中国安科院参与的国家863重点课题“危化品生产储存使用安全监测系统开发及应用示范”试点项目开始现场施工工作

2008年6月29日，863重点项目“危化品生产储存使用安全监测系统开发及应用示范”课题参加单位中国安全生产科学研究院、北京东方泰坦科技公司、中科院上海微系统所的相关技术人员赴大连光明特种气体有限公司进行安全监测系统现场施工和调试工作。此安全监测系统采用中科院上海微系统所研制的无线传感网络WSN（Wireless Sensor Network）完成各传感器信息的采集和发送，由中心节点对信息进行汇总，并发送给监控主机。     

现代电子监控技术在安全生产领域的应用

现代电子监控技术在安全生产领域的应用越来越广泛,在安全生产各个环节发挥了重要作用.如手机屏蔽仪在加油站等易燃易爆场所进行信号监控,防止在加油站等易燃易爆场所使用手机引发爆炸事故;应用煤矿安全事故预警系统,实时对井下巷道的各个传感器进行瓦斯浓度和透水情况监测、记录和数据分析;建立远程安全生产监控系统,形成安全生产监测体系.利用现代化的电子通信技术、网络技术、传感技术和自动监控技术,可以大大增强对事故的防范能力,防止事故发生和减少事故的损失.     

基于无线传感网络的安全监控系统应用研究

对某特种气体厂生产过程中潜在的危险有害因素进行了辨识分析,提出了相应的对策措施,提出了基于MEMS传感器、无线传感网络和3G（GIS、GPS、GPRS）技术的安全监控系统方案,包括安全监控系统架构、MEMS传感器和无线传感网络节点的设置方案、无线传感网络接入和通信机制和安全监控系统的软件功能。所提的技术方案已在该特种气体厂进行示范应用,取得良好运行效果。     

燃气安全监控网络的开发与应用

实时有效的监控手段是城市燃气安全管理中非常重要的环节。为实现实时有效的监控,提出了将管网节点定位、信息传输和传感器技术应用到燃气安全监控网络中,对城市燃气管网数据进行实时监测。文章介绍了地理信息系统(GIS)、数据传输和传感器原理与应用等技术,构建基于地理信息系统的城市燃气监控网络,搭建网络平台,有效提高了城市燃气安全监控技术自动化、信息化水平,为快速决策、及时抢修打下坚实基础。     

基于工业以太网的瓦斯监控系统设计

以具有工业以太网接口的井下监控分站为核心,搭建从监控计算机到井下监控分站间完全基于工业以太网的瓦斯监控系统。监控系统硬件选用两台数据采集计算机通过双机冗余方式专门采集数据,存入数据库服务器供其余监控计算机调用。监控系统软件由专门数据采集软件KingOPCServer、工业实时数据库KingHistorian、工控软件Kingview6.53组成了完全基于以太网网络的软件体系。新型矿井瓦斯监控系统可以以最小成本实现对各类早期瓦斯监控系统的升级,将原瓦斯监控系统传输速率提升到100Mbps以上,更便于与IP视频电话系统、工业电视系统、人员安全检测系统、人员定位等系统的综合布设。     

基于多测点关联分析的工作面瓦斯浓度实时预警

为有效分析矿井瓦斯监测数据以拓展监控系统功能,实现工作面瓦斯浓度的有效预警,研究基于多测点实时监测数据关联分析的工作面瓦斯(甲烷)浓度预警方法。通过分析瓦斯实测数据的统计特征,以及利用贝叶斯网络方法分析工作面与其关联监测点瓦斯实测数据构成时间序列的关联特征,确定基于实时监测数据的瓦斯预警指标及其预警阈值,进而分析瓦斯浓度异常情况,实现基于监测数据分析的实时、动态量化预警。实例分析表明,将该方法应用于工作面瓦斯浓度预警,结果显示了瓦斯浓度持续偏大时段反映出的异常情况,符合实际瓦斯浓度变化趋势。     

