地下密闭空间气体安全监测系统

秦旭昌  邵开春

济南市长清计算机应用公司

摘要：地下密闭空间气体安全监测系统运用气体传感技术、无线通讯技术、防爆防水等技术，检测阀门井可燃气体浓度，以网页形式发布数据。

关键词：燃气，地下管道，安全监测

一．前言

能源需求不断增长，天然气资源丰富、热值高，是一种优质低碳能源，天然气的普及方便了人民生活，减轻了环境污染，属于国家十二五重点发展的行业。天然气属于易燃易爆气体，天然气管道遍布整个城市，客观上存在安全隐患。管道的接头、阀门等连接处最易出现泄漏，这些接头、阀门往往安装在地下阀门井等密闭空间，一旦天然气泄漏将积聚在这些密闭空间，遇到火花极易爆炸，引起灾难性的后果。并且，燃气的泄漏容易串入电缆管道、排污管道等，引起第三方安全事故。

基于天然气输配环节的安全需求，有必要对城市燃气管网地下管道的密闭空间进行定时检测，以保护燃气公司财产和市民的生命安全。现行的检测办法是巡线工手持便携仪器进行巡检，该方法成本高、效率低、周期长。结合气体传感、无线通讯、防爆防水、数据库、BS结构服务器等技术研制地下密闭空间气体安全监测系统，能够提高检测效率、降低成本、缩短检测周期。天然气的主要成分是甲烷，地下密闭空间气体安全监测系统通过气敏传感器检测甲烷的浓度数据，对浓度进行存储、分析，将报警信息通过网页、短信等形式通知燃气公司调度中心及时处理。

二．系统组成：

地下密闭空间气体安全监测系统由无线智能检测终端、数据采集软件、数据库服务器和WEB服务器四部分组成。无线智能检测终端定时检测阀门井等密闭空间的甲烷浓度，并将浓度数据通过中国移动GPRS发送给数据采集软件；数据采集软件分析无线智能终端发回的数据，并存储到数据服务器中；WEB服务器作为人机接口，方便燃气公司监控中心人员监控每个阀门井。

图1 地下密闭空间气体安全监测系统结构图

1.无线智能检测终端：

RB-TW型无线智能检测终端是集天然气探测技术、水位检测技术、GPRS无线传输技术、低功耗技术于一体的高科技产品。无线智能检测终端内置大容量锂电池供电，采用产自欧洲的高性能传感器，可以准确检测阀门井中的可燃气体浓度，确保长时间工作在湿度低于70% RH的环境不损坏，可以连续72小时工作在湿度97%RH的环境不损坏。无线智能检测终端检测到阀门井中可燃气体浓度超标，立即打开GPRS模块，通过GPRS无线信道将报警信息发送给监控中心的数据采集软件。

无线智能检测终端实时的检测传感器自身质量和电池电压，如果传感器出现故障，不能正常检测阀门井中的可燃气体浓度时，无线智能检测终端立即向监控中心的数据采集软件发送传感器故障信息，提醒及时安排维修；当内置的锂电池电量不足，无线智能检测终端立即向监控中心的数据采集软件发送电池欠压信息，提醒及时更换电池，发送电池欠压信息后，无线智能检测终端仍能工作1周，确保维保周期内正常检测。

阀门井中积水时，内置的水位传感器反馈信号给无线智能检测终端，无线智能检测终端对气体传感器断电保护，并发送水位报警信息给监控中心的数据采集软件。我国南方城市普遍要经历梅雨季节，阀门井很容易长期积水，无线智能检测终端工作在阀门井等地下密闭空间，必须具备防水功能，并且防护等级应达到IP67。

无线智能检测终端上报数据为：

1>当燃气传感器短路或脱落时，上传故障报警状态；

2>当电池欠压时，上传电池欠压报警状态；

3>当探测点进水后，上传水位报警状态；

4>当不出现以上3项报警时，上传当前燃气浓度信息。

地下阀门井是密闭空间，属于防爆区，无线智能检测终端采用中国移动GPRS信道，必须考虑天线的防爆，将天线辐射至阀门井外的路面进行开槽安装，安装槽与阀门井之间物理上隔离开，防止天线辐射的能量进入阀门井引起爆炸。

