监测系统论文精选(九篇)
第1篇：监测系统论文范文
本设计是基于大区域农田土壤监测的实际需要进行设计的。系统主要由传感器节点、协调器、WCDMA终端、上位机监测中心等部分组成。系统采用太阳能电池供电方式，使用蓄电池存储电能，通过太阳能电源控制模块为各节点提供所需电能，维持系统的正常运行。传感器组采集土壤温度、湿度、pH值和电导率数据，发送给以CC2530模块为核心的ZigBee无线传感网络终端节点的模数转换接口，终端节点将采集到的数据发送给协调器;协调器通过RS232串口通信与WCDMA终端连接，将轮流采集到的各传感节点数据发送给WCDMA终端;WCD-MA终端通过3G无线通信网络将数据实时发送到远程监测中心，监测中心对收到的数据进行处理、显示并进行Web;外网用户可通过互联网实时访问。
2系统硬件设计
2．1终端节点硬件设计
终端节点是组成无线传感网络的基本单元，用于采集各采集点土壤参数信息，并将数据通过无线发送给协调器。
2．1．1传感器模块
土壤温度决定作物生长环境，土壤水分是作物水分的主要来源，土壤pH值反映土壤酸碱程度，土壤电导率反映了土壤压实度、黏土层深度及水分保持能力等。本设计选择在大区域农田种植中对农作物生长影响较大的温度、湿度、pH值及电导率4个参数进行监测，选取的传感器如图3所示。1)温度传感器:选用Dallas公司推出的数字式防水封装的DS18B20温度传感器，采用不锈钢外壳封装，防水防潮输出数字信号，无需进行AD转换，大大提高了系统的抗干扰性;工作电压3．0～5．5V，测量温度范围为－55～+125℃，在－10～+85℃范围内，精度为±0．5℃。2)湿度传感器:选用SMTS－II－50型土壤湿度传感器，4～20mA输出，响应速度快，性能可靠，平均电流小于10mA，功耗低;抽真空灌封，密封性极好，耐土壤中酸碱盐的腐蚀，适用于各种土质。3)pH值传感器:选用上海陆基公司的土壤pH值传感器，输出4～20mA;测量范围为0～14pH，零电位pH值为7±0．25pH，斜率≥95%;功耗低，抗干扰性能较强，耐腐蚀性好。4)电导率传感器:选用上海陆基公司E－113－02－t型电导率传感器，电导范围10～2000μs/cm，适合各种土质;分辨率为1μs/cm，5～35℃内温度自动补偿;耐腐蚀好，适合长期进行土壤测量。
2．1．2CC2530模块
农田土壤监测节点选用TI公司的高性能CC2530芯片作为射频模块，采集并传送土壤数据。CC2530应用了业界领先的Z－StackTM协议栈，提供了一套解决ZigBee网络的完整方案。CC2530集成了RF前端、高灵敏度的接收器、8kBRAM、可编程Flash及101dB的链路质量，输出功率最高可达4．5dBm，包括定时器、5通道的DMA、8通道12位ADC、AES安全协处理器、21个通用I/O引脚和2个串行通信协议UART等。CC2530适用于对功耗要求严格的系统。
2．2嵌入式网关硬件设计
嵌入式网关的主要工作是接收各终端节点采集到的土壤参数并通过WCDMA发送给远程监测中心。嵌入式网关主要由协调器及DTU无线通信模块两部分组成。
2．2．1协调器模块
协调器部分仍然选用TI公司的CC2530芯片，与终端节点共同构成ZigBee网络，底板比终端节点只增加了串口通信部分。
2．2．2DTU无线通信模块
无线通信系统主要由DTU组成，是一种可以使用2G/3G/4G网络进行远程数据传输的终端设备。综合考虑成本和实用性，本设计采用通过第三代移动通信WCDMA上网方式的DTU，其内部集成了高性能ARMCortex－M332RISC内核STM32F107处理器和WCDMA联通3G模块，支持1900M/1800M/900M/850M工作频段;内嵌TCP/IP协议栈，数据无线透明传输;采用低功耗电源监控技术，值守电流小于2mA;采用软件和电路双重滤波，稳定可靠。
2．3电源模块设计
系统采用太阳能电池为终端节点和嵌入式网关供电。电源模块主要包括:蓄电池、太阳能电池板和太阳能控制器3个部分。蓄电池选用12V7．5AH免维护铅酸蓄电池;太阳能电池板选用功率20W，工作电压18V的单晶硅太阳能电池板。太阳能控制器选用额定充电/负载电流均为10A，12V/24V充电电压自动识别的DL－12/24－10a系列控制器，内置充放电智能控制技术。
3软件设计
3．1终端节点软件设计
终端节点的主要任务是负责大区域农田土壤参数的采集与数据的无线传输。ZigBee协议实现数据的短距离无线传输，终端节点在ZigBee协议中属于半功能节点，不支持路由功能，只能与上层的路由器、协调器节点进行通信，负责向上一层节点传输土壤数据。
3．2嵌入式网关软件设计
嵌入式网关节点的软件设计由两部分组成，分别为协调器接收土壤参数和WCDMA远程发送土壤数据。工作时，需要先给DTU无线通信终端设备安装联通3G手机卡，并将DTU和PC机通过RS232相连对其波特率、中心IP、端口号及SIM卡号等参数进行配置，配置软件界面。
3．3远程监测中心软件设计
远程监测管理中心界面采用LabVIEW图形化软件进行设计。其主要实现的功能如下:1)多通道农田土壤参数采集功能。设置了多个数据采集通道，可实时采集大区域农田土壤的温度、湿度、pH值及电导率4个参数。2)报警功能。设置土壤参数上下限，远程监测中心会相应的给出报警信号。3)通过LabVIEW的Web功能，外网用户可通过互联网进行实时访问。
4测试与结果分析
考虑到农田土壤的特性，为了在监测区域内得到全面、准确、实时的有效数据，对传感器节点的布置进行了合理的优化。选取的试验田为长宽均为200m的矩形区域，分成4块长宽均为100m的区域，每块农田4个终端节点数值取均值后通过汇聚节点发送给协调器，后期可根据大区域农田实际需求灵活对其进行扩展。系统设置安装完成后，给整个系统上电1min后，观察协调器和终端节点，看到绿色组网LED亮，可以判定系统组网成功。打开位于监测中心的上位机软件对系统功能和稳定性进行测试。上位机软件以人性化的方式向用户显示采集到的参数，并具有人员登录、参数设置、历史数据查询等功能，可以通过选项卡切换不同区域农田的土壤参数。监测界面既可以数值方式显示温度、湿度、pH值和电导率数值，也可以绘制参数的变化曲线。经过与标准仪器比较，各参数误差均小于3%，满足农业监测精度要求，达到预期设计标准。通过LabVIEW软件的Web工具，将软件进行Web。经测试，外网用户能通过互联网随时随地进行访问。
5结论
第2篇：监测系统论文范文
关键词：nRF9E5；无线局域网络；通讯协议；无线监测
当今，无线技术正快速应用于许多产品之中，与有线技术相比，无线技术主要具有成本低、携带方便、省去布线烦恼等优点。特别适用于工业数据采集系统、无线遥控系统、小型无线网络、无线RS485/232数据通信系统等。本文给出了一种用于监测有毒气体的无线局域网络系统方案设计方案。
