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地下燃气泄漏监测方案

第一章 项目背景与行业痛点

1.1 项目背景

地下燃气管网是城市能源输配系统的重要组成部分,承担着居民生活、商业经营、公共服务和工业生产等多种场景的燃气供应任务。随着城镇建设规模不断扩大,地下燃气管道、阀门井、调压设施及相关地下附属空间的数量持续增加,燃气输配设施的运行环境日趋复杂。地下燃气泄漏所引发的火灾、爆炸、窒息及次生灾害风险,已成为城市生命线工程安全监测和燃气运营管理中的重要关注内容。

地下燃气管道长期受到土壤腐蚀、地基沉降、车辆荷载、第三方施工扰动、管道接口老化及压力波动等因素影响,可能出现管体破损、连接部位密封失效和附属设备泄漏等问题。对于以甲烷为主要可燃组分的天然气,泄漏后的气体能够沿地下土壤孔隙、管沟、检查井及其他地下连通空间迁移,并在通风不良的局部区域积聚,形成具有安全风险的可燃气体环境。

传统燃气安全管理主要依靠人工巡检、便携式检测仪检测、定期泄漏排查及事故报警后的现场处置。这类方式能够满足常规运行维护需求,但对于需要连续监测的高风险地下空间,仍然存在监测时间不连续、异常发现依赖人员到场、夜间风险识别能力不足及运行数据难以长期积累等问题。

地下燃气泄漏在线监测方案采用防爆型甲烷浓度传感器、温湿度监测模块、智能数据采集终端及远程监测平台,对重点地下空间内的甲烷浓度及环境状态进行连续监测,并结合现场报警、远程通信、事件记录和分级预警机制,实现燃气泄漏风险的实时感知、动态分析与辅助决策。

本方案主要针对天然气中甲烷组分的泄漏监测进行设计。对于液化石油气、人工煤气或其他组成差异较大的燃气,应重新选择检测气体种类、传感器原理、安装位置和报警策略,不得直接套用甲烷检测配置。

1.2 地下燃气泄漏的主要风险来源

1.2.1 管道腐蚀及材料老化

埋地燃气管道长期处于土壤及地下水环境中,可能受到电化学腐蚀、杂散电流、外防腐层损伤和材料长期老化等因素影响。金属管道局部腐蚀穿孔、非金属管道结构损伤及连接接口失效,均可能导致燃气向周围介质泄漏。

1.2.2 地基沉降与外部荷载影响

道路车辆荷载、地面堆载、地下工程开挖和不均匀沉降可能改变管道及附属设施的受力状态。当管道产生过大变形或接口发生相对位移时,存在连接松动、密封损坏及管体破裂风险。

1.2.3 阀门与调压设施密封失效

地下阀门井、调压设施及管道连接节点通常具有较多密封和连接部位。阀杆填料、法兰垫片、螺纹连接及设备接口在长期运行后可能出现密封性能下降,导致甲烷在局部空间内逐渐积累。

1.2.4 地下空间气体迁移与积聚

燃气泄漏后并不一定直接从地表逸出,而可能通过土壤孔隙、回填层、管沟、地下套管及相邻地下设施迁移。在局部密闭或通风不良的空间内,甲烷浓度可能持续升高。虽然甲烷通常比空气轻,但地下空间内的实际浓度分布还受到泄漏位置、气流、温度、空间结构及通风条件影响,不能仅依据气体密度判断全部危险区域。

1.3 传统监测方式的主要痛点

第一,人工巡检存在监测时间间隔,难以连续捕捉突发泄漏和短时浓度异常。

第二,地下阀门井、地下调压设施和狭窄空间存在有限空间作业风险,频繁开井检测增加现场作业负担。

第三,传统单点检测数据缺乏连续历史记录,难以分析甲烷浓度变化趋势以及环境因素与异常事件之间的关联。

第四,部分地下监测点存在通信信号衰减、潮湿积水、供电不便等问题,普通监测设备难以长期稳定运行。

第五,传统报警系统可能只能实现现场声光提示,远程告警、事件闭环、设备健康诊断和风险趋势分析能力不足。

第六,报警处置与现场抢修流程之间缺少统一的数据关联,难以形成完整的风险识别、报警响应、现场核查和处置归档记录。

1.4 项目建设必要性

建设地下燃气泄漏在线监测系统,有利于将重点地下空间的燃气安全管理由周期性人工检查扩展为连续风险感知,并将异常浓度、环境变化、设备故障及报警处置过程纳入统一的信息化管理体系。

系统通过连续浓度测量、现场安全报警和远程预警分析,为运维人员提供异常发现、风险核查、巡检调度及应急响应依据。但固定式监测点只能反映其有效监测范围内的气体状态,不能替代埋地管道全面泄漏检测、人工巡检和专业泄漏定位工作。

第二章 建设目标与监测目标

2.1 总体建设目标

建立面向地下燃气管网重点风险区域的智能化在线监测体系,实现甲烷浓度连续采集、地下环境温湿度监测、设备运行状态识别、异常事件自动报警、远程数据传输、历史数据分析和报警事件闭环管理,提高重点地下燃气设施的风险感知能力及运行维护效率。

2.2 甲烷浓度监测目标

在地下燃气阀门井、地下调压设施、地下管廊及其他经风险评估确定的监测区域安装防爆型甲烷浓度传感器,连续监测局部空间内的甲烷浓度变化。

系统能够识别甲烷浓度升高、持续异常、快速增长及超过设定阈值等状态,并通过现场报警设备与远程平台发出风险信息,为现场人员及时采取安全措施提供依据。

2.3 温湿度监测目标

对监测区域的环境温度和相对湿度进行辅助监测,分析地下空间高湿、冷凝及温度变化对设备运行状态、气体检测稳定性和维护周期的影响。

通过识别长期高湿环境、明显温度变化和设备工作环境异常,为防潮处理、设备检查及运行维护提供支持。温湿度数据属于环境辅助监测数据,不能单独作为燃气泄漏的判断依据。

2.4 报警状态监测目标

采集甲烷探测器的正常、预警、报警和故障等状态信息,并根据实际设备接口能力监测继电器输出、故障触点、供电异常及通信状态。

对于具备现场报警控制器的监测点,应建立报警状态、远程事件和现场设备状态之间的对应关系,减少因通信中断或远程平台故障造成的报警信息缺失。

2.5 运行管理目标

建立监测点统一编码、设备档案、监测数据、报警记录、巡检计划和维护记录,实现监测设备全生命周期管理。

通过统一监测平台展示地下燃气风险分布、设备在线状态、甲烷浓度趋势及事件处理进度,为燃气运营单位提供可查询、可追溯、可统计的运行管理数据。

第三章 需求分析

3.1 监测对象需求分析

地下燃气泄漏监测的核心对象包括燃气阀门井、地下调压设施、管道连接节点、燃气管沟、综合管廊燃气舱及经风险评估确定的其他地下空间。

不同监测对象在内部空间结构、通风条件、燃气运行压力、泄漏可能性、供电条件及通信环境等方面存在差异,应根据现场风险辨识结果制定差异化监测配置,不宜统一采用固定安装高度或固定布点数量。

