變目前人工監(jiān)控模式，監(jiān)控方式從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?，從離散轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)，從事后分析轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r監(jiān)測?？蔀楦骷墯庀蟊Ｕ蠘I(yè)務(wù)部門的裝備保障和安全管理提供一個便捷、可靠的手段，提高管理的效率，提高裝備保障與管理的信息化水平。系統(tǒng)可以作為日常裝備保障與值班的一個輔助手段和平臺。
文檔編號G05B19/418GK102004476SQ201010525050
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者吳家瑜, 孔璐, 楊長業(yè), 燕忠, 羅煒, 胡友彬, 阮鯤 申請人:孔璐, 楊長業(yè), 燕忠, 胡友彬, 阮鯤