1系统的功能及组成
在石华工业中，为了有效监测空气中H2S、CL2等有毒气体的浓度，把隐患消灭于萌芽状态，通常需要设计许多无线网络检测系统。图1所示就是一种多任务无线通讯局域网示意图。该系统是由一台中央监控设备CMS（centermoniteringsystem）和多台远程终端节点RTN（remoteterminalnodes）组成的多任务无线通信网络。其中的中央监控设备CMS主要由无线收发模块Nrf9e5、报警装置和上位机组成，能够接收远程各节点信息，监控节点运行情况，并能根据上位机要求发送命令字到指定节点。各节点RTN主要由有毒气体传感部分和无线接收模块Nrf9e5组成，能够采样并发送数据到CMS，接收并执行CMS发送来的指令，并且可作为中转站间接传输数据。
在CMS工作信号覆盖范围内，各节点和CMS直接通讯，如图中RTN100、RTN200和CMS之间可以直接通讯。在CMS工作信号覆盖范围外，各远程终端节点其上级相应节点和CMS间接通讯，如图中RTN121、RTN122依次通过RTN120、RTN100和CMS来进行间接通讯。采用这种方法，可将系统扩展成一个非常大的无线居域网络。
2硬件设计
2．1硬件电路连接
中央监控设备（CMS）电路主要包括监控计算机、接收模块nRF9E5及报菟装置，具体电路如图2所示。图中，把nRF9E5的P0.1、P0.2口配置成SCI模式，外接MAX232转换电路，和上位机进行串行通讯；P0.3配置成普通端口，外接报警装置。
该系统中的远程终端节点（RTN）电路主要由射频模块nRF9E5和气体变送器GT-130/H2S-1组成。ADC模块选用内部参考电压，气体传感装置能够输出4~20mA电流，经75Ω电阻转换为0.3~1.5V电压信号，来作为ADC模拟量输入信号。电路连接和图2基本相似，区别是断开图2中的P0.1-P0.3端口，将变送器输出端和nRF9E5的AIN0引脚相连接。
2．2无线收发模块nRF9E5
nRF9E5是挪威Nordic公司的产品。该芯片采用+3VDC供电，面积为5mm×5mm，共有32个外部引脚，包括UART和SPI等功能。内部集成了nRF9E5射频模块、8051微控制器及A/D转换模块，具有433/868/915MHz三波段载波频率。采用GFSK调制，抗扰能力强；支持多点通讯，数据传输速率高达0.1Mbps。具有特有的ShockBurst信号发射模式和发射信号载波监测功能，可有效降低功耗电流、避免数据冲突。内部寄存器为用户提供了基础的通讯协议，便于用户扩展，缩短了开发周期。电路连接极为简单，只需要一个晶体管和一个电阻，nRF9E5输出端ANT1、ANT2外接50Ω单天线终端装置，信号有效发射距离无遮挡时可达800m以上，有建筑物等遮挡时可达350m左右。
3软件设计
3．1通讯协议
CMS可与在其信号覆盖范围内的RINT进行直接通讯，在其工作信号覆盖范围之外的RIN通过其它节点转载信号实现与CMS的间接通讯。同时，CMS能够根据接收的数据内容判断信号来自哪一个RTN节点。为此，需把系统通讯协议设置为下列格式：
Prea-mbleAddPayloadCRC
JidMidYidXData
Preamble为引导字节；Add为接收机地址；Payload为有效加载数据（包括接收机识别码Jid、目的机识别码Mid、源信号机识别码Yid及Data字：状态字X=1时Data为命令字，X=0时Data为浓度数据）；CRC为校验码。
nRF9E5处于发射模式时，Add和Payload由微控制器按顺序送入射频模块nRF9E5,Preamble和CRC由nRF9E5自动加载。接收模块时，nRF9E5先接收一数据包，分别验证Preamble、Add和CRC正确后，再将Payload数据送入微控制器处理；当接收机微处理器判断Payload中的Payload中的Jid和本机识别码号一致时，继续处理后继数据，否则放弃该数据包。
要实现上述数据通讯功能，需进行nRF9E5初始化配置和用户程序设计。
3．2nRF9E5子系统初始化配置
在nRF9E5模块中，特殊寄存器RF-Register包含10个字节，其配置字内容可决定射频模块nRF9E5的工作特性，表1列出本设计殊寄存器RF-Register需要配置的基本参数（文中未述及的参选用默认值）。
表1RF-Register寄存器部分字节配置说明
名称设定值（二进制）说明
CH-NO001110101载波频率为868.2MHz
HRFEQ-PLL1设定PLL工作模式
PA-PWR11输出功率为10dBm
RX-PW001接收地址字长为1byte
RX-PW00100000接收有效字节长度8bytes
TX-PW00100000发射有效字节长度8bytes
PX-ADDRESS11100111接收地址名0xE7h
UP-CLK-EN0外部时钟禁止
XOF011晶体振荡器16MHz频率
CRC-EN1使能CRC校验功能
CRC-MODE0使用8位CRC校验码
系统通讯时，各模块处于正常接收状态：收发使能位TRX-CE=1且方式选择位TX-EN=0。在运行过程中，可由用户编程修改TX-EN=1使各字节工作于发射状态。
本系统设定CMS和所有RTN的地址ADD均为0xE7h，这样，系统内CMS和所有RTN之间可以互相通讯，从而避免了其它系统的干扰。各节点识别码长度根据网络节点级数和容量配置，继承关系分配地址；通讯时，通过对目的机代码Mid和接收机代码Jid的比较和识别，不断修改接收机代码Jid，直至Jid=Mid为止，实现节点间的自动双向寻址。以图1中系统3级路径为例，所有模块识别码长度均配置为12位，CMS识别码配置为0x000h。各节点识别码按照上下级路径。继承关系分配地址：第一级节点识别码以高四位区分，其余位均为0，如节点0x100h与0x200h；第二级节点识别码高四位继承其上一级节点高四位识别码，以中间四位区分，如RTN100的下级节点0x110h与0x120h；第三级节点继承其上一级节点的前八位识别码，以低四位区分，如0x120h的下级节点0x121h与0x122h。通讯时，即按照这种上下级路径关系传输数据。采用上述方法，三级路径最大可以配置四千多个节点，能组成一个比较大的无线局域网络。
4微处理器用户程序
该系统的处理器用户程序包括CMS用户程序和RTN用户程序，而它们又分别包括主程序和中断子程序两部分。
4.1CMS用户程序
a.CMS主程序
（1）当Flagi=1时，CMS对接收到的数据进行存储和排序记录，并在气体深度超标时，使报菟输出端P0.3=1；最后将Flagi清0。
（2）当Sleep=1时，由CMS发送命令字(X=1)到指定节点，最后将Sleep清0。
此时，Mid为目的机识别码，Yid=0x000h，接收机识别码Jid可由CPU根据Mid高四位自动产生。
b.CMS中断子程序