3.2 监测参数需求分析

监测类别 监测参数 监测目的 应用说明
燃气安全 CH₄浓度 识别甲烷积聚、浓度异常及超限风险 核心监测参数
环境状态 环境温度 监测设备工作环境及温度变化 辅助监测参数
环境状态 相对湿度 识别高湿和冷凝风险 辅助监测参数
安全报警 预警状态、报警状态 反馈现场报警结果 核心状态参数
设备诊断 探测器故障状态 识别传感器故障及异常输出 建议配置
通信诊断 通信在线状态 识别数据链路异常 建议配置
供电诊断 输入电压、供电故障 评估电源稳定性 按设备接口能力选配
环境扩展 氧气、其他有害气体、积水状态 满足有限空间安全及特殊环境监测需求 按风险评估结果选配

3.3 连续监测需求

重点监测点应具备连续运行能力,能够按照设定周期获取甲烷浓度和环境数据,并根据本地报警逻辑对危险状态进行及时判断。

对于具备安全保护功能的固定式探测器,应以探测器及本地报警控制系统的实时检测能力为基础,而非仅依靠远程平台的周期性数据上报判断是否发生报警。

3.4 防爆安全需求

地下燃气监测区域可能存在爆炸性气体环境,设备选型应首先开展危险区域划分,并根据气体组别、设备保护级别、温度组别及实际安装位置选择符合要求的防爆设备。

甲烷探测器、接线盒、供电线路、通信附件和相关电气安装方式均应纳入防爆安全设计。监测系统不得因增加传感器、通信设备或现场报警附件而引入新的点火风险。

3.5 供电与通信需求

地下监测点通常存在无线信号屏蔽、潮湿积水、施工空间狭窄和电源接入困难等问题。系统应支持因地制宜的供电方式与通信架构,并具备断线识别、异常上报及必要的本地数据缓存功能。

涉及安全保护的报警功能应优先采用可靠的现场电源及本地报警控制方案,不能将普通公网通信链路视为具备确定响应时间的安全联锁通道。

3.6 运维与应急管理需求

系统应支持传感器校准提醒、设备离线告警、报警事件处理、工单分配、巡检记录和历史查询。对于涉及燃气停供、管道隔离和现场抢修等操作,应按照燃气运营单位批准的应急预案和操作权限执行。

第四章 总体解决方案

4.1 方案总体设计思路

地下燃气泄漏在线监测方案采用现场感知、边缘采集、本地报警、远程通信、平台分析和人工处置相结合的技术路线,形成从监测数据获取到风险事件闭环管理的整体技术体系。

系统在地下燃气重点监测区域部署防爆型甲烷浓度传感器及温湿度监测模块,通过现场采集终端获取实时数据和报警状态,并将数据传输至服务器监测平台。平台对监测数据进行存储、展示、统计、趋势分析和事件管理,实现多监测点集中监管。

4.2 现场监测层

现场监测层主要由防爆型甲烷探测器、温湿度传感器、报警状态采集接口和必要的现场报警控制设备组成。

甲烷探测器负责实现可燃气体浓度测量和相关报警输出;温湿度传感器负责监测环境参数;状态采集接口负责接收报警、故障及其他可用的设备状态信号。

4.3 数据采集与边缘处理层

数据采集终端负责读取传感器输出信号,对监测数据进行时间标记、量程换算、数据有效性检查和通信封装,并将设备故障及通信异常纳入诊断逻辑。

根据现场工程要求,可在安全区域配置具有本地存储、断线续传、独立看门狗和异常恢复能力的采集设备。涉及直接安全保护的报警判断与联锁执行,应由经过安全论证的现场报警控制系统承担。

4.4 网络传输层

根据现场通信条件,可采用4G通信、有线以太网、光纤通信或经过现场验证的其他通信方式进行数据上传。

对于地下空间无线信号较弱的监测点,可考虑将通信主机安装在地面安全位置,通过符合防爆和电气安全要求的有线接口连接地下探测器。无线天线及其附件不得未经评估直接布置在爆炸危险区域。

