第一篇：超聲C掃描噴水檢測系統在復合材料檢測中的應用

眾所周知，波音787飛機是世界上第一款全復合材料的民用大客機。2006年底，哈爾濱飛機工業(集團)有限責任公司（哈飛）被正式確認為波音787翼身整流罩全球唯一供應商，承擔2007～2021年這一產品的全部交付任務。

2007年，亞洲最大的復合材料生產基地在哈飛建成，隨著該基地的建成，哈飛也陸續采購了一批國內外最先進的設備，其中包括英國超聲波科學有限公司（USL）生產的超聲波 C掃描噴水復合材料檢測系統，系統有效掃描范圍為 8m×1.5m×3m。

目前，該設備已經通過了哈飛最終驗收。近期，波音負責該設備認證的人員對該設備的主體認證也基本結束，并對該設備給予了很高的評價。USL噴水C掃描系統的順利完成，為波音787復合材料零件生產提供了保障，也將為未來中國大飛機的制造提供幫助。

哈飛 C掃描噴水系統的優勢（1）檢測速度快。

現場掃描一個長2.7m，寬1.4m的曲面零件，US L系統在步進2.0mm 條件下，掃描速度為700mm/s，用時1h15min。

（2）系統自動化程度高。

系統共有17軸，包括10個探頭運動軸，5個夾持工裝軸及2個水泵驅動軸。（3）USL獨有的PM30超聲發射接收板卡。

可同時進行對數放大和線性放大，穿透傳輸和脈沖回波掃描可同時進行，使仿形和探傷一次完成，而無需進行第2次掃描。

（4）特制的探頭連接線及其他抗干擾措施。

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

可進行雙曲面（二維方向曲面）掃描檢測。如果加裝特殊掃查臂，可進行“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，聲波傳輸更穩定。

（7）加裝紫外線殺菌系統。能夠對循環水進行殺菌凈化。（8）計算機控制水流速。

對水流速度進行實時控制，對于不斷變化的水流噴射角度和高度的改變進行補償。（9）“教與學”功能。

掃描軌跡可由CATIA數據產生，也可以利用超聲波測量建立的坐標進行“教與學”。（10）C掃描圖像的三維成像。

（11）表面跟蹤測量缺陷的真實尺寸（不是二維投影測量）。

哈飛的C掃描系統

哈飛噴水 C 掃描系統組成 1 機械掃描系統（1）基座結構。

該系統放置在一個槽式基座上，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、下部及垂直結構均由擠出成型鋁合金制成，在保證強度的基礎上，盡可能減重，以使系統能夠高速運行。

（2）X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B。

X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B 均由直流伺服電機驅動。高品質的線性軸承在惡劣條件下具備較長的使用壽命。精密光學編碼器適用于長軸線型測量，具有較高的分辨率和可重復性。

U S L通過將垂直的機械臂改為水平的機械臂，并將發射和接收探頭安裝在機械臂的末端，這解決 了檢測凹陷較深零件的需要。U S L同時還設計了一種獨特的可移動噴水總成，使其能夠進入半徑很小的曲面內進行檢測。而在過去，通過穿透式還無法檢測內徑很小的“C”型零件，伴隨著USL新的設計出現，使其成為可能。

（3）裝有電機驅動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被檢測零件的支撐和定位。該工裝有 5 根可編程的運動軸——這些軸移動到為每一個部件預先編好的位置，以提供一個固定的并且可重復的零件夾持位置。該工裝是掃描系統一部分，但也可以縮回，以使“滾入”工裝能夠完全進入。

（4）水泵系統。

掃描系統下方裝有一個儲水槽——由噴水器噴出的水流進該儲水槽。2個獨立的直流電機驅動水泵，裝在該儲水槽中——這2個水泵能提供獨立的 2 股水流分別到各自的噴水嘴。水泵速度由電機驅動器和計算機系統控制，可通過運轉水泵，在需要時提高水流速。電子系統（1）計算機系統。

一個19英寸（48.28cm）電器箱安裝有工業電腦，用來控制整個系統、數據收集、C掃描圖像顯示和圖像/數據處理。

（2）直流電機電力供應和運動控制。

電腦控制所有的17個軸運動，包括控制10軸掃描運動的伺服控制板卡，控制5軸工裝定位的步進控制板卡，及控制2軸水泵的伺服控制板卡。

為了運動的手動控制，提供一個遙控(操縱桿)器，帶有開關和按鈕來選擇想要控制的軸。操縱桿的運動是漸進的，軸的速度依操縱桿的動作而定。在電腦顯示器上，所有軸的位置信息都被不間斷地實時更新。

