论我国安全检测监控技术发展现状及前景

论我国安全检测监控技术发展现状及前景201126070215陶维摘要：阐述安全检测监控技术的发展历程，针对发展的六个阶段分析我国现今比较具有代表性的领域应用安全检测监控技术，并在理论上分析一些新的安全检测技术在国内的应用，安全检测应随着科学技术的发展，不断扩大可检测范围，依靠新的知识和技术，逐渐发展新的检测方法和手段，保证我国各种设备和产品的安全水平。概述现代安全监测技术是由早期的闭路监控系统发展而来的。闭路监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。在短短的几十年的发展历程中，监控技术的发展经历了如下六个阶段：一对一监控系统、监控电路系统、处理器监控系统、外挂多媒体的监控系统、过渡型数字视频监控系统、数字多媒体监控管理系统。而这些技术如今仍有不少应用在人们生产生活的各个领域。1、发展现状：随着现代工业生产的发展和科学技术的进步，现在生产装置的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高，相应的安全问题也日益严重，导致的后果更加严重，因此，在大部分重工业以及高危行业，安全监控技术也日趋完善，诸如煤矿检测、桥梁检测、汽车检测、食品安全检测，基本都是应用数字多媒体监控管理系统，但是部分行业的安全监控技术仍然比较落后，安全隐患较大。安全监控理论已较成熟。各式各样的检测设备已被研制和开发，各种层次的检测技术知识被研究出来，总的来说，安全监控技术的应用越来越广泛，而且其技术发展也日趋完善。1.1国内大坝安全监测的现状及趋势（以三峡大坝为例）20世纪20年代以来，人们开始逐步认识到大坝安全的重要性，各国专家、程技术人员纷纷开始对大坝安全监测的各个环节进行研究。20世纪70年代后期,微电子技术、计算机技术和通讯技术的发展使大坝安全监测技术及相关研究得到了迅速发展;80年代末至90年代初，大坝安全自动化监测技术有了实质性的发展并趋于成熟化和实用化。我国大坝安全监测工作起步相对较晚,开始于20世纪50年代;到80年代,总体水平有了很大提高,实现了自动化遥测;90年代后大坝安全监测技术发展较快,许多水库和水电站都完成了自动化监测系统的安装和改造。三峡工程安全监测覆盖整个枢纽建筑物及基础接入系统的变形、流、应力应变等监测点共计有2153点。安全监测的特点是测点多、分布面广、传感器品种多、工作环境恶劣、监测数据量大。结构建设充分考虑上述特点并结合当前计算机网络技术发展现状和趋势考虑分期实施要求安全监测自动化系统网络总体分为监测中心至采集站层和采集站层至DAU(数据采集站)两层。系统主要包括1个监测中心、5个数据采集站、61个数据采集单元区。系统的数据管理与分析软件采用面向对象的软件设计方法,达到功能完善、操作灵活、运行可靠、先进实用的目标。就目前来说，三峡大坝在建筑物安全检测监控技术的应用上基本是国内最先进的水平，也代表了此类大型建筑物的安全监测技术方面，我国有了很大的进步与发展。从发展趋势上看，此类建筑物的安全检测监控技术在几个方面仍有提升的空间：1、监测设计优化。设计优化的目的是以最小的监测工作量解决大坝安全监测中需要解决的问题,在保证安全的前提下,以最少的投入获得最大的效果,充分发挥安全监测的作用[13]。为此,笔者于90年代初提出并进行了研究,先后纳入了水利部科技重点项目和水利部规划设计总院科研项目,研究成果在工程上应用后取得了显著的效果和巨大的效益。据文献[14]介绍,仅通过对三峡工程一技术设计阶段的布置优化,就使∀仪器设备总数量比初步设计减少约1/3,监测总投资估计可减少1亿元人民币以上，其效益是非常显著的，由此可见设计优化的重要意义。