4.5 平台应用层

平台应用层包含实时监测、设备管理、历史数据、异常报警、风险分析、运维工单、统计报表和系统管理等功能。

系统能够按照行政区域、管网分区、设施类型和风险等级组织监测点,为管理人员提供多层级运行信息。

4.6 方案设计原则

方案坚持安全优先、因地制宜、连续监测、可靠传输、分级预警、便于维护和可扩展的原则。

应将气体检测性能、报警可靠性及防爆合规性作为优先设计条件,在满足安全要求的基础上开展信息化和智能分析功能建设。

第五章 系统架构设计

5.1 系统总体架构

系统采用分层架构,主要包括监测感知层、数据采集层、通信网络层、平台服务层及业务应用层。

常规监测数据链路为:防爆甲烷浓度传感器与温湿度传感器→现场数据采集终端→有线或无线通信网络→服务器监测平台→数据库→Web管理端与移动端。

安全报警链路应独立考虑:防爆甲烷探测器→现场报警控制器→声光报警或经过批准的安全控制输出。远程平台接收报警状态及事件数据,用于通知、记录和处置管理。

5.2 监测感知层设计

监测感知层负责将地下燃气空间中的甲烷浓度及环境变化转换为能够被采集系统识别的电信号或数字信号。

甲烷探测器应与被测天然气组成和现场使用环境相适应。温湿度监测设备应具备适当的防潮能力,并根据危险区域划分确定其安装位置和电气安全要求。

5.3 数据采集层设计

数据采集层根据现场传感器接口形式,可选用RS485数字通信、4~20mA模拟信号或经认证的开关量报警接口。

采集终端应支持设备地址管理、采样周期设置、通信异常识别、数据校验、状态变化上报及必要的数据缓存。

对于4~20mA输入,应区分正常浓度输出、超量程、断线及探测器故障电流等状态,并以实际探测器技术文件定义为准,避免将故障信号误识别为低浓度安全状态。

5.4 通信网络层设计

远程通信网络应具备监测数据上传、报警事件快速传输、设备在线检测及通信异常告警能力。

通信链路可根据项目安全要求采用加密传输、设备身份认证和访问权限控制,防止未经授权的数据访问或设备参数修改。

当通信网络发生中断时,应保持现场独立报警能力,并在通信恢复后补传具备记录条件的监测数据和事件信息。

5.5 平台服务层设计

平台服务层由数据接入服务、设备管理服务、时序数据存储、报警规则引擎、事件处理服务、统计分析服务及权限管理模块组成。

应建立统一的监测点编号、设备编号、安装位置、参数定义、单位、状态编码和事件记录格式,保证不同监测点数据能够进行统一管理。

5.6 系统可靠性设计

系统应明确探测器、报警控制器、采集终端、网络链路及平台服务的失效边界,分别制定故障检测与处置策略。

设计中应避免将设备离线、数据缺失或传感器故障解释为监测区域安全。平台应明确区分正常、报警、故障、离线和数据未知等状态。

第六章 监测内容与监测方法

6.1 甲烷浓度监测

6.1.1 监测内容

甲烷浓度监测是地下燃气泄漏监测系统的核心内容,主要获取监测区域内甲烷浓度的实时值、历史变化、浓度增长趋势和超限状态。

针对燃气阀门井、地下调压设施及其他有限空间,应结合现场空间结构、可能泄漏位置、通风条件与气体迁移路径确定探测点位置。

6.1.2 监测方法

系统优先采用满足现场应用要求的固定式防爆甲烷探测器。对于一般甲烷积聚风险监测,可根据工况选择红外吸收式或催化燃烧式探测技术。

在存在缺氧、高湿、氧含量变化或其他特殊工况的空间内,应重点核查不同检测原理的适用条件、抗干扰能力、失效模式和校准要求。

固定式探测器可采用扩散式检测或经工程设计的泵吸式采样。对于泵吸式系统,应将采样管路阻力、采样延迟、冷凝水处理、过滤器维护和采样泵故障检测纳入设计。

6.1.3 浓度表示方式

甲烷检测结果通常可采用体积分数、ppm或爆炸下限百分比表示。其中,%LEL用于表征可燃气体浓度相对于爆炸下限的比例。

以纯甲烷在常见参考条件下约5%体积分数的爆炸下限进行示意,0.5%体积分数的甲烷大约相当于10%LEL,1.0%体积分数大约相当于20%LEL。

实际天然气为混合气体,爆炸下限会受到气体组成和环境条件影响。工程中应以所选探测器的标定气体、量程定义及项目采用的燃气组分参数为依据进行单位换算,不得直接混用%VOL与%LEL。

6.2 环境温度监测

环境温度监测通过温度传感器获取地下空间内的实时温度及长期变化趋势。

温度数据可用于判断传感器是否处于允许工作温度范围,分析温度变化对电子设备、密封材料及采样系统运行的影响,并辅助识别潜在的冷凝风险。

温度变化本身不能证明发生燃气泄漏,平台应将其定位为环境辅助参数。

6.3 环境湿度监测

湿度监测主要用于识别地下空间高湿环境、长期潮湿状态及可能发生冷凝的环境条件。

监测系统可统计相对湿度持续偏高的时间和频率,并结合环境温度变化分析设备受潮风险。

对于容易积水的地下阀门井,应重点采取传感器防潮、接线密封、探头防水汽凝结和设备故障诊断措施。传感器防护等级符合要求并不意味着其可以在浸水状态下正常进行气体检测。

6.4 报警状态监测

报警状态监测用于获取甲烷探测器或报警控制器的状态输出,通常包括正常运行、浓度预警、浓度报警和设备故障等信息。

根据设备功能,可通过开关量输入、数字通信或其他经确认的接口获取报警状态。平台应同时保存报警发生时间、恢复时间、设备编号、报警等级和处理记录。

6.5 设备健康状态监测

设备健康监测主要包括采集终端在线状态、探测器通信异常、供电故障、传感器维护提醒及异常数据识别。

对于探测器输出被固定在某一数值、长期无变化、出现非法数据或持续通信失败等情况,应进行设备健康诊断,避免将数据异常误判为环境长期安全。

6.6 监测数据分类

数据类型 主要内容 使用方向
实时数据 CH₄浓度、温度、湿度 实时监控
趋势数据 浓度变化、变化速率、持续时间 趋势分析
报警数据 报警类型、等级、发生与恢复时间 风险处置
设备状态 在线状态、故障状态、供电状态 设备维护
运维数据 校准、巡检、维修、处置记录 运行管理