（3）超聲波擴展板卡。

USL的超聲波系統與電腦相結合。系統的所有參數都從屏幕菜單上由電腦控制。這些參數都可以儲存并自動裝載，這樣就不需要手工設置這樣的重復工作。

這個系統可以多閘門同時獲取脈沖回波(線性放大器)和穿透傳輸(對數放大器)數據，同時還可采集振幅和聲時數據。

這些板卡包括：

·PM30脈沖收發器：這是低噪音的脈沖收發器，帶有一個對數放大器，提供高達 95dB的瞬間動態范圍和帶有 DAC及類似功能的一個高增益線性放大器。這個對數檢測功能意味著可達 95dB的信號變化能夠一次采集得到。

·ADC100 模擬-數字轉換器：該轉換器將從脈沖收發器得到的 A掃描波形數字化，并在電腦屏幕上顯示出數字A掃 描。ADC100以100MHz 單發射狀態將信號數字化，數字化的數據被傳送到一個DSP板來處理。相同時間采樣，其取樣率增加到>1GHz?！SP100 數字信號處理板：該板卡提供達8個監控閘門，可在最大掃描速度及脈沖重復頻率下操作?？捎绍浖磉x擇閘門，來提供振幅、聲時或相監控能力。例如可設置 2個振幅閘門和 1個聲時閘門，1個振幅閘門監控不顯眼的缺陷，1個作為底面監視，聲時閘門用于監控壁厚 /材料速度。在掃描時，每個閘門都儲存一個C掃描圖像，所有閘門都能實時地被同時成像。

（4）噪音處理單元。

USL的系統另一個設計上的特點就是通過消除內部和外部噪音源，使其更好地達到客戶的要求，提高缺陷判斷的精確性，減少誤判。

眾所周知，由于復合材料的結構特性，如果采用較高頻率的超聲波，其信號將由于衰減和噪音干擾嚴重，使檢測信號無法識別；而如果采用低頻超聲波，又無法滿足檢測缺陷精度的要求。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果。

哈飛USL系統操作臺 軟件功能

USL公司積累20年的設計經驗，集合了豐富的軟件功能，得到了各大中國飛機制造商的認可。

（1）A掃描顯示。

A掃描以數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）實時C掃描顯示。實時C掃描顯示是以穿透傳輸和脈沖回波模式里的閘門峰值振幅和 / 或聲時為基礎的。菜單允許操作員選擇用于顯示/存儲圖像的不同通道和模式。通常地，一個圖像實時顯示，同時其他圖象被存儲作為稍后的顯示和分析。

具有調色板功能，可對顯示的顏色進行調色，還可以進行圖像縮放、平移、滾動等操作。（3）“教與學”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“教授”正確的操縱器位置。教授點數量依零件的復雜性、彎曲的程度及曲面的明顯變化的程度而定。當教授位置已輸入后，“掃描計劃”保留在存儲器中留作后用。在掃描時，教授點之間軸的位置隨著系統的移動被實時插入。

（4）導入CATIACAD文件。

復雜的掃描輪廓可由CATIACAD文件生成。這個輪廓是由系統中10個以上的具有相同設置的同步運動軸實現的。這個掃描平面圖是由MFFROG的APT文件生成的，MFPROG是一個CATIA模塊?；镜腃ATIA數據首先用于生成零件表面的三維輪廓——接著這個會轉化為真正的軸的位置。這個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可視化，操作人員還可以調節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部分。包括：

·柱狀圖計量。圖像中選擇的區域可被勾勒出以顯示柱狀圖，從而根據振幅或聲時測量來顯示圖像像素的百分比分布

·缺陷的尺寸測量和其他功能。這個可以通過屏幕上的鼠標箭頭來實現。對于彎曲的零件，相對于二維平面上的投影尺寸而言，真正的表面尺寸可以計算出來。（一個二維投影的尺寸可能低估了缺陷的實際尺寸）。這個功能也能用來測量缺陷之間的距離。

·能把2個被選的圖像結合一起，應用數學函數來突出可能的缺陷區域。（6）打印報告。

檢測報告格式可根據客戶需要進行修改。（7）遠程分析與診斷。

通過 Internet 與英國總部連線，遠程操控計算機來進行分析與診斷。（8）升級服務。

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

第二篇：超聲泄漏檢測應用范圍的概述

超聲波泄漏檢測

泄漏檢測、密封性測試、氣密性測試

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

根據物理學原理，氣體總是由高氣壓側流向低氣壓側，當壓差只出現于小孔時，氣體產生的湍流將在小孔處產生“超聲波”。利用此原理，超聲波泄漏探測技術可以精確定位氣體泄漏點，因而可以用于對缺陷點的定位?！俺暡ㄐ盘柊l生器”可以在容器或艙室內產生超聲波信號，如果容器或艙室的密封存在缺陷，超聲波信號就會從缺陷處泄漏出來。超聲波泄漏檢測儀可以接收到泄漏發出的超聲波信號，通過“外差法”（Heterodyning）將超聲波信號轉換為音頻信號，使用者透過耳機來聽到這些聲音，通過儀器顯示屏看到強度指示，判斷泄漏量的大小。

