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地下管廊4G气体在线监测

(2025-07-03 09:02:35)
一、方案介绍
城市地下综合管廊承担着电力、通信、燃气、给排水等多种市政管线的集约布设,是保障城市运行安全的重要基础设施。由于管廊环境相对封闭、通风条件有限,极易因燃气泄漏、有毒气体积聚或缺氧等引发安全事故。为实现对管廊内部有害气体的全天候、连续监测,保障管廊运行安全,特提出地下管廊4G气体在线监测方案。该方案集成多组气体检测单元、数据采集控制器、4G远程通信模块及本地声光报警系统,构建一体化智能监控平台,实现对危险气体的实时感知、远程上传与智能预警。
二、监测目标
  1. 实时监测地下管廊内可燃气体、有毒有害气体(如硫化氢、一氧化碳、氨气、VOC等)浓度;
  2. 监测氧气含量变化,预防缺氧风险;
  3. 实现气体浓度超限报警与远程联动控制;
  4. 通过4G网络上传监测数据至智慧管廊平台,实现集中管理与远程运维。
三、需求分析
地下管廊运行空间封闭,一旦发生燃气泄漏、毒气积聚、通风异常等问题,极易引发爆炸、中毒等事故。传统巡检方式存在盲区大、响应慢、人工成本高等弊端,难以满足全天候动态监管需求。因此需建设具备实时性、远程性、智能化、联动性的气体在线监测系统,以实现预防为主、智能监管的安全运营模式。
四、监测方法
在管廊通风井、交汇节点、重点管线区域等设置固定式气体检测装置,采用电化学、红外、催化燃烧等原理传感器实现多气体同步检测。监测终端定时采集各通道气体浓度,通过4G通信模块将数据发送至云平台或管廊管理中心,同时联动本地声光报警装置进行现场提示。可接入自动通风系统或应急照明,实现联动响应。
五、应用原理
各类气体传感器通过感知环境中目标气体浓度的化学反应、电信号变化或红外吸收特性,实时输出电压/电流信号,经主控单元转换为标准数据格式并储存分析。通过边缘计算或远程服务器进行趋势分析与阈值判断。系统具备断电记忆、数据补传与远程升级功能,保障数据连续性与系统稳定性。
六、功能特点
  1. 支持多通道气体同时监测,如CH、HS、CO、NH、O、VOC等;
  2. 支持4G无线通信,远程平台查看数据、报警信息、运行状态;
  3. 配备本地声光报警模块,响应速度快;
  4. 自动上传与边缘存储相结合,保障断网补传;
  5. 模块化设计,气体种类和数量可定制扩展;
  6. 具备超限报警、设备故障报警、数据异常预警等多级提示机制;
  7. 采用防爆、防腐、防水壳体,适应恶劣地下环境。
七、硬件清单
  1. 多参数气体检测终端(含目标气体传感器模块);
  2. 数据采集控制器与电源管理模块;
  3. 4G无线通信模块;
  4. 声光报警器、状态指示灯;
  5. 太阳能/市电/蓄电池供电组件(视安装条件而定);
  6. 防爆/防腐安装箱体;
  7. 智能监控云平台与手机管理端。
八、硬件参数(量程、精度)
  • 可燃气体(CH):0~100%LEL,精度±3%LEL;
  • 一氧化碳(CO):0~1000 ppm,精度±5 ppm;
  • 硫化氢(HS):0~100 ppm,精度±3%;
  • 氨气(NH):0~100 ppm,精度±3%;
  • 挥发性有机物(VOC):0~20 ppm,精度±5%;
  • 氧气(O):0~30%,精度±0.1%;
  • 工作温度:-20~+60,湿度10~95%RH;
  • 通信频率:数据上传间隔可调,支持5分钟~1小时;
  • 电源输入:12V/24V DC或220V AC,太阳能可选;
  • 防护等级:IP65~IP68,支持防爆认证要求。
九、方案实现
在管廊内部每间隔50~100米设一组气体监测节点,重点区域可加密布设。所有节点通过4G方式将数据上传至云平台或本地服务器,并与管廊智慧系统、应急通风系统等集成联动。管理平台支持地图定位、分区管理、报警推送、历史数据查询等功能。系统支持手机小程序与远程客户端访问,实现运维人员异地监管。
十、数据分析
平台提供实时监测曲线、阈值设定、浓度趋势分析、日/月统计报表等功能,并可结合环境温湿度、通风状态进行数据融合分析。支持多维数据导出与异常事件记录追溯,为事故预警、风险研判和应急调度提供决策依据。
十一、预警决策
系统可根据设定阈值进行本地及远程报警,一旦气体浓度异常,立即触发声光报警并向相关人员发送短信/微信通知。系统支持多级预警管理,具备联动风机、排气扇等设备的能力,也可接入城市安全预警平台,实现联动响应、智能处置。
十二、方案优点
  1. 全天候实时在线监测,支持远程管理;
  2. 采用4G通信,适合管廊复杂网络环境;
  3. 支持多种有毒有害气体检测,防爆安全;
  4. 安装灵活,支持壁挂、管道支架等方式;
  5. 系统平台统一管理,提升运维效率;
  6. 降低人工巡检频次,减少安全风险。
十三、应用领域
适用于城市地下综合管廊、燃气管廊、电力通信隧道、地铁通风井、地下通道、工业管道走廊等场景的有害气体在线监测与安全预警,亦可用于隧道、矿井等封闭环境的气体安全监控需求。
十四、效益分析
本方案实现了地下管廊危险气体的智能化在线监测,提升事故预警能力和应急响应速度,显著减少人力投入和安全风险,为城市基础设施安全运行提供强有力保障。通过平台数据分析,可形成历史积累、辅助运维决策,实现“可视、可控、可追溯”的智慧化管理,具有显著的经济、安全和社会效益。
十五、国标规范
  1. 《GB/T 30043 城市综合管廊监控系统技术规范》;
  2. 《GB 3836 爆炸性气体环境用电气设备》;
  3. 《GB/T 18204 有害气体检测方法》;
  4. 《GB/T 50442 综合管廊工程技术规范》;
  5. 《GB 12358 作业场所气体检测报警器通用技术要求》。
十六、参考文献
  1. 《城市地下综合管廊运行维护与安全管理》;
  2. 《气体检测技术与智能监控系统集成研究》;
  3. 《城市燃气安全风险管控与应急处置机制研究》;
  4. 《城市基础设施智慧管廊解决方案与典型应用》。

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