第一篇：超聲C掃描噴水檢測(cè)系統(tǒng)在復(fù)合材料檢測(cè)中的應(yīng)用

眾所周知，波音787飛機(jī)是世界上第一款全復(fù)合材料的民用大客機(jī)。2006年底，哈爾濱飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司（哈飛）被正式確認(rèn)為波音787翼身整流罩全球唯一供應(yīng)商，承擔(dān)2007～2021年這一產(chǎn)品的全部交付任務(wù)。

2007年，亞洲最大的復(fù)合材料生產(chǎn)基地在哈飛建成，隨著該基地的建成，哈飛也陸續(xù)采購(gòu)了一批國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的設(shè)備，其中包括英國(guó)超聲波科學(xué)有限公司（USL）生產(chǎn)的超聲波 C掃描噴水復(fù)合材料檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)有效掃描范圍為 8m×1.5m×3m。

目前，該設(shè)備已經(jīng)通過了哈飛最終驗(yàn)收。近期，波音負(fù)責(zé)該設(shè)備認(rèn)證的人員對(duì)該設(shè)備的主體認(rèn)證也基本結(jié)束，并對(duì)該設(shè)備給予了很高的評(píng)價(jià)。USL噴水C掃描系統(tǒng)的順利完成，為波音787復(fù)合材料零件生產(chǎn)提供了保障，也將為未來中國(guó)大飛機(jī)的制造提供幫助。

哈飛 C掃描噴水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)（1）檢測(cè)速度快。

現(xiàn)場(chǎng)掃描一個(gè)長(zhǎng)2.7m，寬1.4m的曲面零件，US L系統(tǒng)在步進(jìn)2.0mm 條件下，掃描速度為700mm/s，用時(shí)1h15min。

（2）系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。

系統(tǒng)共有17軸，包括10個(gè)探頭運(yùn)動(dòng)軸，5個(gè)夾持工裝軸及2個(gè)水泵驅(qū)動(dòng)軸。（3）USL獨(dú)有的PM30超聲發(fā)射接收板卡。

可同時(shí)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大和線性放大，穿透?jìng)鬏敽兔}沖回波掃描可同時(shí)進(jìn)行，使仿形和探傷一次完成，而無需進(jìn)行第2次掃描。

（4）特制的探頭連接線及其他抗干擾措施。

USL擁有專利技術(shù)的導(dǎo)線及許多其他配置，可有效屏蔽外界信號(hào)干擾。（5）水平雙掃查臂。

可進(jìn)行雙曲面（二維方向曲面）掃描檢測(cè)。如果加裝特殊掃查臂，可進(jìn)行“C型”零件的掃查。

（6）加裝除氣泡功能。使噴射出的水柱更加均勻，聲波傳輸更穩(wěn)定。

（7）加裝紫外線殺菌系統(tǒng)。能夠?qū)ρh(huán)水進(jìn)行殺菌凈化。（8）計(jì)算機(jī)控制水流速。

對(duì)水流速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對(duì)于不斷變化的水流噴射角度和高度的改變進(jìn)行補(bǔ)償。（9）“教與學(xué)”功能。

掃描軌跡可由CATIA數(shù)據(jù)產(chǎn)生，也可以利用超聲波測(cè)量建立的坐標(biāo)進(jìn)行“教與學(xué)”。（10）C掃描圖像的三維成像。

（11）表面跟蹤測(cè)量缺陷的真實(shí)尺寸（不是二維投影測(cè)量）。

哈飛的C掃描系統(tǒng)

哈飛噴水 C 掃描系統(tǒng)組成 1 機(jī)械掃描系統(tǒng)（1）基座結(jié)構(gòu)。

該系統(tǒng)放置在一個(gè)槽式基座上，其基底可與工廠周圍的地板相平行，哈飛僅需制作該水泥槽，無需其他特殊要求。

上部、下部及垂直結(jié)構(gòu)均由擠出成型鋁合金制成，在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡可能減重，以使系統(tǒng)能夠高速運(yùn)行。

（2）X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B。

X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B 均由直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。高品質(zhì)的線性軸承在惡劣條件下具備較長(zhǎng)的使用壽命。精密光學(xué)編碼器適用于長(zhǎng)軸線型測(cè)量，具有較高的分辨率和可重復(fù)性。

U S L通過將垂直的機(jī)械臂改為水平的機(jī)械臂，并將發(fā)射和接收探頭安裝在機(jī)械臂的末端，這解決 了檢測(cè)凹陷較深零件的需要。U S L同時(shí)還設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的可移動(dòng)噴水總成，使其能夠進(jìn)入半徑很小的曲面內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。而在過去，通過穿透式還無法檢測(cè)內(nèi)徑很小的“C”型零件，伴隨著USL新的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，使其成為可能。

（3）裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可編程的零件定位工裝。提供一套完整的零件定位工裝用于對(duì)被檢測(cè)零件的支撐和定位。該工裝有 5 根可編程的運(yùn)動(dòng)軸——這些軸移動(dòng)到為每一個(gè)部件預(yù)先編好的位置，以提供一個(gè)固定的并且可重復(fù)的零件夾持位置。該工裝是掃描系統(tǒng)一部分，但也可以縮回，以使“滾入”工裝能夠完全進(jìn)入。

（4）水泵系統(tǒng)。

掃描系統(tǒng)下方裝有一個(gè)儲(chǔ)水槽——由噴水器噴出的水流進(jìn)該儲(chǔ)水槽。2個(gè)獨(dú)立的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵，裝在該儲(chǔ)水槽中——這2個(gè)水泵能提供獨(dú)立的 2 股水流分別到各自的噴水嘴。水泵速度由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制，可通過運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，在需要時(shí)提高水流速。電子系統(tǒng)（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

一個(gè)19英寸（48.28cm）電器箱安裝有工業(yè)電腦，用來控制整個(gè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集、C掃描圖像顯示和圖像/數(shù)據(jù)處理。

（2）直流電機(jī)電力供應(yīng)和運(yùn)動(dòng)控制。

電腦控制所有的17個(gè)軸運(yùn)動(dòng)，包括控制10軸掃描運(yùn)動(dòng)的伺服控制板卡，控制5軸工裝定位的步進(jìn)控制板卡，及控制2軸水泵的伺服控制板卡。

為了運(yùn)動(dòng)的手動(dòng)控制，提供一個(gè)遙控(操縱桿)器，帶有開關(guān)和按鈕來選擇想要控制的軸。操縱桿的運(yùn)動(dòng)是漸進(jìn)的，軸的速度依操縱桿的動(dòng)作而定。在電腦顯示器上，所有軸的位置信息都被不間斷地實(shí)時(shí)更新。

（3）超聲波擴(kuò)展板卡。

USL的超聲波系統(tǒng)與電腦相結(jié)合。系統(tǒng)的所有參數(shù)都從屏幕菜單上由電腦控制。這些參數(shù)都可以儲(chǔ)存并自動(dòng)裝載，這樣就不需要手工設(shè)置這樣的重復(fù)工作。

這個(gè)系統(tǒng)可以多閘門同時(shí)獲取脈沖回波(線性放大器)和穿透?jìng)鬏?對(duì)數(shù)放大器)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可采集振幅和聲時(shí)數(shù)據(jù)。