超聲波技術相對“絕對壓力法、壓差法、氣泡法”，操作簡單、適用范圍廣、準確可靠

應用：

航空航天工業：機艙座艙壓力泄漏、軍用，民用飛機的機艙玻璃、飛機副翼和尾翼密封性檢測、航天器密封探測、應急氧氣系統、氮氣系統、油箱泄漏、燃料系統泄漏、總靜壓系統、氣壓閥、熱氣管泄漏、空氣輸送系統、緊急救生筏、輪胎氣壓系統、飛機艙門、飛機蒙皮密封、飛行器和直升機的完整性、座艙窗戶、空調系統泄漏、救生設備、氣壓系統泄漏及軸承

船舶海洋工業： 綜合水密測試、防水測試、艙口蓋、隔水艙、水密門、閘門、LNG儲槽、冷藏船、氣墊船、汽艇、天然氣運輸船、空壓系統、氣壓系統泄漏、冷凍系統泄漏、閥門、熱交換器、蒸汽冷卻器、冷凝器、軸承監測、泵浦、電氣開關、接線盒、繼電器、蒸汽閥、冷凍器泄漏、氮氣管泄漏、壓縮機等

車輛交通工業：汽車門窗密封性、火車門窗玻璃的密封、風噪音、空調系統泄露、液化氣槽車、冷藏車、油罐車、氣動剎車系統、漏水（QC檢測）、軸承系統；軸承檢查和潤滑失效與過度潤滑監測

電力電氣工業：遠距離檢測高壓氣體泄漏、高壓放電耗電故障、空冷系統負壓漏點檢測、高壓冷、熱閥門內漏檢測、發電機組氫氣泄漏檢測、，高速軸承故障在線檢測，檢測閥門及管道內漏，高空高溫高壓管道的密封性在線檢測，電廠大修期間的各類鍋爐、罐體、管道密封性檢測，高噪音震動下的電機軸承狀態檢測，高壓開關設備（斷電器，隔離開關等）在線質量檢測，變壓器及高壓輸電線路接頭狀態檢測，風冷島遠距離漏點檢測，真空系統管道漏點檢測，汽輪機漏點檢測，閥門內漏檢測、絕緣子故障偵測定位、電氣設備局部放電偵測、電暈放電偵測、高壓開關絕緣檢測，各類關鍵軸承狀態檢測，各類廢氣處理系統的密封性監測，凝汽設備完好性檢測，主變壓器的高壓接頭完好性檢測，各類高壓開關設備（斷電器、隔離開關等）在線質量檢測

石油化學工業：加油站、石油管道泄漏檢測、運輸容器的泄漏檢測（氮氣，空氣，甲烷-丁烷）、壓力系統泄漏檢測、高壓閥故障檢測、蒸汽瓣閥故障偵測、電氣局部或電弧放電偵測、軸承齒輪故障檢測 軍事工業系統：車輛、軍艦、氣墊船、潛艇、飛行器、航天器、武器系統、燃料泄漏、核設施完整性

客戶資料：

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

第三篇：防火墻和入侵檢測系統在電力企業信息網絡中的應用

防火墻和入侵檢測系統在電力企業信息網絡中的應用

摘要：文中通過分析電力企業信息網絡的結構和對網絡安全的要求，在歸納了防火墻和入侵檢測系統在網絡中的防御功能的基礎上，提出了將防火墻和入侵檢測系統運用到電力企業信息網絡的具體方案，并對相關技術和網絡安全體系的建設進行了討論。

0 引言

當前，電力系統已基本形成了自己的生產過程自動化和管理現代化信息網絡，并在實際生產和管理中發揮著巨大的作用。隨著全球信息化的迅猛發展，電力系統必將加強與外部世界的信息交流，以提高生產和管理效率，開拓更廣闊的發展空間。然而，網絡開放也增加了網絡受攻擊的可能性。與外部網絡的連接必然面臨外來攻擊的威脅。對于關系到國計民生的電力系統而言，網絡安全必須作為一個重大戰略問題來解決。目前，防火墻技術作為防范網絡攻擊最基本的手段已經相當成熟，是抵御攻擊的第一道防線，入侵檢測系統(intrusion detective system，縮寫為IDS)作為新型的網絡安全技術，有效地補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絡系統的安全。

本文首先分析電力企業信息網絡的結構，并結合其特點和對網絡安全的特殊要求，就如何有效地將防火墻和入侵檢測技術運用到電力企業信息網絡中進行探討。1 電力系統的信息網絡

電力系統的信息網絡[1]分為兩大模塊：監控信息系統(supervisory information system，縮寫為 SIS)和管理信息系統(management information system，縮寫為MIS)。

SIS對生產現場進行實時監控，從分布在生產現場的許多點采集數據，再由系統中的計算單元進行性能計算、故障診斷等，將結果存放到實時數據服務器，為生產現場實時提供科學、準確的數據，以控制整個生產過程。SIS包括CRT監控系統、DCS(數據通信系統)、FCS(現場總線控制系統)等子系統。

