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在线监测技术
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南京钢铁公司原料厂“煤气监测报警系统”项目

项目背景

燃气作为清洁能源已在工业中得到广泛使用。由于燃气本身的特性,如果使用不当或管理不善,极易对用户产生伤害。燃气泄露所引发的爆炸、中毒和火灾事故时有发生,这在某种程度上增加了不安全和不稳定因素,为了使燃气更好地减少并杜绝各种因燃气泄露所引发的爆炸、中毒和火灾事故,燃气使用单位选择一种适合的燃气报警系统已呈耽误之急。

“报警早、损失少”,进一步说明了及时报警的必要性,一氧化碳(CO)无色、无味、无臭、无刺激性气体,比重0.967,几乎不溶于水,不易被活性炭吸收。当碳物质燃烧不完全时,可产生CO,如人体短时间内吸入较高浓度的CO,或浓度虽低,但吸时间较长,均可造成急性中毒。CO对人体损害主要便现在损害血液输送氧气的能力,CO与血红蛋白结合能力超过氧和血红蛋白的结合能力的200—300倍,当CO与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到5%时,就回对人体产生慢性损害,达到60%时就会昏迷,达到90%时就会死亡。

由于发生一氧化碳中毒事件的普及性和隐蔽性,迫切需要一种能很好监控一氧化碳浓度的系统,并且在一氧化碳浓度超高时能够采取相关措施,防止事故的发生,保护人们生命财产的安全。

一氧化碳气体在带给人们能源、生产提供方便的同时,它们本身却是有毒、易燃的化学物品,也给燃气燃具用户深深埋下了火灾、中毒、爆炸的隐患。由于人们感官缺乏对各种可燃气体的感知,特别是对可燃气体浓度的判断能力是有限的,因而研制出能够监测气体浓度的系统就变得尤为必要。

本系统能通过一氧化碳检测器,实时检测可燃气体浓度,并通过数据处理和分析,得到实时的浓度数值,并显示于系统界面。当空气中的可燃气体的浓度达到一定的预警界值时,发出报警声音,从而能够保障人们自身和生产与生活的安全。

 

系统简介

系统总体结构:

 

A、数据监测系统

本系统通过C2000模拟量转网口设备将一氧化碳报警器输出的4-20ma信息传输至数据监测服务器。由服务器做数据的处理、统计、分析。

通过对一氧化碳浓度数据的采集和分析,客观科学的对浓度做出数据展示,并对超过预定范围的数据进行筛选,同时展示在客户端界面。友好的提示超出范围的实时浓度监测信息。便于管理人员及时排查安全隐患。

 

B、数据分析系统

数据分析系统使用微软的.NET平台,可开发安全性高、扩展性强、访问速度快的web程序和客户端程序。

1、程序底层代码均封装为DLL类库,访问速度快,代码不可被破解。

2.net平台可提供丰富的扩展接口,方便其他程序语言和程序安全访问数据。

3、业务层代码可同时支持web程序和客户端程序,更利于程序升级和维护。

 

C、数据报警系统

通过GSM MODEM对其异常情况进行报警,GSM MODEM是一种物联网无线数据终端,利用公用GPRSZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。该产品采用高性能的工业级32位通信处理器、工业级蜂窝无线模块和工业级ZigBee模块,以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台,可实时将系统数据通过短信方式发送至事先设置好的人员手机上实现异常情况用最快的速度通知各个责任人。

    系统展示页面,以文字形式及时提醒一氧化碳浓度超标。

    可集成邮箱提醒浓度超标节点信息。

     可发送短信提醒浓度超标节点信息。(此功能需链接外网,需要第三方提供  短信发送接口,需要相关费用。)



数据监测系统

下图为监测系统主界面:

(图1

该监测程序分为一下5部分:

1. 监测节点信息
通过管理平台配置的节点名称,将监控节点添加监控系统。以颜色背景圆圈表示可以增强视觉体现,若有浓度值超标则显示为橙黄色,视觉感更强,方便调度人员及时分别异常节点,及时处理险情。节点名称下方为节点心跳时间点,以此可以判断获取此浓度信息的时间点,若时间间隔较长,则需要检查通信状态。

