氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案是指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施、設(shè)備選型、安裝調(diào)試、驗(yàn)收運(yùn)維的核心文件，需兼顧技術(shù)可行性、工況適配性、合規(guī)性、安全性，覆蓋“監(jiān)測(cè)需求-系統(tǒng)設(shè)計(jì)-硬件選型-軟件開發(fā)-安裝調(diào)試-運(yùn)維保障-合規(guī)驗(yàn)收"全流程。以下是工業(yè)級(jí)氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案的核心內(nèi)容框架，適用于環(huán)保排污監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全監(jiān)控（如有毒有害、易燃易爆氣體）、園區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景：

 一、項(xiàng)目概述與需求分析

1. 項(xiàng)目背景

項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、監(jiān)測(cè)地點(diǎn)（如工廠排污口、園區(qū)邊界、車間內(nèi)部）；

建設(shè)目的（如環(huán)保合規(guī)監(jiān)測(cè)、安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、工藝優(yōu)化、應(yīng)急響應(yīng)）；

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（列出核心引用標(biāo)準(zhǔn)，如環(huán)保類：HJ 212《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》、HJ/T 397《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》；安全類：GB 50493《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》；防爆類：GB 3836《爆炸性環(huán)境》系列標(biāo)準(zhǔn)）。

2. 監(jiān)測(cè)需求明確

監(jiān)測(cè)對(duì)象：明確氣體種類（如環(huán)保類：SO?、NO?、VOCs、CO、O?；安全類：甲烷、氫氣、氯氣、氨氣等），需注明每種氣體的**核心參數(shù)**（測(cè)量范圍、精度要求、響應(yīng)時(shí)間）；

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位：點(diǎn)位數(shù)量、安裝位置（如管道內(nèi)、車間天花板、園區(qū)邊界）、現(xiàn)場(chǎng)工況（溫度、壓力、濕度、粉塵含量、是否防爆區(qū)域）；

監(jiān)測(cè)頻率：連續(xù)監(jiān)測(cè)（24小時(shí)不間斷）、間歇監(jiān)測(cè)（如每5分鐘1次）、應(yīng)急監(jiān)測(cè)（觸發(fā)條件下加密監(jiān)測(cè)）；

數(shù)據(jù)要求：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期（≥1年）、傳輸方式（4G/5G、RS485、LoRa、以太網(wǎng)）、對(duì)接平臺(tái)（環(huán)保部監(jiān)控平臺(tái)、企業(yè)SCADA系統(tǒng)、園區(qū)監(jiān)控中心）；

功能要求：是否需要報(bào)警聯(lián)鎖（如超標(biāo)觸發(fā)閥門關(guān)閉、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)）、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、自動(dòng)清洗、故障自診斷。

 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)原則

合規(guī)性：符合國(guó)家環(huán)保、安全、計(jì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)可用于監(jiān)管驗(yàn)收；

可靠性：適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境（高溫、高濕、高粉塵、腐蝕），平均時(shí)間（MTBF）≥8000小時(shí)；

精準(zhǔn)性：測(cè)量誤差、重復(fù)性滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具備溫度/壓力/濕度補(bǔ)償功能；

可擴(kuò)展性：支持新增監(jiān)測(cè)氣體、點(diǎn)位，兼容后續(xù)系統(tǒng)升級(jí)；

安全性：防爆、防雷、防靜電，避免監(jiān)測(cè)過(guò)程中引發(fā)二次安全風(fēng)險(xiǎn)。

2. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）架構(gòu)圖

繪制“現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)層-數(shù)據(jù)傳輸層-平臺(tái)管理層"三級(jí)架構(gòu)圖，明確各層級(jí)組件及連接關(guān)系：

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)層：采樣預(yù)處理系統(tǒng)、分析單元、傳感器、現(xiàn)場(chǎng)控制器；