MIS的功能是實現企業自動化管理，包括若干子系統，分別實現生產經營管理、財務和人事管理、設備和維修管理、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，為管理人員提供智能支持，是企業管理規范化、科學化的基礎。

目前電力系統的信息網絡一般將SIS和MIS分做同一網絡中的兩個子網，并分別配置服務器，兩子網之間用網關連接，如圖1所示。

DPU(分散過程控制單元)從生產現場采集數并發送到高速數據網供DCS各工作站分析處理，同時為了保證SIS的網絡安全，SIS以太網通過網關與MIS服務器連接，作為MIS到SIS的入口并管理MIS對SIS的訪問。

SIS和MIS功能各異，對安全的要求也有所不同。SIS由于與現場生產息息相關，一旦遭到入侵，勢必影響生產甚至造成惡性事故，所以其安全性要求更高。現行的網絡結構也充分體現了這一特點，對 SIS實施更高級別的保護。

當局域網與外部網絡連接后，MIS要向外界提供服務，網絡面臨的威脅將空前廣泛、尖銳，這時原有的安全系統顯然過于單薄，必須在原有基礎上制定更嚴密、可靠的防御體系。

在安全的操作系統基礎上，防火墻結合IDS是一種較為理想的解決方案。2 防火墻

防火墻[2]是防范網絡攻擊最常用的手段，是構造安全網絡環境的基礎工程。它通常被安置在內部網絡與外部網絡的連接點上，將內部網絡與外部網絡隔離，強制所有內部與外部之間的相互通信都通過這一節點，并按照設定的安全策略分析，限制這些通信，以達到保護內部網絡的目的。

2．1 防火墻的體系結構[3] 構造防火墻時通常根據所要提供的服務、技術人員的技術、工程的性價比等因素采用多種技術的組合，以達到最佳效果。

目前常見的防火墻體系結構有以下幾種：

a．雙重宿主主機體系結構。在內部網絡與外部網絡之間配置至少有兩個網絡接口的雙重宿主主機，接口分別與內部、外部網絡相連，而主機則充當網絡之間的路由器。這樣，內部、外部網絡的計算機之間的IP通信完全被阻隔，只能通過雙重宿主主機彼此聯系。

b．屏蔽主機體系結構。這種結構的防火墻由路由器和堡壘主機構成，路由器設置在內部、外部網絡之間，實現數據包過濾。堡壘主機設置在內部網絡中，外部網絡的計算機必須連接到堡壘主機才能訪問內部網絡。

c．屏蔽子網體系結構。利用兩個路由器(內部路由器和外部路由器)將內部網絡保護到更深一層，而在兩個路由器之間形成一個虛擬網絡，稱之為周邊網絡，堡壘主機連接在周邊網絡上，通過外部路由器與外部網絡相連。這樣，如果入侵者突破了外層的防火墻，甚至侵入堡壘主機，內部網絡依然安全。

2．2 電力企業信息網防火墻的結構設計

電力系統對安全性的高度要求，企業信息網絡的安全問題應該予以格外關注。必須組建科學、嚴密的防火墻體系，為企業內部網絡尤其是內部網絡中的SIS子網提供高度的網絡安全。

電力企業內部網絡由兩個安全級別不同的子網 MIS和SIS構成，其中SIS對安全要求更高，因此它僅向MIS提供服務而不直接與外部網絡相連，由 MIS向外界提供服務?；谶@個特點，防火墻宜采用屏蔽子網的體系結構，如圖2所示。

MIS作為體系中的周邊網，SIS作為內部網。設置兩臺屏蔽路由器，其中外部路由器設在MIS與外部網絡之間，內部路由器設在SIS與MIS之間，對進出的數據包進行過濾。另外，堡壘主機連接在

MIS中，對外作為訪問的入口，對內則作為代理服務器，使內部用戶間接地訪問外部服務器。

應該強調的是，MIS的堡壘主機極有可能受到襲擊，因為所有對內部網絡的訪問都要經過它，因此，在條件允許的情況下，可以在MIS中配置兩臺堡壘主機，當一臺堡壘主機被攻擊而導致系統崩潰時，可以由另一臺主機提供服務，以保證服務的連續性。同時，在MIS中配置一臺處理機，與內部路由器組成安全網關，可以作為整個防火墻體系的一部分，控制MIS向SIS的訪問以及對數據傳輸進行限制，提供協議、鏈路和應用級保護。網關還應考慮安全操作系統問題，Win2000[4]是一個可行的選擇。盡管可能還存在一些潛在的漏洞，Win2000依然是目前業界最安全的操作系統之一。由于SIS僅對MIS的固定用戶提供服務，同時考慮到SIS的安全要求，對網關的管理可以采取Client／Server方式，這樣雖然在實現上較Browser／Server方式復雜一些，但卻具有更強的數據操縱和事務處理能力，以及對數據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現了內部網絡的安全，但它的以下幾個致命的缺陷使得單一采用防火墻技術仍然是不可靠的。

a．無法防范病毒。雖然防火墻對流動的數據包進行嚴格的過濾，但針對的是數據包的源地址、目的地址和端口號，對數據的內容并不掃描，因此對病毒的侵入無能為力。

b．無法防范內部攻擊。從防火墻的設計思想來看，防范內部攻擊從來就不是它的任務，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還需要其他防御手段來加以充實。3 IDS IDS(入侵檢測系統)是一種主動防御攻擊的新型網絡安全系統，在功能上彌補了防火墻的缺陷，使整個安全防御體系更趨完善、可靠。

