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《觸發式警報工作原理》地工安全監測新概念

◎低價化、自動化、及時化、彈性化◎ 跳出傳統思維、結合多重監測技術、第一時間發出警訊

傳統串接固裝型傾度儀器──總價高,仍不夠精準

精密測傾儀自動化,更貴──只好人工定期量測,卻常錯失黃金期

● 免外電、免拉線,精密穩定,不易誤報(可濾除地震或溫度等干擾因素)。

針對習用電子式儀器的缺失與監測自動化之瓶頸,以實用化之新思維、新器材,本土化研發。

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觸發式警報:實用型自動化監測,比人工還便宜

利用數位型單索式位移傳感器,於鋼索拉伸達1mm間距時,即產生一個脈沖訊號;並可觸發警報傳訊。

以定扭力回捲彈簧拉伸不袗軟索,若所監測之物體發生位移,其所連結之鋼索因拉伸而帶動捲線輪,從而轉動位移轉盤,轉盤上之磁鐵趨近或移離相對之磁簧開關,即能觸發相關之電路。

防災式監測檢出數位型變位狀態,簡明不誤報

平時無變位時,傳訊器幾乎不耗電;若變位發生,即由對應之訊號檢出器以on/off之狀態改變,觸發積算器或發訊電路,及時傳出警訊;

此外,內部石英鐘每小時或每日啟動一次,傳送本測點之站碼與狀態訊號,讓系統確認為正常狀態;若超過週期未傳訊或傳回電力偏低之訊號,即可提示管理人員前去查看或換電池。

無線式傳訊:無須外部電源及纜線管路

配接低功率之無線電傳訊模組,方圓數百公尺內之監測區域組成一個系統,以無線電接收站做為中繼基地台或監測總站;監測站可配置蜂鳴器、警報器、顯示盤、警示板、資料收集系統、圖控電腦等。

發訊時間短,次數不多,且功率不高,因而傳訊器以內建式鋰電池,即可運作經年(1∼5年),監測站設備亦可無須外部線路,裝設極為簡便。

創新性設計內建式電池,可使用1∼5年

傾斜、沉陷、滑坡等主要測項,可採磁感式觸發電路,因低耗電而設計為可機動配置之短圓柱型監測器,長期默默監測,及時發揮警戒功能;

監測傳訊器係採CMOS電子電路,因採用一體型磁感式觸發電路,能在幾乎不耗電的情況下積算相關之位移絕對值數據,必要時亦可定時傳送數值,或於定期檢查時讀取數值。

★ 整合性結構:測及傳訊設備整合為單體結構

豎管型傾斜監測器及沉陷位移監測器皆為【一體型磁感式觸發電路】,其感測動作幾乎不受日照溫差之影響,無一般類比型感測儀器之須作訊號轉換之性能侷限,耗電量極小,因而可以設置為免拉外部電線之整體化單體結構,大幅提高監測自動化之實用性與經濟性。

* 類比型感測儀器之侷限

習知之類比型感測儀器,諸如應變計(Strain gauge)、電位計(Potentiometer)與4~20mA輸出訊號等,其感測訊號之大小,通常須由監控主機加上電源、待感應器訊號穩定、連續數次讀取類比訊號轉換(A-D Conversion)數位數值,將數次讀取之數值加『平均』,才能判斷感測器之訊號是否反映出變位之狀態(尚須排除日照溫差之偏移及雜訊之干擾)!由於須以平均方式消解雜訊問題,其高解析度之效益即降低;

若欲隨時掌握到變異訊號,主機即需連續供電,測站即會受到電源之制約(亦即須隨時維持較高的工作電流

而若為節電而採週期性測讀,須犧牲監測之時效性定時測讀完成之後才出現之變異須於下次測讀時始能反應)。

反之,觸發式感測即無此問題,兩者於警報之性能與總體成本 ,優劣對比顯著。

● 監測數據之意義以位移/傾斜監測為例

1.解析度vs.有效讀數

若監測實體能被確認可信之變化量(或精確度)為1mm時,則感測系統的解析度0.1mm,其意義並不大;相對的,若其測值穩定,則分辨率0.5mm即為可用之【有效讀數】﹙精確度之半﹚;

2.類比式訊號vs.數位式

類比訊號轉換為數位數值(ADC),通常須連續讀取多次以得到較穩定之平均值;直接以數位方式感測的,其測值通常有絕對性,數值穩定;

3.測讀式vs.觸發式

若由主機定時對感測器施加電源並做訊號轉換,於兩次測讀的時間之間,無法因應訊號之變化而立即發出警訊;反之,觸發式監測係由訊號之變化而啟動讀取與發警訊之動作;

4.監測目的?及時預警vs.分析研究

大多數地工災變之原理與機制,已非不明之新科學;目前的問題只在於:未能於可能發生異變之監測點設置自動傳訊之基本感測設備,未能及時反應災變之前兆