（付保川）智能型液体泄漏检测仪的研制（已立项）.doc

编号：02-5-1.14建设部建设领域信息技术科技项目申 报 书项目名称：智能型液体泄漏检测仪的研制申报单位：苏州科技学院项目负责人：付保川申报部门：建设部2001年 12月 12日建设部科学技术司编制填 写 说 明一、“建设部建设领域信息技术科技项目”是建设部年度科技计划的重要组成部分，申报范围包括：1 建设领域信息化技术政策、发展战略及相关标准研究；2 UGIS、MIS、OA以及信息安全等关键应用技术研究；3 城市规划、城市建设、工程建设与建筑业和房地产等业务应用系统关键技术研究；4 建设领域企业信息化关键技术研究；5 数字化社区技术；6 建设领域信息化关键设备与产品研制开发；7 其它。二、申报单位指申请承担“建设部建设领域信息技术科技项目”的研究、开发单位。三、申报部门指省、自治区、直辖市建设行政主管部门。四、建设部建设领域信息技术科技项目必须按照各项目要求逐一打印填写，纸不够，可附页。该申报书一式五份。一、 申请立项理由(项目的目的、意义)随着智能建筑的快速发展，人们在追求建筑设备智能化的同时，对建筑环境的安全性要求越来越高。保证建筑环境的安全，是目前迫切需要解决的问题。过去人们把建筑环境安全的注意力集中在防盗、防火、防煤气泄漏等方面，而对管道或设备的液体泄漏关注较少。其实，液体泄漏也是建筑环境安全的重要隐患。例如，计算机房现已成为各大单位（如银行、邮电、图书馆等）的重要组成部分。机房内环境设备众多（如供配电、UPS、空调、消防、安防等设备），供暖供冷输水管道又分布在楼层间、地板下，再加上日常用水、消防用水等，这些都是漏水事故的潜在隐患。对于电信、银行等不间断供电行业一般设有自备发电机组，那么发电机房的漏油监测也是不可忽视的一部分。机房发生的任何一次泄漏如不能及时地发现和排除，所造成的不仅是设备的损坏，而且更重要的是数据丢失或损坏、以及业务的中断，这些将会带来无法估计的严重后果。为了保证计算机系统安全可靠工作，对机房环境设备及主机系统进行自动监控和有效管理是十分必要的。目前，在邮电、金融、图书馆、博物馆、档案馆、石油、化工、药业等行业以及智能化建筑领域对此都有迫切的需求。虽然近年来在国内市场上出现了一些机房环境设备的监控系统，但多数系统的监控对象不够全面，对液体渗漏的监控较为薄弱。这是因为，目前这些主要的液体渗漏检测设备还要依赖进口，国内缺少自主开发的产品，而进口设备的成本过高，导致一些单位对此类监控系统望而却步。要尽快改善这种被动局面，就必需在短时间内研制开发出具有自主知识产权的液体渗漏检测设备来满足市场需求。本项目的目标是研制一台具有联网功能的智能型液体泄漏检测仪。该设备不仅能快速检测到液体泄漏事故的发生，而且能通过智能判断及时提供报警信号和关闭故障源的控制信号，把液体泄漏的危险程度降到最低。二、 国内、外技术发展现状(关键内容，技术指标，存在问题，当前发展趋势)自二十世纪九十年代以来，国外在机房等重要场合的环境设备监控方面取得了较大发展，而我国在这方面相对落后。究其原因除了自身的安全防范意识不强之外，缺少必要的环境监控设备也是影响人们思路的一个主要因素。例如液体泄漏检测设备，目前只有美国、法国等国家的少数几家公司生产，我国在这方面主要依靠进口。例如，近年来在国内部分监控系统中采用的Trace Tek泄露检测系统，就是从美国Raychem公司引进的。但由于该产品所提供的测试手段单一，使用起来不够灵活，加上产品本身的价格较高，因此难以在中国市场上大量推广，无法满足国内市场的需要。为此，必须尽快开发出具有自主产权、性能价格比更优的同类替代产品，来满足国内市场的需求。目前在国内尚没有同类产品的生产，本产品的研制成功将填补国内在此领域的空白。目前，环境监控设备正朝着智能化、网络化的方向发展，远程监控是监控系统网络化的结果，是监控系统未来的发展方向。因此，新开发的产品要充分考虑到未来的发展趋势，为实施远程监控和系统集成预留接口，并在系统功能、易用性、兼容性等方面达到或优于国外同类产品。在系统功能实现方面，以嵌入式单片机为核心，充分发挥微处理器的强大功能，把信号的获取、处理、控制信号的输出以及对系统操作功能的管理都由嵌入式单片机来完成，以保证系统的兼容性和灵活性。同时该设备提供联网功能，使之能够与机房等建筑环境的监控系统实现良好的集成，以提高对机房环境设备的综合管理水平和建筑环境安全的监控水平。三、 项目主要内容(关键技术，达到指标，技术特点)本项目涉及到的关键技术有：液体渗漏的检测方法，微弱信号的放大与转换、应用软件开发及现场总线技术等。研究内容主要包括以下几个方面：对液体泄漏检测方法的研究。目前采用的测漏传感器主要是感应电缆，这里要完成感应电缆与TDR（时域反射计）检测方法的比较实验，探讨采用TDR对液体泄漏实施有效检测的可能性。液体泄漏位置的确定方法。只有准确确定漏液的位置，才能实施有效的控制措施，因此需要建立检测位置与检测参数关系模型。基本的检测手段是采用分布式感应线缆，感应线缆的每一部分都可感应液体的存在。线缆的不同位置接触到液体就会引起分布阻抗的不同变化，据此就可以对液体泄漏位置进行准确定位。设备监控软件的开发。