基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)现有路由算法的网络寿命,提出一种基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法(EBPSO)。首先,在簇头(CH)选举阶段,考虑传感器节点的能量、簇内节点距离、CH到基站的距离等参数,利用粒子群优化(PSO)算法选出最合理的CH,并将筛选出来的CH节点应用于铀尾矿库核素监测组建WSN;其次,在数据传输阶段,提出转发节点的选择方法;然后,用能量阈值重分簇方案来减少能量消耗;最后,对比基于PSO优化模糊C均值的分簇路由算法(POFCA)、低功耗自适应分簇(LEACH)以及高效非均匀分簇算法(EEUC)性能。结果表明：在网络生命周期上,EBPSO算法比POFCA、LEACH、EEUC分别提升1.7%、24.7%、9.2%。EBPSO算法能够延长网络生命周期,适用于铀尾矿库核素监测应用场景。     

粉尘浓度传感器的研制和应用

介绍了粉尘浓度传感器的原理和结构,以及实验室实验和在淮南矿业集团谢桥煤矿的试验情况,研制的粉尘浓度传感器可以与KJ66等安全监控系统联网使用,测量误差小于15%.     

基于单片机甲烷浓度监测的研究

设计了一种基于单片机来实现的甲烷浓度检测和报警功能的系统,该检测系统以AT89S52单片机为核心,包括有电源电路、传感器采集电路、信号放大电路、红外遥控电路、声光报警电路、显示电路等功能模块组成,通过传感器采集电路采集信号,输出与甲烷浓度对应电压信号,把电压信号进行A/D转换后送入单片机,经单片机处理后驱动器显示出被测气体甲烷浓度值,若被测甲烷浓度大于报警电路预设数值,报警电路发出报警,可以及时切断供电系统,防止瓦斯爆炸事故的发生.该系统采用高精度敏感元件,集成运算放大器INA128,ADc0809,以及远距离高可靠性通信芯片,且具有高速的处理能力,是一种电路设计新颖,参数测量准确,操作方便的甲烷浓度报警监控系统,实现了数字瓦斯气体的实时监控.为实现数字化井下测控和可视化综合管理提供了切实可行的方案.     

遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法

针对深井巷道无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）安全监测中节点能量消耗不均匀导致网络生命周期较短的问题，在分析低功耗自适应集簇分层型算法（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，LEACH）、遗传算法（Genetic Algorithm，GA）和禁忌搜索算法（Tabu Search Algorithm，TS）的基础上，提出遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法（GTSR-EB），以分簇方式来减少数据发送量与寻优开销，利用优化GA算法和TS算法进行多路径搜索以选出一条能耗均衡、路径传输距离最短的最优路径。仿真实验表明:GTSR-EB算法网络存活周期为LEACH算法的2.17倍、GA算法的1.18倍，GTSR-EB网络能量利用率更高、生存周期更长。     

考虑可靠性的矿井瓦斯传感器选址模型

针对依据现行煤矿安全规程及相关规范布置的瓦斯传感器有可能出现失效的情况,提出兼顾经济性和可靠性双目标的瓦斯传感器优化选址模型。借助图论和设施选址理论,以矿井通风网络节点为候选布置点,节点间的风流流经时间为监测等级,以煤矿相关规程规范硬性要求的布置点为必选点,建立瓦斯传感器多目标优化选址模型。然后,基于Pareto蚁群算法(PACA)阐述模型的求解过程。最后,结合某风网算例,给出模型与算法的具体应用。结果表明:模型的非劣解包含了传统的以最小化传感器成本为目标的选址模型最优解,并且可靠性越高所需的传感器就越多。     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。     

无线传感器网络在武警部队执行特殊任务中的应用

无线传感器网络作为微机电系统、网络和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术,可以广泛运用于各个领域,有着极大的应用前景.本文主要对无线传感器网络的概念、节点结构、网络结构进行了介绍,分析了当前武警部队执行特殊任务的战术需求,提出了几种把无线传感器网络运用到武警部队执行特殊任务现场感知中的方案, ‘并对下一步要进行的研究工作进行了展望.     

