安全监控系统采用分布式组网方式,每个试验间配置一个分布式数采单元、触控屏终端以及相应的执行端元器件(如氢气浓度传感器、压力传感器、温度传感器、流量计、湿度传感器、气动阀等)。采集的信号包括氢气浓度信号、管路压力信号、管路流量信号、环境温湿度信号、管路阀门状态信号等,并提供对风机的控制,当超过报警限制时,会控制声光报警灯发出报警,每一个数采单元都集成了一个声光报警器。
根据客户监控区域职能分类,监控区域可分为试验间和样品间。试验间需要对各种元器件的状态和参数进行监控,状态异常时可联动报警,执行保护策略。同时对试验间内所有台架设备进气流量进行监控,掌握瞬时流量和累计流量数据。样品间仅需要对房间内的环境温湿度进行监测。因此,需要对不同房间执行不同的安全监控实施方案。
技术方案分解示意图
1)执行端
执行端元器件分布在各个试验间和样品间,负责对于实验室状态数据实时采集,以及接受监控中心发出的动作指令完成相应实时控制动作。采集的实时数据将保存在本地服务器中,数据可随时追溯和拷贝,保证数据安全。
执行端功能动作示意图
2)监控端
由PLC及数采模块完成对执行端采集的实时数据完成采集、处理及交互控制。并将监控的数据通过服务器与所有监控显示器和主显示器完成交互。其中,每个试验间布置两个显示器,一个显示器用于流量监控,另一个显示器用于本试验间状态显示与交互。每个样品间布置一个显示器,用于监控室内温湿度。
在呈现方式上,将对每个房间的布局进行建模,试验间内的管路、传感器、阀组、风机等状态参数得以实时显现。
3)控制中心
控制中心是实验室安全监控系统的最高权限中心,在主控制室可对试验室的整体状态和所有试验间的状态远程监控,必要时进行远程报警和强行控制阀组状态、联动风机等防护操作。通常在控制中心布置大屏显示器,用于总览试验室监控建模场景,显示整体运行状态。并可切换至各试验间的场景,进行全局和局部状态监测。在这部分中,我方负责完成上位机与PLC之间的通讯,并设计上位机的主显示界面。
监控中心图示
序号 |
内容 |
责任主体 |
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招标方 |
投标方 |
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1 |
执行端 |
氢气浓度传感器硬件布置 |
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• |
2 |
其他元器件布置 |
• |
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3 |
监控端 |
PLC |
• |
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4 |
元器件数据采集及与PLC通讯 |
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• |
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5 |
本地服务器 |
• |
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6 |
监控终端显示器布置 |
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• |
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7 |
上位机显示界面设计 |
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• |
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8 |
软件功能—安全预警 |
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• |
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9 |
软件功能—流量监控 |
