鈾廢礦石堆監測系統設計范文

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1鈾廢礦石堆監測預警系統設計

1．1系統設計原則系統要滿足長期運行的穩定性，需確保技術的先進性、可靠性、安全性和實用性，并且，系統應具有良好的可擴展性和靈活性。

1．2總體設計從感知層、網絡層、應用層三個層次進行設計。(1)感知層:平臺通過安裝在現場的各種硬件傳感器獲取環境中的工程因素、地質巖性及輻射安全等各項指標信息，如應力儀、雨量計、位移計、剪切測試儀、γ劑量率儀、γ能譜儀、測氡儀、x劑量率儀等，實現安全信息的實時監測。(2)網絡層:項目采用無線通訊方式進行數據傳輸。采用多種方式相結合的無線通信技術進行互補，包括GPRS技術、無線組網技術和衛星寬帶技術，有效克服了山地間傳播信息的困難。(3)應用層:目前Web應用程序是業務系統的發展趨勢，可以快速地增強和修復功能，系統的使用者可以透明地使用最新的最好的更新，避免了客戶端重裝或升級的繁瑣。應用層設計采用B/S模式，通過Internet，公眾通過普通瀏覽器即可登錄并使用系統。

1．3監測儀器與方法設計

1．3．1監測內容與儀器常用的監測方法和監測儀器可分為如下四種:(1)外觀監測。包括大地測量法、近景攝影測量法、INSAR干涉雷達測量法、地表傾斜監測法等。用到的主要監測儀器有全站儀、表面傾角計、伸縮自記儀、位移計等。(2)環境因素監測。包括土壤含水量監測、水位監測、滲壓監測、流量監測、水質監測、降雨量監測、地震監測等。使用的監測儀器有土壤含水率儀、水位自動記錄儀、流量儀、雨量計、地震監測儀等。(3)內觀監測。如巖體應力應變監測、深部傾斜監測、內部相對位移監測、沉降觀測等。監測儀器有巖體應力計、鉆孔測斜儀、鉆孔多點位移計、靜力水準儀、收效儀等。(4)輻射監測。包括γ劑量率、氡析出率、α、β、γ總活度、中子劑量、x射線劑量率等。使用的監測儀器有α、β表面污染測量儀、測氡儀、x－γ劑量率儀等。

1．3．2系統設計(1)電源與功耗設計。整個設備采用低功耗設計，采用20瓦太陽能電池板配合蓄電池供電，支持掉電、節電、工作三種電源管理模式。(2)通訊鏈路設計。采用多種方式相結合的無線通信技術進行數據傳輸，以便克服諸多山地間傳播信息的困難。設備設計采用無線通訊為主、有線通訊為輔的設計。設備支持GPRS、Zigbee無線自組網、衛星通信三種無線數據傳輸方式。(3)異常與安全設計。設備對電源設計狀態檢測電路，可以實時傳回設備電源狀態，滿足可靠性管理要求;設計傳感器接入異常狀態檢測電路，可及時獲知傳感器的異常，方便了排除;設備采用低阻接地防雷設計，防止雷擊損害。(4)其他設計。設備提供聲光報警功能，預留紅外夜視攝像功能接口，提高設備的可擴展性。

1．4網絡系統設計(1)用戶管理模塊。系統的用戶管理包括添加用戶、刪除用戶、修改用戶、瀏覽查看用戶以及用戶權限管理。(2)監測點管理模塊。監測點管理包括添加監測點、刪除監測點、修改監測點、瀏覽查看監測點以及監測點遠程控制。遠程控制功能包括數據采集時間間隔的設置、對設備狀態的重置、聲光報警器的啟動等。一個監測點可以獨立設置運行參數，如傳感器種類與數量、數據曲線繪制參數等。(3)數據管理模塊。系統中數據管理主要針對各個監測點的監測數據，設計有數據接入、數據查詢、數據備份等功能。數據接入采用自定的標準化的數據分組方式，采集的一次數據為一個數據分組，對應一個數據包，分組中依次為監測點標號、數據實時時間、雨量、γ劑量率……。(4)互聯網信息模塊。系統面向用戶提供信息功能，用戶可查看監測點監測參數信息，可以對任何一個監測點可以打開實時監測曲線，曲線設計有自動靜默更新，還可以查看實地照片以及提交群策群防建議等。管理員用戶可實現對監測點監測數據的數據報表輸出等功能。(5)系統管理模塊。系統管理包括系統日志、系統幫助、預警日志。系統日志記錄用戶的使用足跡，實現對用戶使用過程的追蹤，分析系統的運行狀況。系統幫助為方便用戶使用的系統操作說明。預警日志記錄了系統發送的預警記錄，管理員用戶可以進行查看。

1．5數據庫設計(1)基礎地理/地質數據庫。主要是GIS數據，實現GIS地圖背景以及與GIS相關的各種功能。目前系統采用的為GoogleMap提供的免費數據。(2)自然災害監測專題數據庫。主要是監測儀傳回的關于自然災害的各類監測數據，如降雨量、位移、內摩擦角、γ劑量率等。這些數據是系統運行的基礎，進行永久保存，不能修改和刪除。(3)系統運行數據庫。主要包括用戶信息數據、系統日志數據、用戶配置數據等，用以支撐系統正常的運行。

1．6平臺接口設計平臺對鈾廢礦石堆環境安全監測數據輸入和數據輸出均設計有數據接口。平臺在數據輸入端，提供監測設備的數據入庫接口，提供氣象局、民政局等部門的數據接入接口。在數據輸出端，提供數據的讀取接口，用戶可對數據進行其它利用。

2結論

根據需求分析結果，提出了鈾廢礦石堆環境安全監測預警系統總體結構方案，研究了適合于鈾廢礦石堆環境安全監測預警系統的監測儀器設計、通訊鏈路設計、數據庫存儲、網絡軟件等方法，實現了系統的網絡軟布，為后期系統的開發提供關鍵保障。

作者：趙煒 單位：四川省核工業地質調查院