沟道间气体在线监测系统方案

一、系统目标

实时监测沟道（如电缆沟、管道沟、工业地沟等）内有毒有害、易燃易爆气体浓度及环境参数，实现数据实时上传、异常预警、历史追溯，保障人员安全与设备稳定运行。

二、监测参数

根据沟道环境特征，监测参数包括：

· 有毒气体：H₂S（0-100ppm）、CO（0-1000ppm）、SO₂（0-50ppm）、VOCs（0-2000ppm，可选）；

· 可燃气体：CH₄（0-100%LEL）、H₂（0-100%LEL，可选）；

· 环境参数：O₂（0-25%VOL，防缺氧）、温湿度（-20~60℃，0-95%RH）。

三、系统组成

1. 硬件层

· 传感器模块：

o 有毒气体：电化学传感器（精度±5%FS，T90<30s）；

o 可燃气体：催化燃烧传感器（精度±3%FS，T90<20s）；

o O₂/温湿度：氧化锆传感器（O₂，±0.5%VOL）、数字温湿度传感器（±0.5℃，±3%RH）。

· 数据采集传输单元：

o 核心MCU：32位处理器，支持多传感器数据融合；

o 传输方式：LoRa（传输距离1-5km，适用于无运营商信号区域）或NB-IoT/4G（依赖基站，覆盖广）；

o 本地存储：SD卡（支持≥1年数据缓存）。

· 辅助单元：

o 采样装置：泵吸式采样（流量100-300mL/min，解决气体扩散慢问题）；

o 供电：太阳能+锂电池（续航≥3个月，阴雨天气）或市电（AC220V，带UPS备用）；

o 外壳：防爆铸铝（Ex d IIB T6，可燃气体环境）+ IP67防护（防尘防水）。

2. 软件层

· 云平台：

o 数据监控：实时浓度显示、动态曲线、设备状态（在线/离线）；

o 报警管理：多级阈值（预警/报警，自定义），支持声光报警（现场）、平台弹窗、短信/APP推送；

o 数据管理：历史数据查询（支持Excel导出）、趋势分析（周/月报表）、异常数据标记；

o 联动控制：对接PLC系统，超标自动启动排风/喷淋设备。

· 终端软件：Web端（PC管理）、移动端（APP/小程序，支持远程查看与操作）。

四、技术指标

· 传感器精度：±5%FS（有毒气体）、±3%FS（可燃气体）；

· 响应时间：T90<30s（所有气体）；

· 采样间隔：1-60s（可配置）；

· 工作环境：-30~70℃（宽温适应），相对湿度0-95%RH（无凝结）；

· 传输稳定性：掉线率<0.1%（24h连续运行）；

· 防护等级：IP67（传感器探头）、IP65（主机）。

五、安装部署

· 监测点选址：气体易积聚处（低洼段、阀门接口、通风不良区），间距50-100m（根据沟道长度与气体扩散特性调整）；

· 安装方式：壁挂/支架固定（距地面0.5-1m，避免振动），采样探头朝下（防雨水渗入）；

· 布线要求：有线传输采用铠装电缆（穿镀锌管），无线设备避开金属屏蔽（如钢筋混凝土墙体）。

六、运维管理

· 校准周期：传感器零点/量程校准（3-6个月/次，支持远程校准或现场标定）；

· 故障诊断：平台实时监测设备电压、信号强度，异常自动上报（如传感器失效、电池欠压）；

· 固件升级：支持OTA远程升级，无需现场操作。

七、安全与可靠性

· 防爆认证：Ex d IIB T6（适用于1区/2区危险环境）；

· 抗干扰设计：内置EMC滤波电路，抵御工业电磁干扰；

· 数据加密：传输层采用AES-128加密，防止数据篡改。

注：方案可根据具体沟道类型（如市政/工业）、气体种类及用户需求调整参数与配置。