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• |
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10 |
软件功能—温湿度监控 |
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• |
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11 |
控制中心 |
硬件布置 |
• |
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12 |
软件设计 |
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• |
系统内置的操作软件与控制系统为我方全新开发,拥有完整的知识产权,具体软件功能如下:
1)区域建模
由客户提供各个实验室的布局资料,我方根据实验室空间布局、管路布置和元器件位置(氢气传感器、压力传感器、质量流量计、阀门、排风风机),完成监控区域的二维建模,并将建模场景呈现于每个房间的监控分机软件主界面,在主界面中可以清晰辨别各元器件的物理位置、运行状态和参数信息。考虑到每个房间格局不一样,因此需要独立设计。具体要求如下:
可视化界面具体功能特点如下:
n 直观显示氢气浓度传感器位置及编号,实时显示氢气浓度数值;
n 直观排风风机位置、编号及运行状态,开和关对应不同动画效果;在主界面上可直接控制风机进行开关动作;
n 试验室气路管路有气体流动时,页面显示管路流动动画,与流量计读数关联;
n 当出现浓度或压力超限报警时,界面红色警示,点击后可查看具体报警类型;
n 发生氢气浓度超限报警时,对应的氢气传感器在主界面中颜色变红,并闪烁提示,便于实验室值班人员快速了解超浓度限制位置;
n 数值显示列表下方有手动报警按钮,长按2s会触发手动报警信号,激活各个地方的控制终端的声光报警器;
n 消音按钮,可以消除本次声光报警器声响;
n 复位按钮,可以取消报警状态,解除消音状态和手动报警状态;
n 显示当前实验室内管路气动阀状态,并可根据指令控制;
n 显示当前实验室的负责人姓名和联系方式,可随时编辑;
区域建模布局显示
安全监控系统软件历史界面
2)自动报警功能
对于监控管理中心,将实行三类自动报警防护策略。其中在策略执行防护方面,将根据不同报警等级实行不同处置策略。常规报警仅做声光报警提示,更高级别的报警将会联动相关阀组和风机产生同步动作。
n 一类报警:报警级别较低,报警信息仅上传至本房间的监控系统,不上传监控管理中心;
n 二类报警:报警级别中等,报警信息同步上传至监控管理中心报送报警信息并记录,由管理中心人员根据故障类型判断是否需要向其他试验房间发送报警信息。
n 三类报警:报警级别较高,故障较严重,报警信息将直接协同至其他实验室后,其他实验室主界面也会报警提示,提示信息包括报警位置、报警问题和策略执行;
自动报警分级及处理策略图示
3)手动报警功能
每个房间内可完成手动报警操作,监控界面数值显示列表下方有手动报警按钮,长按2s会触发手动报警信号,激活各个地方的控制终端的声光报警器。手动报警后,当前房间内启动防护策略,报警信息上传至监控管理中心报送报警信息并记录,由管理中心人员根据故障类型判断是否需要向其他试验房间发送报警信息。当报警信息被协同至管理其他实验室后,其他实验室主界面也会报警提示。
4)流量统计功能
位于试验间的36个监控分机将单独配置流量计量功能,界面实时显示管道的瞬时流量,同时支持选择查看日、周、月、年的累计统计流量,并生成月度和年度报表。
主界面配置了流量清零功能,选择清零之后累计流量将从0开始统计,之前的数据将自动保存,保存时间至少一年。
预留一个输入框可以设置当前的氢气价格,用于计算氢气消耗总价。整体示意图如下图所示。
流量监控软件历史界面
5)温湿度显示功能
接收客户试验间和样品间的温湿度传感器数据,读数实时显示,数据按照1小时保存一次,保存时间至少一年。
6)其他设置功能