這些板卡包括：

·PM30脈沖收發(fā)器：這是低噪音的脈沖收發(fā)器，帶有一個(gè)對(duì)數(shù)放大器，提供高達(dá) 95dB的瞬間動(dòng)態(tài)范圍和帶有 DAC及類似功能的一個(gè)高增益線性放大器。這個(gè)對(duì)數(shù)檢測(cè)功能意味著可達(dá) 95dB的信號(hào)變化能夠一次采集得到。

·ADC100 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器：該轉(zhuǎn)換器將從脈沖收發(fā)器得到的 A掃描波形數(shù)字化，并在電腦屏幕上顯示出數(shù)字A掃 描。ADC100以100MHz 單發(fā)射狀態(tài)將信號(hào)數(shù)字化，數(shù)字化的數(shù)據(jù)被傳送到一個(gè)DSP板來處理。相同時(shí)間采樣，其取樣率增加到>1GHz?！SP100 數(shù)字信號(hào)處理板：該板卡提供達(dá)8個(gè)監(jiān)控閘門，可在最大掃描速度及脈沖重復(fù)頻率下操作?？捎绍浖磉x擇閘門，來提供振幅、聲時(shí)或相監(jiān)控能力。例如可設(shè)置 2個(gè)振幅閘門和 1個(gè)聲時(shí)閘門，1個(gè)振幅閘門監(jiān)控不顯眼的缺陷，1個(gè)作為底面監(jiān)視，聲時(shí)閘門用于監(jiān)控壁厚 /材料速度。在掃描時(shí)，每個(gè)閘門都儲(chǔ)存一個(gè)C掃描圖像，所有閘門都能實(shí)時(shí)地被同時(shí)成像。

（4）噪音處理單元。

USL的系統(tǒng)另一個(gè)設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)就是通過消除內(nèi)部和外部噪音源，使其更好地達(dá)到客戶的要求，提高缺陷判斷的精確性，減少誤判。

眾所周知，由于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性，如果采用較高頻率的超聲波，其信號(hào)將由于衰減和噪音干擾嚴(yán)重，使檢測(cè)信號(hào)無法識(shí)別；而如果采用低頻超聲波，又無法滿足檢測(cè)缺陷精度的要求。因而為了平衡兩者的矛盾，USL從軟件和硬件幾個(gè)方面入手，降低噪音，提高信噪比，從而得到了令客戶滿意的結(jié)果。

哈飛USL系統(tǒng)操作臺(tái) 軟件功能

USL公司積累20年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，集合了豐富的軟件功能，得到了各大中國(guó)飛機(jī)制造商的認(rèn)可。

（1）A掃描顯示。

A掃描以數(shù)字形式顯示在電腦屏幕上，刷新率約40Hz。閘門位置也被顯示出來，不同閘門的顏色不同。

（2）實(shí)時(shí)C掃描顯示。實(shí)時(shí)C掃描顯示是以穿透?jìng)鬏敽兔}沖回波模式里的閘門峰值振幅和 / 或聲時(shí)為基礎(chǔ)的。菜單允許操作員選擇用于顯示/存儲(chǔ)圖像的不同通道和模式。通常地，一個(gè)圖像實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)其他圖象被存儲(chǔ)作為稍后的顯示和分析。

具有調(diào)色板功能，可對(duì)顯示的顏色進(jìn)行調(diào)色，還可以進(jìn)行圖像縮放、平移、滾動(dòng)等操作。（3）“教與學(xué)”功能。

通過這種方法，零件的形狀由操作員在零件上的不同點(diǎn)“教授”正確的操縱器位置。教授點(diǎn)數(shù)量依零件的復(fù)雜性、彎曲的程度及曲面的明顯變化的程度而定。當(dāng)教授位置已輸入后，“掃描計(jì)劃”保留在存儲(chǔ)器中留作后用。在掃描時(shí)，教授點(diǎn)之間軸的位置隨著系統(tǒng)的移動(dòng)被實(shí)時(shí)插入。

（4）導(dǎo)入CATIACAD文件。

復(fù)雜的掃描輪廓可由CATIACAD文件生成。這個(gè)輪廓是由系統(tǒng)中10個(gè)以上的具有相同設(shè)置的同步運(yùn)動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)掃描平面圖是由MFFROG的APT文件生成的，MFPROG是一個(gè)CATIA模塊?；镜腃ATIA數(shù)據(jù)首先用于生成零件表面的三維輪廓——接著這個(gè)會(huì)轉(zhuǎn)化為真正的軸的位置。這個(gè)軟件還包括圖像顯示模塊，它允許操作人員在三維的空間使零件的位置在掃描體積內(nèi)可視化，操作人員還可以調(diào)節(jié)圖像以便從不同的方向來觀察。

（5）圖像分析。

軟件用來分析圖像或者圖像的幾個(gè)部分。包括：

·柱狀圖計(jì)量。圖像中選擇的區(qū)域可被勾勒出以顯示柱狀圖，從而根據(jù)振幅或聲時(shí)測(cè)量來顯示圖像像素的百分比分布

·缺陷的尺寸測(cè)量和其他功能。這個(gè)可以通過屏幕上的鼠標(biāo)箭頭來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于彎曲的零件，相對(duì)于二維平面上的投影尺寸而言，真正的表面尺寸可以計(jì)算出來。（一個(gè)二維投影的尺寸可能低估了缺陷的實(shí)際尺寸）。這個(gè)功能也能用來測(cè)量缺陷之間的距離。

·能把2個(gè)被選的圖像結(jié)合一起，應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)來突出可能的缺陷區(qū)域。（6）打印報(bào)告。

檢測(cè)報(bào)告格式可根據(jù)客戶需要進(jìn)行修改。（7）遠(yuǎn)程分析與診斷。

通過 Internet 與英國(guó)總部連線，遠(yuǎn)程操控計(jì)算機(jī)來進(jìn)行分析與診斷。（8）升級(jí)服務(wù)。

USL還可以提供完備的軟件及電子部分硬件升級(jí)服務(wù)，使客戶的設(shè)備始終處于世界領(lǐng)先地位。甚至客戶使用的許多其他廠家制造的設(shè)備，如 Staveley，SI，Automation Industries，Krautkramer，Meccasonics，Midas Inspection Systems 等都由USL為其提供升級(jí)服務(wù)。因而，完善的升級(jí)服務(wù)也解除了客戶擔(dān)心設(shè)備需要頻繁更新?lián)Q代的顧慮。（責(zé)編依然）

第二篇：超聲泄漏檢測(cè)應(yīng)用范圍的概述

超聲波泄漏檢測(cè)

泄漏檢測(cè)、密封性測(cè)試、氣密性測(cè)試

超聲波是一種高頻短波信號(hào)，具有很強(qiáng)的方向性，此聲波是不能被人耳所直接聽見的，透過超聲波泄漏檢測(cè)儀可完全偵測(cè)到這些聲音。

根據(jù)物理學(xué)原理，氣體總是由高氣壓側(cè)流向低氣壓側(cè)，當(dāng)壓差只出現(xiàn)于小孔時(shí)，氣體產(chǎn)生的湍流將在小孔處產(chǎn)生“超聲波”。利用此原理，超聲波泄漏探測(cè)技術(shù)可以精確定位氣體泄漏點(diǎn)，因而可以用于對(duì)缺陷點(diǎn)的定位?！俺暡ㄐ盘?hào)發(fā)生器”可以在容器或艙室內(nèi)產(chǎn)生超聲波信號(hào)，如果容器或艙室的密封存在缺陷，超聲波信號(hào)就會(huì)從缺陷處泄漏出來。超聲波泄漏檢測(cè)儀可以接收到泄漏發(fā)出的超聲波信號(hào)，通過“外差法”（Heterodyning）將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，使用者透過耳機(jī)來聽到這些聲音，通過儀器顯示屏看到強(qiáng)度指示，判斷泄漏量的大小。

