专利名称：气象装备运行环境安全监测及预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境监测系统，尤其是一种对多种环境要素实现自动化全面监测的气 象装备运行环境安全监测及预警系统。
背景技术：
气象装备安全稳定运行是日常气象保障工作的基础，气象装备的运行环境满足设 计要求和安全防事故是确保装备安全稳定运行的重要条件。近年来，随着气象装备配发数 量增多，装备的技术含量与复杂性日益增强，对运行环境的要求也越来越高，因此气象装备 运行环境的安全保障的重要性和需求日益凸现。如图1，为典型的气象中心(台)平面分布示意图，气象中心(台)包括多个不同 工作室，每个使根据所安放设备和功能的不同，所需要监测的环境要素也不尽相同，例如制 氢室主要需要对氢气含量实施严密监控，以防止氢气泄露的发生，计量检定室要对汞含量 进行监测，同时，其它功能科室也需要对温度、湿度、电压、零地压差、接地电阻以及尘埃等 环境要素进行有效监测。目前气象中心(台站)还没有对影响装备运行的温度、湿度、电压、 零地压差、接地电阻以及尘埃等环境要素进行有效监测，装备运行的温度、湿度、电压、零地 压差、接地电阻以及尘埃等环境要素直接影响精密气象设备的工作和精度，由于目前气象 装备往往连续业务运行，部分装备运行无人值守，同时也缺乏防火、防泄漏(氢气、汞以及 电磁辐射)的安全报警措施，存在着一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气象装备运行环境安全监测及预警系统，该系统解决 了气象站环境要素的实时监测、上传和总体控制的技术问题。本发明的技术方案是一种气象装备运行环境安全监测及预警系统，它主要由一台或多台多要素采集模 块、集中器、监测与预警终端系统组成，所述多要素采集模块由设备联网服务器和采集器组 成，所述设备联网服务器上连接氢气检测仪、微分测汞仪、高斯计或粉尘测试仪中的一种或 多种；所述采集器上连接温度传感器、湿度传感器、电压传感器或烟感传感器中的的一种或 多种；采集器通过RS-485端口与设备联网服务器连接，设备联网服务器通过网络端口与连 入监测及预警系统连接；所述与连入监测及预警系统为计算机终端设备。所述设备联网服务器通过集中器连入监测及预警系统局域网，并与连入监测及预 警系统连接。所述监测及预警系统还连接报警系统，所述报警系统包括电话通知模块、短信通 知模块和声光报警模块。所述系统还包括图形采集设备，所述图形采集设备通过集中器与连入监测及预警 系统连接。所述设备联网服务器为4 口串口设备联网服务器。
本发明的主要内容有(1)通过专用多要素采集模块采集温度、湿度、电压、零地压差、接地电阻、尘埃、烟 雾、氢气浓度及汞浓度等环境要素；监测的范围可以根据实际需要进行选择。多要素采集模块对温度、湿度、零地压差、烟雾设计专用的电路实现采集功能， 而对尘埃、氢气浓度、电磁辐射及汞浓度则选择相应的传感器和测试仪实现，并通过基于 RS232/485协议的多路数据联网服务设备集中，并与采集电路进行集成，从而实现综合采集 功能。(2)通过数据传输协议与通信程序将多要素采集模块与视频采集设备采集到的信 息汇总上传；(3)为了实现全方位监控，还设置视频采集设备与图象侦测手段对重点场所的图 象进行监测与跟踪模块。利用图像检测技术对实时的图像进行分析，动态跟踪装备运行情 况以及机房人员进出情况；(4)所有数据汇总到监测与预警终端进行分析评估；(5)人机交互接口设计，主要包括总控模块和人机交互界面；(6)及时发现隐患和险情，通过报警系统实现联动报警(声光、电话通知、短信通 知)，根据各种报警情况以短信或电话方式通知指定的业务值班人员，及时处理故障。本发明可以实时获取影响装备运行的环境要素信息、危险物品含量信息，捕捉异 常并生成日志和报告，对高危险等级的异常进行报警以便能及时处理，消除隐患。本发明的气象装备运行环境安全监测及预警系统对事件扫描周期延迟小于10 秒；高危险事件扫描周期延迟小于3秒。对危险性事件连动报警准确率大于99%。对故障 数据及监控日志(数据和视频)的保留时间大于1年。系统的无故障工作时间大于1年。本发明的总体设计方案(1)总体框架采用集散监控模式和嵌入式技术，选择“多点多要素”可配置的“积木式”系统框 架结构，基于星型拓扑结构连接各个采集模块。终端监控与预警程序采用WEB体系和方式 进行设计，便于本地和远程的监控访问。系统体系结构框图如图3所示。系统的网络连接 图如图4所示。