n 用户管理权限分配:具备管理员权限的账号登录时可对实验室实施手动报警、阀组控制等操作,当系统未有管理员登录时,交互显示器仅具有显示功能,即游客仅具有监测权限,不具有报警、阀组控制、风机控制等控制权限,以防非安全管理人员误操作引起安全事故;
n 传感器参数设置:氢气浓度传感器、压力传感器、流量计等量程可在参数设置界面进行设置,方便不同量程的传感器等硬件更换;同时可设置不同参数的报警阈值;
安全监控系统软件历史界面
n 报警日志:当自动报警触发时,软件会自动记录报警状态并生成日志(如报警时间、报警原因等),方便后续查看。
n 远程协助:当系统发生意外状况需紧急协助时,可通过该功能进行联机,帮助用户快速、高效地解决问题。
COSMOS气体检测器产品优势及参数
n 对低浓度输出的变化具有高感度的传感器。
n 对应气体种类多,测量范围广泛,能对应ppm~vol。
n 对氢气具有出色的选择性。
n 对低浓度输出的变化具有高感度的传感器。
n 使用寿命长且具有出色的长期稳定性。
n 传感器寿命一般为3-5年。
n 反应速度快。
n 初期稳定所需时间短。
扩散式氢浓度探头KD-12S系列产品优势
n 根据客户需要搭载不同传感器对可燃气或毒气进行检测
n 可搭载氢气选择性传感器
n 壳体可搭载隔爆式声光报警灯
n 带有浓度显示功能,可直接读取气体浓度
n 隔爆型外壳设计Ex d IIC T6(中国防爆检定)
n 模块化设计,更换部件更方便
实现现场免开盖标定,调零及更换传感器作业
n 小型、轻量化设计、不占用安装空间
采用免螺丝式端子台,接线更简单
n 磁棒设计、维护简单
-气体校正无需设定器
-在防爆的危险环境中,也可以进行现场作业
-报警,预报警等功能均可现场设定
n 保护等级:IP66
n 双电气接口,并附带防爆封堵头
型号 |
KD-12S |
使用传感器原理 |
热线式半导体式 |
采集气体方式 |
连续扩散式采样 |
检 测 气 体 |
氢气 |
检 测 范 围 |
0-2000PPM |
气体浓度显示 |
LED4位数字显示 |
报 警 设 定 值 |
报警值由客户指定值,现场可设定 |
响 应 时 间 |
30秒以内。 |
设计使用寿命 |
3-5年 |
质量保证期 |
12个月 |
报 警 显 示 |
.LED显示屏氢浓度本地显示,单位ppm。4-20mA远程传输显示 .气体报警(红色LED灯闪烁,声光报警灯闪烁并发出报警提示音) .故障报警 (传感器断线,传感器零位低下,电源电压异常,内部EEPROM通信异常) 黄色LED灯闪烁 |
外 部 输 出 |
三线制气体浓度模拟信号 . DC4-20mA(电源(-)共用) . 故障报警时,输出0.9mA以下。 . 信号线的负载电阻应小于300Ω以下(包含接线电阻)。 气体报警接点(仅限1段) . 1a无电压接点/自动回复 . 最大负荷:AC250V 0.5A 或 DC24V 0.5A (负载电阻) 外部输出: DC 4-20mA标准信号 |
防 爆 性 能 |
ExdⅡCT6 |
保 护 等 级 |
IP66 |
检测精度及检测器重复性 |
检测器精度:不低于满量程的±5% 报警精度:不低于设定值的±25% 检测器长期稳定性不低于±2% |
使用温度湿度 范围 |
温度:-40~70℃ 湿度:0~95%RH (无剧烈温度·湿度变化,无结霜) |
使 用 电 源 |
额定电压DC24V(允许范围DC18V~30V) |
功 率 |
最大3W |
尺 寸 |
W162.5×H126.2×D67.7mm |
重 量 |
约1.2kg |
安 装 方 法 |
2" 立柱(配安装连接件)或 壁挂式。电气接口3/4"NPT |
外 壳 材 质 |
带聚氨酯涂层的低铜铸铝合金 |
泵吸式氢浓度探头PD-12系列产品优势
n 带有浓度,警报显示功能
n 磁棒操作,维护维修简单方便
n 模块化设计,更换部件更方便
实现现场免开盖标定,调零及更换传感器作业
n 本体附带过滤器,能够对进气进行除尘等过滤
n 可搭载氢气选择性传感器
n 有流量低下检测功能
n 隔爆型内置泵吸式外壳设计 ExdⅡB+H2T4 Gb适用氢气防爆区域
无需连接外置泵即可实现在氢气防爆区域连续泵吸式工作
n 防水·防尘构造,保护等级IP66
型号 |
PD-12 |
使用传感器原理 |
热线式半导体式 |
采集气体方式 |