实时浓度信息背景颜色:

l  蓝色:浓度正常

l  橙黄色:浓度异常

浓度值(PPM)说明:

l  PPM=0代表浓度值正常,

l  PPM=-1代表通信链路接收的电流值小于4ma,若持续为-1,则需要检查线路或者电流值受现成环境影响有较大的波动。

l  PPM>0代表实时浓度值。

2. 系统运行日志
此日志准确记载了系统的运行状态,方便开发人员和调度人员查看系统运行情况,更详尽的系统运行日志请登录管理平台,点击“监控日志”菜单。

3. 通讯状态指示
a
TCP网络状态灯
本系统获取浓度信息采用TCP协议,若有节点通信状态异常,此指示灯为红色,正常为绿色。红色状态则需要根据管理平台中的“节点管理”菜单查看IP地址,PING相应的IP地址,以此排查。

b、报警器状态灯

系统正常启动,打开报警灯所依赖的串口(COM1)后,发送绿灯指令,根据串口返回信息确定是否启动成功。若正常启动,指示灯为绿色。若启动失败,指示灯为红色,可以按照一下步骤排除,断开继电器电源,移除(COM1)处连接的转换器,等待5秒,恢复继电器供电,连接(COM1)的转换器。重新打开监控主程序,等待报警器恢复正常。

c、短信猫指示灯
系统启动后,发送AT指令给短信猫,根据返回信息判断是否正常启动。若正常启动,指示灯为绿色,若启动失败,指示灯为红色,无法发送报警短信。启动失败解决方法:检查短信猫通电状态,检查外接天线是否连接良好,查询内置于短信猫内部的SIM卡是否安装正确,查询SIM卡对应的手机号码是否已欠费。

4. 数据异常信息
此处分为左右两块展示区:

l  左侧为异常节点信息

若系统监测到无法采集到的节点信息,为了方便调度人员及时发现并处理,将节点名称添加到此多选框。出现在此处的节点有一下2种情况:a、此节点所对应的IP地址无法通信。b、此节点监测到的4-20ma模拟量信号小于4ma的正确值。

l  右侧为异常IP地址

出现在此处的IP地址为无法连接服务器的节点,需要调度人员联系管理网络设备的相关工作人员处理。

5. 系统功能键

l  停止采集按钮

点击此按钮系统将停止采集各监测节点浓度信息。若无特殊情况,请勿点击。

l  关闭报警声按钮

若有监测节点浓度值达到报警级别,报警灯会同事闪烁红色指示灯和打开凤鸣报警器。调度人员在熟知此异常节点后,可关闭报警声,以免影响正常工作。

l  刷新系统缓存按钮

若管理平台修改监测节点配置后,点击此按钮,监测系统将刷新监测节点信息。保障系统的正常运行。

l  关闭系统按钮

服务器正常维护需要重启,点击此按钮,在弹出框内点击“是”,等待系统关闭监测任务,并正常关闭报警器。系统将自动推出。此时方可对服务器做维护。


管理平台

管理中心(图2

如图所示,管理平台分为头部、左中右,共四块区域,以下为详细说明:

l  左侧

此区域为监测节点,勾选后,可以查看所勾选的节点实时浓度信息。

l  中部

此区域左上为各级别一氧化碳浓度对人体的影响,方便管理人员对当前超标节点的浓度值做出快速准确判断。

右上为超标节点仪表盘,指针会轮番指示超标节点浓度值,更形象直观的对超标节点做出展示。

底部为监控系统的实时运行日志。方便管理人员不在调度室内也能了解系统运行情况。此区域3秒刷新一次。

l  右侧

此区域展示各节点最近一次的浓度,鼠标移动到蓝色圆圈内,系统会弹出此节点的详细信息,其中包含了节点名称、浓度值、心跳时间。此区域信息3秒刷新一次。

综上所述,管理平台首页可以了解监测系统运行日志,了解各节点的实时浓度信息,对比异常节点可以造成的险情。


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