3．1 入侵檢測原理與實踐

IDS以檢測及控制[5]為基本思想，為網絡提供實時的入侵檢測，并采取相應的保護措施。它的設計原理一般是根據用戶歷史行為建立歷史庫，或者根據已知的入侵方法建立入侵模式，運行時從網絡系統的諸多關鍵點收集信息，并根據用戶行為歷史庫和入侵模式加以模式匹配、統計分析和完整性掃描，以檢測入侵跡象，尋找系統漏洞。

IDS一般分為基于主機的IDS和基于網絡的IDS兩種?；谥鳈C的IDS其輸入數據來源于系統的審計日志，用于保護關鍵應用的服務器；基于網絡的IDS輸入數據來源于網絡的信息流，用于實時監控網絡關鍵路徑的信息。目前的入侵檢測產品通常都包括這兩個部件。

在實踐中，IDS一般分為監測器和控制臺兩大部分。為了便于集中管理，一般采用分布式結構，用戶在控制臺管理整個檢測系統、設置監測器的屬性、添加新的檢測方案、處理警報等。監測器部署在網絡中的關鍵點，如內部網絡與外部網絡的連接點、需重點保護的工作站等，根據入侵模式檢測異常行為，當發現入侵時保存現場，并生成警報上傳控制臺。3．2 在電力企業信息網中運用IDS 電力企業的安全涉及國家安全和社會穩定，建議盡可能使用國產檢測系統，如北京中科網威“天眼”入侵檢測系統[6]清華紫光Unis入侵檢測系統等，這些產品在技術上已相當成熟，且在不斷升級。

安裝IDS的關鍵步驟是部署檢測器與控制臺。針對電力企業網絡的特點，首先，可以在外部路由器與外部網絡的連接處部署監測器(如圖3所示)，以監測異常的入侵企圖。在防火墻與MIS之間部署監測器，以監視和分析MIS與外部網絡的通信流。然后，分別在MIS和SIS中部署一臺監測器，監視各子網的內部情況；控制臺設置在MIS中。最后，根據實際情況為個別需重點保護的服務器、工作站安裝基于主機的入侵檢測軟件，保護重要設備。

安裝IDS后，更具挑戰性的工作就是有效地運行IDS。防火墻在測試和設置后便開始工作了，而 IDS則不同。IDS提供實時檢測需要管理員“實時”地配合，管理員要做好處理各種警報的準備工作；在系統發出警報時要判斷是否誤報，正確處理警報，決定是否關閉系統或是繼續監視入侵者以收集證據等，都需要管理員就地解決。只有管理員及時采取恰當的處理方法，才能真正發揮IDS的功效。4 安全體系的運作與后期擴充

雖然防火墻的防護是被動的，而IDS是實時的，但安全體系(包括各單一主機自身的安全體系)是作為一個整體協同運作的。目前的主機和網絡設備都具有完備的安全審計功能，IDS可以充分利用系統的網絡日志文件作為必要的數據來源，而當 IDS發現可疑行為時又需要其他主機或防火墻采取相應的保護措施，例如通知防火墻對可疑IP地址發來的數據包進行過濾等。

當然，從技術方面來說，網絡安全所涉及的范圍是相當廣泛的，包括安全的操作系統、防火墻、安全審計、入侵檢測、身份認證、信息加密、安全掃描、災難恢復等。防火墻結合IDS只是形成了安全體系基本內容，還需要在系統運行中運用多種技術不斷充實安全體系的功能，例如在系統中配置掃描器，定期進行風險評估和查找漏洞，升級防火墻或者向IDS中添加新的攻擊方式等。同時，任何防御體系都不可能保證系統的絕對安全，必須不斷提高系統管理人員的技術水平，密切關注網絡安全的發展動態，及時升級網絡防御系統，提高系統的防御能力。5 結語

當前，電力企業正以原有設施為基礎，構建企業與電力公司、企業與企業間的信息網絡，網絡安全是一個不可忽視的問題。防火墻與入侵檢測技術相結合，為網絡安全體系提供了一個良好的基礎，對保障系統安全發揮不可忽視的作用。當然，完備的安全體系還需要其他多種安全技術從功能上進一步完善，同時，安全問題不僅是一個技術問題，也是一個系統工程，需從組織管理、法律規范等多方面予以支持。H-2002-5

