防爆智能无线燃气检测系统方案    GRPS版

系统综述

立特电子科技的防爆智能无线燃气检测系统是以美国德康的超低功耗燃气检测仪及控制器为，结合GPRS-DTU数据采集单元，满足互联网（3G，ADSL）监控应用的智能化无线可燃气体监控网络。

现场燃气泄漏检测仪同数据采集传输仪间的数据传输方式优先采用无线传输方式。 数据采集传输仪将接收到的现场在线仪器数据整理打包后通过3G网络将数据上传至监控中心服务器。监控中心及企业客户端可以通过访问服务器端应用软件的方式了解企业现场燃气管线泄漏监测数据状况。

 

1. 防爆燃气检测报警控制器

Detcon Model X40是一款低功耗报警及控制器系统，可以用来监测多通道气体探测器和其他各种现场设备。这款多功能控制系统可同时接受并监视4-20mADC或RS-485 Modbus?输入信号，最多可连接32个通道的气体探测器。通过德康配套的I/O模块用户就可以灵活定制和扩展控制器的外部通讯能力 – 即可以定制所需连接的气体探测器数量。这种I/O卡件是一种嵌入式导轨安装的设备。所有的这些I/O模块均可寻址，运行于11.5-30VDC直流电源上。对于德康Model X40-32型控制器来说，其内置电源模块最多可同时给32个气体探测器供电，可接入12路4-通道I/O模块。

Model X40控制器配套使用的I/O模块包括：4-通道4-20mA输入模块(DA-4)，4路报警继电器输出模块(RL-4)，4-通道4-20mA输出模块(AO-4)和4路继电器接点输入模块(DI-4)。德康的这些模块即可以安装在控制器主机内又可安装在远端以简化现场接线。

       Model X40控制器使用磁棒来进行现场设置和操作，具有先进的感知技术和嵌入智能。控制器将所连接现场设备的（气体探测器）读数、工作状态实时的反馈在LCD显示屏上。在正常工作状态下，8路报警状态及探测器读数可同时在一屏上显示（显示信息包括：通道序号，气体类型，气体浓度），其他通道信息可按内部设定周期自动循环显示。每个检测通道提供三级报警(Alarm1,Alarm2,Alarm3)和一个故障报警。控制器上的面板上的LED指示灯显示以上各种报警状态。控制器还具备一些附加功能包括报警阻止，报警复位及报警消音。

X40控制器自带一个内置电源，可将110/220VAC的交流电转换为24VDC输出。11.5-30VDC的外部直流电源也可以直接接入控制器，

       另外可以连接德康无线气体探测器是该控制器的另一个重要特性。可选配的控制器外壳包括：NEMA 4X, NAMA 1 嵌板安装及NEMA7。

X40控制器可通过RS485端口连接德康RXT-320无线网关，作为Master(主)设备，同其他由气体探测器、声光报警装置等Slave(从)设备网关进行通讯，组成射频无线气体检测网络。

X40控制器特性

l        8-32通道的系统容量

l        带有背光的LCD显示屏

l        模拟量或RS-485输入信号

l        现场设置操作简单

l        可记录大量数据

l        可以连接德康无线气体探测器

 

产品应用领域

l        石油天然气钻机平台

l        石油天然气生产基地

l        海上生产平台

l        污水处理长

l        食品及饮料加工

l        造纸厂

l        石化厂及炼油厂

 

 

德康Model X40 控制器技术规格

系统容量
Model X40-N1P	容量为32通道（32个现场设备）
通讯信号	模拟量或串口信号
显示器
1 1/8”  x  5 3/4”  带背光LCD
报警状态LED指示灯
显示	满量程的±1%
输入信号	模拟量4-20 mA DC，RS-485 Modbus? RTU，开关量
输出信号	模拟量4-20 mA DC，RS-485 Modbus?，继电器开关量
环境规格
工作温度范围	-4oF 至+158oF, -20oC 至 +70oC
储藏温度范围	-40oF 至 +185oF, -40oC 至 +85oC
工作湿度范围	0-99% RH 非冷凝
尺寸规格	Model X40-32-N1P:10.5”W x8”H x12”D
电气规格
输入电源电压	110/220VAC 11.5-30VDC
功耗	取决于I/O模块、气体探测器的数量，气体探测器的类型。总功耗不应超过60瓦（2.5A@24VDC）
RFI/EMI 射频及电磁干扰防护	符合EN61326标准