超聲波技術(shù)相對(duì)“絕對(duì)壓力法、壓差法、氣泡法”，操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、準(zhǔn)確可靠

應(yīng)用：

航空航天工業(yè)：機(jī)艙座艙壓力泄漏、軍用，民用飛機(jī)的機(jī)艙玻璃、飛機(jī)副翼和尾翼密封性檢測(cè)、航天器密封探測(cè)、應(yīng)急氧氣系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、油箱泄漏、燃料系統(tǒng)泄漏、總靜壓系統(tǒng)、氣壓閥、熱氣管泄漏、空氣輸送系統(tǒng)、緊急救生筏、輪胎氣壓系統(tǒng)、飛機(jī)艙門、飛機(jī)蒙皮密封、飛行器和直升機(jī)的完整性、座艙窗戶、空調(diào)系統(tǒng)泄漏、救生設(shè)備、氣壓系統(tǒng)泄漏及軸承

船舶海洋工業(yè)： 綜合水密測(cè)試、防水測(cè)試、艙口蓋、隔水艙、水密門、閘門、LNG儲(chǔ)槽、冷藏船、氣墊船、汽艇、天然氣運(yùn)輸船、空壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)泄漏、冷凍系統(tǒng)泄漏、閥門、熱交換器、蒸汽冷卻器、冷凝器、軸承監(jiān)測(cè)、泵浦、電氣開關(guān)、接線盒、繼電器、蒸汽閥、冷凍器泄漏、氮?dú)夤苄孤?、壓縮機(jī)等

車輛交通工業(yè)：汽車門窗密封性、火車門窗玻璃的密封、風(fēng)噪音、空調(diào)系統(tǒng)泄露、液化氣槽車、冷藏車、油罐車、氣動(dòng)剎車系統(tǒng)、漏水（QC檢測(cè)）、軸承系統(tǒng)；軸承檢查和潤(rùn)滑失效與過度潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)

電力電氣工業(yè)：遠(yuǎn)距離檢測(cè)高壓氣體泄漏、高壓放電耗電故障、空冷系統(tǒng)負(fù)壓漏點(diǎn)檢測(cè)、高壓冷、熱閥門內(nèi)漏檢測(cè)、發(fā)電機(jī)組氫氣泄漏檢測(cè)、，高速軸承故障在線檢測(cè)，檢測(cè)閥門及管道內(nèi)漏，高空高溫高壓管道的密封性在線檢測(cè)，電廠大修期間的各類鍋爐、罐體、管道密封性檢測(cè)，高噪音震動(dòng)下的電機(jī)軸承狀態(tài)檢測(cè)，高壓開關(guān)設(shè)備（斷電器，隔離開關(guān)等）在線質(zhì)量檢測(cè)，變壓器及高壓輸電線路接頭狀態(tài)檢測(cè)，風(fēng)冷島遠(yuǎn)距離漏點(diǎn)檢測(cè)，真空系統(tǒng)管道漏點(diǎn)檢測(cè)，汽輪機(jī)漏點(diǎn)檢測(cè)，閥門內(nèi)漏檢測(cè)、絕緣子故障偵測(cè)定位、電氣設(shè)備局部放電偵測(cè)、電暈放電偵測(cè)、高壓開關(guān)絕緣檢測(cè)，各類關(guān)鍵軸承狀態(tài)檢測(cè)，各類廢氣處理系統(tǒng)的密封性監(jiān)測(cè)，凝汽設(shè)備完好性檢測(cè)，主變壓器的高壓接頭完好性檢測(cè)，各類高壓開關(guān)設(shè)備（斷電器、隔離開關(guān)等）在線質(zhì)量檢測(cè)

石油化學(xué)工業(yè)：加油站、石油管道泄漏檢測(cè)、運(yùn)輸容器的泄漏檢測(cè)（氮?dú)?，空氣，甲?丁烷）、壓力系統(tǒng)泄漏檢測(cè)、高壓閥故障檢測(cè)、蒸汽瓣閥故障偵測(cè)、電氣局部或電弧放電偵測(cè)、軸承齒輪故障檢測(cè) 軍事工業(yè)系統(tǒng)：車輛、軍艦、氣墊船、潛艇、飛行器、航天器、武器系統(tǒng)、燃料泄漏、核設(shè)施完整性

客戶資料：

石化行業(yè)：大慶油田、普萊克斯、大鵬LNG、莆田L(fēng)NG、、、、、、電力行業(yè)：溫州電廠、山東華宇電廠、內(nèi)蒙磴口電廠、寧夏青銅峽電廠、寧東電廠、、、、、、橡膠輪胎：臺(tái)塑集團(tuán)、普利司通、米其林輪胎、、、、、、食品行業(yè)：嘉吉糧油、百威啤酒、嘉里糧油(深圳)、、、、、、汽車行業(yè)：江鈴汽車、長(zhǎng)城汽車、奇瑞汽車、福特、、、、、、

第三篇：防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)在電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)在電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

摘要：文中通過分析電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求，在歸納了防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中的防御功能的基礎(chǔ)上，提出了將防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用到電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的具體方案，并對(duì)相關(guān)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全體系的建設(shè)進(jìn)行了討論。

0 引言

當(dāng)前，電力系統(tǒng)已基本形成了自己的生產(chǎn)過程自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)，并在實(shí)際生產(chǎn)和管理中發(fā)揮著巨大的作用。隨著全球信息化的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)必將加強(qiáng)與外部世界的信息交流，以提高生產(chǎn)和管理效率，開拓更廣闊的發(fā)展空間。然而，網(wǎng)絡(luò)開放也增加了網(wǎng)絡(luò)受攻擊的可能性。與外部網(wǎng)絡(luò)的連接必然面臨外來攻擊的威脅。對(duì)于關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的電力系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)安全必須作為一個(gè)重大戰(zhàn)略問題來解決。目前，防火墻技術(shù)作為防范網(wǎng)絡(luò)攻擊最基本的手段已經(jīng)相當(dāng)成熟，是抵御攻擊的第一道防線，入侵檢測(cè)系統(tǒng)(intrusion detective system，縮寫為IDS)作為新型的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，有效地補(bǔ)充了防火墻的某些性能上的缺陷，兩者從不同的角度以不同的方式確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

本文首先分析電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合其特點(diǎn)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，就如何有效地將防火墻和入侵檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用到電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行探討。1 電力系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)

電力系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)[1]分為兩大模塊：監(jiān)控信息系統(tǒng)(supervisory information system，縮寫為 SIS)和管理信息系統(tǒng)(management information system，縮寫為MIS)。

SIS對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從分布在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的許多點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，再由系統(tǒng)中的計(jì)算單元進(jìn)行性能計(jì)算、故障診斷等，將結(jié)果存放到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以控制整個(gè)生產(chǎn)過程。SIS包括CRT監(jiān)控系統(tǒng)、DCS(數(shù)據(jù)通信系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))等子系統(tǒng)。