无线传感网络在安全生产中的应用

本文详细介绍了无线传感器网络在安全生产中的应用结构、无线传感器节点的构成以及无线传感网络的数据模型,探讨了无线传感器网络在危险场所日常监测及应急救援场合应用的技术问题,分析了无线传感网络在实际应用中的关键技术。     

采煤工作面回风巷瓦斯气团漂移现象初探

了解瓦斯气体在采掘空间的分布及运移规律，是有效开展煤矿瓦斯治理工作的基础。通过对井下瓦斯浓度监测数据可视化及数理分析，揭示了回采工作面回风流中存在瓦斯气团的可能性，表明了回风巷中瓦斯气体运移具有风流携带气团漂移的特点；回风巷中的同一瓦斯气团先后经过相邻2个传感器时，2个传感器分别观测到的瓦斯浓度变化的曲线形态具有相似性，根据这一特点，给出了回风巷瓦斯气团漂移速度计算公式和应用实例。研究成果有助于优化采煤工作面通风设计，有效监测回风巷中瓦斯气体运移状态，避免高浓度瓦斯气团导致的矿井灾害。     

监控煤矿瓦斯当好“安全卫士”

我国煤矿瓦斯监控技术经历了从简单到复杂、从低水平到高水平的发展过程。煤矿瓦斯监控系统可以说是最能体现煤矿机电一体化的技术之一,尤其近几年,随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要,国内各主要科研单位和生产厂家推出了多种监控系统。煤矿瓦斯监控系统已由早期的地面单微机监控发展到了网络化监测监控,以及不同监测监控系统的联网监测。     

面向井下安全监测的多传感器数据融合ZigBee系统设计

针对当前井下众多的传感器类型,给矿井安全监测带来较大管理难度的问题,设计了面向井下安全监测的多传感器数据融合ZigBee系统,阐述了系统组成和系统实现。通过自定义的负载通信协议,将不同类型的传感器数据融合写入ZigBee协议的MAC负载字段,采集节点根据标准ZigBee协议将数据传输至汇聚节点,汇聚节点汇总后传输至嵌入式网关,并可以由嵌入式网关转发至安全监控中心,最终实现井下多类型传感器数据的实时显示。实际运行结果表明,系统可以兼容多个传感器数据进行ZigBee无线传输。     

综合信息

济二矿监测井下设备保安全兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿安装的KJ95型矿井安全生产监测系统,能够全面监测井下的生产工作环境和部分生产设备的运转情况,当监测数值超过安全生产规定值时及时报警。该系统由服务器、交换机及用户端组成,在井下安装了18台瓦斯传感器、9台风速传感器、4台一氧化碳传感器、4台温度传感器和2台负压传感器,经过几年的使用,最近又对原系统进行了升级改造。系统对井下的胶带运行状况、架空载人装置的运行状况、风门开关、温度、负压、局扇开停、一氧化碳和瓦斯浓度等环境参数通过传感器进行监测,数据通过矿局域网…     

综合信息

济二矿监测井下设备保安全兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿安装的KJ95型矿井安全生产监测系统,能够全面监测井下的生产工作环境和部分生产设备的运转情况,当监测数值超过安全生产规定值时及时报警。该系统由服务器、交换机及用户端组成,在井下安装了18台瓦斯传感器、9台风速传感器、4台一氧化碳传感器、4台温度传感器和2台负压传感器,经过几年的使用,最近又对原系统进行了升级改造。系统对井下的胶带运行状况、架空载人装置的运行状况、风门开关、温度、负压、局扇开停、一氧化碳和瓦斯浓度等环境参数通过传感器进行监测,数据通过矿局域网…     

煤矿生产系统干扰事件的离散小波变换检测

小波变换常用于数字信号传输的噪声检测与处理,为了检测煤矿生产系统中的突发事件,将其模拟为数字信号传输中的干扰,构建系统稳态方程和对应的扰动方程,根据离散小波变换原理,将煤矿生产系统中的监测数据分解为近似部分和细节部分,再进行离散变换。采用多尺度边缘检测法,由光滑后的一阶和二阶导数检测出信号的模极大值点即为瞬态突变点。将A矿记录到的瓦斯浓度监控数据进行可行性分析后,在MATLAB的wavelet工具中对该瓦斯浓度监控数据作离散小波变换,找到四个瓦斯浓度瞬态突变点,那么这四个时刻发生了煤与瓦斯突出事件。结果表明该方法简单、实用性强。据此从计算机实时监控和现场技术防突方面提出应对煤矿干扰事件的措施。