（1）串行通信口接收计算机命令信号，置Sleep=1。中断优先级为最高。
（2）RD1=1时中断CPU，接收某节点RTNi信号，置标志字Flagi=1。中断优无级为次高。
（3）用定时器2监控各节点通讯记录：若在定时器2的一个定时周期T2内判断出某节点一直没有发送信号，则会记录相应警告信息，直至手动清除。其中，T2为系统中各节点和CMS通讯一次的最大迟滞时间，中断优先级为次低。
（4）定时器1定时中断CPU，将内存数据送上位计算机显示处理，中断优先级为最低。
4．2RTN用户程序
a.RTN主程序
当Flagi=1时，CPU对Payload作如下处理后，最后将Flagi清0。
图2
（1）若接收的数据包中，Mid=0x000h,Yid为RTNj识别码，则数据来自下级节点RTNj，需净数据继续向CMS方向转发。
在转发数据包中，Jid内容由CPU对本机识别码的四位识别位清0获得，其它数据不变。
（2）若接收的数据包中，Mid为下级节点识别码，Yid=0x000h，则数据来自CMS，需将数据继续向下级路径转发。
在此转发数据包中，Jid内容由CPU将本机识别码和目的机识别码比较获得。
（3）若接收机的数据包中，Mid为本机识别码，判断X=1时执行命令字，作相应处理。
b.RTN中断子程序
（1）ADC转换结束标志EOC=1时产生中断，提醒CPU将Add、Jid、Mid、Yid、X=0和气体浓度Data依次送入nRF905模块，准备发射。最后将EOC清0，并重新启动ADC转换器。中断优先级为低。
（2）在RTNi中，RD1=1时产生中断，CPU读取nRF9E5的数据，若Payload中Jid为本节点识别码，存储数据并置Flagi=1;否则将Payload丢弃，Flagi不变。中断优先级为高。
此时，Add=0xFFh,Mid=0x000h,Yid为本机识别码。Jid内容由CPU对本机识别码的四位识别位置0获得。
第3篇：监测系统论文范文
通过RS－485总线将智能水位计、智能流量计、墒情传感器与信息采集板相连，构成信息采集单元。它采用低功耗Cortex－M3为控制核心，实现数据的采集与存储。本地通过USB接口或RS－232接口与上位机通信;远程通过GPRS网络或短信方式实时发送数据到数据库服务器，并将数据存储到数据库中。监测系统网络结构图如图1所示。
2系统硬件设计
农作物生长参数监测系统硬件设计由信息采集单元、供电单元、无线传输单元组成。信息采集单元主要完成雨量数据、土壤墒情数据和地下水位数据的采集、处理与存储，同时控制无线传输单元完成数据的发送与信息指令的接收;供电单元为整个系统提供工作电压;无线传输单元完成数据包的发送与控制指令的接收。
2．1信息采集单元硬件设计
信息采集单元主要由智能传感器、STM32F103、FLASH芯片S29AL032D、SRAM芯片IS62WV25616、LCD、触发器HEF4521BT、总线驱动器74HC245PW、232转换芯片MAX3222、带隔离的485收发器ADM2483、供电单元接口电路和MC323接口电路等组成。信息采集单元结构图如图2所示。
2．2供电单元硬件设计
供电单元由单晶太阳能电池板、可编程控制的2A充电电路、12V65AH免维护铅酸蓄电池及LDO压控转换电路等组成。太阳能电池板为铅酸蓄电池充电，同时为系统提供12V的输入电源。当太阳能电池板不工作时，铅酸蓄电池为系统提供12V的外部输入电源，12V的输入电压通过LDO转换电路，实现系统工作需要的+3、+4、+2．5、+5V。其中，+3V为全局电压，保证电路板大部分电路正常工作，包括监测系统上电后的工作电压、系统睡眠状态下的工作电压、时钟工作电压等;+4V是MC323无线通信模块的工作电压;+2．5V是AD转换电路的基准源;+5V是模拟参考电压，为运算放大器和AD电路提供工作电压;同时，输入的12V电压通过稳压电路为智能传感器提供工作电压。供电单元硬件设计结构图如图3所示。
2．3无线传输单元
选用MC323模块作为无线传输单元。该模块集成了基带处理器、射频处理器、MCP存储器和电源管理芯片等功能，同时内嵌TCP/IP协议和支持800MHz的工作频段，能够提供语音传输和短消息发送。将stm32f103的UART3与该模块的串口相连，同时外接SIM卡电路，实现雨量数据、墒情数据、地下水位数据和控制指令的无线发送。无线传输单元结构图如图4所示。
3系统软件设计
3．1采集单元软件设计
采集单元软件设计包括传感器事件、定时事件和命令事件。传感器事件即通过土壤墒情传感器、智能水位计、智能水质传感器和翻斗式雨量计等采集农作物生长环境参数;定时事件指系统将采集到的数据、系统状态、蓄电池电压和设备工作温度等参数定时自记和发送;命令事件指通过上位机软件或LCD液晶屏配置系统工作状态、传感器类型等。当3个事件中的某一事件处理完毕后，判断有无其他事件发生;若有，则进入相应事件处理程序;若没有，则进行现场保护，系统进入待机状态。采集单元软件设计流程图如图5所示。
3．2监测单元软件设计
监测单元通过电话呼叫或短信方式对信息采集单元进行远程唤醒，触发其上电。采集单元上电工作后，响应监测单元命令或按彼此协商好的时间定时上电，定时等待监测单元的命令。当采集的水位、雨量等参数超过设定的阈值时，向数据库服务器发送实时水位等数据或按设定的周期定时发送最新的水位数据、设备状态数据等。系统正常工作时，监测单元各状态之间的转换流程图如图6所示。
4系统测试
采集后的数据经过解析、整编和入库后，通过浏览器可以实时访问数据，而且还能进行历史数据和设备状态的查询。通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能实现对雨量、土壤墒情和地下水位数据的实时采集、存储与发送，真正实现对农作物生长环境参数的远程实时监测。系统测试效果图如图7所示。
5结语
第4篇：监测系统论文范文
关键词：云计算资源消耗；监测技术；监测周期
1.引言
虚拟化技术使得云计算中心的规模越来越强大，为确保云计算数据中心能够高效运行，加强对云计算机数据中心的监测与管理就显得尤为重要。本文研究了云计算资源监测系统的关键技术和如何确定资源监测的周期，为进一步的云计算资源监测打下理论基础。
2.资源消耗监测系统的应用技术分析
传统的系统资源消耗监测技术有多种，例如采用PostgreSQL数据库，或采用Web应用程序等均可实现[1]，在本文中，提出了另一种监测技术： XML技术[2]。XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）起源于SGML（Standard Generalized Markup Language），是SGML的一个简化版本，非常适合于在Web上或者其它多种数据源间进行数据的交换。XML技术相对于前几种监测技术而言，具有支持智能代码、智能搜索以及平台无关性的优点，目前已经成为一种通用的数据交换方式，被广泛作为跨平台数据交互的工具[3]。因此，云计算资源的数据监测系统数据收集能够采用XML来实现。
