用于预应力筋长期实时应力监测的光纤传感测试技术研究

预应力筋是预应力混凝土结构中的关键受力构件,对其应力状态的监测具有重大意义。针对传统测试方法难以有效解决其应力分布测试问题的现状,提出基于光纤布拉格光栅传感测试技术的预应力筋长期实时应力监测方法。设计模拟张拉装置,并构建预应力钢筋的光纤光栅应变测试系统,进行模拟试验研究,其试验结果表明,该测试系统适合于预应力筋的工作环境,具有线性度高、重复性好,且不影响基体性能的特点。此外,针对预应力钢绞线的特殊结构和工作特点,提出具有温度补偿能力的锚端光纤布拉格光栅应力传感测试方案,并进行理论分析。研究结果验证了光纤光栅传感技术用于预应力筋应力测试的可行性,并为其实际工程应用奠定了基础。     

基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统

根据FBG传感器的应变、振动和冲击特征,报道了一种基于准分布式FBG传感器的入侵报警系统.首先根据小波降噪原理和小波多尺度边缘检测的方法分别进行降噪和报警信号分割,同时对分割信号分类和特征分析以进行报警判断和识别;其次分析了入侵监测系统的五种报警模式;最后根据LabVIEW开发了入侵报警软件.经过实验证明入侵报警系统能够完成自动、实时报警和报警定位.     

光纤温度传感技术在火灾探测中的应用

线型光纤温度传感技术是一种用于实时测量空间温度场分布,对光纤所敷设部位的温度分布进行不间断的监测的在线监测传感技术,可对遇异常的温度变化则锁定事故部位并快速报警,特别适用于要在大范围内进行多点温度测量的场合.应用这种技术构建的新型感温探测系统,可提高消防自动报警系统的可靠性和灵敏度.     

智能交通安全系统的研究

随着智能交通系统概念的提出 ,在交通领域中 ,该系统已得到了极大的发展和应用 ,同时对世界各国城市交通的发展起了极大的推动作用。而在交通的发展过程中 ,交通安全始终是第一重要的 ,智能交通安全系统是智能交通系统的重要组成部分。笔者研究和探讨了智能交通安全系统的概念、组成及自动事件管理系统、可变信息标志系统、自动化的商业车辆系统、在智能交通中所起的重要作用 ,并介绍了美国的一些经验     

基于光纤光栅的可燃性粉尘浓度测量技术研究

粉尘燃爆等事故的频发,使本质安全型粉尘监测技术的需求越来越迫切。光纤光栅元件以光为传感信号,具有无电监测、抗电磁干扰、精度高、可靠性好、耐高温、耐腐蚀等优点,是本质安全的新一代光无源传感器件,非常适合于恶劣粉尘环境的安全监测。利用一对光纤准直器和一个光纤光栅,构建了一种粉尘浓度探测装置,阐述了测量装置和测量原理,搭建了测试平台,对粉尘浓度与光纤光栅反射谱功率的关系进行了实验研究。测试结果表明,随着粉尘浓度的增大,光功率呈现基本的线性减小趋势,测量技术有望得到推广应用。     

光纤Bragg光栅传感器实现斜拉桥索力实时监测的研究

民用工程结构的健康监测 ,日益引起人们的重视 ,光纤传感技术 ,尤其是光纤光栅传感技术 ,因其易构成高性能、低成本的传感器阵列 ,并在结构监测应用工程中 ,具有巨大的潜力。笔者介绍一种斜拉桥索力实时监测的新方法即光纤光栅法。将光纤光栅刚性粘贴于传感头外表面上 ,使传感头承受拉索的索力 ,通过对光纤光栅波长移动量 (Δλb)的解调 ,以测出索力的大小。通过实验结果与理论分析证明 ,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性和线性度好等特点 ,该监测系统既可用于斜拉桥施工阶段的索力测定 ,也可以用于在役斜拉桥结构的长期安全监测。     

基于光纤传感的长输管道破坏预警技术研究

针对油气管道第三方破坏的威胁,提出了一种基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤振动预警系统,分析了其用于油气管道安全预警的关键技术,并在某原油输送管道现场进行了测试应用。应用结果表明,系统可以准确监测管道附近的人为挖掘,通过多参量模式识别算法可使系统有效区分人为挖掘和干扰信号。     

桥梁智能监测系统

本文介绍了智能桥梁系统的组成子系统及其关键技术,以及智能桥梁的发展简况及现状,并预测了智能桥梁的发展前景和方向,阐明了目前制约智能桥梁发展的主要技术难题.     

