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1鈾廢礦石堆監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)要滿足長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性，需確保技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性、安全性和實(shí)用性，并且，系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性和靈活性。

1．2總體設(shè)計(jì)從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)。(1)感知層:平臺(tái)通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的各種硬件傳感器獲取環(huán)境中的工程因素、地質(zhì)巖性及輻射安全等各項(xiàng)指標(biāo)信息，如應(yīng)力儀、雨量計(jì)、位移計(jì)、剪切測(cè)試儀、γ劑量率儀、γ能譜儀、測(cè)氡儀、x劑量率儀等，實(shí)現(xiàn)安全信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(2)網(wǎng)絡(luò)層:項(xiàng)目采用無(wú)線通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用多種方式相結(jié)合的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行互補(bǔ)，包括GPRS技術(shù)、無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)和衛(wèi)星寬帶技術(shù)，有效克服了山地間傳播信息的困難。(3)應(yīng)用層:目前Web應(yīng)用程序是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，可以快速地增強(qiáng)和修復(fù)功能，系統(tǒng)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(jí)的繁瑣。應(yīng)用層設(shè)計(jì)采用B/S模式，通過(guò)Internet，公眾通過(guò)普通瀏覽器即可登錄并使用系統(tǒng)。

1．3監(jiān)測(cè)儀器與方法設(shè)計(jì)

1．3．1監(jiān)測(cè)內(nèi)容與儀器常用的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)儀器可分為如下四種:(1)外觀監(jiān)測(cè)。包括大地測(cè)量法、近景攝影測(cè)量法、INSAR干涉雷達(dá)測(cè)量法、地表傾斜監(jiān)測(cè)法等。用到的主要監(jiān)測(cè)儀器有全站儀、表面傾角計(jì)、伸縮自記儀、位移計(jì)等。(2)環(huán)境因素監(jiān)測(cè)。包括土壤含水量監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、滲壓監(jiān)測(cè)、流量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)等。使用的監(jiān)測(cè)儀器有土壤含水率儀、水位自動(dòng)記錄儀、流量?jī)x、雨量計(jì)、地震監(jiān)測(cè)儀等。(3)內(nèi)觀監(jiān)測(cè)。如巖體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、深部?jī)A斜監(jiān)測(cè)、內(nèi)部相對(duì)位移監(jiān)測(cè)、沉降觀測(cè)等。監(jiān)測(cè)儀器有巖體應(yīng)力計(jì)、鉆孔測(cè)斜儀、鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)、靜力水準(zhǔn)儀、收效儀等。(4)輻射監(jiān)測(cè)。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(jiān)測(cè)儀器有α、β表面污染測(cè)量?jī)x、測(cè)氡儀、x－γ劑量率儀等。

1．3．2系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)電源與功耗設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)備采用低功耗設(shè)計(jì)，采用20瓦太陽(yáng)能電池板配合蓄電池供電，支持掉電、節(jié)電、工作三種電源管理模式。(2)通訊鏈路設(shè)計(jì)。采用多種方式相結(jié)合的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以便克服諸多山地間傳播信息的困難。設(shè)備設(shè)計(jì)采用無(wú)線通訊為主、有線通訊為輔的設(shè)計(jì)。設(shè)備支持GPRS、Zigbee無(wú)線自組網(wǎng)、衛(wèi)星通信三種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式。(3)異常與安全設(shè)計(jì)。設(shè)備對(duì)電源設(shè)計(jì)狀態(tài)檢測(cè)電路，可以實(shí)時(shí)傳回設(shè)備電源狀態(tài)，滿足可靠性管理要求;設(shè)計(jì)傳感器接入異常狀態(tài)檢測(cè)電路，可及時(shí)獲知傳感器的異常，方便了排除;設(shè)備采用低阻接地防雷設(shè)計(jì)，防止雷擊損害。(4)其他設(shè)計(jì)。設(shè)備提供聲光報(bào)警功能，預(yù)留紅外夜視攝像功能接口，提高設(shè)備的可擴(kuò)展性。

1．4網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)用戶管理模塊。系統(tǒng)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(quán)限管理。(2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理模塊。監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理包括添加監(jiān)測(cè)點(diǎn)、刪除監(jiān)測(cè)點(diǎn)、修改監(jiān)測(cè)點(diǎn)、瀏覽查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制功能包括數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔的設(shè)置、對(duì)設(shè)備狀態(tài)的重置、聲光報(bào)警器的啟動(dòng)等。一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以獨(dú)立設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，如傳感器種類與數(shù)量、數(shù)據(jù)曲線繪制參數(shù)等。(3)數(shù)據(jù)管理模塊。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)備份等功能。數(shù)據(jù)接入采用自定的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)分組方式，采集的一次數(shù)據(jù)為一個(gè)數(shù)據(jù)分組，對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)包，分組中依次為監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)號(hào)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)間、雨量、γ劑量率……。(4)互聯(lián)網(wǎng)信息模塊。系統(tǒng)面向用戶提供信息功能，用戶可查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)參數(shù)信息，可以對(duì)任何一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以打開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線，曲線設(shè)計(jì)有自動(dòng)靜默更新，還可以查看實(shí)地照片以及提交群策群防建議等。管理員用戶可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)表輸出等功能。(5)系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理包括系統(tǒng)日志、系統(tǒng)幫助、預(yù)警日志。系統(tǒng)日志記錄用戶的使用足跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶使用過(guò)程的追蹤，分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。系統(tǒng)幫助為方便用戶使用的系統(tǒng)操作說(shuō)明。預(yù)警日志記錄了系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)警記錄，管理員用戶可以進(jìn)行查看。

1．5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(1)基礎(chǔ)地理/地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。主要是GIS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)GIS地圖背景以及與GIS相關(guān)的各種功能。目前系統(tǒng)采用的為GoogleMap提供的免費(fèi)數(shù)據(jù)。(2)自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)專題數(shù)據(jù)庫(kù)。主要是監(jiān)測(cè)儀傳回的關(guān)于自然災(zāi)害的各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如降雨量、位移、內(nèi)摩擦角、γ劑量率等。這些數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，進(jìn)行永久保存，不能修改和刪除。(3)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。主要包括用戶信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)、用戶配置數(shù)據(jù)等，用以支撐系統(tǒng)正常的運(yùn)行。

1．6平臺(tái)接口設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)鈾廢礦石堆環(huán)境安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出均設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)接口。平臺(tái)在數(shù)據(jù)輸入端，提供監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)入庫(kù)接口，提供氣象局、民政局等部門的數(shù)據(jù)接入接口。在數(shù)據(jù)輸出端，提供數(shù)據(jù)的讀取接口，用戶可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行其它利用。

2結(jié)論

根據(jù)需求分析結(jié)果，提出了鈾廢礦石堆環(huán)境安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案，研究了適合于鈾廢礦石堆環(huán)境安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)計(jì)、通訊鏈路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)軟件等方法，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)軟布，為后期系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供關(guān)鍵保障。

作者：趙煒 單位：四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院