基于XML的树状文档结构特点，可以构建出云数据中心资源消耗监测模型，如图1所示：
图1中各层监控节点与物理机间的对应关系如表1所示：
资源消耗监测模型通过Socket实现三层结构间的连接[4]。Terminal层由Ordinary nodes组成，Ordinary nodes部署在云系统服务器上，对Terminal层Ordinary nodes的设计要求是对单个节点资源消耗信息通过XML进行获取，并向上层传递。在Ordinary nodes上配置XML获取CPU、内存、网络属性及各自的利用率，并将此信息传到Server层数据库中，再由Server层数据库汇总，并对数据进行稀释处理后，向Managers层数据库传递。在Managers层的中心服务器上部署Monitoring center并提供数据库访问接口，通过Web Interface以网页界面形式展示所调用Managers层数据库，形成监测结果，为实现云计算任务的调度提供数据支持。
3资源消耗监测系统监测周期的确定
资源消耗监测系统Terminal端的功能是实现节点监测，其监测周期是资源实际性能值与负载监测值之间决定其一致性的最主要的因素。一致性指标反应了监测资源的实际值与监测值之间的吻合情况。在云计算资源消耗监测中，主要包括CPU、内存和带宽三类资源的消耗，这三类资源消耗在实时负载均衡调度、资源节能调度、计算资源利润最大化等方面，均属于最重要的指标，对其确定一致性指标具有重要意义。
在此以CPU资源消耗为例，确定监测周期与一致性的关系。在实验中，采用每秒钟采样5次，即设置监测周期为200ms，以一台HP服务器为实验监测对象，在服务器上部署了Refresh回调对象，Refresh回调对象是以ICE[5]对象的形式实现的。就常识来说，监测周期越短必然一致性越高，实测值和真实值越吻合。经试验结果显示，采样周期越短，资源消耗监测值和实际负载消耗的一致性程度越高，这与常识一致；在1.8秒之后，采样值和实际负载的一致性呈震荡波形，说明在采样周期大于1.8秒时，其一致性变差，对监测结果的准确性影响明显；在[0，1]秒内采样值和实际负载的一致性迅速增加，在[1，1.8]内，一致性增加趋于平缓，因此通过一致性来综合考虑监测周期的取值，监测周期的合理区间应该为（0，1.8]秒，1秒应该是较好的选择。
4.结语
文章提出了资源消耗监测模型，对云计算资源消耗监测系统的应用技术进行了分析，并确定了云计算资源消耗监测系统的监测周期，为实现后续的资源调度提供了技术和数据的理论基础。今后的工作是根据资源消耗监测平台上获取的数据，从如何实现云计算资源合理调度、节能调度以及计算资源利润最大化等方面进行进一步的研究。
参考文献
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[3] BREETT M.Java与XML[M].孙兆林 译.北京：中国电力出版社，2011：12-19.
第5篇：监测系统论文范文
主动业务监测又称模拟业务探测，主要按照事先设定的模式，模拟客户行为发起真实交易请求，通过收集业务交易详情，分析业务可用性与感知情况．主动监测的思路来源于自动化测试技术，通过将传统的自动化测试方法进行调度配置和测试结果的多维度分析，达到自动监测的效果．［1］如HP公司的BACBPM产品，支持通过VirtualUserGenerator进行脚本录制通过QuickTestProfession－al进行客户行为模拟通过自身的任务调度管理，发起主动监测任务并收集结果，通过对周期性的自动化测试结果进行统计分析，实现监控。主动业务监测系统一般由监测客户端和管理服务器端两部分组成（见图1）．客户端可以部署多台，通过客户端配置和物理部署的区域化来模拟对比分析不同客户环境下对WEB站点的业务感知体验状况．主动监测系统的部署与被监测站点的系统架构、硬件环境等条件无关，可以部署在任何位置，通过互联网访问并监控目标站点．
2被动流量监测技术
被动流量监测又称全业务流量监测，主要通过抓取网站出入口的HTTP（S）报文，通过对全量真实客户的请求响应报文分析，来评判系统的可用性与感知状况．HTTP（S）报文是WEB站点的主要交互方式，是所有客户行为与感知的系统化实现，有了WEB站点入口的全量HTTP（S）交互报文，即掌握了所有客户的行为感知．通过对HTTP请求的参数定义，能够准确了解客户的行为，通过对HTTP响应报文头以及报文体的解析，业务交易结果、响应时长等感知数据一目了然，如图2所示．真实流量监测技术可以实现业务可用性与感知的监控，实现业务量统计、客户区域分析能功能，通过准确的业务数据支撑来提升系统运营能力．目前该技术已经趋于成熟，业界的主流产品有ORACLE公司的RUEI以及HP公司的RUM等．流量监测系统由流量采集、业务分析、数据统计等模块组成（见图3）．流量采集模块负责按照预先设置的规则，将所需的业务流量采集并传送至业务分析模块．业务分析模块根据交易请求类别和交易结果判定的相关定义，识别每次交易的内容和交易结果，将结果数据传送给数据统计模块．数据统计模块主要进行数据的汇聚，提供统计分析等报表功能．网站的流量抓取一般采取抓包方式，为了避免对应用服务器造成较大的I／O压力，采用交换机端口镜像至监测系统．被动流量检测系统的应用部署服务器需要通过物理连接至互联网站点的统一入口，一般是负载均衡器。
3主被动监测方案对比分析
监控客户范围主动业务探测采取的是业务仿真方式，通过真实模拟特定客户的业务操作行为来监控业务的可用性．主动业务探测的覆盖客户范围与客户端模拟的终端环境密切相关，具体但不完全．被动流量监测覆盖了全量真实客户的业务数据，是实际的客户体验状况，可以根据会话信息具体深入分析单个交易行为的过程，在监控范围上，被动业务监控要远远超过主动业务探测．［2］故障发现时效性主动业务探测由监测系统主动发起，发起的频次和时间可以灵活配置，故障监控能力与真实客户是否访问无关，无论在业务高峰还是低谷期，都能够准确及时发现故障，特别是在夜间系统上线升级后，通过主动业务探测能够快速及时发现业务可用性问题以及系统性能波动状况．被动流量监测是通过系统自动对近期短时间内的交易分析，当业务成功率下降或响应时长较大时进行告警，所以一般存在5～30min的延迟，主动业务探测的故障发现时效性一般略高于被动流量监测．业务监控深度主动业务探测从客户端发起，监控内容包含从DNS解析、TCP建链到最后连接关闭的全过程，因此，监控内容可以具体到DNS解析时长、建链时长、首字节发送时长等网络数据．被动流量监测从被监测站点的入口开始，无法覆盖到客户端的相关内容．协议支持能力主动业务探测能够依赖于底层驱动，支撑不同的协议模拟，包括HTTP（S）、SOCKET和模拟客户的鼠标键盘操作．