MIS的功能是實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化管理，包括若干子系統(tǒng)，分別實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、財(cái)務(wù)和人事管理、設(shè)備和維修管理、物資管理、行政管理等功能。較完善的MIS還包括輔助決策子系統(tǒng)，為管理人員提供智能支持，是企業(yè)管理規(guī)范化、科學(xué)化的基礎(chǔ)。

目前電力系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)一般將SIS和MIS分做同一網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)子網(wǎng)，并分別配置服務(wù)器，兩子網(wǎng)之間用網(wǎng)關(guān)連接，如圖1所示。

DPU(分散過程控制單元)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)并發(fā)送到高速數(shù)據(jù)網(wǎng)供DCS各工作站分析處理，同時(shí)為了保證SIS的網(wǎng)絡(luò)安全，SIS以太網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)與MIS服務(wù)器連接，作為MIS到SIS的入口并管理MIS對(duì)SIS的訪問。

SIS和MIS功能各異，對(duì)安全的要求也有所不同。SIS由于與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)息息相關(guān)，一旦遭到入侵，勢(shì)必影響生產(chǎn)甚至造成惡性事故，所以其安全性要求更高。現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn)，對(duì) SIS實(shí)施更高級(jí)別的保護(hù)。

當(dāng)局域網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)連接后，MIS要向外界提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)面臨的威脅將空前廣泛、尖銳，這時(shí)原有的安全系統(tǒng)顯然過于單薄，必須在原有基礎(chǔ)上制定更嚴(yán)密、可靠的防御體系。

在安全的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，防火墻結(jié)合IDS是一種較為理想的解決方案。2 防火墻

防火墻[2]是防范網(wǎng)絡(luò)攻擊最常用的手段，是構(gòu)造安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)工程。它通常被安置在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)上，將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，強(qiáng)制所有內(nèi)部與外部之間的相互通信都通過這一節(jié)點(diǎn)，并按照設(shè)定的安全策略分析，限制這些通信，以達(dá)到保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的目的。

2．1 防火墻的體系結(jié)構(gòu)[3] 構(gòu)造防火墻時(shí)通常根據(jù)所要提供的服務(wù)、技術(shù)人員的技術(shù)、工程的性價(jià)比等因素采用多種技術(shù)的組合，以達(dá)到最佳效果。

目前常見的防火墻體系結(jié)構(gòu)有以下幾種：

a．雙重宿主主機(jī)體系結(jié)構(gòu)。在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間配置至少有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的雙重宿主主機(jī)，接口分別與內(nèi)部、外部網(wǎng)絡(luò)相連，而主機(jī)則充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)之間的路由器。這樣，內(nèi)部、外部網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)之間的IP通信完全被阻隔，只能通過雙重宿主主機(jī)彼此聯(lián)系。

b．屏蔽主機(jī)體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的防火墻由路由器和堡壘主機(jī)構(gòu)成，路由器設(shè)置在內(nèi)部、外部網(wǎng)絡(luò)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包過濾。堡壘主機(jī)設(shè)置在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，外部網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)必須連接到堡壘主機(jī)才能訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

c．屏蔽子網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。利用兩個(gè)路由器(內(nèi)部路由器和外部路由器)將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)保護(hù)到更深一層，而在兩個(gè)路由器之間形成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，稱之為周邊網(wǎng)絡(luò)，堡壘主機(jī)連接在周邊網(wǎng)絡(luò)上，通過外部路由器與外部網(wǎng)絡(luò)相連。這樣，如果入侵者突破了外層的防火墻，甚至侵入堡壘主機(jī)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)依然安全。

2．2 電力企業(yè)信息網(wǎng)防火墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)對(duì)安全性的高度要求，企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的安全問題應(yīng)該予以格外關(guān)注。必須組建科學(xué)、嚴(yán)密的防火墻體系，為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)尤其是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的SIS子網(wǎng)提供高度的網(wǎng)絡(luò)安全。

電力企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)安全級(jí)別不同的子網(wǎng) MIS和SIS構(gòu)成，其中SIS對(duì)安全要求更高，因此它僅向MIS提供服務(wù)而不直接與外部網(wǎng)絡(luò)相連，由 MIS向外界提供服務(wù)?；谶@個(gè)特點(diǎn)，防火墻宜采用屏蔽子網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

MIS作為體系中的周邊網(wǎng)，SIS作為內(nèi)部網(wǎng)。設(shè)置兩臺(tái)屏蔽路由器，其中外部路由器設(shè)在MIS與外部網(wǎng)絡(luò)之間，內(nèi)部路由器設(shè)在SIS與MIS之間，對(duì)進(jìn)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾。另外，堡壘主機(jī)連接在

MIS中，對(duì)外作為訪問的入口，對(duì)內(nèi)則作為代理服務(wù)器，使內(nèi)部用戶間接地訪問外部服務(wù)器。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，MIS的堡壘主機(jī)極有可能受到襲擊，因?yàn)樗袑?duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問都要經(jīng)過它，因此，在條件允許的情況下，可以在MIS中配置兩臺(tái)堡壘主機(jī)，當(dāng)一臺(tái)堡壘主機(jī)被攻擊而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰時(shí)，可以由另一臺(tái)主機(jī)提供服務(wù)，以保證服務(wù)的連續(xù)性。同時(shí)，在MIS中配置一臺(tái)處理機(jī)，與內(nèi)部路由器組成安全網(wǎng)關(guān)，可以作為整個(gè)防火墻體系的一部分，控制MIS向SIS的訪問以及對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行限制，提供協(xié)議、鏈路和應(yīng)用級(jí)保護(hù)。網(wǎng)關(guān)還應(yīng)考慮安全操作系統(tǒng)問題，Win2000[4]是一個(gè)可行的選擇。盡管可能還存在一些潛在的漏洞，Win2000依然是目前業(yè)界最安全的操作系統(tǒng)之一。由于SIS僅對(duì)MIS的固定用戶提供服務(wù)，同時(shí)考慮到SIS的安全要求，對(duì)網(wǎng)關(guān)的管理可以采取Client／Server方式，這樣雖然在實(shí)現(xiàn)上較Browser／Server方式復(fù)雜一些，但卻具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，以及對(duì)數(shù)據(jù)的安全性和完整性的約束能力。2．3 防火墻的缺陷

盡管防火墻在很大程度上實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全，但它的以下幾個(gè)致命的缺陷使得單一采用防火墻技術(shù)仍然是不可靠的。

a．無法防范病毒。雖然防火墻對(duì)流動(dòng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行嚴(yán)格的過濾，但針對(duì)的是數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址和端口號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)容并不掃描，因此對(duì)病毒的侵入無能為力。

b．無法防范內(nèi)部攻擊。從防火墻的設(shè)計(jì)思想來看，防范內(nèi)部攻擊從來就不是它的任務(wù)，它在這方面是一片空白。

c．性能上的限制。防火墻只是按照固定的工作模式來防范已知的威脅，從這一點(diǎn)來說，防火墻雖然“勤懇”，但是過于“死板”。

所以，安裝了防火墻的系統(tǒng)還需要其他防御手段來加以充實(shí)。3 IDS IDS(入侵檢測(cè)系統(tǒng))是一種主動(dòng)防御攻擊的新型網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，在功能上彌補(bǔ)了防火墻的缺陷，使整個(gè)安全防御體系更趨完善、可靠。