(2)技术方案系统主要由监控代理与数据汇集模块和故障预警与监控模块两大部分构成。系统 的功能模块与组成如图5所示。通过数据库以及网络技术对信息进行处理①监测代理与数据汇集模块，完成数据的收集与汇总、数据库管理、运行环境监 控、数据通信协议与状态规范格式、状态数据格式解析与传输。②监测与预警模块，该模块实时监视气象中心(台站)设备运行环境，接收并保存 各点提交的事件报告，对异常情况进行报警，同时提供数据检索分析、配置管理以及数据库 管理等功能。(3)本发明关键技术及解决途径①多要素环境信息采集技术利用ARM嵌入式系统，自主研制运行环境八要素综合采集器，通过自主研发硬件来实现。通过智能图像处理技术，自动监测进入警戒区域的人、物以及现场目标的变化。在 摄像头监视的场景范围内，可根据需要设置警戒区域。一旦有满足预设条件的目标进入警 戒区域，则自动产生报警。②灵活可配置的监控策略提供灵活的参数设置功能，根据被监控对象定制不同的监控策略。可定制参数包 括系统定时监控判断的时间周期、各种报警阈值、是否主动弹出报警、是否忽略某特定预警 信息、具体监控判断的内容等。添加新的监控对象时，采用默认的监控策略，用户可以根据 实际需要对该策略进行修改，生成自定义的监控策略。本发明的有益效果是本发明的气象装备运行环境安全监测及预警系统根据装备连续业务运行以及部 分装备运行无人值守的实际，经过对近20个气象水文中心和近40个各类气象台站的实际 调研和征询，确定研制的气象中心(台站)装备运行环境安全监测及预警系统能够对气象 中心(台站)的预报室、雷达室、卫星室、电信室、维修室、计量室、测报室、制氢房以及器材 库等场所进行环境要素的全面监测，及时发现并消除故障隐患，延长气象装备的无故障工 作时间，提高装备的安全稳定运行水平和保障能力，为气象水文空间天气预报保障提供有 力的支撑。本发明的系统的使用能够改变目前人工监控模式，监控方式从被动转变为主动， 从离散转变为连续，从事后分析转变为实时监测。可为各级气象保障业务部门的装备保障 和安全管理提供一个便捷、可靠的手段，提高管理的效率，提高装备保障与管理的信息化水 平。系统可以作为日常装备保障与值班的一个辅助手段和平台。
图1是典型的气象中心(台)平面分布示意图。图2是本发明的系统的组成示意图。图3是本发明的系统的组成简图。图4是本发明的系统的网络连接图示意。图5是本发明的系统的多要素采集模块的组成示意图。图6是本发明的系统的总控配置示意图。图7是本发明的系统的视频处理流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述—种气象装备运行环境安全监测及预警系统，它主要由一台或多台多要素采集模 块、集中器、监测与预警终端系统组成，所述多要素采集模块由设备联网服务器和采集器组 成，所述设备联网服务器上连接氢气检测仪、微分测汞仪、高斯计或粉尘测试仪中的一种或 多种；所述采集器上连接温度传感器、湿度传感器、电压传感器或烟感传感器中的的一种或 多种；采集器通过RS-485端口与设备联网服务器连接，设备联网服务器通过网络端口与连 入监测及预警系统连接；所述与连入监测及预警系统为计算机终端设备。
氢气检测仪选用北斗星仪器生产型号为的PBD5G S的氢气检测仪，该氢气检测仪 内置单片机微机，任何温度只需插入样品，即刻读出电化学气体参数和温度值，声光报警功 能，报警限值可以设置，固化有TLV，STEL报警数据库，24组数据记录，可设置自动或手动 记录，可阅读/打印记录，可用于磨口瓶，或管道临时连续分析，具有RS232/485双工接口， 可与微机联机采样，惰性气体调零，标准样品，或替代品标定，支持两相分析，可测试溶解气 体。微分测汞仪选用吉林北光分析仪器厂出产的WCG-207型微分测汞仪，该产品采用 了特殊的测汞技术，使冷原子吸收法的灵敏度提高到近1000倍，可直接测量到0. 005ug/L。 仪器的技术指标为检出限微分测量0. 02 ( μ g/L)，低浓度测量:0.4(μ g/L)，高浓度测 量2(yg/L)。高斯计台湾TES (泰仕)生产的型号为TES-1394的高斯计，该高斯计携带方便等 特点，并可量测不同频宽的电磁场幅射，可同时显示微泰斯拉及毫高斯二种单位。具有数据 锁定、最大/最小值锁定功能。数据具有记忆及读取功能，999笔数据。RS232PC联机功能。 TES-1394粉尘测试仪型号为HBD5-SPM4210-DS的粉尘测试仪，粉尘测试仪，主要用于公共 场所的可吸入颗粒物(PMlO)浓度的快速测定、工矿企业生产现场等劳动卫生方面粉尘浓 度的检测、以及环境保护领域可吸入尘浓度的监测。