小小光纤引发煤矿安全监测的技术革命

山东省科学院激光研究所利用自己多年从事光纤传感研究所取得的科研成果,结合光纤光栅测温技术和压力传感技术,采用自主研发的高可靠性全光纤瓦斯、一氧化碳气体传感器,首次将瓦斯、一氧化碳、分布式温度等综合参数集成,研制了“全光纤煤矿采空区火灾监测预警系统”,实现了全光纤的煤矿采空区火灾的多参数预测预报。     

基于无线局域网(WLAN)的油田安全监控系统研究

针对油田监控对象具有点多、面广、跨区域的特点,指出对油田进行无线监控的必要性,并对6种常见的无线通信手段的特点进行比较;根据油田安全监控的业务需求,提出基于WLAN技术的油田安全监控系统硬件结构和软件功能设计方案;并结合工程实施案例介绍系统中无线设备的选型、安装和防雷接地等方面的工程问题。该研究成果实现油田的安全监控预警,减少或避免事故发生的可能性,有利于提高油田安全管理的科学性,具有实用推广价值。     

基于光纤光栅传感的隧道火灾热传递特性测试

基于光纤光栅的感温传感技术对隧道火灾准确、快速报警的影响因素中,除了传感器的响应时间、精度等自身参数外,着火点向四周的热能传递特点、不同的风载条件下的热能传递特点等对传感器的测量输出有着重要影响。通过隧道现场试验对上述问题开展研究,得到了火灾热源与传感器在不同距离下传感器感知到的热能分布特性,以及在不同风速载荷下隧道内温度的分布和扩散特性。结果表明,光纤光栅探测器温升梯度的稳定态值与探测器到热源之间的距离成指数关系。在风载为3 m/s时,着火点的热辐射峰值点沿风向下偏了约5 m;风载为5 m/s时,下偏距离达到10 m,为更加合理的火灾传感器设置提供科学依据。     

1种基于视频的油田危险区域入侵检测智能综合识别技术研究

为解决油田日常生产作业中缺乏危险作业区域的等级划分与自动识别方式以及缺乏人员踏入危险区域的识别方法。提出1种基于视频智能综合识别技术的全天油田危险区域入侵检测算法,该算法首先结合油田危险因素对油田危险区域进行危险等级的划分与危险区域的识别;然后,针对光照条件良好的白天场景,在训练数据集中融合油田作业区视频数据和公开行人数据集,弥补油田作业区入侵样本不足的问题,有效地增加模型的泛化性;针对光照条件差的黑夜场景,使用三帧差分法,背景减除法等算法对运动目标进行检测。研究结果表明:本文提出算法较YOLOv5方法的精度更高,在不同油田场景下精度可达91.83%,已在油田作业现场进行部署与应用。     

汽车轮胎气压监测系统发展综述

轮胎气压监测系统是汽车上一种新的主动安全技术产品,近年来,在国内外发展迅速。由于它能够实时监测汽车轮胎的气压和温度情况,并能及时给驾驶员以警告,因而可以最大限度地避免由爆胎引发的交通事故,提高了汽车的行车安全。综述了汽车轮胎气压监测系统的发展,包括间接式轮胎气压监测系统、直接式轮胎气压监测系统和下一代无电池轮胎气压监测系统(被动式TPMS)。介绍了各种汽车轮胎气压监测系统的结构组成和工作原理,分析比较了它们各自的优缺点。重点介绍了国外3种主流的直接式TPMS开发系统,对TPMS的研究、开发具有实用参考意义。展望了未来轮胎气压监测技术的发展趋势:无电池TPMS将取代现有类型,成为未来TPMS发展的主流。     

基于通用无线分组业务(GPRS)的油田生产安全监控系统

笔者以油田安全监控系统研发为背景,阐述GPRS(通用无线分组业务)技术的特点及安全监控系统的作用,提出基于GPRS的油田生产安全监控系统的技术方案,系统组成和监控软件的设计,由现场监控终端、GPRS网络、监控中心服务器构成的系统。对油井、抽油机、计量站点的工艺参数,设备工作状态,泄漏,防盗等实现远程监控。该系统在油田生产安全中发挥重要作用,具有实用价值和推广意义。     