2、发展智能传感器。这是一种将传感器与微型计算机集成在一起的装置，使其具有感知本能外，还具有认知能力。这种仪器具有复合敏感功能，即能同时测定多种物理量及化学量，如美国加州大学智能传感器可同时测量液体温度、流速、压力及密度。此外，传感器还具有自补偿和计算机功能，自检、自校、自诊断功能以及信息储存和传递功能美国和德国已处于实用阶段,中国一些高校和科研单位在90年代已成功研制出实用的智能传感器。在大坝安全监测领域,中国90年代研制成认知仪器测点编号的振弦式智能传感器,南瑞集团公司近年来研制出电容式系列智能传感器,在原仪器基础上增配了数据变送器的智能模块,可直接输出RS485信号,适合长距离信号传输,也方便接入监测自动化系统[15]。3、改进数据采集系统。由于大坝安全监测的测点比较分散且仪器种类较多要实现对建筑物各测点的全面控制需要一种低成本、可互操作的测控系统，但目前国内外有关厂家产品的性能还不够理想。因此,对现有各种大坝监测数据采集系统的开放性、可兼容性、可靠性及现场设备监测网络的广泛易组性(适应多种通信介质)、可远程监控等性能进行改进,是一个重要的发展方向。4、群坝信息系统集成。在国内一些地区建立的水库管理局和水电总厂的体制下,往往要求统一管理流域系统或附近地区的多座大坝,例如湖南五凌电力公司就属于这种情况。为此,需要以公司管理部门为中心,各坝区为分中心,实行统一管理、远程操控、监测数据采集、分析评价和网络报送等由中心负责,各分中心只需保证系统的现场硬件设备正常运行即可,这就大大减少了管理人员,且提高了工作效率。南瑞集团公司最近研制的分布式大坝安全信息集成系统在五凌公司应用,较好地解决了这一问题[16]。5、采用综合自动化系统。在大坝安全管理方面,一般同时存在多个自动化系统,其中包括安全监测、水情监测、闸门监控、视频监控等。文献[17]提出将安全监测系统纳入工程远程监控系统进行自动化统一管理。这一观点目前在新疆引额工程中已经实现,对工程自动化系统的综合管理,应该是一种发展方向和趋势[18]。6、利用视频图像监控。视频图像作为大坝安全监测的重要辅助手段,可以好地了解和检查大坝的工作状态和运行情况。文献[13]建议有条件的工程建立大坝图像监视系统,主要是对大坝、地基、岸坡的关键部位及监测设施建立图像观测点进行实时监控,并将图像传输到监测分站、总站或管理中心,进行图像监视、显示、录制、回放,并对摄像设备进行远控。河南省燕山水库坝长4070m,在大坝、溢洪道及厂房共安装26个摄像头,对了解工程性状取得了良好效果。7、进行现场安全检测。安全检测对大坝安全运行作用日益明显,主要是可以找出坝体及坝基内部隐患,了解掌握大坝运行性态,并可对大坝的维修加固进行检查及评价。这项工作目前还在发展阶段,其检测设备和方法还需不断研究和完善,但是应当肯定,安全检测是检查大坝健康状态的好工具、好方法,将会越来越受到监测界的重视。8、开展安全报警研究。为避免产生安全灾害和减少损失,在进行了各种监测及资料分析的基础上,进行安全报警是非常重要的。文献[13]对此作了专门论述。这方面国外研究较多,有的发达国家建立了长期报警系统,甚至还定期进行演习。中国在这方面还比较薄弱,建议开展报警系统研究,对报警准则、分级、设备及方法等提出一套切实可行的技术方案,待条件成熟时可制定安全报警的规程、规范。虽然我国在大型建筑物中的安全监测技术应用已经达到一定高度，但是在小型煤矿，楼房，桥梁等中应用安全监控技术仍然不到位，这就是一种人们的安全意识的进步问题，有待我们在以后的教育中慢慢影响发展。