被动流量监测仅能够支持HTTP（S）协议．系统部署便利性主动业务探测系统与被监测站点无关，可以部署在任何网络互通的位置，可以部署在客户家中、实体营业店铺以及IDC机房；被动流量监测系统由于技术特性，仅能够物理上连接到被监测系统入口．对于租用服务器的中小型互联网站点，实现难度较大．监测系统建设成本主动业务探测的系统规模较小，监测业务数量、频率等不会对监测系统的性能造成较大负荷，系统规模一般取决于监控客户端的数量．被动流量监测系统的规模依赖于被监控站点的业务并发量、监测业务范围和业务分析维度等，对于并发量较高的大型WEB站点，需要通过分光器等额外配件进行流量切割，从而确保业务监控分析结果的准确性．一般而言，被动业务监控系统的建设成本要超过主动业务探测系统．系统运营能力主动业务探测是一种抽样性的模拟业务交易，与被监测站点的真实客户交易无关，仅能够根据模拟交易的结果来评估被监控业务的可用性与感知变化．被动流量监测由于分析的对象是全量的真实客户交易，能够准确计算出被监测业务的访问量、访问时长、成功率、失败类别等，通过业务流量能够统计出业务量波动、WEB站点的流量负荷、业务渗透率等业务运营数据．此类信息是互联网企业评估站点支撑能力的关键数据，能够为服务器扩容、系统性能调优、业务流程优化提供有力的数据支撑．系统无关性无论是主动探测还是被动监测系统，都与被监控站点的应用架构、开发语言、系统平台无关，两者均符合不修改应用、不干扰生产、不影响性能的三大原则，无论大中小型企业，均能够做到买来即用．
4小结
第6篇：监测系统论文范文
关键词 食品安全；预警分析；灰色残差修正模型；数据分析
中图分类号 TS201.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）05-0304-02
民以食为天，食以安为先。食品安全直接关系人民群众的身体健康和生命安全，关系国家社会经济的发展与和谐稳定，日益受到重视。《食品安全法》《食品安全风险监测管理规定》等一系列法律法规的颁布实施，体现了我国政府对加强食品安全管理、保障食品安全的决心。根据《国家食品安全风险监测计划》，针对食品中化学污染物与有害因素，建立覆盖全国的监测网络体系，监测机构对食品安全监测数据进行收集、综合分析及上报，从而掌握食品污染水平和变化趋势，发现食品安全隐患，进行风险预警，并为开展食品风险评估、制修订食品安全标准和食品安全监督管理提供科学依据。
目前，我国食品安全监测机构对监测数据的分析评价主要以检出率为指标，按时间或类别序列作数据整理，对组内或组间的数据作比较，采用卡方检验或秩和检验分析显著性差异，并结合原因分析描述食品污染水平变化情况[1-2]。此法简便易行，但对数据的发掘能力不足，“事后”简单的比较分析，未能为发现食品安全隐患、判断发展趋势、提出预警等方面提供有效信息。秦 燕等[3]和柴胜丰等[4]提出将控制图的分析方法应用于食品安全监控预警，通过建立检出率控制图，依据控制图判异准则观察检出率的异常波动，通过对“事后”数据分析达到“事前”预警的效果。然而，制作控制图所需样本量大，对监控数据的要求较高；同时，为避免预警信号误发或漏报，如何确定适宜的控制限、提高控制图预警敏感度和特异度等技术关键点，还需进一步深入探讨。我国对食品安全监测的研究起步较晚，随着监测管理系统的建立，食品安全监测预警分析方法已成为亟待研究的课题。
灰色系统理论是由我国学者邓聚龙教授于20世纪80年代创立，该理论解决了运用概率统计、模糊数学难以解决的“小样本、贫信息”不确定性问题，受到国内外学者的广泛关注。目前，该理论已被成功地运用于工业、农业、社会、经济、能源、环境、疾控等众多的领域中，解决了科研、生产中遇到的大量实际问题，并取得显著的成果[5-7]。本研究通过建立灰色模型对食品安全监测数据进行分析，结合马尔可夫过程理论进行残差修正，实现对食品安全监测的预警分析。
1 灰色模型的原理及建立
灰色系统理论以灰色数学的方法处理“部分信息已知、部分信息未知”的不确定型系统，将不定量（灰数）予以量化，同时充分利用已知信息寻求系统的运动规律。灰色系统理论在关联空间、光滑离散函数等概念的基础上，定义了灰导数与灰色微分方程，进而用离散数据列建立微分方程型的灰色动态模型（GM）[8]。GM有多种类型，其中以一阶微分、一个变量的灰色模型GM（1，1）应用最广。
2 GM（1，1）残差修正模型
3 灰色模型的精度检验
4 灰色残差修正模型在食品安全监测预警分析中的应用
采用灰色残差修正模型，结合马尔科夫过程预测方法，对我国酒类食品安全状况进行分析。根据《中国统计年鉴》中白酒产品质量国家监督抽查结果，由于2008年以后统计口径发生了变化导致数据不符合建模要求，本文基于1995―2006年产品质量监测数据，构建模型对2007年监测数据进行预测，具体数据如表2所示。
5 结语
根据我国食品安全风险监测有关要求，政府各监管职能部门不断加强食品安全的预警建设。开展有计划性的市场抽检活动，分析监测结果，可掌握食品污染状况，发现安全风险并提出预警。本研究以食品安全监测数据为基础，采用灰色系统及马尔可夫过程理论，建立二阶残差修正GM（1，1）模型，模型精度符合要求，有效实现了对食品安全态势的预测分析，为食品安全快速预警提供依据。
食品安全预警分析是一项涉及多学科、多领域的新兴研究课题，目前对此方面研究的推进还存在一些困难，如食品安全监测系统的运行尚未顺畅、监测数据资源难以共享、源数据的质量有待提高等，需要进一步完善，以实现食品安全问题的早发现、早预警、早控制和早处理。
6 参考文献
[1] 彭少杰，田明胜，王颖，等.2008―2010年上海市夏秋季市售海产品中副溶血性弧菌污染监测结果分析[J].中国食品卫生杂志，2011，23（5）：469-471.
[2] 曲宁，李敏，王树诚，等.2009年辽宁省初级农产品食品安全风险监测及结果分析[J].中国卫生检验杂志，2011，21（5）：1240-1243.
[3] 秦燕，李辉，李聪.控制图分析在食品安全预警中的应用[J].中国公共卫生，2004，20（9）：1089-1090.
[4] 柴胜丰，张国权.基于Bayes统计的蔬菜产品质量安全监控系统研究[J].数理统计与管理，2007，26（6）：966-970.
[5] 刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，2010：12-13.
[6] 刘丽，任呈强.灰色系统理论在石油工业腐蚀中的应用与进展[J].材料导报，2010，24（15）：99-102.
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[8] 邓聚龙.灰色理论系统教程[M].武汉：华中理工大学出版社，1990：83-85.
