状态监测与信号处理技术

随着通信、电力等事业的发展,各个城市和乡村出现了大量的铁塔,用于建设移动通信基站、电力杆塔等。这些铁塔属于高耸建筑,随着时间的推移和环境的影响,会出现倾斜、摇摆、甚至倒塌等事故的发生,进一步引发人员伤亡和交通中断等重大事故。本研究室提出一种基于多传感器和无线通信网络的远程实时状态监测系统。系统通过倾角传感器、温度传感器、风速风向传感器、红外闯入传感器、摄像头、IC卡读卡器等设备,感知铁塔的倾向、沉降、温度、风力和实时视频等情况,通过无线通信网络发送到远程服务器,推算出铁塔的健康状态。通过桌面监控终端、手机客户端,监视是否有非法闯入或其它危险状况发生。基于GIS地理信息系统,有效地监控、维护和管理一个地区几万座铁塔的健康状态。

塔架监视

 

智能监控终端

 

传感器

 

电力变压器是电力系统中非常重要的装备,大型电力变压器的计划外停运,对工业生产和人民生活造成巨大影响,其直接和间接的经济损失将非常巨大。本研究室提出一种基于振动分析的变压器故障监测和诊断系统,其原理是当变压器出现机械上的故障时(如压紧力不够),会导致铁心和线圈在磁致伸缩和电磁力的作用下振动产生变化,利用安装在变压器油箱壁上的振动传感器采集振动信号,通过一系列先进的振动分析技术,对变压器的故障情况、故障原因、故障位置做出分析和诊断。该技术已经对多台大型电力变压器进行核分析诊断,取得了多项专利和各级电力部门的科技奖励。

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城市供水系统是一个城市的基本命脉,从水的生产到管网供水,都需要可靠稳定,不能有丝毫差错。城市供水监测系统能够对水厂的工艺过程进行传感器检测和反馈控制,能够检测进出水压力、流量、余氯、浊度等关键工艺参数,能够对加氯量、加矾量、水泵的关停和功率进行反馈控制。对于城市供水管网,通过测压点RTU,可以对全管网的压力、流量和余氯等关键数据进行监测。不管是水厂内的工艺参数,还是管网测压点的工艺参数,都可以通过专用的无线通信网络或者公共移动通信网络,以及有线专用网络,传送到全市统一的中央调度室,从中央调度室可以实现全市制水和供水情况的全面监测和调度控制。

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电力部门拥有数量庞大的野外线路和杆塔,这些线路和杆塔需要经常检修,以保证电力系统的安全可靠运行。手工方式的线路巡检工作,已无法满足日益发展的电力运营工作的需要。应用GPS技术可以让巡线人员自动获取当前位置,通过和线路地理信息系统比对,自动得知当前到达的杆塔识别号,同时通过快速有效的软件界面操作,准确规范地记录杆塔巡检结果。同时巡检人员手持的终端手持机和中心后台服务器保持有效的实时数据通信,可以将巡检结果迅速送回中心服务器,进行有效的分析处理。这样一种基于GPS的电力巡线系统改变了传统的手工巡线模式,将极大地提高电力巡线的效率和质量,为电力系统的安全运行做出贡献。

火山灰的喷发威力非常大,会在很长一段时间内在空中形成火山灰烟尘,这些烟尘具有腐蚀性,一旦侵入到航路,会对过往的飞机造成严重影响,甚至会导致空难发生。因此需要通过卫星图像对火山喷发情况进行监测,结合火山喷发时当地的气象数据,对今后一段时间内的火山灰上升、扩散和漂移情况进行预测,对那些航路造成影响,将这些数据向航空公司发布,以便航空公司及时采取应急措施。国际上由火山灰咨询中心(VAAC)负责向气象监视台、区域管制中心、飞行情报中心、世界区域预报中心和国际飞行气象情报数据库提供有关火山喷发后大气中火山灰在空间的分布及预报移动方面的信息。全球一共有9个VAAC中心,负责监控全球各区域。本研究室受东京VAAC的委托开发了东京VAAC管辖范围内的航路火山灰信息提供系统,在实际应用中发挥了积极的作用,受到客户的好评,为航空安全做出了贡献。

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