第09章_自动化监测技术

主要内容

•概述•自动化监测系统设计•通用分布式测量控制单元（MCU）原理及应用•安全监测自动化系统设计示例第

九

章

自

动

化

监

测

技

术

§1 概述 第九章　自动化监测技术变

形

监

测

与

数

据

处

理

概述

•自动化监测技术是20世纪60年代发展起来的一种全新的监测技术，它是随着计算机技术、网络通讯技术的发展而发展起来的。

•自动化监测的三种形式：第一种是数据处理自动化，俗称“后自动化”；第二种是实现数据采集自动化，俗称“前自动化”；第三种是实现在线自动采集数据，离线资料分析，俗称“全自动化”。

•自动化监测主要包括数据采集的自动化、数据传输的自动化、数据管理的自动化和数据分析的自动化等内容。

第1节　概述

（1）数据采集功能。能自动采集各类传感器的输出信号，并把模拟量转换为数字量；数据采集能适应应答式和自报式两种方式，能按设计的方式自动进行定时测量，能接收命令进行选点、巡回检测和定时检测。

（2）掉电保护功能。现场的数据采集装置应有储存器和掉电保护模块， 能暂存已经采集的数据，并在掉电情况下不丢失数据。系统应设有备用电源，在断电情况下，系统应能自动切换，并继续工作一段时间，具体持续工作时间应根据工程的具体要求确定，一般应在3天以上。

（3）自检、自诊断功能。即对仪器自身的工作性态进行检查，对发生故障的仪器应自动报警。

第1节　概述

（4）现场网络数据通讯和远程通讯功能。现场数据通讯一般采用电缆、光纤和无线传输等形式，对于远程通讯一般采用因特网和微波方式。

（5）防雷和抗干扰功能。为保证系统的安全和正常运行，防止遭受雷击和外界因素的干扰，系统应具备本功能。系统的防雷一般应进行专门的设计。第1节

　概述

（6）数据管理功能。对监测数据应采用数据库技术进行有效的管理，并编制相应的管理系统软件，对监测数据实行查询、修改、统计等操作，对数据异常及故障能进行显示和报警。另外，为保证数据的安全，系统应具有数据备份功能。

（7）数据分析功能。对监测数据进行及时的分析处理是自动化监测的一个重要特征，是及时发现工程隐患的重要手段。一般的数据分析主要是判断数据的正常或异常特征，并根据其异常特性作进一步的分析。

第1节　概述

（1）采样时间应有一定的限制，具体时间可根据工程实际情况确定。通常对某个项目的巡测时应小于30分钟，对单个测点的采样时间应小于3分钟。

（2）测量的周期可根据工程的实际需要调整，在特殊情况下，可实现加测、补测等。

（3）自动化监测系统应建立监控室，用于对整个系统的控制和数据管理。监控室的温度一般应保持在20℃～30℃，湿度保持不大于85%。

第1节　概述

（4）系统可采用交流电作为工作电源，其工作电压为220V。

（5）系统应有较高的可靠性，系统的故障率应低于5%，并能稳定可靠地工作。

（6）数据采集装置的测量精度应满足有关规范和工程实际需要的要求，因此，应在精度、量程、稳定性、可靠性等方面选择合适的数据采集装置。第1节

　概述

§2 自动化监测系统设计

第九章　自动化监测技术变

形

监

测

与

数

据

处

理

（1）适应性

根据建筑物所处的环境条件、建筑结构和运行工况的不同，在设计监测自动化系统时应有较强的针对性。对于重点监测项目和重要测点应优先纳入自动化监测系统中，技术成熟的项目优先实现自动化。

（2）经济性

系统建设的造价应经济、合理，采用性价比高的仪器设备；同时，应尽可能考虑整套系统采用同一厂家的产品，以提高系统的兼容性、完整性，便于管理、维护和节约经费。

第2节　自动化监测系统设计

（3）准确性

系统的测量数据应准确，精度满足相关规范的要求，在更换零部件时不影响数据的连续性。

（4）可靠性

监测设备选型应优先考虑选用技术先进、成熟、通过多个现场环境长期考核、质量合格的产品，设备的故障率应很低，长期稳定性好，可靠性高，具有在雷电、高温、高湿等恶劣环境下正常工作的长期可靠性，有良好的防雷、防湿、耐高温等抗干扰能力。发生故障时能及时判断、报警，并迅速排除。为保证数据的连续可靠，系统应具有备用的人工观测手段。

第2节　自动化监测系统设计

（5）开放性和通用性

系统应具有良好的开放性和兼容性。开放性是针对用户开放系统总线标准、系统数据采集单元的程控命令和数据格式，以及接入的任何种类标准信号传感器。系统应易于操作，人机界面友好。

（6）统一性

数据采集系统和信息管理系统应相互兼容，即使采用不同的数据采集子系统，也应能实现监测信息的统一管理。

第2节　自动化监测系统设计

设计方案

•监测系统的布置设计是安全监测设计的主要内容，由于自动化监测系统不仅测读快，测读及时，能够做到相关量同步测读，能够胜任多测点、密测次的要求，提供在时间上和空间上更为连续的信息，而且测读准确性和可靠性高，因此，应普遍使用监测自动化系统。•但是，监测自动化系统较为昂贵，对环境条件要求也比较高，因此，自动化系统的测点设置应以满足监测工程安全运行需要为主，纯粹为施工服务及为科学研究而设置的测点，原则上不纳入自动化系统。

•经多年的研制和开发，自动化监测系统的布置形成三大基本形式：集中式监测系统、分布式监测系统和混合式监测系统。

第2节　自动化监测系统设计

•集中式系统是将传感器通过集线箱或直接连接到采集器的一端进行集中观测。•在这种系统中，不同类型的传感器要用不同的采集器控制测量，由一条总线连接，形成一个独立的子系统。系统中有几种传感器，就有几个子系统和几条总线。•所有采集器都集中在主机附近，由主机存储和管理各个采集器数据。采集器通过集线箱实现选点，如直接选点则可靠性较差。

第2节　

自

动

化

监

测

系

统

设

计