2. 防爆超低功耗IR燃气检测仪

 

美国德康（Detcon）公司红外线可燃气体探测器是基于先进的光学传感技术设计用以探测可燃性烷烃类气体探测器。这种探测器以无干扰、智能化为特征。简单的菜单式校准及模块化设计和组装简化了安装、维护和调试。CX列红外线可燃气体探测器预留了与外部系统进行通讯的多种选择，包括：4-20mA, RS-485数据总线这种独特的红外线可燃气体探测器经实践证明工作稳定可靠且所需的阶段性维护最少。

CX红外燃气检测仪是结实耐用，操作简便的智能型可燃气体探测器，设计用以检测可燃性烷烃类气体浓度在爆炸下限0~100%LEL的变化。这种探测器使用一种获得的“小型即插型可更换”红外线光学传感器。红外线传感器的特点是长时间的工作稳定性及最少的阶段性维护。红外线气体传感器在某些测量环境下是对于传统的催化燃烧式传感器的一种的替代产品。

产品亮点：

l         独特的小型即插型现场可更换传感器

l         无干扰、智能型传感变送器界面

l         输出：4-20mA, RS-485数据总线

l         316SS不锈钢外壳

l         极少的维护要求

l         加热的光学设计避免了冷凝现象

l         故障自诊断功能

l         长期使用成本低廉

l         五年的额定费用质量保证

l         毫瓦级的超低功耗

 

传感器类型：扩散式，红外线传感器 （即插即用型）

传感器设计寿命：5年

检测量程：0 – 100 % LEL

检测：量程的±3%

重复性：量程的±3%

响应时间：T90 < 30 秒

工作温度范围：-40°C至 +75°C

储藏温度：-40°C至 +75°C

工作湿度：0-100% RH  非冷凝（持续使用）

工作压力： ± 2 psig

工作风速：0-5 米/秒

工作电压：7-30 VDC

设备功耗：功耗 20mW

正常功耗 100mW

功耗 500mW

抗电磁干扰：符合EN61326标准

防爆等级：

Class I, Division 1, Groups B, C, D (Tamb =-40°Cto +75°C)

Class I, Zone 1, Group IIB+H2

EEx d[ib]ib IIB+H2 T4 (Tamb =-40°Cto +75°C)

 

 

3. GPRS DTU 无线数据传输单元

产品特性

1. 工业级 CPU：工业级 ARM9 高性能嵌入式处理，200MPS；带 16KB Dcache，高速缓存数据，加快高速数据访问速度；带 16KB Icache，高速指令缓存，加强了指令处理速

度。

2. 工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。

3. 实时操作系统：采用 LINUX2.6.28操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升

级快，系统稳定，带完善 TCP/IP 协议栈；或者嵌入式 UCOS 操作系统。

4. 强化电路板：PCB 采用遵循 3H 和 3W 原则，同时公司所有产品电路板都采用生益材质来生产，确保板材的稳定可靠。

5. 工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。

6. 工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为DC5V~DC35V，内置电源反向保护和过

压过流保护

7. TCP 透明数据传输和 UDP 透明数据传输；支持多种工作模式

8.支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）

9.支持双数据中心备份及多数据中心（4 个）接受数据

10.智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线

11. 远程唤醒：支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接

12. 支持固定 IP 通信方式；支持 DDNS 动态域名通信方式

 