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第四篇：遙感在環境檢測中的應用

遙感在環境檢測中的應用

班級：測繪C111 姓名：鄭廣震 學號：117568

遙感在環境檢測中的應用

摘要：現階段，由于多方面因素的影響，使得我國的城市環境污染日益嚴重，各類突發性環境污染事故比比皆是，從而導致生態環境失衡。環境監測作為控制環境污染的主要途徑之一，其作用得以彰顯。然而，我國幅員遼闊，僅憑現有的環境監測工作站及監測技術很難實現全方位監測，而且及時性和準確性也難以保證。遙感技術以其自身諸多優點，被廣泛應用于各個領域當中，該技術在環境監測方面的效果也比較明顯。基于此點，本文就城市環境監測中遙感技術的應用進行淺談。

關鍵詞：環境監測；遙感技術；紅外遙感

一、遙感技術概述

遙感技術是從人造衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環境和資源的技術。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術。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地物目標的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感。把遙感器裝在航天器上進行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務的整套儀器設備稱為遙感系統。航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進行感測，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實時地物信息。因此航空和航天遙感技術在國民經濟和軍事的很多方面獲得廣泛的應用。例如應用于氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。

遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛星發射成功，大大推動了遙 感技術的發展。現代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環節。完成上述功能的全套系統稱為遙感系統，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、電視攝像機、多光譜掃描儀、成象光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。傳輸設備用于將遙感信息從遠距離平臺(如衛星)傳回地面站。信息處理設備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數字圖像處理機等。

遙感（RS）與地理信息系統（GIS）技術的發展及其在地理學研究中越來越廣泛和深入的應用，已經導致這一學科研究方法，特別是地理學研究中空間對象的觀測與信息獲取方法產生了根本性的變化，極大地提高了對地觀測能力和豐富了觀測內容，深化了人們對地理現象的認識。

（一）遙感技術分類

遙感技術主要是指通過物體對電磁波的輻射或反射，不與物體進行直接接觸，遠距離辨識及測量目標對象的一種監測技術。按照所使用的監測波段不同，該技術可分為以下幾種類型：熱紅外遙感技術、可見光反射紅外遙感技術和微波遙感技術。

（二）遙感技術的特點和作用

遙感技術的特點如下：監測速度快、范圍廣、能夠進行長時間動態監測、投入成本低、回報高、無需現場采集樣本、可以發現常規法無法監測到的污染源；其較為明顯的作用是可對指定區域進行跟蹤測量，并且能夠快速獲取與污染有關的全方面信息，如污染源位置、污染范圍、污染物分布及擴散情況、大氣生態效應等等。（三)遙感技術的優越性

探測范圍大：航攝飛機高度可達10km左右；陸地衛星軌道高度達到910km左右。一張陸地衛星圖像覆蓋的地面范圍達到3萬多平方千米，約相當于我國海南島的面積。我國只要600多張左右的陸地衛星圖像就可以全部覆蓋。獲取資料的速度快、周期短。實地測繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復一次；陸地衛星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行探測；不僅能探測地表的性質，而且可以探測到目標物的一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力；遙感技術獲取的信息量非常大，以四波段陸地衛星多光譜掃描圖像為例，像元點的分辨率為79×57m，每一波段含有7600000個像元，一幅標準圖像包括四個波段，共有3200萬個像元點。

（四）遙感技術的應用范圍

目前，遙感技術已在我國諸多領域內得到廣泛應用，具體包括：農林牧漁業環境監測；地質、地理、水文、氣象、海洋等環境監測；城鄉規劃、資源勘探、軍事偵察、土地資源管理等等。現階段，隨著科技水平的發展速度不斷加快，促進了遙感技術的發展，該技術目前能夠測出水中大部分微量元素的實際含量，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，在固體污染物的測量方面也有一定的作用。

城市的飛速發展帶來了一系列城市污染問題。常規的人工調查方法由于周期長，耗資大，不能及時反映城市環境變化的趨勢。而遙感（RS）技術由于具有快速、準確、大范圍和實時地獲取資源環境狀況及其變化數據的優越性，成為城市環境監測的主要手段。

城市環境是自然環境和社會環境綜合作用下的人工環境。污染物一般可分為化學性、物理性和生物性三大類。其中，現在遙感技術可以有效地監測城市中的大氣污染、水污染、地面污染、固體廢物堆場污染和熱污染，并且可以監測城市土地利用變化、城市交通、災害預警等方面。

二、遙感技術在城市環境監測中的具體應用

（一）在大氣環境監測中的應用

大氣污染主要是指工業和生活燃煤排放的廢氣煙塵、粉塵、揚塵以及人工合成物質自然揮發有毒有害氣體對大氣的破壞。遙感綜合技術在城市環境監測為大氣環境質量監測和評價提供了有效的途徑。根據遙感影像特征可對大氣污染的范圍、污染源的位置、污染物的擴散途徑進行監測結合實地觀測數據還可對大氣污染的程度進行測定。常規的大氣環境監測的做法是在典型區布點采樣,在室內分析大氣中污染物的含量,并據此來監測和評價大氣環境質量。量點的監測數據來評價全區,代表性和可靠性均差。