第七章 技术原理与算法模型

7.1 甲烷红外检测原理

红外甲烷检测技术利用甲烷分子对特定红外波段具有吸收作用的物理特性,通过测量光路中红外光强度变化,估算被测气体浓度。

红外检测方式通常不依赖氧气参与甲烷检测反应,对部分可能导致催化元件失活的物质不敏感,适合在经过适用性验证的环境中进行连续甲烷监测。

但红外检测性能仍然受到光学污染、冷凝水、温湿度变化、机械污染及器件老化等因素影响,不能认为采用红外检测技术即可免维护或免校准。

当现场可能出现高浓度甲烷或检测范围之外的特殊工况时,应根据实际风险配置相应量程及故障识别能力。

7.2 催化燃烧检测原理

催化燃烧式可燃气体传感器利用可燃气体在催化元件表面发生氧化反应时产生的热效应,通过检测元件电阻变化估算可燃气体浓度。

该原理适用于满足氧含量和使用环境条件的可燃气体检测场景,但检测元件可能受到氧气不足、催化中毒、长期高浓度暴露及其他环境因素影响。

对于地下封闭空间,应结合可能存在的缺氧环境及其他气体干扰进行选型论证,不宜在缺乏适用性验证的情况下采用普通催化燃烧式传感器承担安全监测任务。

7.3 甲烷浓度阈值判断模型

系统根据现场风险评估、适用标准、探测器性能和经批准的报警设定值建立浓度阈值判断规则。

基本逻辑为:当有效甲烷浓度达到设定报警阈值时,触发对应的报警状态;当浓度恢复至经批准的复位条件时,系统按照设定规则记录恢复信息。

对于显示和辅助分析功能,可采用分级阈值、恢复滞回以及短时噪声过滤等机制。但涉及安全保护的报警逻辑,不应因软件滤波、长时间确认或网络传输处理而延误规定的报警响应。

7.4 浓度变化速率分析

浓度变化速率用于分析甲烷浓度在单位时间内的变化趋势。平台可根据连续监测数据计算相邻有效时间点之间的浓度差值,并换算为单位时间变化量。

当浓度尚未达到固定报警阈值,但持续出现明显增长时,系统可产生趋势关注事件,辅助运维人员提前开展现场核查。

浓度增长速率属于辅助分析指标,其判定阈值应通过现场历史数据和调试结果确定,不能替代安全报警阈值。

7.5 环境关联分析模型

平台可分析甲烷浓度变化与环境温度、湿度变化之间的相关关系,识别高湿状态、周期性环境变化及设备测量异常对数据质量的影响。

例如,当甲烷检测值出现异常跳变,同时传感器处于明显冷凝或故障状态时,系统应对数据可信度进行标记,并按照安全策略处理,不得仅依据环境异常自动取消已触发的安全报警。

7.6 多监测点关联分析

对于具有多个监测点的地下燃气设施,可将不同点位的浓度变化、空间位置及事件发生时间进行关联分析。

当相邻监测点先后出现浓度异常时,可结合地下空间连通关系、通风条件和燃气设施分布,辅助判断可能的气体迁移路径及需优先排查的区域。

由于地下气体迁移受到多种复杂因素影响,多点关联分析只能用于辅助缩小排查范围,不能仅凭浓度时序直接认定管道泄漏位置。

7.7 数据有效性识别模型

平台应对采集数据进行时间戳完整性、数值范围、通信状态、传感器故障标志和数据连续性检查。

当出现数据超量程、设备故障、通信中断、非法测量值或重复上传异常时,应标记对应的数据质量状态,并向运维人员展示异常原因。

安全相关的原始报警状态应完整保留,不能因数据清洗而被删除或覆盖。

第八章 系统功能设计

8.1 实时甲烷浓度监测

系统实时显示各监测点的甲烷浓度、检测单位、采样时间、设备在线状态和报警状态,并支持按照区域、设施类型及监测点编号进行查询。

8.2 环境温湿度监测

系统实时显示地下空间温度与相对湿度,并通过历史趋势图反映环境变化情况,为设备防潮管理、异常环境识别及维护计划制定提供依据。

8.3 多级报警管理

系统支持依据经批准的报警规则管理不同等级的燃气风险事件,包括浓度预警、浓度报警、设备故障和通信异常等类型。

报警信息应包含监测点位置、报警时间、报警数值、报警类型、当前状态及事件处理情况。

8.4 现场报警状态反馈

系统能够采集现场报警控制器或甲烷探测器输出的状态信号,并与远程平台事件记录关联,形成现场报警与远程显示之间的状态对应关系。

8.5 历史数据查询

平台支持按监测点、时间区间及监测参数查询历史数据,展示甲烷浓度、温湿度及设备运行状态变化过程。

8.6 设备故障诊断

系统识别探测器故障、采集终端离线、通信中断和供电异常等状态,为设备维护提供故障类型和发生时间记录。

8.7 监测点地图管理

系统可将监测点位置与地下燃气管网设施信息关联,在地图中展示设备位置、运行状态、报警等级及风险区域分布。

地图中的地下管线位置应使用经过确认的管网地理信息数据,不应根据监测点坐标自动推断实际管道走向。

8.8 报警事件闭环管理

系统支持报警生成、通知分发、事件接收、人员确认、现场核查、处理记录和事件关闭等流程。

事件关闭应以规定的现场复核、问题处置和责任人员确认结果为依据,不应仅凭远程浓度恢复正常自动视为泄漏风险已经消除。

8.9 统计报表管理

平台可统计监测点在线率、设备故障次数、异常报警次数、报警持续时间、巡检完成情况及事件处理记录,并生成周期性运行报告。

第九章 硬件组成与配置方案

9.1 系统硬件组成

地下燃气泄漏在线监测系统主要由防爆甲烷浓度探测器、温湿度传感器、现场报警控制设备、数据采集终端、通信模块、电源系统、防护附件及安装组件组成。

具体配置应根据监测对象类型、危险区域等级、地下空间结构、供电条件和通信条件确定。

9.2 防爆甲烷浓度传感器

防爆甲烷浓度传感器是监测系统的核心设备,用于对地下空间甲烷浓度进行连续检测。

设备应具备满足现场使用要求的检测量程、测量性能、故障输出及防爆资质。对于安全报警用途,应选用适用场景符合相关产品标准和工程要求的探测器。

在易出现冷凝、积水或泥沙污染的地下空间,应重点核查探头结构、进气通道、防潮措施、维护要求及异常环境下的性能。

9.3 温湿度传感器

温湿度传感器用于获取地下空间的环境参数,可选择集成式温湿度模块,也可根据现场防爆分区和安装空间进行独立配置。

传感器应具备适当的长期稳定性和防潮能力,安装位置应避免积水直接浸泡,并尽量减少局部热源对测量结果的影响。

9.4 报警状态采集模块

报警状态采集模块用于读取甲烷探测器或报警控制器的开关量、数字状态或其他已确认的报警输出信号。

应明确各接口的正常状态、报警状态、故障状态及断线状态定义,并根据设备技术文件进行电气匹配和安全隔离设计。

9.5 现场报警控制器

对于需要固定式安全报警功能的监测点,可配置符合相应要求的现场报警控制器,实现报警判断、声光报警输出、故障指示及经批准的安全控制功能。

报警控制器应具备与探测器相适应的接口形式及供电能力,并根据现场安全要求确定是否需要备用电源和独立故障报警。

9.6 数据采集与通信终端

数据采集终端负责获取监测数据和状态信号,并完成数据转换、时间标记、通信上传及运行状态诊断。

在具有爆炸危险的地下区域内布置采集终端时,应满足对应防爆要求。对于条件允许的项目,建议优先考虑将普通通信主机及非防爆电源设备布置于经确认的安全区域。

9.7 供电系统

供电系统应根据监测设备功率、运行时间、安全保护功能及现场电源条件进行设计。

对于承担连续安全报警任务的设备,宜采用经过可靠性评估的固定电源方案,并根据风险等级配置相适应的备用供电措施。

若采用电池供电设备,应确认整机防爆适用性、电池寿命、低电量报警及维护方式,不能在危险区域内擅自更换电池或连接未经认证的充电设备。

9.8 主要硬件配置清单

序号 设备名称 主要作用 参考配置
1 防爆CH₄浓度探测器 甲烷浓度检测及报警输出 每个独立监测区域按风险评估配置
2 温湿度传感器 温度和湿度监测 每个监测区域参考配置1套
3 报警控制器 现场报警、故障指示及安全输出 按安全功能需求配置
4 报警状态采集模块 采集报警及故障信号 按接口数量配置
5 数据采集终端 数据采集、处理及上传 按监测点数量和通信方案配置
6 通信模块 远程数据传输 4G或其他适用通信方式
7 供电及备用电源 监测系统供电 按连续运行及安全要求配置
8 防爆接线与安装附件 设备安装和电气连接 按现场危险区域要求配置
9 现场声光报警设备 现场风险提示 按安全设计配置
10 平台服务器及软件 数据存储、分析和管理 集中部署

以上为典型监测点的参考设备组成,不构成固定的工程采购数量。具体设备数量、监测点数量及附件规格应以现场勘察、施工设计和最终设备选型为准。

第十章 核心设备参数

10.1 防爆甲烷浓度探测器技术参数

参数项目 参考技术要求 说明
检测气体 甲烷CH₄ 适用于以甲烷为主要可燃组分的天然气
检测原理 红外吸收式或其他适用原理 按工况和认证要求选型
检测量程 0~100%LEL 参考选型范围,必要时增加其他量程
测量分辨率 待确认 以选定型号技术文件为准
测量误差 待确认 应符合适用产品标准及项目要求
响应时间 待确认 按产品检测报告及安全功能要求确定
零点漂移 待确认 以产品技术文件及实际校准结果为准
报警设定 支持经批准的报警阈值 阈值由现场安全设计确定
状态输出 报警、故障等 按选定产品接口能力确认
信号接口 RS485、4~20mA或其他 按具体型号选配
供电电压 待确认 按整机额定电源要求配置
工作温度 待确认 应覆盖实际现场环境范围
工作湿度 待确认 重点核查高湿及冷凝适应性
防爆标志 待确认 须匹配现场危险区域和设备保护要求
防护等级 待确认 根据安装环境及积水风险确定
校准要求 按标准、产品文件和维护计划执行 保留校准记录