3．1 入侵檢測(cè)原理與實(shí)踐

IDS以檢測(cè)及控制[5]為基本思想，為網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)時(shí)的入侵檢測(cè)，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。它的設(shè)計(jì)原理一般是根據(jù)用戶歷史行為建立歷史庫，或者根據(jù)已知的入侵方法建立入侵模式，運(yùn)行時(shí)從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵點(diǎn)收集信息，并根據(jù)用戶行為歷史庫和入侵模式加以模式匹配、統(tǒng)計(jì)分析和完整性掃描，以檢測(cè)入侵跡象，尋找系統(tǒng)漏洞。

IDS一般分為基于主機(jī)的IDS和基于網(wǎng)絡(luò)的IDS兩種?；谥鳈C(jī)的IDS其輸入數(shù)據(jù)來源于系統(tǒng)的審計(jì)日志，用于保護(hù)關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)器；基于網(wǎng)絡(luò)的IDS輸入數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)的信息流，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵路徑的信息。目前的入侵檢測(cè)產(chǎn)品通常都包括這兩個(gè)部件。

在實(shí)踐中，IDS一般分為監(jiān)測(cè)器和控制臺(tái)兩大部分。為了便于集中管理，一般采用分布式結(jié)構(gòu)，用戶在控制臺(tái)管理整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)、設(shè)置監(jiān)測(cè)器的屬性、添加新的檢測(cè)方案、處理警報(bào)等。監(jiān)測(cè)器部署在網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵點(diǎn)，如內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)、需重點(diǎn)保護(hù)的工作站等，根據(jù)入侵模式檢測(cè)異常行為，當(dāng)發(fā)現(xiàn)入侵時(shí)保存現(xiàn)場(chǎng)，并生成警報(bào)上傳控制臺(tái)。3．2 在電力企業(yè)信息網(wǎng)中運(yùn)用IDS 電力企業(yè)的安全涉及國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定，建議盡可能使用國(guó)產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，如北京中科網(wǎng)威“天眼”入侵檢測(cè)系統(tǒng)[6]清華紫光Unis入侵檢測(cè)系統(tǒng)等，這些產(chǎn)品在技術(shù)上已相當(dāng)成熟，且在不斷升級(jí)。

安裝IDS的關(guān)鍵步驟是部署檢測(cè)器與控制臺(tái)。針對(duì)電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，首先，可以在外部路由器與外部網(wǎng)絡(luò)的連接處部署監(jiān)測(cè)器(如圖3所示)，以監(jiān)測(cè)異常的入侵企圖。在防火墻與MIS之間部署監(jiān)測(cè)器，以監(jiān)視和分析MIS與外部網(wǎng)絡(luò)的通信流。然后，分別在MIS和SIS中部署一臺(tái)監(jiān)測(cè)器，監(jiān)視各子網(wǎng)的內(nèi)部情況；控制臺(tái)設(shè)置在MIS中。最后，根據(jù)實(shí)際情況為個(gè)別需重點(diǎn)保護(hù)的服務(wù)器、工作站安裝基于主機(jī)的入侵檢測(cè)軟件，保護(hù)重要設(shè)備。

安裝IDS后，更具挑戰(zhàn)性的工作就是有效地運(yùn)行IDS。防火墻在測(cè)試和設(shè)置后便開始工作了，而 IDS則不同。IDS提供實(shí)時(shí)檢測(cè)需要管理員“實(shí)時(shí)”地配合，管理員要做好處理各種警報(bào)的準(zhǔn)備工作；在系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)時(shí)要判斷是否誤報(bào)，正確處理警報(bào)，決定是否關(guān)閉系統(tǒng)或是繼續(xù)監(jiān)視入侵者以收集證據(jù)等，都需要管理員就地解決。只有管理員及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，才能真正發(fā)揮IDS的功效。4 安全體系的運(yùn)作與后期擴(kuò)充

雖然防火墻的防護(hù)是被動(dòng)的，而IDS是實(shí)時(shí)的，但安全體系(包括各單一主機(jī)自身的安全體系)是作為一個(gè)整體協(xié)同運(yùn)作的。目前的主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有完備的安全審計(jì)功能，IDS可以充分利用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)日志文件作為必要的數(shù)據(jù)來源，而當(dāng) IDS發(fā)現(xiàn)可疑行為時(shí)又需要其他主機(jī)或防火墻采取相應(yīng)的保護(hù)措施，例如通知防火墻對(duì)可疑IP地址發(fā)來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾等。

當(dāng)然，從技術(shù)方面來說，網(wǎng)絡(luò)安全所涉及的范圍是相當(dāng)廣泛的，包括安全的操作系統(tǒng)、防火墻、安全審計(jì)、入侵檢測(cè)、身份認(rèn)證、信息加密、安全掃描、災(zāi)難恢復(fù)等。防火墻結(jié)合IDS只是形成了安全體系基本內(nèi)容，還需要在系統(tǒng)運(yùn)行中運(yùn)用多種技術(shù)不斷充實(shí)安全體系的功能，例如在系統(tǒng)中配置掃描器，定期進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和查找漏洞，升級(jí)防火墻或者向IDS中添加新的攻擊方式等。同時(shí)，任何防御體系都不可能保證系統(tǒng)的絕對(duì)安全，必須不斷提高系統(tǒng)管理人員的技術(shù)水平，密切關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)升級(jí)網(wǎng)絡(luò)防御系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的防御能力。5 結(jié)語

當(dāng)前，電力企業(yè)正以原有設(shè)施為基礎(chǔ)，構(gòu)建企業(yè)與電力公司、企業(yè)與企業(yè)間的信息網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)安全是一個(gè)不可忽視的問題。防火墻與入侵檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)安全體系提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)保障系統(tǒng)安全發(fā)揮不可忽視的作用。當(dāng)然，完備的安全體系還需要其他多種安全技術(shù)從功能上進(jìn)一步完善，同時(shí)，安全問題不僅是一個(gè)技術(shù)問題，也是一個(gè)系統(tǒng)工程，需從組織管理、法律規(guī)范等多方面予以支持。H-2002-5

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第四篇：遙感在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

遙感在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

班級(jí)：測(cè)繪C111 姓名：鄭廣震 學(xué)號(hào)：117568

遙感在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：現(xiàn)階段，由于多方面因素的影響，使得我國(guó)的城市環(huán)境污染日益嚴(yán)重，各類突發(fā)性環(huán)境污染事故比比皆是，從而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失衡。環(huán)境監(jiān)測(cè)作為控制環(huán)境污染的主要途徑之一，其作用得以彰顯。然而，我國(guó)幅員遼闊，僅憑現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作站及監(jiān)測(cè)技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)，而且及時(shí)性和準(zhǔn)確性也難以保證。遙感技術(shù)以其自身諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的效果也比較明顯?；诖它c(diǎn)，本文就城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；遙感技術(shù)；紅外遙感

一、遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎(chǔ)上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測(cè)技術(shù)。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測(cè)地物目標(biāo)的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識(shí)別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機(jī)等航空器上進(jìn)行遙感，稱為航空遙感。把遙感器裝在航天器上進(jìn)行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務(wù)的整套儀器設(shè)備稱為遙感系統(tǒng)。航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進(jìn)行感測(cè)，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實(shí)時(shí)地物信息。因此航空和航天遙感技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事的很多方面獲得廣泛的應(yīng)用。例如應(yīng)用于氣象觀測(cè)、資源考察、地圖測(cè)繪和軍事偵察等。