或者通過對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,并可用此來對大氣環境進行監測。災害性大氣污染主要是沙塵暴。衛星圖像擁有紅外通道，可以確定沙塵暴的位置,同時它所具有的高時間分辨率(如1小時重返),更有利于大尺度監測沙塵暴的運動軌跡。目前沙塵暴研究和監測的主要利用遙感手段。例如：

1.臭氧層監測。因臭氧自身能夠吸收0.3微米以下的紫外區中的電磁波，故此可采用紫外波段進行臭氧含量測定。此外，若大氣中的臭氧含量達到一定高度時，溫度也會隨之升高，所以也可采用紅外波段進行探測。

2.有害氣體監測。對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，可采用間接解譯標志進行監測。通常情況下，當植被受到一定程度的污染后，其對于紅外線的反射能力會有所降低，加之紋理、顏色等外在特征也會異于正常狀態下的植被，所以可利用植被這一特點，對污染情況進行間接分析。二）在水環境監測中的應用

應用遙感技術對水環境進行監測主要是以清潔水與污染水的反射光譜作為監測依據。正常情況下，清潔的水體其反射率較低，而且對于在光的吸收較強，從而使得其在遙感影像中呈暗色調，這一特征在紅外譜段上更為明顯。在進行水體監測時，可將水色指標及光譜特征作為遙感技術監測的主要依據。由于遙感技術監測的范圍較廣，從而使其在水體擴散時能夠及時發現污染物的擴散方向、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，為方面遙感監測，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.污染監測。利用紅外傳感裝置能夠有效地監測到水體中的熱污染，由于熱污染會釋放出熱效應，紅外傳感器則可根據水體熱效應的實際差異監測到污染源，再通過計算機或光學分析，便可得出水體的等溫線，進而達到對水體污染定量解譯的目的。

2.石油污染監測。就港口和海洋而言，石油污染屬于一種較為常見的水污染。利用遙感技術對石油污染進行監測，不但可以確定污染區的實際范圍和石油含量，同時還能追蹤到污染源。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.廢水污染監測。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度也有所不同，所以可采用多光譜合成圖像對廢水進行監測。此外根據廢水中水溫的差異情況，也可采用熱紅外進行監測。

（三）在地面污染監測中的應用

應用遙感技術對地面污水的排放造成的污染,可應用航空遙感拍攝的像片清楚地圈定出其污染范圍。例如,當灌溉的農田遭受污染后,作物的生長在色調上有特殊變化,能同其他一般的禾苗區分開來。此外地下水的污染也會引起地面植被的變化,與正常生長區的作物有不同的光譜表現。多光譜成像儀能監測這些變化,從而圈定地面污染分布范圍,進一步對地面污染做出預防規劃。

因此,應用遙感技術，不但能圈定地面污染的分布范圍,而且還能夠對地面污染進行規劃性的預防。例如,遙感綜合技術在煤炭的自燃隱火監測中的應用。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。地礦有關部門應用航空紅外掃描儀,煤炭總公司應用地面紅外測溫儀,按地表溫度的細微差異圈定隱火區,區分出燃燒區和燃盡區,分析其蔓延方向及規律,為大規模整治煤炭隱火提供了新的方法和經驗。

（四）在城市環境監測中的應用

由于城市中一些工業企業的存在、汽車尾氣排放、固體廢棄物等，致使城市環境污染日趨嚴重，人們的工作和生活都建立在城市環境的基礎上，環境質量的優劣與人們的關系極為密切。利用遙感技術能夠監測到影響城市環境的具體因素，這樣有利于在進行城市規劃中，對城市整體結構及工業布局進行適當調整，以此來降低環境污染。遙感技術在城市環境監測中的應用主要有以下兩個方面：其一，研究土地變化及分類；其二，通過遙感技術提供的各種信息，政府有關部門可以此作為依據，對城市的工業布局及人口分布進行決策和管理。

（五）在固體廢棄物監測中的應用

城市的固體廢棄物的類型主要有居民生活垃圾、建筑垃圾、工業垃圾，以及混合垃圾,以上幾種廢物的混合物等。根據遙感圖像的特征(如形狀、色調或色彩)可以有效地調查固體廢物堆場,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,解譯時容易混淆，因此需要適當地進行一些實地調查。例如,城鄉結合部的垃圾堆與農村中的稻草堆粗看起來兩者色調、形狀都很接近,分布位置也無特點，但若仔細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的分布在空間與時間上均受到各個城市多種環境因素的制約。因此,根據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。例如,在人口集中、建筑密度大、管理嚴格的城市中心區,不太可能出現大面積的生活垃圾堆和工業垃圾堆,建筑垃圾堆只能堆在建筑工地周圍或較偏僻的小馬路上,而大的原料堆場也只可能出現在車站或碼頭附近,因此根據堆放位置可以進行堆放物性質的判斷,從而進行正確的固體廢物堆場污染監測。三．結論