第7篇：监测系统论文范文
关键词：健康监测 监测系统 监测项目 桥梁
20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。
一、桥梁健康监测系统与理论发展简况
1．监测系统
80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）［2］、美国主跨440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East悬索桥［3］、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥[4]以及加拿大的Confederatiot Bridge桥[5]。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，内地的上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等[6~8]。
从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，这些监测系统具有以下一些共同特点：
（1）通常测量结构各种响应的传感装置获取反映结构行为的各种记录；
（2）除监测结构本身的状态和行为以外，还强度对结构环境条件（如风、车辆荷载等）的监测和记录分析；同时，试图通过桥梁在正常车辆与风载下的动力响应来建立结构的"指纹"，并藉此开发实时的结构整体性与安全性评估技术；
（3）在通车运营后连续或间断地监测结构状态，力求获取的大桥结构信息连续而完整。某些桥梁监测传感器在桥梁施工阶段即开始工作并用于监控施工质量；
（4）监测系统具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现数据的网络共享。
这些特点使得大跨度桥梁健康监测区别于传统的桥梁检测过程。另外需要指出的是，桥梁健康监测的对象已不再局限于结构本身：一些重要辅助设施的工作状态也已纳入长期监测的范围（如斜拉索振动控制装置[4]等）。
2．理论研究
十多年来，桥梁健康监测理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。由于基于振动信息的整体性评估技术在航天、机械等领域的深入研究和运用，这类技术被用于土木结构中除无损检测技术以外的最重要的整体性评估方法并得到广泛的研究【1，7，9～11】。人们致力于基于振动测量值的整体性评估方法研究的另一个原因是，结构振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境振动法获得，因此这一方法具有实时监测的潜力。
结构整体性评估方法可以归结为模式识别法、系统识别法以及神经网络方法三大类【1】。结构模态参数常被用作结构的指纹特征，也是系统识别方法和神经网络法的主要输入信息。另外，基于结构应变模态、应变曲率以及其他静力响应的评估方法也在不同程度上显示了各自的检伤能力[10]。然而，尽管某些整体性评估技术已在一些简单结构上有成功的例子，但还不能可靠地应用于复杂结构。阻碍这一技术进入实用的原因主要包括：①结构与环境中的不确定性和非结构因素影响；②测量信息不完备；③测量精度不足和测量信号噪声；④桥梁结构赘余度大并且测量信号对结构局部损伤不敏感。
另外，从评估方法上，目前对大跨度桥梁的安全评估基本上仍然沿袭常规中小桥梁的定级评估方法，是一种主要围绕结构的外观状态和正常使用性能进行的定性、粗浅的安全评价。
二、桥梁健康监测新概念
桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护潍修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控：
·桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；
·桥梁重要非结构构件（加支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；
·结构构件耐久性；
·大桥所处环境条件；等等。
与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。
然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其动力安全性。然而，结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型，并且分析时常以很多假定条件为前提。在进行风洞或振动台试验时对大桥的风环境和地面运动的模拟也可能与真实桥位的环境不全相符。因此，通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定具有重要的意义。事实上，国外一些重要桥梁在建立健康监测系统时都强调利用监测信息验证结构的设计。
桥梁健康监测信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得以改进；并且，对桥梁在各种交通条件和自然环境下的真实行为的理解以及对环境荷载的合理建模是将来实现桥?quot;虚拟设计"的基础。
还应看到，桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的"现场实验室"。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究。同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结构现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用性也需要现场试验与调查。
综上所述，大型桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测加结构评估新技术，而是被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。
转贴于 三、健康监测系统设计
1．监测系统设计准则
两座大型桥梁健康监测系统的测点布置情况可以看出，两个监测系统的监测项目与规模存在很大差异。这种差异除了桥型和桥位环境因素外，主要是因为对各监测系统的投资额和（或）建立各个系统的目的（或者说是对系统的功能要求）不同。因此，桥梁监测系统的设计实际上有意或无意地遵循着某些准则。
显然，监测系统的设计应该首先考虑建立该系统的目的和功能。上节所述的桥梁健康监测三方面的意义也正是桥梁健康监测的目的和功能所在。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的目的可以是桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定。另外，监测系统中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度。因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的监测系统的前提。
根据功能要求和成本一效益分析可以将监测项目和测点数设计到所需的范围，可以最优化地选择并安装系统硬件设施。因此，功能要求和效益-成本分析是设计桥梁健康监测系统的两大准则。
2．监测项目
不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度桥梁监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的，个别也兼顾结构设计验证甚至部分监测项目以桥梁问题的研究为目的[5]。文献［12］通过对国内多座运营中的斜拉桥进行大量病害调查与检测分析，提出了用于斜拉桥状态监控与评估的颇具代表性的监测项目。
如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所须要的信息。因此，对于大跨度余支承桥梁，须要较多的传感器布置于桥塔、加劲梁以及缆索/拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。另外，在支座、挡块以及某些连结部位须安设传感器拾取反映其传力、约束状况等的信息。