无线智能检测终端布点原则：

1> 灰口铸铁干线、过路管；

2>与大型电力、电信、污水等管沟交叉或平行处

3>重要建(构)筑物附近；发生过重大漏气事故的区域；

4>主干线中钢管接口、PE转换较多的区域；

5>人工煤气区域优先；

2.数据采集软件：

    数据采集软件安装在监控中心的服务器上，在服务器开机时自动加载，运行在后台，实时扫描服务器的接收端口，解析无线智能检测终端上传的现场数据，按系统心跳、气体报警、水位报警、电池欠压等分类存入数据库。

3.数据库服务器：

    数据库服务器由一台工作站和数据库管理软件组成，存储数据采集软件解析的数据，为WEB服务器提供查询、更新、事务管理、安全及多用户存取控制服务。数据库服务器提供了用于数据操纵的标准接口API，在地下密闭空间气体安全监测系统部署过程中，有效的减少用户代码量。数据库服务器提供统一的数据库备份、恢复和启动、停止数据库的管理工具。

4.WEB服务器：

WEB服务器由一台工作站和系统软件组成，工作在监控中心，通过燃气公司局域网或虚拟局域网为得到授权的人员提供信息和数据服务。客户端只需要安装有Internet Explorer等浏览器，通过IP地址便可以登录地下密闭空间气体安全监测系统软件。系统软件采用口令形式验证授权，防止非法访问。

系统软件负责将数据库服务器中的数据通过网页，以电子地图、表格、曲线等形式展现给管理人员。如果阀门井发生积水、燃气泄漏等情况，系统软件发出声光报警，存储报警记录，并通过短信向预设负责人的手机上发送报警短信。如果客户端正在访问历史曲线等界面，当燃气泄漏报警发生时，页面自动跳转到实时报警界面。系统软件可以生成无线智能检测终端的各项数据报表，并能够导出和打印报表。系统软件自动生成日志文件，记录系统的运行状态和各种访问操作，日志文件支持导出、打印等操作。

三．应用案例

济南某燃气公司2008年开始应用地下密闭空间气体安全监测系统，截止到2012年12月共安装300台无线智能检测终端，减轻了人工巡检压力，降低了巡检成本。运行期间准确检测到阀门井积水30次，准确检测到阀门井漏气2次。燃气公司迅速安排抢险队伍应急处理了隐患，避免了生命财产损失，提高了政府等相关方的满意度。

西安某燃气公司2010年开始应用地下密闭空间气体安全监测系统，截止到2012年12月共安装100台无线智能检测终端，运行期间准确检测到市中心地段阀门井漏气1次，避免了重大公共安全事故的发生。

四．结论

    通过济南、西安两家燃气公司的试用，证实地下密闭空间气体安全监测系统能够稳定的运行，可以准确地检测出阀门井等地下密闭空间的可燃气体浓度超标，保护燃气公司的财产安全和人民的生命安全。

参考文献

1 GB15322.1~2003 测量范围为0-100%LEL的点型可燃气体探测器

2李志宏. 城市天然气埋地管道非开挖检测技术研究. 合肥工业大学硕士论文，2009；3

3周立功. 下水道可燃气体GPRS无线检测系统. 嵌入式对话，2009：10

safety monitoring system for City Gas Underground pipeline 
Qin xuchang   Shao kaichun
JINAN CHANGQING COMPUTER APPLICATION CO.,LTD

Abstract:The safety detection system of City Gas underground pipeline  using the technology of gas sensor , wireless communication , explosion-proof and water-proof, to detect the concentration of combustible gas valve well, and to publish data on the web page
Keywords: Gas, Underground Pipeline, Safety Monitoring