技术规格
CPU	工业级 ARM9 高性能嵌入式处理；200MPS；带 16KB Dcache,高速缓存数据，加快高速数据访问速度；带16KB Icache，高速指令缓存，加强了指令处理速度
MMU	CPU 带 MMU 内存管理单元，可以防止内存溢出导致系统的异常
FLASH	64Mbits（可扩充到 256Mbits）有足够大的内存来存放程序和数据
SDRAM	256Mbits(可扩充到 2048Mbits)>=256Mbits，有足够大的缓存来提高 系统运算速度
串口	1 个 RS232 串口 CM3160EP: 1 个 RS232 串口或 1 个 RS485 接口（可支持 RS422/TTL） 数据位：8 位 停止位：1 位 校验位：无校验、奇校验、偶校验、SPACE 及 MARK 校验 串口速率：110bps ~ 230400bps 流控位：无流控、RTS/CTS 硬流控或 XON/XOFF 软流控
天线接口	标 准 SMA 阴 头 天 线 接 口 ， 特 性 阻 抗 50 欧 ； 公 司 可 以 选配3M/5M/10M/15M的天线延长线，满足客户的不同使用场合需要
UIM 卡接口	1.8V/3V/5V 标准的推杆式用户卡接口，内置 15KV ESD 保护
供电电压	宽电压设计，DC 5V 到 DC32V 电源都可以直接给设备供电；同时内置电源反向保护和过压过流保护
标配电源	DC9V/500mA
通信电流	通信时平均电流：350mA@+9VDC; 登网瞬间峰值电流：1.0A@+9VDC
待机电流	待机平均电流：<35mA@+9VDC
工作温度	-25 oC ~+65oC
储存温度	-40~+85oC
相对湿度	95%(无凝结)

 

4. 服务器端软件系统

4.1 系统功能设计

1） 基于 GIS 地图应用的在线监测平台将通过 GIS 地图对企业的所有监测点进行监控，直观的查看监测点位分布、实时状态、异常状态、统计数据和空间分析等内容：

2） 基于 GIS 地图的监测企业站点位置、分布情况：对于所有正常的点位，将通过“图钉”的方式，显示在其所在地理位置上，并可按 GIS 缩放级别，按区域统计点位分布情况；

3） 当异常发生时提供多级、多类型异常报警，在地图上定位，并以“三色”指示及雷达波的方式进行提醒，直观的查看异常问题情况及予以时间进行处理；

4） 通过 GIS 地图直观的显示统计数据的主题统计图，该功能是扩展功能，在需要时，可按要求定制统计图样式，并以图层的方式直观的叠加在地图上，以达到按区域统计的效果；

5） 当发生一些异常时，可提供基于空间分析的演算预测模型，该功能可与地理数据演算系统结合，以大气扩散模型与流体流域扩散模型进行模拟，配合电子沙盘来进行应急指挥；

 

4.2 实时监测功能

实时监测是任何一个在线监控系统都必须拥有的功能，本系统提供的实时监测包括了：

1）多色彩指示主实时监测屏、企业实时数据面板、实时数据趋势分析、联合组态显示实际设备运转情况功能；

2）基于表格的多色彩指示实时监测主界面，以直观的绿色显示正常数据，红色显示异常数据及异常原因来进行区分，对有异常的站点进行醒目显示，并可在监测屏上进行过滤筛选来针对性的查看监测站点；

3）企业自有企业实时数据面板，对正常状态异常状态进行直接的显示，如过去24 小时内有未处理异常的，将进行醒目提醒；

4）完整的实时监测数据趋势图表，可显示过去 12 小时至 72 小时的监测情况及分析趋势及每个时间点位的数据、状态，设备的动行状态一目了然；

5）通过与的组态技术联合，可查看每台设备的状态，并以实物的方式进行展示，以达到直观、实际、有效的效果，结合反控功能提供形象的互动方式；

 