遙感技術(shù)是從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。例如航空攝影就是一種遙感技術(shù)。人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，大大推動(dòng)了遙 感技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代遙感技術(shù)主要包括信息的獲取、傳輸、存儲(chǔ)和處理等環(huán)節(jié)。完成上述功能的全套系統(tǒng)稱為遙感系統(tǒng)，其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多，主要有照相機(jī)、電視攝像機(jī)、多光譜掃描儀、成象光譜儀、微波輻射計(jì)、合成孔徑雷達(dá)等。傳輸設(shè)備用于將遙感信息從遠(yuǎn)距離平臺(tái)(如衛(wèi)星)傳回地面站。信息處理設(shè)備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數(shù)字圖像處理機(jī)等。

遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展及其在地理學(xué)研究中越來越廣泛和深入的應(yīng)用，已經(jīng)導(dǎo)致這一學(xué)科研究方法，特別是地理學(xué)研究中空間對(duì)象的觀測(cè)與信息獲取方法產(chǎn)生了根本性的變化，極大地提高了對(duì)地觀測(cè)能力和豐富了觀測(cè)內(nèi)容，深化了人們對(duì)地理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

（一）遙感技術(shù)分類

遙感技術(shù)主要是指通過物體對(duì)電磁波的輻射或反射，不與物體進(jìn)行直接接觸，遠(yuǎn)距離辨識(shí)及測(cè)量目標(biāo)對(duì)象的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)。按照所使用的監(jiān)測(cè)波段不同，該技術(shù)可分為以下幾種類型：熱紅外遙感技術(shù)、可見光反射紅外遙感技術(shù)和微波遙感技術(shù)。

（二）遙感技術(shù)的特點(diǎn)和作用

遙感技術(shù)的特點(diǎn)如下：監(jiān)測(cè)速度快、范圍廣、能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、投入成本低、回報(bào)高、無需現(xiàn)場(chǎng)采集樣本、可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)法無法監(jiān)測(cè)到的污染源；其較為明顯的作用是可對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行跟蹤測(cè)量，并且能夠快速獲取與污染有關(guān)的全方面信息，如污染源位置、污染范圍、污染物分布及擴(kuò)散情況、大氣生態(tài)效應(yīng)等等。（三)遙感技術(shù)的優(yōu)越性

探測(cè)范圍大：航攝飛機(jī)高度可達(dá)10km左右；陸地衛(wèi)星軌道高度達(dá)到910km左右。一張陸地衛(wèi)星圖像覆蓋的地面范圍達(dá)到3萬多平方千米，約相當(dāng)于我國(guó)海南島的面積。我國(guó)只要600多張左右的陸地衛(wèi)星圖像就可以全部覆蓋。獲取資料的速度快、周期短。實(shí)地測(cè)繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復(fù)一次；陸地衛(wèi)星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。

受地面條件限制少：不受高山、冰川、沙漠和惡劣條件的影響。

方法多，獲取的信息量大：用不同的波段和不同的遙感儀器，取得所需的信息；不僅能利用可見光波段探測(cè)物體，而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進(jìn)行探測(cè)；不僅能探測(cè)地表的性質(zhì)，而且可以探測(cè)到目標(biāo)物的一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力；遙感技術(shù)獲取的信息量非常大，以四波段陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像為例，像元點(diǎn)的分辨率為79×57m，每一波段含有7600000個(gè)像元，一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像包括四個(gè)波段，共有3200萬個(gè)像元點(diǎn)。

（四）遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍

目前，遙感技術(shù)已在我國(guó)諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，具體包括：農(nóng)林牧漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)；地質(zhì)、地理、水文、氣象、海洋等環(huán)境監(jiān)測(cè)；城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源勘探、軍事偵察、土地資源管理等等?，F(xiàn)階段，隨著科技水平的發(fā)展速度不斷加快，促進(jìn)了遙感技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)目前能夠測(cè)出水中大部分微量元素的實(shí)際含量，如葉綠素、水溫、泥沙含量以及水色等等，而且其還可以測(cè)量出大氣的溫度、濕度以及各種有害氣體的濃度和分布情況，在固體污染物的測(cè)量方面也有一定的作用。

城市的飛速發(fā)展帶來了一系列城市污染問題。常規(guī)的人工調(diào)查方法由于周期長(zhǎng)，耗資大，不能及時(shí)反映城市環(huán)境變化的趨勢(shì)。而遙感（RS）技術(shù)由于具有快速、準(zhǔn)確、大范圍和實(shí)時(shí)地獲取資源環(huán)境狀況及其變化數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，成為城市環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要手段。

城市環(huán)境是自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境綜合作用下的人工環(huán)境。污染物一般可分為化學(xué)性、物理性和生物性三大類。其中，現(xiàn)在遙感技術(shù)可以有效地監(jiān)測(cè)城市中的大氣污染、水污染、地面污染、固體廢物堆場(chǎng)污染和熱污染，并且可以監(jiān)測(cè)城市土地利用變化、城市交通、災(zāi)害預(yù)警等方面。

二、遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

（一）在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

大氣污染主要是指工業(yè)和生活燃煤排放的廢氣煙塵、粉塵、揚(yáng)塵以及人工合成物質(zhì)自然揮發(fā)有毒有害氣體對(duì)大氣的破壞。遙感綜合技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)為大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供了有效的途徑。根據(jù)遙感影像特征可對(duì)大氣污染的范圍、污染源的位置、污染物的擴(kuò)散途徑進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)合實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)還可對(duì)大氣污染的程度進(jìn)行測(cè)定。常規(guī)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的做法是在典型區(qū)布點(diǎn)采樣,在室內(nèi)分析大氣中污染物的含量,并據(jù)此來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量。量點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)全區(qū),代表性和可靠性均差。

或者通過對(duì)穿過大氣層的太陽直射光和來自大氣和云的散射光以及來自地表的反射光的譜分析,可以測(cè)量它們的光譜特征,求出大氣氣體分子的密度,從而確定大氣中廢氣和有毒有害氣體的含量,并可用此來對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。災(zāi)害性大氣污染主要是沙塵暴。衛(wèi)星圖像擁有紅外通道，可以確定沙塵暴的位置,同時(shí)它所具有的高時(shí)間分辨率(如1小時(shí)重返),更有利于大尺度監(jiān)測(cè)沙塵暴的運(yùn)動(dòng)軌跡。目前沙塵暴研究和監(jiān)測(cè)的主要利用遙感手段。例如：

1.臭氧層監(jiān)測(cè)。因臭氧自身能夠吸收0.3微米以下的紫外區(qū)中的電磁波，故此可采用紫外波段進(jìn)行臭氧含量測(cè)定。此外，若大氣中的臭氧含量達(dá)到一定高度時(shí)，溫度也會(huì)隨之升高，所以也可采用紅外波段進(jìn)行探測(cè)。

2.有害氣體監(jiān)測(cè)。對(duì)于由自然或人為條件下生成的二氧化硫及氟化物等有害氣體，可采用間接解譯標(biāo)志進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通常情況下，當(dāng)植被受到一定程度的污染后，其對(duì)于紅外線的反射能力會(huì)有所降低，加之紋理、顏色等外在特征也會(huì)異于正常狀態(tài)下的植被，所以可利用植被這一特點(diǎn)，對(duì)污染情況進(jìn)行間接分析。二）在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