10.2 温湿度监测模块技术参数

参数项目 参考选型范围 说明
监测参数 环境温度、相对湿度 地下环境辅助监测
温度量程 -20~60℃ 参考选型范围,实际量程待确认
温度精度 待确认 以产品技术文件为准
湿度量程 0~100%RH 参考选型范围,不代表可在持续凝露环境中正常工作
湿度精度 待确认 以产品技术文件为准
分辨率 待确认 按测量要求选型
信号输出 数字接口或其他适用接口 与采集终端匹配
防爆适用性 待确认 危险区域内安装须符合防爆要求
防护等级 待确认 结合潮湿、积水和安装位置确定

10.3 数据采集与通信终端参数

参数项目 参考设计要求
数据采集接口 按传感器输出形式配置RS485、模拟量及开关量接口
采集周期 按监测需求设置,安全报警以本地系统实时检测为准
常规上传周期 参考1~5分钟,可按项目要求调整
报警上传 检测到有效报警状态变化后及时上报
通信方式 4G、有线网络或经验证的其他通信方式
本地数据缓存 按断网持续时间和存储容量要求配置
断线续传 建议支持
远程参数管理 按权限开放非安全关键参数
供电电压 待确认
整机功耗 待确认
工作温度 待确认
防护等级 待确认
防爆适用性 根据实际安装区域确定

10.4 报警状态采集接口参数

报警状态采集接口应与探测器或报警控制器实际输出方式相匹配,支持正确识别报警触点、故障触点或数字状态编码。

开关量输入应明确触点类型、正常状态、报警状态、故障状态及断线检测方式。涉及安全控制回路时,不得因接入信息采集设备改变原有安全回路的功能和可靠性。

10.5 技术参数说明

本章参数属于工程方案参考选型要求,不代表某一具体产品已具备的全部技术性能。

未确定产品型号和检测条件的测量精度、分辨率、响应时间、功耗、防爆标志、通信协议和防护等级等参数均应在设备选型阶段进一步确认。

正式工程应以产品技术文件、适用标准、认证资料、测试报告及项目设计文件作为参数确认和验收依据。

第十一章 软件平台与数据展示

11.1 平台建设目标

建立地下燃气泄漏智能监测管理平台,统一接入甲烷浓度、温湿度、报警状态和设备运行数据,实现重点地下燃气设施的集中监管、历史追溯及风险事件管理。

11.2 实时监测总览

平台首页可展示监测点总数、在线设备数量、报警监测点数量、故障设备数量及近期异常事件。

通过监测点分布图与状态列表,管理人员可以快速查看不同区域的燃气安全监测情况,并进入具体设备的监测详情页面。

11.3 甲烷浓度实时展示

监测详情页面显示甲烷浓度实时值、检测单位、设备状态、报警状态和最近更新时间。

对于采用%LEL显示的监测设备,平台应明确展示所依据的气体类型与浓度单位,避免将体积分数和爆炸下限百分比混淆。

11.4 温湿度曲线展示

平台支持地下环境温湿度实时显示与历史趋势查询,可按小时、日、周、月等时间范围展示变化曲线。

通过趋势比较,可辅助识别高湿季节、持续潮湿环境和温度异常变化,为设备维护提供数据依据。

11.5 报警事件展示

报警页面集中展示各监测点的当前报警、历史报警、设备故障及通信异常信息。

每条事件应包含事件编号、监测点名称、发生时间、报警类型、对应数值、事件状态及处理责任人等信息。

11.6 设备管理界面

设备管理功能记录设备型号、安装位置、投运日期、检测气体、量程、接口配置、维护计划及校准记录。

系统可根据设备维护周期提醒管理人员进行校准、清洁、功能测试及设备检查。

11.7 移动端应用

移动端可提供实时监测查询、异常事件通知、设备位置查看和事件处理记录等功能。

移动端通知属于辅助信息传递方式,不应代替现场固定式报警设备和燃气运营单位规定的应急通讯程序。

第十二章 数据分析与智能应用

12.1 甲烷浓度历史趋势分析

平台对长期采集的甲烷浓度数据进行统计分析,提取正常运行背景值、最大值、持续异常时间及变化趋势。

通过比较不同时段的浓度变化,可辅助识别持续性异常、周期性异常和短时突增等情况,为巡检安排与风险排查提供依据。

12.2 异常浓度变化分析

当监测点出现甲烷浓度持续升高、短时快速增长或反复异常时,系统可结合报警记录生成趋势分析结果。

对于正常背景浓度接近零的监测点,可重点关注持续偏离正常背景的变化;对于存在复杂环境影响的监测点,应结合传感器性能和实际工况建立专门分析规则。

系统应避免将单次异常数据直接认定为管道泄漏,并保留现场核查和专业检测环节。

12.3 温湿度与设备运行关联分析

平台可以统计设备在不同温湿度环境下的运行情况,分析高湿环境与设备故障、测量异常及维护频次之间的关联关系。

例如,某监测点在长期高湿期间频繁出现通信异常或探测器故障时,可将该设备列为重点维护对象,检查接线密封、冷凝水影响及设备防护状态。

12.4 多监测点空间关联分析

对于地下管廊、连通井室及相邻燃气设施,可结合多个监测点的浓度变化和发生时间建立空间关联模型。

当多个监测点在相近时段出现异常时,系统可按照地下空间连通关系辅助筛选排查区域,但实际泄漏位置仍需通过专业检测方法确认。

12.5 设备健康分析

通过设备在线率、故障事件、数据缺失率、通信恢复次数及校准记录,评估监测设备运行质量。

对于故障频繁、数据不稳定或长期缺乏维护记录的设备,系统可生成维护建议,并纳入运维计划。

12.6 风险统计与分区分析

平台可按照管网分区、道路区域、设施类型及监测点风险等级统计报警事件数量、故障次数和异常持续时间。

通过比较不同区域的运行情况,可辅助确定重点巡检区域和设备维护优先级。

12.7 智能分析的应用边界

数据分析和智能算法属于安全管理辅助工具。其输出不应替代经过批准的探测器报警逻辑、现场安全联锁和专业人员判断。

当智能分析结果与现场安全报警状态不一致时,应优先保持现场安全报警和规定的应急处置流程,并组织核查异常原因。

第十三章 预警机制与决策支撑

13.1 预警机制设计原则

地下燃气泄漏预警系统应坚持安全优先、分级管理、状态明确、及时响应和处置留痕的原则。

甲烷浓度报警阈值应根据适用标准、被测气体组成、探测器性能、安装场所及安全设计要求确定,不应将通用参考阈值直接作为所有监测点的最终安全设定值。

13.2 参考报警等级设计

事件等级 参考判定方式 建议响应
正常 有效浓度低于批准的报警阈值,且设备状态正常 持续监测
趋势关注 浓度持续增长或偏离背景值 加强数据观察并安排核查
一级预警示例 达到10%LEL 及时通知相关人员开展风险核查
二级报警示例 达到20%LEL 按批准的燃气应急预案采取相应措施
设备故障 探测器故障、关键报警回路异常 执行故障处置程序,恢复有效监测
通信异常 远程数据传输中断 检查链路,维持本地报警功能