目前，某些监测系统以开发结构整体性与安全性评估技术为目的之一。结合桥梁问题研究的监测系统虽不多见，但有些系统也有监测项目是专为研究服务的。与理论研究相关的监测项目可以根据待研究问题的性质来确定。从目前桥梁工程的发展状况看，以下几方面的问题可以借助桥梁健康监测进行深入研究或论证。
·抗风方面：包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。
·抗震方面：包括研究各种场地地面运动的空间与时间变化、土-结构相互作用、行波效应、多点激励对结构响应的影响等。通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测建立恢复力模型对桥梁的抗震分析具有重要的意义。
·结构整体行为方面：包括研究结构在强风、强地面运动下的非线性特性，桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态（内力分布、变形）的影响等。这对于发展基于监测数据的整体性评估方法非常重要。
·结构局部问题：例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其他疲劳问题，结合梁结合面（包括剪力键）的破坏机制，等等。索支承桥梁缆（拉）索和吊杆的振动与减振、局部损伤机制等也值得进一步观察研究。
·耐久性问题：桥梁结构中的耐久性问题尚有许多问题须要深入研究。缆（拉）索与吊杆的腐蚀、锈蚀问题尤须重视。
·基础：大直径桩的采用也带来一些设计问题，直接套用原先用于中等直径桩的计算方法不很合理。借助大型桥梁监测系统调查大直径桩的变形规律、研究桩的承载力问题，也是设计部门的需要。
四、小结
（1）桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。同时，大型桥梁结构健康监测对于验证与改进结构设计理论与方法、开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题具有重要意义。因此，健康监测为桥梁工程的发展开辟了新的空间。
（2）大型桥梁健康监测三方面的意义反映了从事桥梁维护管理、设计咨询和理论研究不同领域人员所关注的问题。监测系统的设计应以功能要求和效益－成本分析为基本准则。此外，监测系统的设计应该通过布点优化分析，并且考虑到系统实施中的非常重要的通信问题。
第8篇：监测系统论文范文
[关键词]环境监测 核心技术 污染物
[中图分类号]X83 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-265-1
环境监测技术是针对环境污染和生态环境保护，而建立起来的监测和预防等功能为一体的技术。环境监察技术在我国经历了50余年的发展，取得了较多的研究成果和应用效果，尤其在最近10年，环境监测技术在监测范围、检测速度、检测效率等方面均得到较快发展。目前，全国已有各级环境监测站5000余个，形成以中国环境监测总站为中心，省、市、县四层级环境监测系统，基本建成覆盖全国范围的环境监测闭环网络，起到较好的环境监测、预防预控效果。但随环境保护技术水平要求的不断提高，加上国民经济、工农业的快速发展，环境监测其功能作用和公共服务功能要求日益提高，如何结合我国社会经济发展现状，完善现有的环境监测系统和技术体系，推动环境监测技术向科学化、定量化、定性化、网络化等方向快速发展，就显得非常有工程实践应用研究意义。
1环境监测技术需求性分析
在进行环境监测、监控、预防等功能开展过程中，无论是排放单位，还是监测主管部门，均需要在基于法律法规的基础上开展相应工作。从目前的技术应用效果来看，对于最近测定的项目扩展或项目极低浓度化较低的监测项目，采用常规监测技术和分析仪器可以满足环境监测、预防预控需求。但对于未来环境监测范围、监测技术指标越来越苛刻的条件下，常规的环境监测技术在精细化管理、精益化管理、检测实时性、检测精确性、资源共享网络化等方面，均很难满足环境监测动态智能自动化需求。这就要求各行各业的环境监测技术管理人员，要充分分析现有的人力、物力、财力的基础上，在维持自身环境监测质量水平的基础上，通过不断的技术研发、人才引进、设备采购等，提高自身在环境监测、预防预控方面的竞争力和高附加值。连续自动、多点位、快速准确、网络自动化的动态环境监测技术，将代替常规的静态成分检测和简易检测分析，在未来环境监测、预防预控等工作发挥非常良好的作用。
2我国环境监测技术常见问题
虽然我国在50余年的环境监测技术方面的研究，并取得非常多的研究成果。但就当前我国的环境监测技术同国外先进发达国家相比，依然存在一定差距，需要在理论研究和实践项目中，不断提升环境监测技术水平，以满足现代环境监测、预防预控技术性能要求。
2.1环境监测技术系统的监测能力还有待进一步提高
从大量实践运用效果表明，我国现有的环境监测技术系统结构基本完善，但其在监测范围、监测能力等方面还比较弱，尤其在极端环境或特殊数据处理方面，无法实行可靠准确的测量分析，其分析数据结果往往与实际不能有效匹配，不能完全满足环境监测、预防预控和工程项目科学规划数据需求。为了满足国民经济快速稳健发展的环境监测、预防预控需求，我国在环境监测技术方面还有待结合城镇化建设步伐特性要求，进一步加强技术攻关和研发，突破当前的技术瓶颈。另外，在各级环境监测系统中，尤其在县级环境监测站中环境监测费用综合投资经费不足，监测技术设备配套性普遍较差，可测项目不多、监测效率不高、地区不平衡度较大，大型实时动态分析的精密仪器、自动监测系统主要依靠进口（约占所有监测设备系统的70%左右）等，也在很大程度上制约了环境监测技术的发展。
2.2环境监测技术研究专门实验室不足
目前，我国在环境监测技术研究专门实验室建设方面投入不够，专门实验室数量不多，很难于日益快速增长的环境监测、预防预控技术需求相匹配，对环境监测技术起不到很好的指导和支撑作用。从实践应用来看，我国在环境监测方面的技术手段，大多产生与大学的学科研究，或通过国外技术的引进吸收，这就存在很大的理论性和针对性，很难与我国实践情况完全匹配，很难掌握与我国当前社会经济发展相匹配的环境监测核心技术。
2.3专业环境监测技术人员不足
环境监测工作量随环保要求水平的不断提高而快速增加，相反监测系统由于编制问题，实际工作人员却在不断减少，很难完成现代环境监测、预防预控任务人员需求。另外，当前从事环境监测技术的人员结构存在较大不合理性，有待进一步优化重组。监测人员数量不足、综合技能素质水平不高、监测技术设备系统滞后等，也在很大程度上制约环境监测工作的高效优质开展。
2.4监测技术滞后、标准不统一
没有系统的监测标准和统一资源管理，造成在污染物采样、分析等方面缺乏系统性，重复采样、设备材料利用较低。以（GB 3838-2002）《地表水环境质量标准》中“集中式生活饮用水地表水水源地特定项目”要求的检测指标为例，其中80个项目需近20种国标或行标进行采样分析，每种方法均需要单独进行样品采集、保存、前处理和分析，如果每种方法均配备完所需的样品、试剂和仪器设备，则费时费力，导致设备综合利用率较低，运算分析结果耗时太长，很难满足实际环境监测项目需求。
3提高环境监测技术水平的措施对策探讨
3.1建立符合我国实际的环境监测技术体系
建立包括环境监测学基础理论体系、环境监测核心技术路线体系、环境监测国际化融合的技术规范体系、监测技术指标统一分析方法体系、统一综合评价标准等体系为一体的符合我国实际的环境监测技术体系，切实为环境监测、管理与决策提供科学的、实时的、规范统一的技术支持、技术监督和技术服务系统。
3.2加大环境监测核心技术研究专门实验室投入
为了在进行环境监测核心技术专研的同时，能够更好为实践应用中环境监测提供更有力的技术支撑，建设专门的环境监测核心技术研究实验室，由专门的人员针对社会经济和城镇化建设发展的实际特性，钻研匹配、适用、高效、精确的监测技术，有效提高环境监测技术、效率和质量水平。
3.3加大环境监测专业技术人才培养和队伍建设
进行人员结构的优化重组，合理增加、补充专业对口的、亟需的技术人员。要制定完善系统的专业技术人员培训、考核制度，有效提高环境监测专业技术人员的综合技能素质水平。
3.4完善环境监测技术规范体系建设
结合我国环境监测现状和国际环境监测技术要求，全面清理、修正和编制包括空气、地表水、地下水、土壤、生态等在内的完善系统的环境监测技术规范系统，形成适应我国环境监测管理需要和与国际相接轨的完善健全环境监测技术规范体系。
