发电厂智能变形监测系统研究与设计.pdf
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1、86方案创新20234发电厂建设区域的地质条件和水文环境复杂,常会引起发电厂构筑物的沉降。众多建设经验表明,发电厂在施工期和运营期都会发生地基基础和地表的沉降,并引起发电厂设备及周边结构的变形。沉降变形不均匀时,会给发电厂的构筑物带来隐患,如果形变超过构筑物所承受的限值,则会影响发电厂工程的建设安全和运行安全。为此,国内外都非常重视对发电厂工程构筑物的安全监测,将其作为发电厂工程建设和运行过程中重要的工作内容1。目前,国内仍采用水准测量技术实施发电厂构筑物变形监测,随着对发电厂工程的安全预防及实时预警要求的不断提高,研发发电厂智能变形监测系统显得尤为迫切。“云大物移智”技术的发展促进了变形监测
2、手段和监测模式的创新2。为了能够及时、准确地对发电厂构筑物的状态、稳定程度和变形情况进行分析,并长期安全地保存变形监测信息,实现发电厂建设和运行期间的安全预警,本文基于传感器监测技术、远程网络传输技术、移动互联网技术以及信息化技术,探讨对发电厂构筑物变形监测数据的采集、传输、处理、分析、评价与预警机制的理论研究和设计思路,为施工单位和运营单位实时掌握工程安全信息和决策分析提供辅助作用和技术支撑。系统集成设计发电厂智能变形监测系统的构建采用基于技术的集成3,即在相同的开发环境下实现对传感器的控制,以达到系统的无缝集成。系统的集成结构是以传感器为基础应用设备,利用物联网智能数据采集设备进行数据采集
3、,采用无线互联网络为数据传输平台,通过分析与安全预警系统实现设备控制、参数设置、数据分析及安全预警等功能,形成智能感知与智能预警的功能。智能变形监测系统由现场感知层、通讯传输层和数据管理层组成4,其集成如图1所示。现场感知层将安装在发电厂构筑物基础的变形监测发电厂智能变形监测系统研究与设计 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司 曹玉明 刘顺 云刚 杨成坡 吴东华 罗海东 胡明刚传感器所感知的数据传输至数据采集与传输设备,并实时通过通讯传输层传递到数据管理层,也可以通过手持端设备将数据远程传输至数据管理层。通讯传输层为数据管理层与现场感知层提供数据传输桥梁,利用有线网络或4G、5G无线互联
4、网络实现系统与现场的数据交换。数据管理层由接口服务器、数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、通讯网络、防火墙等硬件设备组成,并部署智能变形监测系统、数据库管理系统等应用软件系统。系统设计现场感知层现场感知层包括数据采集硬件、软件、数据存储与管理、数据传输等。数据采集硬件根据传感器种类、数量、信号特征、采样频率、数据吞吐量及对信号的预处理要求等进行选择。物联网智能数据采集和监控设备用于处理各类使用有线或无线方式采集到的传感数据。嵌入式系统向下负责各种前端设备的数据和信息采集、数据处理和协议转换,向上响应上层应用软件的命令,为上层应用提供可靠的信息和数据。物联网智能数据采集硬件每个物联网智能数据
5、采集设备都可以接入多个传感器,而传感器决定了其与物联网智能数据采集设备之间采用的通信协议。物联网智能数据采集设备之间要考虑信号采集时间同步要求,根据监测要求和信号传输距离要求进行布置,遵循标准协议和标准接口,便于数据传输和存储;具备实时采集、本地存储、自动传输等功能,保证现场数据的真实性、有效性和实时性;满足复杂环境下的工作需求,具有防护功能,易于更换,且更换时不影响软件的使用;传感器可选用分布式信号采集硬件,并确定传输距离、传输带宽和速率;信号采集模块转换分辨率要满足传感器分辨率和监测要求;信号采集硬件使用工业可编程逻辑控制器或远程终端单元。20234创新企业增刊87物联网智能数据采集软件物
6、联网智能数据采集软件具有数据实时采集、自动存储、缓存管理、即时反馈和自动传输等功能,能够与数据库系统和数据分析软件稳定、可靠地通讯,可本地或远程调整设备配置,可通过标签数据库或本地配置文件进行信息读取;对传感器输出信号、信号采集和传输设备的运行状态信号进行实时采集,对系统运行状态进行监控,发生异常时及时报警;能够接受并处理信号采集参数的调整指令,并记录和备份处理过程;能够定时启动传感器设备进行监测;能够按照不同的监测内容、采样次序、采样频率,进行传感器输出的采样与模数转换。通讯传输层物联网采集数据的传输方式可根据实际情况选用无线或有线传输方式。采用无线通讯网络时,无线信号传输能力要满足传输要求
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