表中10%LEL与20%LEL仅为分级逻辑说明示例,不是适用于所有地下场所的统一强制设定值。实际报警值、复位规则及联动逻辑须经专业设计和审批确认,并符合适用法规、标准和设备技术要求。

13.3 浓度预警逻辑

当甲烷浓度达到设定阈值时,探测器及报警控制器应按照规定功能触发报警。

平台接收报警事件后,应保存报警时间、设备位置、触发浓度和报警状态,并按照通知规则发送给相关责任人员。

报警是否需要人工复位、如何进行报警保持以及何时允许自动恢复,应以现场安全系统设计及产品技术要求为准。

13.4 设备故障预警

系统应识别探测器故障、检测信号异常、关键接口故障、供电异常及设备离线等状态。

故障事件应与气体浓度报警明确区分,避免设备失去检测能力时仍被平台标记为正常。

13.5 现场报警与远程通知

现场报警应通过符合要求的报警控制设备实现。远程平台可采用消息通知、平台弹窗和事件列表等方式辅助传递报警信息。

对于网络故障、服务器异常或平台维护等情况,应保证现场独立报警功能不受普通远程信息系统故障影响。

13.6 应急处置决策支撑

当出现燃气泄漏报警时,管理人员应按照经批准的应急预案组织确认、警戒、人员疏散及专业抢修,不得仅依赖远程数据作出现场安全判断。

对可能存在爆炸性气体的现场,应避免产生火花或使用不符合防爆要求的设备。现场通风、检测、断气和抢修操作均须由具备相应资格和条件的人员按照规定程序实施。

13.7 自动联动控制边界

对于需要与燃气紧急切断装置、通风设施或其他设备联动的项目,应单独开展控制安全分析,明确触发条件、故障安全状态、人工复位要求及控制权限。

普通监测平台发出的网络控制指令不得未经安全论证直接承担关键燃气切断功能。

第十四章 项目实施方案

14.1 现场调查与风险辨识

项目实施前,应调查燃气管网结构、地下井室位置、监测空间尺寸、天然气组成、管道运行条件、通风状态及历史风险信息。

重点确认可能泄漏的连接部位、气体迁移路径、可能积聚区域、现场危险区域划分、可用电源及通信条件。

14.2 监测点布设设计

监测点应优先布设于泄漏可能性较高、气体容易积聚或后果严重的地下空间。

对于甲烷探测,应重点评估空间上部、顶部局部高点、可能泄漏位置及通风死角等位置,但不能简单采用所有地下井室统一安装在井盖下方的方式。

具体安装高度、与潜在泄漏点的距离和监测点数量,应结合实际空间结构、通风情况、探测器要求及现场安全评估确定。

14.3 探测器安装要求

甲烷探测器应采用符合现场环境要求的安装支架固定,保持探头进气通道通畅,避免泥水直接冲刷和长期积水浸泡。

设备安装不得影响阀门正常操作、人员应急通行及原有燃气设施维护空间。

防爆设备安装、线路敷设、接地及接线附件应符合相关要求。不得现场擅自改装防爆外壳、开孔或使用不匹配的电缆引入装置。

14.4 温湿度监测点安装

温湿度传感器应安装在具有代表性的空间位置,避免紧贴发热设备、直接接触积水或处于不具有代表性的局部气流区域。

在同一地下空间配置甲烷和温湿度监测设备时,可根据安装条件集成固定,但两类传感器的安装位置应分别满足测量要求。

14.5 数据采集设备安装

采集主机可根据现场条件安装在经确认的安全区域内,并通过符合要求的接口连接地下传感器。

对通信信号较弱的地下井室,应在施工前进行现场信号测试。对于需要将天线移至地面的情况,应同步考虑电气安全、防爆适用性、防水和防人为损坏措施。

14.6 系统调试

系统调试包括供电检查、探测器状态核对、信号读取、浓度单位换算、报警状态采集、通信测试及平台数据对应关系检查。

应按照适用标准和设备技术要求进行探测器功能测试、报警测试及必要的校准核查,并记录测试条件和结果。

严禁采用无法控制的实际燃气泄漏方式替代规范的探测器测试程序。

14.7 平台联调

完成现场设备调试后,应对设备编号、监测数据、报警状态、故障事件、历史记录、远程通知及权限管理功能进行联合测试。

同时验证通信中断、设备掉电和平台故障等异常工况下的系统行为,明确本地报警与远程监测之间的功能边界。

14.8 工程验收

工程验收应依据合同、设计文件、适用标准、产品技术资料和现场调试记录开展。

验收内容宜包括设备安装质量、防爆符合性、检测功能、报警响应、数据上传、设备诊断、历史记录和维护资料等。

第十五章 运维服务保障

15.1 日常运行维护

系统投入运行后,应建立现场设备巡检、运行状态检查、报警记录核查、探测器清洁及故障处置制度。

对于潮湿、积水或污染较严重的地下环境,应根据实际工况适当增加设备检查频次。

15.2 传感器校准与功能测试

甲烷探测器应按照适用标准、产品技术文件及项目维护要求开展校准、功能测试和性能核查。

检测设备在维护过程中应记录设备编号、测试日期、标准气体信息、测试结果及处理人员,形成可追溯的维护档案。

15.3 防潮与防腐维护

地下环境湿度较高,容易对设备连接部位、线缆密封、安装支架和电子元件造成影响。

运维过程中应重点检查探头进气部位、接线密封、设备外壳、支架腐蚀和冷凝水情况,及时处理影响设备正常工作的环境问题。

15.4 通信与供电维护

定期核查采集终端通信状态、供电状态和历史离线记录,分析频繁掉线、数据缺失及电压异常原因。

涉及备用电源的监测点,应根据维护计划检查备用电源状态和实际保障能力。

15.5 故障响应机制

系统应根据故障类型区分一般维护事件和可能影响安全检测能力的关键故障。

对于探测器失效或安全报警能力丧失的情况,应立即按照项目规定采取替代监测、现场安全管理或其他经过批准的临时保障措施。

15.6 运维档案管理

为每个监测点建立设备档案,记录安装日期、设备型号、检测范围、报警设定、校准记录、维修记录和更换历史。

通过长期运行记录,为设备维护周期调整、故障分析及后续系统优化提供依据。

第十六章 项目优势与方案价值

16.1 连续在线监测能力

相较于仅依靠定期人工检测的方式,固定式在线监测系统能够持续获取重点地下空间的甲烷浓度变化,减少重点区域的监测时间空白。

16.2 防爆安全设计

方案以危险区域划分和防爆合规性为基础开展设备选型、线路设计及现场安装,使监测系统能够与地下燃气设施的安全运行要求相适应。

16.3 多参数联合管理

通过集成甲烷浓度、温湿度和设备报警状态,实现燃气风险数据与设备运行环境的统一管理,帮助运维人员更全面地理解监测点状态。

16.4 现场报警与远程管理结合

系统将现场独立安全报警与远程数据管理进行功能分离,在保障本地报警能力的基础上,实现远程通知、事件查询及处置记录。

16.5 历史数据可追溯

长期保存监测数据、报警事件及设备维护记录,有利于分析监测点运行规律、异常变化和历史处理过程。

16.6 适应地下复杂环境

通过合理的设备防护、安装位置选择、通信方案和供电设计,提高系统对地下潮湿环境、无线信号衰减和有限安装空间的适应能力。

16.7 支持城市生命线监测体系建设

地下燃气泄漏监测数据可作为城市生命线安全监测体系中的燃气安全专题数据来源,与管网地理信息、巡检记录及其他经授权的设施监测信息进行关联应用。