基于光纤光栅的斜拉索振动参数监测实验研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件 ,对其动力特性进行监测具有重要意义。斜拉索工作条件恶劣 ,现有的测试方法难以实现长期在线监测 ,实现斜拉索的振动在线测量 ,传感器是问题的关键。光纤光栅传感器具有极其优良的稳定性 ,已被证实适用于长期监测 ,在结构监测领域具有非常广泛的应用前景。笔者提出了一种基于光纤光栅传感器的斜拉索动力特性在线监测方法 ,建立了用光纤布拉格光栅作传感器监测斜拉索振动的测量模型 ,为验证该模型建立了模拟试验装置 ,在实验室进行了模拟实验研究 ,并将光纤光栅和传统的电阻应变片两种测量方法进行了实验对比。与传统测试手段相比 ,该方法结构简单 ,成本低 ,并能实现斜拉索动力特性的长期在线监测。     

基于Soft Fuzzy ARTMAP算法的地铁隧洞光纤光栅传感火灾识别研究*

为解决传统火灾报警系统在应对地铁火灾报警时存在的即时性差、灵敏度及智能化水平低等问题,基于Fuzzy ARTMAP网络,结合Yu范数相似度准则与软竞争学习机制,提出1种软竞争学习Fuzzy ARTMAP算法,弥补传统Fuzzy ARTMAP网络胜者为王规则导致的区域重叠而产生误判的不足;结合地铁光纤光栅传感网络数据,将该算法应用于地铁火灾识别。结果表明:与传统的Fuzzy ARTMAP相比,该算法可快速有效地识别地铁火灾趋势,为地铁火灾识别系统研究提供理论支持。     

基于GB-InSAR技术的水电工程高边坡变形监测

为解决大型水电工程复杂边坡表面变形监测存在的监测范围受地形限制、设备安装运维成本高、点位布设易遗漏等问题,采用地基合成孔径雷达(SAR)干涉测量技术(GB-InSAR),开展水电工程地质条件复杂的百米级高边坡表面变形三维非接触实时监测。首先将合成孔径雷达架设于所需监测边坡对岸,设定监测数据采集频率和监测预警值;然后构建一种基于三维激光扫描技术的改进雷达数据降噪模型,智能化判断和筛查现场异常数据;最后采用数据解缠和变形分析获取变形监测结果,通过云端服务器和人工智能算法,实时查询监测区域的历史形变及位移数据。结果表明：较传统监测技术,采用非接触式监测技术具有分辨率高、自动化程度高、受地形等条件限制少、有效识别和穿透掩盖物等优点;可实现短时间内识别亚毫米级的变形;建立的雷达数据降噪模型可提升监测数据的可视性、有效性和可靠性。     

基于设备网(DeviceNet)总线技术的矿井瓦斯传感器的设计

介绍瓦斯传感器的国内外研究现状,给出以设备网(DeviceNet)总线构成的瓦斯传感器检测网络结构。简要分析了DeviceNet总线协议特点以及其关键技术,提出具有DeviceNet总线规范的矿井瓦斯传感器的设计及实现方案。硬件电路主要由信号调理电路、数字信号处理器,以及能实现DeviceNet网络通信的接口电路构成,用对象建模的方法构建了矿井瓦斯传感器的对象模型,并用模块化编程技术实现了矿井瓦斯传感器作为一个网络从设备的应用层的软件设计。该传感器作为从设备和带有PCI-CAN网卡的计算机组成主/从连接网络,能对多个矿井瓦斯传感器的数据实现远距离的控制。     

基于UWB定位技术的油田钻修井作业安全监测方法

为解决传统油田钻修井作业安全监测方法在实际应用中存在监测定位误差较大,无法保证作业人员安全的问题,本文开展基于UWB定位技术的油田钻修井作业安全监测方法研究,通过油田井下液位数据采集、基于UWB定位技术的钻修井安全作业节点定位、划分钻修井作业安全监控动态预警范围,提出一种全新的监测方法,并进行对比实验。结果表明:新的监测方法能够有效减小监测定位误差,为作业人员安全提供保障,提高油田企业经济效益和社会效益。     

STAMP框架下化学品船智能液货系统风险分析

为分析化学品船智能液货系统的安全性,采用系统理论事故模型与过程(System-Theoretic Accident Model and Processes, STAMP)方法,构建了化学品船智能液货系统控制反馈模型;基于系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis, STPA),确定系统级事故,识别不安全控制行为并分析不安全控制行为关键致因;将不安全控制行为作为风险因素,利用三角模糊数对不安全控制行为风险进行量化。结果表明,26种不安全控制行为中,泵管阀动态调节、人员监测、数据采集、货品相容性判定等因素对风险影响程度较高。该分析结果可为化学品船智能液货系统的应用和安全管理提供参考。