除此之外，粉尘测试仪还可以用于空气 净化器净化效率的评价。空气污染是影响最为严重的污染之一，对空气污染的监测和控制 关系到人们生产、工作和生活的方方面面。粉尘测试仪在空气污染的监测和防控方面起到 了重要的作用。目前市场上的粉尘测试仪的种类有全自动式粉尘测试仪、直读式粉尘测试 仪、激光式粉尘测试仪、防爆式粉尘测试仪等。温度传感器、湿度传感器、电压传感器或烟雾传感器均可以采用现有的常规器件， 具体指标根据气象环境要素调整选择。设备联网服务器通过集中器连入监测及预警系统局域网，并与连入监测及预警系 统连接。监测及预警系统还连接报警系统，所述报警系统包括电话通知模块、短信通知模 块和声光报警模块。电话通知模块、短信通知模块和声光报警模块可采用现有的成熟技术 实现。系统还包括图形采集设备，所述图形采集设备通过集中器与连入监测及预警系统 连接。图形采集设备为可连入网络的摄像头等视频监测设备。设备联网服务器为4 口串口设备联网服务器。RS-232标准是通用标准，现今使用和发展的其他几种串行通信接口标准，都是 在RS-232标准的基础上经过改进而形成。RS-232是异步串行通信中应用最广的标准总 线。该标准的全称是 EIA-RS-232 标准(Electronic IndustrialAssociate-Recommended Standard-2320，它是美国EIA (电子工业联合会)与BELL等公司一起开发和发布的通信 协议，主要适合于数据传输速率在0-20Kb/s范围内的通信。RS-232连接器引脚信号定义如 表1所示。表1RS-232连接器引脚信号定义
权利要求
1.一种气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是它主要由一台或多台多要素 采集模块、集中器、监测与预警终端系统组成。所述多要素采集模块由设备联网服务器和采 集器组成，所述设备联网服务器上连接氢气检测仪、微分测汞仪、高斯计或粉尘测试仪中的 一种或多种；所述采集器上连接温度传感器、湿度传感器、电压传感器或烟雾传感器中的一 种或多种；采集器通过RS-485端口与设备联网服务器连接，设备联网服务器通过网络端口 与监测及预警系统连接；所述的监测及预警系统为计算机终端设备。
2.根据权利要求1所述的气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是所述设 备联网服务器通过集中器连入监测及预警系统局域网，并与监测及预警系统连接。
3.根据权利要求1所述的气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是所述监 测及预警系统还连接报警系统，所述报警系统包括电话通知模块、短信通知模块和声光报 警模块。
4.根据权利要求1所述的气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是所述系 统还包括图象采集设备，所述图象采集设备通过集中器与监测及预警系统连接。
5.根据权利要求1所述的气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是所述设备 联网服务器为4端口的串口设备联网服务器。
6.根据权利要求1所述的气象装备运行环境安全监测及预警系统，其特征是所述的计 算机终端设备。
全文摘要
一种气象装备运行环境安全监测及预警系统，它主要由一台或多台多要素采集模块、集中器、监测与预警终端系统组成，所述多要素采集模块由设备联网服务器和采集器组成，所述设备联网服务器上连接氢气检测仪、微分测汞仪、高斯计或粉尘测试仪中的一种或多种；所述采集器上连接温度传感器、湿度传感器、电压传感器或烟雾传感器中的的一种或多种。本发明的系统的使用能够改变目前人工监控模式，监控方式从被动转变为主动，从离散转变为连续，从事后分析转变为实时监测。可为各级气象保障业务部门的装备保障和安全管理提供一个便捷、可靠的手段，提高管理的效率，提高装备保障与管理的信息化水平。系统可以作为日常装备保障与值班的一个辅助手段和平台。
文档编号G05B19/418GK102004476SQ201010525050
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者吴家瑜, 孔璐, 杨长业, 燕忠, 罗炜, 胡友彬, 阮鲲 申请人:孔璐, 杨长业, 燕忠, 胡友彬, 阮鲲