第十七章 应用场景

17.1 地下燃气阀门井泄漏监测

地下燃气阀门井是燃气管网的重要附属设施,内部通常包含阀门、连接部件及相关操作空间。

通过在经风险评估确定的位置安装防爆甲烷探测器,可连续监测井内甲烷浓度,识别阀门密封异常、接口泄漏及气体积聚风险。

该场景应重点考虑井内积水、空间狭窄、通信信号衰减及设备维护便利性。

17.2 地下燃气调压设施监测

地下调压设施具有设备连接较多、燃气流动工况复杂及局部空间相对封闭等特点。

通过甲烷浓度连续监测和报警状态采集,可以辅助识别设备连接部位异常及局部可燃气体积聚风险。

实际监测点位应根据设备结构、泄漏风险和通风情况确定,不得妨碍调压设备操作及安全检修。

17.3 综合管廊燃气舱监测

综合管廊燃气舱具有较长的地下空间和较复杂的通风条件,可根据风险评估结果在重点设备区域、阀门节点和其他潜在积聚区域布设甲烷检测点。

对于较长的燃气舱,可结合分区管理、多点监测和通风状态信息,实现重点区段异常状态分析。

监测系统应与燃气舱现有安全报警、通风和应急管理设施相协调。

17.4 地下燃气管沟监测

在具备可达监测空间的地下燃气管沟中,可结合管沟封闭程度、通风条件和潜在泄漏位置设置固定式甲烷检测点。

对于连续封闭或局部连通的管沟,应评估气体沿管沟迁移的可能性,并合理布设监测点。

17.5 道路重点燃气设施监测

在城市主干道、交通枢纽及人员密集区域附近的地下燃气附属设施,可根据风险等级设置连续监测点。

设计中应充分考虑道路车辆荷载、井盖开启条件、地下积水及设备遭受外力损坏等因素。

17.6 地下商业区周边燃气设施监测

在地下商业空间附近存在燃气管道附属设施或可能连通的地下空腔时,可结合燃气设施风险评估和地下空间结构开展监测设计。

重点关注气体沿地下连通空间迁移的可能性,并与已有建筑燃气报警及通风管理系统进行协调。

17.7 老旧燃气管网重点区域监测

对于运行年限较长、维修记录较多或具有特殊外部环境风险的燃气管网,可选择重点阀门井和其他高风险附属设施部署在线监测系统。

在线监测应与定期泄漏巡检、管道完整性管理和专业泄漏定位方法结合应用。

第十八章 效益分析

18.1 安全管理效益

通过连续监测重点地下空间内的甲烷浓度,能够提高异常状态被发现的机会,缩短依赖下一次人工巡检才能发现异常的时间间隔。

在具备可靠报警与处置机制的前提下,系统可为燃气泄漏风险的及时识别和应急响应提供技术支持。

18.2 运维管理效益

通过统一设备档案、报警记录、故障诊断和维护计划,可改善传统分散式监测点管理方式,提高设备维护过程的可追溯性。

对于重点监测点,可根据在线数据优化日常巡检安排,但不得因此取消法规或运行制度要求的现场检测。

18.3 管理效率效益

远程平台可集中展示多个地下燃气监测点的运行状态,降低管理人员逐点查询设备情况的工作量。

报警事件自动归档、工单流转及历史数据统计有助于改善跨区域、跨部门的事件协同管理。

18.4 经济效益

系统可能通过减少重复性现场数据抄录、提高故障发现效率和优化设备维护安排产生运营管理效益。

实际经济收益应根据监测点数量、建设成本、通信费用、设备维护成本、人员投入及实际运行情况进行核算,不宜在缺乏项目数据的情况下承诺固定节约比例。

18.5 社会效益

地下燃气泄漏在线监测有利于提升重点公共区域和重要城市基础设施的风险感知水平,为公共安全管理、城市运行保障和应急协同提供信息支持。

18.6 数据资产价值

长期积累的甲烷浓度、环境参数、报警事件和设备运行数据,可用于监测点运行分析、设施风险评估及后续管理系统优化。

数据应用过程中应注意信息安全、监测数据质量及权限管理,避免将不完整或未经验证的数据直接作为重大安全决策依据。

第十九章 标准规范与政策依据

19.1 GB 55009-2021《燃气工程项目规范》

该规范属于燃气工程领域的重要强制性工程建设规范,为燃气工程安全设计、建设及运行提供基本技术要求。

本方案应结合项目实际适用范围,落实其中涉及燃气设施安全、可燃气体检测报警及爆炸危险环境电气设备的相关要求。

19.2 CJJ/T 215-2014《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》

该规程适用于城镇燃气管道、管道附属设施、厂站内工艺管道及管网工艺设备的泄漏检测,为泄漏检测方法、仪器选择、检测管理和检测记录提供技术依据。

固定式在线监测可作为重点区域连续风险感知的补充措施,但不能代替规程要求的专业管网泄漏检测工作。

19.3 CJJ/T 146-2011《城镇燃气报警控制系统技术规程》

该规程涉及城镇燃气报警控制系统的设计、安装、验收、使用和维护。

当项目涉及规程适用范围内的燃气报警控制系统时,应结合具体工程类型采用相应要求。地下燃气管网在线监测系统的全部设计内容不能简单等同于建筑内燃气报警控制系统。

19.4 GB 15322.1-2019《可燃气体探测器 第1部分:工业及商业用途点型可燃气体探测器》

该标准规定了相应类别点型可燃气体探测器的技术要求,是适用范围内固定式探测器产品选型及性能核查的重要依据。

选型时应核对产品执行标准、实际检测气体、测量范围、报警功能及相关检测资料。

19.5 GB/T 3836.1-2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》

该标准涉及爆炸性环境用设备的基本技术要求。地下燃气监测设备应根据危险区域划分、设备保护级别及实际工况进行选型和安装。

19.6 GB/T 3836.4-2021《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》

当监测系统采用本质安全型设备或本质安全电路时,应结合该标准及相关安装规范进行设计,核查设备参数、电路匹配和安全隔离要求。

19.7 GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》

该规范为爆炸危险环境电气装置设计提供技术依据。项目应根据实际危险区域划分结果开展电气设备、线路及安装方式设计。

19.8 GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》

该标准用于设备外壳防护等级的相关评价。地下监测设备应根据潮湿、积水、粉尘和实际安装条件选择适当防护等级,并正确理解外壳防护与传感器气体检测性能之间的区别。

19.9 CJJ 51-2016《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》

该规程可为城镇燃气设施运行管理、维护及抢修安全提供相关技术依据,具体适用条款应结合项目设施类型和现场作业要求确定。

19.10 标准执行原则

项目实施应以现行有效且适用于该工程的法律法规、强制性工程建设规范、产品标准和安全管理要求为依据。

当标准发生修订或项目所在地区存在更具体的规定时,应在正式设计、采购和验收阶段进行更新核查。