應(yīng)用遙感技術(shù)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)主要是以清潔水與污染水的反射光譜作為監(jiān)測(cè)依據(jù)。正常情況下，清潔的水體其反射率較低，而且對(duì)于在光的吸收較強(qiáng)，從而使得其在遙感影像中呈暗色調(diào)，這一特征在紅外譜段上更為明顯。在進(jìn)行水體監(jiān)測(cè)時(shí)，可將水色指標(biāo)及光譜特征作為遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)的主要依據(jù)。由于遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)的范圍較廣，從而使其在水體擴(kuò)散時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物的擴(kuò)散方向、排放源、影響范圍及程度，以便盡快找到污染源。因水體中的污染物種類較多，且過于繁雜，為方面遙感監(jiān)測(cè)，通常將水污染分為廢水污染、泥沙污染、熱污染、石油污染等幾種類型。

1.污染監(jiān)測(cè)。利用紅外傳感裝置能夠有效地監(jiān)測(cè)到水體中的熱污染，由于熱污染會(huì)釋放出熱效應(yīng)，紅外傳感器則可根據(jù)水體熱效應(yīng)的實(shí)際差異監(jiān)測(cè)到污染源，再通過計(jì)算機(jī)或光學(xué)分析，便可得出水體的等溫線，進(jìn)而達(dá)到對(duì)水體污染定量解譯的目的。

2.石油污染監(jiān)測(cè)。就港口和海洋而言，石油污染屬于一種較為常見的水污染。利用遙感技術(shù)對(duì)石油污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不但可以確定污染區(qū)的實(shí)際范圍和石油含量，同時(shí)還能追蹤到污染源。由于石油與海水的光譜特征差異較大，所以在很多光譜段上均可將石油與海水分開。

3.廢水污染監(jiān)測(cè)。由于廢水中所含的懸浮物種類較多且水色差異較大，加之特征曲線上的強(qiáng)度也有所不同，所以可采用多光譜合成圖像對(duì)廢水進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外根據(jù)廢水中水溫的差異情況，也可采用熱紅外進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（三）在地面污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

應(yīng)用遙感技術(shù)對(duì)地面污水的排放造成的污染,可應(yīng)用航空遙感拍攝的像片清楚地圈定出其污染范圍。例如,當(dāng)灌溉的農(nóng)田遭受污染后,作物的生長(zhǎng)在色調(diào)上有特殊變化,能同其他一般的禾苗區(qū)分開來。此外地下水的污染也會(huì)引起地面植被的變化,與正常生長(zhǎng)區(qū)的作物有不同的光譜表現(xiàn)。多光譜成像儀能監(jiān)測(cè)這些變化,從而圈定地面污染分布范圍,進(jìn)一步對(duì)地面污染做出預(yù)防規(guī)劃。

因此,應(yīng)用遙感技術(shù)，不但能圈定地面污染的分布范圍,而且還能夠?qū)Φ孛嫖廴具M(jìn)行規(guī)劃性的預(yù)防。例如,遙感綜合技術(shù)在煤炭的自燃隱火監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。煤炭的自燃隱火不但每年要燒掉十億噸煤炭資源,還要造成大面積的污染。地礦有關(guān)部門應(yīng)用航空紅外掃描儀,煤炭總公司應(yīng)用地面紅外測(cè)溫儀,按地表溫度的細(xì)微差異圈定隱火區(qū),區(qū)分出燃燒區(qū)和燃盡區(qū),分析其蔓延方向及規(guī)律,為大規(guī)模整治煤炭隱火提供了新的方法和經(jīng)驗(yàn)。

（四）在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

由于城市中一些工業(yè)企業(yè)的存在、汽車尾氣排放、固體廢棄物等，致使城市環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，人們的工作和生活都建立在城市環(huán)境的基礎(chǔ)上，環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣與人們的關(guān)系極為密切。利用遙感技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)到影響城市環(huán)境的具體因素，這樣有利于在進(jìn)行城市規(guī)劃中，對(duì)城市整體結(jié)構(gòu)及工業(yè)布局進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此來降低環(huán)境污染。遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面：其一，研究土地變化及分類；其二，通過遙感技術(shù)提供的各種信息，政府有關(guān)部門可以此作為依據(jù)，對(duì)城市的工業(yè)布局及人口分布進(jìn)行決策和管理。

（五）在固體廢棄物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

城市的固體廢棄物的類型主要有居民生活垃圾、建筑垃圾、工業(yè)垃圾，以及混合垃圾,以上幾種廢物的混合物等。根據(jù)遙感圖像的特征(如形狀、色調(diào)或色彩)可以有效地調(diào)查固體廢物堆場(chǎng),尤其是利用航空熱紅外圖像更為有效。由于固體廢物自身的物理化學(xué)分解作用,其溫度一般高于周圍地物,這在熱紅外圖像上有著明顯的色調(diào)特征。在城市中有的堆放物的影像特征與固體廢棄物堆很相似,解譯時(shí)容易混淆，因此需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行一些實(shí)地調(diào)查。例如,城鄉(xiāng)結(jié)合部的垃圾堆與農(nóng)村中的稻草堆粗看起來兩者色調(diào)、形狀都很接近,分布位置也無特點(diǎn)，但若仔細(xì)觀察可見稻草堆頂部凸出,邊界圓滑清晰,而垃圾堆則較平坦,邊界模糊。此外,由于城市中各種固體廢棄物堆場(chǎng)的分布在空間與時(shí)間上均受到各個(gè)城市多種環(huán)境因素的制約。因此,根據(jù)堆放物位置的分布特征來判定堆放物是堆放物判定中的重要一環(huán)。例如,在人口集中、建筑密度大、管理嚴(yán)格的城市中心區(qū),不太可能出現(xiàn)大面積的生活垃圾堆和工業(yè)垃圾堆,建筑垃圾堆只能堆在建筑工地周圍或較偏僻的小馬路上,而大的原料堆場(chǎng)也只可能出現(xiàn)在車站或碼頭附近,因此根據(jù)堆放位置可以進(jìn)行堆放物性質(zhì)的判斷,從而進(jìn)行正確的固體廢物堆場(chǎng)污染監(jiān)測(cè)。三．結(jié)論

總而言之，遙感綜合技術(shù)將幫助人們突破傳統(tǒng)污染監(jiān)測(cè)方法的局限,提高城市環(huán)境保護(hù)和污染監(jiān)測(cè)能力,保護(hù)生態(tài)環(huán)境的平衡、提高人們生存環(huán)境的質(zhì)量。同時(shí)它還將完成大量的基礎(chǔ)研究工作,建立中國(guó)典型地物的波譜數(shù)據(jù)庫和制定資源遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)范。環(huán)境保護(hù)現(xiàn)已成為我國(guó)一項(xiàng)重要的基本國(guó)策，在未來的工作中，應(yīng)加大遙感技術(shù)的應(yīng)用力度，使其在環(huán)境保護(hù)方面的作用得到充分發(fā)揮。

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第五篇：X-ray在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

X-ray在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

【摘要】由于食品加工的復(fù)雜性，食品生產(chǎn)過程中可能摻雜異物，相關(guān)的異物檢測(cè)設(shè)備就顯得必不可少，而目前異物檢測(cè)又以X-ray檢測(cè)技術(shù)最為先進(jìn)。本文基于新一代X-ray異物檢測(cè)機(jī)介紹了X-ray異物檢測(cè)在食品安全領(lǐng)域的重要應(yīng)用。【The Abstract】Because of the complexity of food processing, food production process, relevant foreign may doping detection equipment is essential to foreign bodies, and to Xray detecting machine introduces foreign Xray eyewinker detection