總而言之，遙感綜合技術將幫助人們突破傳統污染監測方法的局限,提高城市環境保護和污染監測能力,保護生態環境的平衡、提高人們生存環境的質量。同時它還將完成大量的基礎研究工作,建立中國典型地物的波譜數據庫和制定資源遙感調查技術規范。環境保護現已成為我國一項重要的基本國策，在未來的工作中，應加大遙感技術的應用力度，使其在環境保護方面的作用得到充分發揮。

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第五篇：X-ray在食品安全檢測中的應用

X-ray在食品安全檢測中的應用

【摘要】由于食品加工的復雜性，食品生產過程中可能摻雜異物，相關的異物檢測設備就顯得必不可少，而目前異物檢測又以X-ray檢測技術最為先進。本文基于新一代X-ray異物檢測機介紹了X-ray異物檢測在食品安全領域的重要應用。【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，世界范圍內發生了多起食品安全事故；在中國，食品加工行業這幾年可謂是“多事之秋”，從蘇丹紅到孔雀石綠，從福壽螺島三聚氰胺事件，嚴重打擊中國消費者對食品安全的信心。我們不難發現，導致食品安全事故原因主要來自三方面：微生物污染、化學污染、物理性污染。而物理性污染是指由于種種原因在生產運輸環節中食品中混入各種異物。異物的種類分為硬質異物和軟質異物。前者如金屬異物、石頭、玻璃等；后者如昆蟲、毛發、包裝帶等。為了能減少物理性污染的危害，科學家研制出了異物檢測設備，其中X-ray異物檢測機最為先進。X-ray異物檢測機利用X-ray可對肉制品、水產、糧食類產品、焙烤食品等產品進行在線實時綜檢測，并可對金屬包裝食品進行準確的檢測。【1】X-ray的理化性質

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

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

應用 X-ray 對物質進行內部無損傷檢測，需要根據具體材料和情況來選擇 X-ray 的能量。比如，被檢測材料密度大、厚度大時，一般應選擇較硬的 X-ray。有時為了同時透照厚度較大的被檢物，也往往相對地選擇較硬的 X-ray。透照輕金屬或非金屬等密度小的材料，應選用較軟的 X-ray。

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

X射線(X-ray)檢測機是在不損壞被檢物品的前提下使用低能量X 光，快速檢測出被檢物品的內部質量和其中的異物，并通過計算機顯示被檢物品圖像的測試手段。

當待檢品經X射線照射后，物質的密度和原子序數越大，物質吸收X射線的比率也會越大。而食品中的蛋白質、碳水化合物、脂肪、水分以及骨頭（鈣質）、玻璃（硅質）、金屬和毛發等成分均對X射線有不同的吸收比率。X射線檢測系統就是根據上述原理實現。產品輸送至X射線照射區，檢測裝置將自動測定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，當含有異物的產品經X射線照射后，其能量會被大量吸收，X光檢測器測量透過被檢測物的光束強度，來檢測物品中是否含有不同于產品本身物質成分的異物。【3】X-ray異物檢測機異物判斷檢測流程 3.1.X-ray圖像采集

系統線陣探測器采用逐行掃描方法得到被檢物內部結構圖像數據，在對待檢食品進行線掃描的同時，對圖像行灰度進行簡單的處理，發現灰度曲線有比較大的波動點，立刻記錄下來，但此時不能立即做出有異物的判斷，因為有時候噪聲也可能引起圖像像素的波動。繼續掃描，如果連續多行都出現類似的波動情況，基本上就可以判定食品中含有異物，但對于異物所在的位置，異物的形狀等特征需要進一步的處理才能判斷出來。并且進一步的判斷處理需要在整幅圖像上進行。如果行灰度曲線波動比較平緩，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，對所得圖片進行分析可以看出，食品異物檢測圖像具有如下的性質：

1.對于不同的待檢食品，經過 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 X-ray 的能量吸收率不同，它們在 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，不同的區域灰度不同，有的高于異物的灰度值，有的區域低于異物的灰度值。

5.待檢食品形狀復雜，并且圖片中食品以外的部分是大面積的白色背景?！?】基于以上檢測原理，X-ray異物監測系統，有以下優點： 對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）,此外還能檢測出玻璃，石頭，PVC，硬骨頭，橡膠等非金屬異物;敏感度不受產品溫度，水分鹽分含量的影響;對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，還具備如下擴展功能：1． 對火腿腸兩端金屬卡扣的屏蔽功能。2． 對包裝盒的邊沿的屏蔽功能。3． 對指定領域的部分屏蔽功能。4． 包裝內產品的計數功能。5． 包裝內產品缺失檢查功能。6． 包裝內產品斷裂檢查功能。7． 包裝內附屬品（贈卡，料包等）的缺失檢查功能。

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