本方案属于技术应用设计文本,不代替具有相应资质的工程设计、安全评价及法定检测验收文件。

第二十章 成功案例与典型应用示例

20.1 章节说明

本章提供地下燃气泄漏监测的典型应用设计示例,用于说明不同场景下的监测对象、设备配置、部署方式和预期应用价值。

以下内容不代表已经完成的真实工程案例,不涉及未经证实的项目名称、客户信息、实施业绩或实际运行成果。

20.2 典型应用设计示例一:城市地下燃气阀门井监测

20.2.1 场景概况

某城市道路下方设有天然气管道阀门井,井内具有阀门、密封连接部位和一定的地下封闭空间。由于道路交通繁忙,日常开井检测需要采取交通安全与有限空间作业措施。

20.2.2 监测需求

对井内甲烷浓度进行连续监测,同时获取温湿度及报警状态,并在甲烷浓度出现异常时及时向管理人员发送远程通知。

20.2.3 设计方案

根据现场危险区域划分及气体积聚条件配置防爆甲烷浓度探测器,设置温湿度监测模块与报警状态采集接口。

在符合安全要求的前提下,将数据采集及通信设备安装在适宜位置,通过有线接口读取地下探测器数据,并将监测信息上传至管理平台。

20.2.4 预期应用价值

实现重点阀门井甲烷浓度及报警状态的连续监测,辅助运维人员识别异常并安排现场核查。

20.3 典型应用设计示例二:地下燃气调压设施监测

20.3.1 场景概况

某地下调压设施内部设有调压设备、连接管件及阀门,运行过程中需要保持可靠的燃气输配状态。

20.3.2 监测需求

重点监测调压设施周围甲烷浓度变化,识别连接部位泄漏及局部气体积聚风险,并将现场报警状态纳入集中管理平台。

20.3.3 设计方案

根据设备布局、可能泄漏位置及通风状态确定甲烷探测器布点,配置符合要求的现场报警控制设备与远程数据采集接口。

将甲烷浓度、环境温湿度和报警事件上传至平台,形成调压设施的运行监测记录。

20.3.4 预期应用价值

为地下调压设施安全运行和异常事件管理提供连续监测数据,提高重点设备异常状态的可见性。

20.4 典型应用设计示例三:综合管廊燃气舱泄漏监测

20.4.1 场景概况

某综合管廊内设有独立燃气舱,燃气管道沿地下舱室敷设,并具有通风设施及相关安全管理系统。

20.4.2 监测需求

对重点设备节点及可能积聚甲烷的区段开展连续监测,记录浓度变化和报警状态,辅助管理人员掌握燃气舱运行安全状况。

20.4.3 设计方案

根据燃气舱长度、内部空间结构、通风分区及设备位置配置多点甲烷浓度监测装置。

通过现场采集终端汇总不同区段的监测数据,并与平台中的燃气舱区段信息关联,实现分区监测与事件查询。

涉及通风或切断联动的功能应与既有安全控制系统协调,并经过独立的安全设计和验证。

20.4.4 预期应用价值

实现燃气舱重点区段的连续风险监测,辅助分析多点浓度变化和异常事件分布。

20.5 典型应用设计示例四:老旧燃气管网重点设施监测

20.5.1 场景概况

某城区部分燃气管网运行年限较长,沿线地下阀门井及管道附属设施数量较多,需要加强重点位置的安全风险管理。

20.5.2 监测需求

针对维修记录较多、环境条件复杂及风险等级较高的附属设施,配置在线甲烷浓度监测系统,并建立统一的设备管理和报警记录。

20.5.3 设计方案

结合管网资料、历史维护记录和现场勘察结果筛选重点监测点,在具有可监测空间的设施中配置防爆甲烷探测器及环境辅助监测模块。

通过远程平台实现监测点集中管理,并与既有定期泄漏检测及人工巡检制度结合。

20.5.4 预期应用价值

为老旧燃气管网重点附属设施提供更连续的风险状态信息,辅助制定差异化巡检和维护计划。

20.6 典型应用设计示例五:地下连通空间燃气迁移监测

20.6.1 场景概况

某地下区域存在燃气管道附属设施及相邻地下空腔,部分空间可能通过管沟、套管或其他结构形成气体迁移路径。

20.6.2 监测需求

识别重点空间内甲烷浓度变化,关注异常气体是否可能沿地下连通结构迁移,并为现场排查提供监测数据。

20.6.3 设计方案

在经过确认的重点空间内配置多个甲烷检测点,结合监测点位置、地下连通关系和浓度变化时间开展关联分析。

系统能够记录不同监测点的异常发生顺序,并辅助管理人员确定优先排查区域。

20.6.4 预期应用价值

辅助识别地下连通空间中的甲烷积聚及异常迁移现象,为燃气泄漏风险排查提供补充依据。

20.7 典型应用示例真实性说明

本章所有场景均为工程设计说明,不属于已经核实的真实成功案例。实际项目的设备配置、运行效果、报警响应、风险识别能力及经济效益,应以真实工程测试、运行数据和验收结果为准。

第二十一章 参考文献

21.1 国家标准与工程建设规范

[1] GB 55009-2021《燃气工程项目规范》。

[2] GB 15322.1-2019《可燃气体探测器 第1部分:工业及商业用途点型可燃气体探测器》。

[3] GB/T 3836.1-2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》。

[4] GB/T 3836.4-2021《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》。

[5] GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》。

[6] GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》。

21.2 城镇燃气行业技术规程

[7] CJJ/T 215-2014《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》。

[8] CJJ/T 146-2011《城镇燃气报警控制系统技术规程》。

[9] CJJ 51-2016《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》。

21.3 项目设计参考资料

[10] 项目所在地燃气管网基础资料、管道及附属设施运行记录、地下空间结构资料和现场风险辨识结果。

[11] 经选型确认的甲烷探测器、温湿度传感器、报警控制器及数据采集设备技术文件。

[12] 项目防爆危险区域划分文件、电气设计文件、报警与联锁设计文件及现场施工验收资料。

[13] 监测设备检测报告、校准记录、运行维护文件和应急处置预案。

21.4 参考资料使用说明

本方案依据地下燃气设施安全监测的一般工程原理和相关标准体系编制,适用于以甲烷为主要可燃组分的天然气地下空间泄漏监测技术设计与方案论证。

实际工程建设应结合项目所在地最新法规要求、现行有效标准、现场危险区域划分及具体设备技术参数进行深化设计。

本方案强调防爆型CH₄浓度检测、温湿度辅助监测、报警状态采集、现场独立报警及远程风险管理的协同应用,以提高地下燃气重点设施安全监测的连续性、数据可追溯性和运行管理水平。

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