4.3  报警处理

1）本系统的异常报警体系是非常健全的，其报警等级分为四个级别，并可设置7 个大类的报警类型，所有报警设置均可按区域大小与相关责任人进行关联，达到全方位的多级权限联动报警功能：

2） 多级分类：拥有四个级别、七个大类的异常处理机制，四个级别分别包括蓝色异常提醒、蓝色异常处置、橙色异常预警、红色异常报警，其中红色异常是最严重的，需要重点处理的异常，而蓝色异常提醒一般属于不影响系统安全运行的异常，需要在 24 小时内进行处置的异常；

3） 多途径：所有的异常产生都将通过多种途径与相关人员取得互动，其报警方式主要包括现场报警、平台 GIS 地图定位报警， SP 平台（手机）短信报警等；短信互动通过的 SP 平台进行处理，发送号码使用专用的 106 特服号段，通过 SP 平台，可以防止由于使用普通短信发送器，当产生异常发送信息导致电信封锁的后果；

4） 异常报警记录模糊查询处理，本系统使用的查询系统均支持糊模查询技术，只需要记的异常的部分内容，即可将该异常从数据库中查出。

 

4.4  离线监测

1） 离线监测功能也将是本系统的一大特点，其主要用于数据的统一、完整、有效。对于大多数时间，采样工作将由仪器设备自动完成，而当有人工数据采样、缺失数据补采时，将用到本功能。另外，本系统还集成有自动数据有效性审核系统，其将对大部分无效数据与异常特殊值进行过滤，防止其参于统计而对统计造成误差；

2） 离线数据录入，包括了人工采样、检查数据的录入，该功能将可通过人工录入与规范性电子表格数据导入来完成；

3） 数据补采，当在系统运行过程中发生如 GPRS 卡欠费等原因造成的数据缺失时，可通过人工或自动的方式实现数据补采；

4）数据有效性审核系统，通过将该功能的加入，将对本系统的统计分析功能提供强有力的支持，其将过滤无效或异常数据，保证统计正确性；

 

4.5  统计分析

1） 本系统除了常规的日、周、月等报表统计功能外，还提供了数据趋势分析、同比环比对比分析、运转率、传输率、超标率、故障率等指标的统计：

2） 数据变化趋势分析图，可自由定制分析时段，并可将任意时段的数据拉入趋

势分析区来实现同比、环比比对分析；

3） 数据深层统计，主要包括运转率（完好率）、传输率（在线率）、超标率、故

障率（无故障运行时间）等统计；

4） 常规统计报表查询，打印及导出功能；

5） 与 GIS 结合定制按区域统计主题图；

 

4.6  应急预案

1） 通过系统内集成的库、危险化学品、重点风险源等知识库、应急预案库、预警级别、类型、管理、处置流程等内容，以直观的方式在 GIS 系统上进行，同时，系统还整合了企业一厂一档功能，查看企业各方面内容实际方便；

2） 完备的应急处理机制，包括处理流程、预警级别、管理、处理等内容；

3） 全面的一厂一档档案，厂内物资、管理、物资预警、分布等内容全面整合，并联合了在线监测数据、异常历史数据、申报台账数据、运营维护数据等内容；

4） 完整的危险品及知识库，包括了危化品、重大危险源、等知识库等。

 

5. SPS系列防爆太阳能电源 

德康 SPS系列是自供电产品，预装12V直流太阳能电源，专门用于重工业单位。每个系统包含一个充电电池，太阳能面板和一个电池控制充电电路，用来为自动化产品操作持续提供直流电。这些预装的太阳能电源分为四个不同的功率级别，01W-DV1型可用于Class 1 Division 1的危险区域，其他3中型号用于Class 1 Division 2场所。

 SPS-01W-DV1——锂离子电池，10Ah，1.5W

 SPS-10W-DV2——铅酸电池，18 Ah，10W

 SPS-20W-DV2——铅酸电池，18 Ah，20W

 SPS-40W-DV2——铅酸电池，36 Ah，40W