系统的智能性是通过系统软件表现出来的，设备的功能在一定程度上说就是系统应用软件所具有的功能。因此开发高质量的系统监控软件和提供灵活的系统接口（用于联网和系统集成），是该项目研究的关键问题之一。对于系统监控软件的开发，拟采用原型法(Prototype)。即先确定系统的基本功能和总体结构，并开发出系统的初始原型，然后再根据实际需要逐步细化和扩充功能。经过几轮的加细、扩充之后，系统功能即可趋于完善。现场总线标准的选择。选用现场总线标准的原则是，保证设备具有良好的兼容性和易于同其它系统实现集成。本产品拟选用Lonworks总线和通用串行通信标准RS-232作为系统接口的基本标准。四、 项目的技术路线，阶段目标与进度安排 研究方法和技术路线：本项目的研究拟采用实验先行，样机试制和软件开发并行的方法进行。首先，根据系统功能指标的要求，对系统的整体功能加以分解，以确定系统的整体结构框架，完成总体设计；其次，通过比较实验，确定获得液体泄漏信号的检测方法以及传感器的选型；第三，根据功能分解的结果和已确定的整体结构，划分软硬件的边界，并进一步确定由软硬件实现的具体功能和相应的结构，完成系统详细设计；第四，按人员分工采用交互式的并行工作方式，分别进行软硬件系统的编程、电路板加工和模块调试；第五，将各模块按整体功能要求逐个进行联调，以及整体联调和样机试用。 阶段性目标与进度安排：该项目总体完成时间为两年，共分为四个阶段进行：第一阶段，2002年7月-10月，整体方案设计与实验阶段。确定要实现的主要功能及其实现方法，传感器和嵌入式单片机选型；第二阶段，2002年11月-2003年8月，样机试制阶段。试制第一台样机并完成监控软件初始原型的开发，写出阶段性研制报告；第三阶段，2003年9月-12月，在模拟实验环境下进行单机功能调试，并对监控软件进行细化和设备联网调试，写出测试报告；第四阶段，2004年1月-7月，在实际现场试用，并最终成型。全面整理系统研制报告、测试报告及相关资料，进行项目验收和鉴定。五、 项目的工作基础和主要设备条件(负责单位，合作单位及其分工情况和主要条件) 从已有的工作基础和实验设备来看，项目组承担该产品的研发，具有非常有利的条件，能够保证该项目按时按质按量完成。首先，从人员结构来看，项目组成员具有扎实的理论功底和丰富的实践经验，知识结构的互补性很强，是一支团结协作、能打硬仗的科研开发队伍。相关人员对开发该产品所涉及的关键技术， 如Lonworks开发工具与环境、控制网与数据网安全互访、微弱信号的检测与放大等专业知识非常熟练并具有丰富的实际应用经验，尤其在嵌入式单片机的应用软件开发方面有较多积累。这些积累为该项目的顺利完成提供了必要的技术支撑。同时，我校的环境工程及其它相关专业可以为改项目的完成提供支持和协作。其次，在设备方面，我单位现已建成智能控制网络实验室和光电测量实验室，并已购置了Lonworks全套开发工具、集成化的网络实验环境、传感器综合实验台，以及频谱分析仪、逻辑分析仪、网络分析仪、数字存储示波器等系统测式工具，这些环境和设备能够保证该项目的顺利实施。第三，从已有的工作基础来看，项目组主要人员长期在建筑智能化领域从事研究开发工作，承担实际工程项目多项。项目组主要成员先后研制成功了激光针灸治疗仪、二氧化硫测试仪、水荧光分析仪、通用型串行通信节点等仪器设备，并完成苏州胥虹苑智能化小区的系统设计、河南省教育信息网工程等工程项目。同时，本课题组主要成员现承担的建设部项目“光纤传感器阵列研究”为智能型漏液检测仪的研制奠定了良好的基础。第四，我校对该项目十分重视，能够从资金投入和人员方面提供保障。六、 预期的成果内容、表达方式、名称及应用前景、效益该项目的最终成果是一台智能型液体泄漏检测仪，及产品的研制报告和科研论文（2-3篇）。该产品的研制成功，将填补我国在该领域的空白，可以申请国家专利，并可将该产品直接投入批量生产或技术转让，产生直接经济效益。对建筑环境设备的安全监控在我国还处于起步阶段。目前国内尚缺少专业队伍来从事这一课题的研究开发，但对其重要性的认识已引起有关方面的高度重视，相信在不久的将来该领域必将成为一个新的热点。而我们所开发的智能型漏液检测仪正是为该领域提供通用型产品。由于该产品能够在智能建筑的环境安全监控、尤其对高标准机房的环境设备进行有效监控，方便地解决对机房环境设备提出的高可靠性要求，而且系统维护量小、适用范围广，便于批量生产，因此该项目的市场前景广阔、产业化基础良好。如果按保守的算法进行估算，我们就会发现这是一个巨大的市场。以每个地市级城市有200个需要监控的机房来估算，全国至少有此类机房8万个。如果有10%的机房采用该设备，则至少可以销售8000台。以每台利润2000元计算，即可获得直接经济效益1600万元。如果将此设备再应用于其他领域，例如城市供水管网的安全检测，则市场更为广阔。七、 项目主要参加人员情况姓 名职 务职 称专 业单 位付保川系副主任副教授自动化仪表苏州科技学院仲嘉霖系主任教 授电子工程苏州科技学院裴玉仁处 长副研究员计算数学苏州科技学院董兴法系副主任副教授电子工程苏州科技学院叶晓燕工程师自 动 化苏州科技学院班建民讲 师计算机应用苏州科技学院肖金球高 工电子工程苏州科技学院奚雪峰助 教计算机软件苏州科技学院寿大云