连续泵吸式采样 |
检 测 气 体 |
氢气 |
检 测 范 围 |
0-2000ppm |
气体浓度显示 |
LED4位数字显示 |
吸 引 流 量 |
0.5L/min以上 |
气体浓度显示 |
LED4位数字显示 |
报警设定值 |
报警值由客户指定值,现场可设定 |
响应时间 |
30秒以内。 |
设计使用寿命 |
3-5年 |
质量保证期 |
12个月 |
报 警 显 示 |
.LED显示屏氢浓度本地显示,单位ppm。4-20mA远程传输显示 .气体报警(红色LED灯闪烁,声光报警灯闪烁并发出报警提示音) .故障报警 (传感器断线,传感器零位低下,电源电压异常,内部EEPROM通信异常) 黄色LED灯闪烁 |
外 部 输 出 |
三线制气体浓度模拟信号 . DC4-20mA(电源(-)共用) . 故障报警时,输出0.9mA以下。 . 信号线的负载电阻应小于300Ω以下(包含接线电阻)。 气体报警接点(仅限1段) . 1a无电压接点/自动回复 . 最大负荷:AC250V 0.5A 或 DC24V 0.5A (负载电阻) . 外部输出: DC 4-20mA标准信号 |
防 爆 性 能 |
ExdⅡB+H2T4 |
保护等级 |
IP66 |
检测精度及检测器重复性 |
检测器精度:不低于满量程的±5% 报警精度:不低于设定值的±25% 检测器长期稳定性不低于±2% |
使用温度湿度 范围 |
温度:-20~50℃ 湿度:0~95%RH (无剧烈温度·湿度变化,无结霜) |
使用电源 |
额定电压DC24V(允许范围DC18V~30V) |
功 率 |
最大5W |
尺 寸 |
W133×H289×D132mm(突出部份除外) |
重 量 |
约5.2kg |
外 壳 材 质 |
带聚氨酯涂层的低铜铸铝合金 |
标准附件 |
流量过滤器FC-32,气体捕集器 |
本次选择Faytech品牌156N4200系列触控屏幕作为监控分机的上位机,具体参数介绍如下表。
LCD液晶显示屏 |
|
显示屏对角线 |
15.6英寸/39.6cm |
显示区尺寸(厘米) |
34.42*19.36 |
长宽比 |
16:9 |
物理分辨率 |
1920*1080 |
最大可显示分辨率-DP |
1920*1200 |
显示色彩数 |
262K |
亮度(cd/m2) |
250 |
对比度 |
800:1 |
典型响应时间Tr/Tf(毫秒) |
15/15 |
可视角度 水平/垂直 |
170°/170° |
背光/背光寿命(小时) |
LED/ min. 15000 |
运行环境/物理属性 |
|
使用温度(℃) |
-10~60 |
湿度范围(RH) |
10%~90% |
净重(kg) |
4.20 |
毛重(kg) |
6.10 |
外壳材质 |
橡胶前壳,铝制IPC后壳 |
外壳尺寸(cm)L*W*H |
38.93*24.68*4.93 |
固定方式 |
VESA 100 |
电脑系统 |
|
处理器 |
Intel® Pentium™ QuadCore N4200 |
芯片组 |
Intel® E3900 |
显卡 |
Intel® HD Graphics |
音频 |
Realtek ALC3236 Audio CODEC |
内存 |
4GB DDR3L non-ECC |
硬盘(可更换) |
128GB 固态硬盘 |
网口 |
2×Realtek PCle GB LAN 8111G (1× optional with POE);W-LAN |
支持系统 |
Win10;Linux;32Bit/64Bit |
预装系统 |
Linux Ubuntu |
触控面板 |
|
触摸技术 |
投射式10点电容触屏 |
触摸接口 |
USB |
触摸屏表面硬度 |
7H |
表面处理 |
防眩光(化学腐蚀) |
电源 |
|
电源指示灯 |
绿色LED灯 |
电源供给 |
100~240V ACDC |
工作电压(V) |
12 |
功耗(W) |
16 |
待机功耗(W) |
<1 |
外部接口 |
|
1×12V DC-in,1×HDMI,2×USB 3.0,2×USB 2.0,2×RJ45,2×RS232/485,1×WLAN |