4结束语
只有结合我国环境监测项目实际功能需求，形成一套科学合理、完善健全、实时准确的监测制度、技术规范、方法标准后，才能有效提高环境监测技术能力水平，为环境管理和大众服务提供重要的技术支撑。
第9篇：监测系统论文范文
关键词 森林；病虫害；灾害监测；综述
中图分类号 S763 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）08-0177-03
森林病虫害监测，是森林病虫害防治体系的重要组成部分，也是森林病虫害预报、预警与防治作业规划、实施的基础，实时调查并掌握主要森林病虫害的发生危害情况，以为科学制定宏观防治决策提供重要依据。
1 地面调查技术
1.1 地面人工调查技术
地面人工调查是传统森林病虫害监测的重要方法，随着数学技术的发展，森林病虫害地面调查引入了现代统计学方法，抽样调查技术在森林病虫害监测中得到了广泛应用。森林病虫害监测地面调查，根据不同森林病虫害的生物学特性、发生密度和林间各种环境因子的分布差异，按照森林病虫害林间分布型，选用适当的取样方法和调查项目，开展林间调查，再选择适用的计算指标和计算方法，以准确描述森林病虫害发生和危害情况。
林业调查常用取样方法主要有分级取样、分段取样、典型取样、随机取样，其中随机取样常用方法主要有五点式取样法、棋盘式取样法、对角线取样法、“Z”字形取样法、平行线取样法。常用调查方法主要有捕捉法、搜索目测法，其中捕捉法包括网捕法、震落法等。
描述森林病虫害危害情况的指标主要有绝对指标和相对量指标。时间指标用发生期表示，如始见期、始盛期、高峰期、盛末期和终止期，也可以用发育历期和期距表示。危害程度用发生程度表示，常用指标主要有感病指数、虫情级、有虫株率等。发生范围一般用分布面积、发生面积、受灾面积、成灾面积等表示。
1.2 诱捕法调查监测技术
利用害虫的趋性诱捕害虫，根据诱集的数量来调查害虫的分布或发生状况，主要有性诱剂引诱法、灯光诱捕法、食物诱捕法等方法。
1.3 地面远程监测技术
利用雷达监测害虫迁飞动态，或者利用现有视频监控设备与网络对重点区域森林进行实时监测，以及利用化学传感器、声学传感器等实时监测重点区域森林背景信息变化状况并据此评估森林健康状况。
1.4 地面自动监测技术
利用虫情测报灯、孢子捕捉器、小气候信息采集系统等自动地面监测系统，或者将其组合成森林生态远程实时监测系统，用来监测森林病虫害发生发展情况。
1.5 GPS与GIS技术的应用
利用全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），开展森林病虫害监测调查与数据处理，从而快速获得高质量的森林病虫害监测数据[1]。
2 遥感监测技术
森林病虫害对森林植物的危害，引起森林植物叶片中细胞活性、含水量、叶绿素含量等的变化，导致森林植物的光谱特性，尤其是其强吸收区和强反射区2个波段的反射率值的变化，使得林冠在蓝光、红光、绿光和红外波段的吸收率和反射率发生变化，这些变化反映在遥感影像上，然后根据遥感图像上的光谱反射率的差异和结构异常，运用图像增强处理和模式识别技术，在地理信息系统和专家系统的支持下，就可以实施对森林病虫害的监测。
2.1 空基平台遥感监测
航空遥感监测森林病虫害的方法主要有航空目视勾绘、航空电子勾绘、航空摄影、航空录像，随着航空摄像成本的降低，航空勾绘技术已经被淘汰。随着GPS与GIS技术在航空遥感上的应用，已经实现了遥感信息的快速提取与处理，大大降低了航空遥感监测森林病虫害的成本。
2.2 天基平台遥感监测
森林病虫害卫星遥感监测，主要是利用地球资源卫星照片的林冠光谱特征，对森林健康状况进行评估。随着高分辨率遥感技术、光谱分析技术、参数成图技术、数学技术、图像处理与模式识别技术的发展和GIS的应用，森林病虫害卫星遥感的时间与空间分辨率越来越精细，所获得的森林病虫害监测数据越来越精准。
2.3 地基平台遥感监测
除了远程视频监测之外，雷达遥感对害虫迁飞进行监测，能够获得较为满意的监测结果[2-3]。
3 监测数据处理技术
传统的森林病虫害监测数据处理都是采用统计学方法进行数据处理，随着数学和系统学技术引入，在森林病虫害监测数据处理中除了采用现代统计学方法之外，还普遍采用聚类分析、时间序列分析、灰色分析、神经网络分析等方法，再加上计算机技术和网络的应用，大大提高了现代森林病虫害监测数据处理与预测预报的时效性。
在我国，国家林业局开发了森林病虫害信息处理系统以及相关数据处理工具，并建立了部级中心测报点基础数据库，解决了基层监测预警单位数据处理的难题。
3.1 部级中心测报点基础数据库
我国目前建立的基于WebGIS部级中心测报点基础数据库（图1），通过网络将中心测报点基础信息上报，随着数据库扩展和相应应用程序的开发，以及森林医院网站的建设，还可以实现远程咨询、培训、诊断等功能。
3.2 森林病虫害信息处理系统
国家林业局建立的以森林病虫害防治管理软件（图2）和病虫害防治信息中心处理网站（图1）构成的全国森林病虫害防治管理信息系统，搭建了虫情信息网络传输和管理通道，实现了对上报数据的有效管理，推进了森林病虫害监测信息的网络化、自动化管理。
3.3 研制监测预报工具软件
国家林业局自主研发的“森林病虫害预测预报软件”和“中国森林病虫指数系统”2个实用森林病虫害监测数据处理工具，这2个工具对部级中心测报点上报数据进行分析处理，一方面为森林病虫害防治宏观决策提供依据，另一方面也为基层测报人员提供了简便、高效、准确的数据处理与病虫情预测工具，大大缩短了数据分析周期，提高了森林病虫害监测预报工作效率和质量。
4 监测技术的集成
传统的森林病虫害监测预报以地面人工调查为主，存在技术手段落后、劳动强度大、效率和预报准确率都不高的问题。现代的森林病虫害监测调查，在积极运用航天遥感技术的同时，还在地面调查中集成了自动虫情测报灯监测、性信息素诱集监测调查技术，以及GPS和GIS技术，我国还在监测信息处理中全面普及推广运用“森林病虫害预测预报软件”，大大提高了森林病虫害监测预警的水平。
5 预警技术
5.1 预报
现代信息技术的发展，互联网尤其是智能手机的普及，使森林病虫害预报已经实现了网络化。尽管如此，传统的电视预报与纸质预报，在一定的范围内，尤其是在欠发达地区，还起着不可替代的作用。
2006年，国家林业局组织成立了“林业生物灾害监测预报专家咨询组”，对于进一步提高我国森林病虫害监测预报工作的效率和质量，实现对重大突发性林业生物灾害做出及时准确的预测预报，起到十分重要的作用。自2007年开始，国家林业局还与气象局联合在中央电视台黄金时段“林业生物灾害预警信息”，为社会公众和广大林农提供了及时的森林病虫害预报服务。2009年建立的网络森林医院（图3），是一个综合性森林病虫害防治政府服务平台，对指导全国各地开展林业有害生物的监测预报、检疫检验、防治救灾及突发事件的应急处置，以及全国林业有害生物防治工作的行业管理，发挥着十分重要的作用。
5.2 预警
在森林病虫害防治中引入灾害管理理论，即林业生物灾害管理。预警是灾害管理中一个十分重要的环节，是林业生物灾害管理中的基础性工作。林业生物灾害预警包括潜在威胁分析、真实威胁检定、警情和威胁的响应。国家林业局和部分省市林业行政管理部门先后了重大外来林业有害生物应急预案或重大林业有害生物灾害应急预案，对森林病虫害的灾害事件进行了分级，规定了应急响应程序与应急管理办法[4-7]。
6 精细化监测预报技术
2006年，张国庆提出了生物灾害“双精”管理（precision monitor，precision management，2P）理论，2010年张国庆又在《生物灾害管理理论研究与生物灾害精确管理》和《生物灾害学》等文中，将“双精”管理理论提升为精确管理理论，其中就包括了森林病虫害的精密监测，即森林病虫害的精细化监测预报[8-13]。
森林病虫害精细化预报，是建立在生态学理论基础之上[14]，通过长期的森林病虫害监测数据的积累，根据森林病虫害的生物生态学特性，建立起森林病虫害的种群变化动态与环境因子变化之间的关系模型，进行森林病虫情预测预报。
森林病虫害的精细化预报也包括“精”和“细”2个方面，即在预报准确率要高（“精”）的基础上，还要将预测预报的时间、空间、强度等维度的分辨率尽可能地做到小（“细”），最大限度地满足森林病虫害防治实践的需要。
7 参考文献
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