近幾年來，世界范圍內(nèi)發(fā)生了多起食品安全事故；在中國(guó)，食品加工行業(yè)這幾年可謂是“多事之秋”，從蘇丹紅到孔雀石綠，從福壽螺島三聚氰胺事件，嚴(yán)重打擊中國(guó)消費(fèi)者對(duì)食品安全的信心。我們不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致食品安全事故原因主要來自三方面：微生物污染、化學(xué)污染、物理性污染。而物理性污染是指由于種種原因在生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中食品中混入各種異物。異物的種類分為硬質(zhì)異物和軟質(zhì)異物。前者如金屬異物、石頭、玻璃等；后者如昆蟲、毛發(fā)、包裝帶等。為了能減少物理性污染的危害，科學(xué)家研制出了異物檢測(cè)設(shè)備，其中X-ray異物檢測(cè)機(jī)最為先進(jìn)。X-ray異物檢測(cè)機(jī)利用X-ray可對(duì)肉制品、水產(chǎn)、糧食類產(chǎn)品、焙烤食品等產(chǎn)品進(jìn)行在線實(shí)時(shí)綜檢測(cè)，并可對(duì)金屬包裝食品進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)?！?】X-ray的理化性質(zhì)

X-ray 與電波，微波，紅外線一樣同屬電磁波，區(qū)別僅是波長(zhǎng)和頻率不同而已而。因此具有波粒二像性。但與核輻射的放射線有本質(zhì)。X-ray 的波長(zhǎng)范圍為10?12～10?8m。X-RAY照射食品后不會(huì)有殘留，合理劑量的照射也不會(huì)對(duì)人體造成傷害。

根據(jù) X-ray 的波長(zhǎng)劃分，我們通常分為軟 X-ray 和硬 X-ray。X-ray 中波長(zhǎng)較短的部分能量大，穿透物體的能力強(qiáng)；X-ray 中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的部分能量小，穿透物體的能力差。X-ray 的劃分只是相對(duì)的，并沒有嚴(yán)格和科學(xué)方法。有學(xué)者將 X-ray 按照產(chǎn)生的管電壓劃分軟 X-ray(10-50kV),硬 X-ray(10-300kV)。

應(yīng)用 X-ray 對(duì)物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)部無損傷檢測(cè)，需要根據(jù)具體材料和情況來選擇 X-ray 的能量。比如，被檢測(cè)材料密度大、厚度大時(shí)，一般應(yīng)選擇較硬的 X-ray。有時(shí)為了同時(shí)透照厚度較大的被檢物，也往往相對(duì)地選擇較硬的 X-ray。透照輕金屬或非金屬等密度小的材料，應(yīng)選用較軟的 X-ray。

在食品安全異物無損檢測(cè)中，通常采用使用 60 kV 以下的管電壓來獲得強(qiáng)度不是很大的軟 X-ray。【2】X-ray異物檢測(cè)的工作原理：

X射線(X-ray)檢測(cè)機(jī)是在不損壞被檢物品的前提下使用低能量X 光，快速檢測(cè)出被檢物品的內(nèi)部質(zhì)量和其中的異物，并通過計(jì)算機(jī)顯示被檢物品圖像的測(cè)試手段。

當(dāng)待檢品經(jīng)X射線照射后，物質(zhì)的密度和原子序數(shù)越大，物質(zhì)吸收X射線的比率也會(huì)越大。而食品中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、水分以及骨頭（鈣質(zhì)）、玻璃（硅質(zhì)）、金屬和毛發(fā)等成分均對(duì)X射線有不同的吸收比率。X射線檢測(cè)系統(tǒng)就是根據(jù)上述原理實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品輸送至X射線照射區(qū)，檢測(cè)裝置將自動(dòng)測(cè)定X射線的透射比率。由于食品中異物成分比食品成分更能吸收X射線能量，因此，當(dāng)含有異物的產(chǎn)品經(jīng)X射線照射后，其能量會(huì)被大量吸收，X光檢測(cè)器測(cè)量透過被檢測(cè)物的光束強(qiáng)度，來檢測(cè)物品中是否含有不同于產(chǎn)品本身物質(zhì)成分的異物?！?】X-ray異物檢測(cè)機(jī)異物判斷檢測(cè)流程 3.1.X-ray圖像采集

系統(tǒng)線陣探測(cè)器采用逐行掃描方法得到被檢物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像數(shù)據(jù)，在對(duì)待檢食品進(jìn)行線掃描的同時(shí)，對(duì)圖像行灰度進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，發(fā)現(xiàn)灰度曲線有比較大的波動(dòng)點(diǎn)，立刻記錄下來，但此時(shí)不能立即做出有異物的判斷，因?yàn)橛袝r(shí)候噪聲也可能引起圖像像素的波動(dòng)。繼續(xù)掃描，如果連續(xù)多行都出現(xiàn)類似的波動(dòng)情況，基本上就可以判定食品中含有異物，但對(duì)于異物所在的位置，異物的形狀等特征需要進(jìn)一步的處理才能判斷出來。并且進(jìn)一步的判斷處理需要在整幅圖像上進(jìn)行。如果行灰度曲線波動(dòng)比較平緩，則不能肯定是否含有異物，需要將整幅圖像采集完畢后進(jìn)行處理判斷。

3.2.X-ray 圖像分析

通過采集不同食品X-ray圖像，對(duì)所得圖片進(jìn)行分析可以看出，食品異物檢測(cè)圖像具有如下的性質(zhì)：

1.對(duì)于不同的待檢食品，經(jīng)過 X-ray 照射成像后的灰度一般不同，即食品的背景灰度值因食品各異而不同；

2．不同的異物對(duì) X-ray 的能量吸收率不同，它們?cè)?X-ray 成像圖片中的灰度值也不一樣，金屬、石頭等的吸收率較大，在圖片中的灰度值較小，玻璃、塑料等的吸收率較小，在圖片中的灰度值較大，有些和背景圖象相差不是很明顯。

3.異物的邊緣模糊。有些異物邊緣與背景圖之間沒有明顯的灰度變化。4.背景灰度不均勻，不同的區(qū)域灰度不同，有的高于異物的灰度值，有的區(qū)域低于異物的灰度值。

5.待檢食品形狀復(fù)雜，并且圖片中食品以外的部分是大面積的白色背景?！?】基于以上檢測(cè)原理，X-ray異物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)金屬異物有更高的敏感度（最高檢出精度金屬球Ф0.3mm，金屬絲Ф0.28×2mm）,此外還能檢測(cè)出玻璃，石頭，PVC，硬骨頭，橡膠等非金屬異物;敏感度不受產(chǎn)品溫度，水分鹽分含量的影響;對(duì)不銹鋼為代表的非磁性金屬異物有著與鐵等磁性金屬材料同樣的高敏感度;不受鋁膜，鍍鋁膜包裝材料的影響。

此外，還具備如下擴(kuò)展功能：1． 對(duì)火腿腸兩端金屬卡扣的屏蔽功能。2． 對(duì)包裝盒的邊沿的屏蔽功能。3． 對(duì)指定領(lǐng)域的部分屏蔽功能。4． 包裝內(nèi)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)功能。5． 包裝內(nèi)產(chǎn)品缺失檢查功能。6． 包裝內(nèi)產(chǎn)品斷裂檢查功能。7． 包裝內(nèi)附屬品（贈(zèng)卡，料包等）的缺失檢查功能。

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