數(shù)據(jù)傳輸層：無(wú)線傳輸模塊（4G/5G）、有線傳輸接口（RS485/Modbus）、數(shù)據(jù)采集器（DTU）；

平臺(tái)管理層：云端監(jiān)控平臺(tái)、本地服務(wù)器、客戶端（電腦/手機(jī)APP）。

 （2）核心工作流程

描述全流程自動(dòng)化邏輯：  

采樣→預(yù)處理→分析檢測(cè)→信號(hào)轉(zhuǎn)換→數(shù)據(jù)采集→傳輸→平臺(tái)存儲(chǔ)/顯示→報(bào)警/聯(lián)鎖→校準(zhǔn)/清洗**

3. 技術(shù)路線選擇

根據(jù)監(jiān)測(cè)氣體種類、工況、精度要求，明確核心技術(shù)方案：

分析技術(shù)：如紅外吸收法（SO?、NO?）、PID光離子化法（VOCs）、順磁式（O?）、氧化鋯（高溫氧）、電化學(xué)（有毒氣體）、激光光譜法（高精度氣體）；

采樣方式：管道內(nèi)直接測(cè)量（原位式）、抽取式（伴熱采樣/常溫采樣）、擴(kuò)散式（車間空氣監(jiān)測(cè)）；

預(yù)處理技術(shù)：針對(duì)高粉塵/高濕度/高腐蝕工況，明確預(yù)處理方案（如高溫過(guò)濾、冷凝脫水、化學(xué)吸附、伴熱防冷凝）。

 三、核心硬件選型與技術(shù)參數(shù)

1. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)層硬件

（1）采樣預(yù)處理系統(tǒng)

組件名稱 選型參數(shù) 功能說(shuō)明 

采樣探頭 材質(zhì)（316L不銹鋼/PTFE）、耐溫（≤800℃）、過(guò)濾精度（5μm陶瓷濾芯） 抽取氣體樣品，初步過(guò)濾粉塵 

伴熱管路 伴熱溫度（≤120℃，可調(diào)節(jié)）、保溫材質(zhì)（巖棉/聚氨酯）、長(zhǎng)度（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)距離定制） 防止氣體冷凝（如VOCs、焦油）導(dǎo)致管路堵塞 

冷凝脫水器 制冷溫度（≤5℃）、脫水效率（≥99%）、自動(dòng)排水功能  去除氣體中水分，避免影響分析精度 

多級(jí)過(guò)濾器 精度（1μm/0.1μm）、濾芯材質(zhì)（活性炭/PTFE） 去除粉塵、油污、腐蝕性雜質(zhì) 

采樣泵 流量（0.5-2L/min）、耐腐蝕性、防爆等級(jí)（Ex d II BT6） 提供穩(wěn)定采樣動(dòng)力 

（2）分析檢測(cè)單元

按監(jiān)測(cè)氣體分類列出設(shè)備選型，明確技術(shù)參數(shù)：

監(jiān)測(cè)氣體 分析儀器型號(hào) 技術(shù)原理  核心參數(shù)（測(cè)量范圍、精度、響應(yīng)時(shí)間） 適配工況 

SO? XXX-IR-01  紅外吸收法  0-50/100/500mg/m3，誤差≤±2%FS，T90≤10秒 鍋爐煙氣、工業(yè)廢氣 

VOCs XXX-PID-02 PID光離子化法 0-10/100/1000ppm，誤差≤±3%FS，T90≤5秒 化工車間、涂裝廢氣 

 O? XXX-Paramag-03  順磁式  0-21%VOL，誤差≤±0.1%FS，T90≤8秒  煤氣管道、燃燒系統(tǒng) 

甲烷  XXX-EC-04  電化學(xué)法 | 0-100%LEL，誤差≤±5%FS，T90≤3秒 防爆車間、燃?xì)夤艿?nbsp;

（3）數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備

數(shù)據(jù)采集器（DTU）：支持Modbus RTU/TCP協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)≥10萬(wàn)條、斷電不丟失；

傳輸模塊：4G/5G全網(wǎng)通（支持雙卡雙待）、RS485/以太網(wǎng)接口、信號(hào)強(qiáng)度≥-85dBm；

現(xiàn)場(chǎng)控制器（PLC）：品牌（西門子/Schneider/國(guó)產(chǎn)）、I/O接口數(shù)量、支持聯(lián)鎖控制邏輯編程。

（4）輔助設(shè)備

防爆外殼：防爆等級(jí)Ex d II BT6/CT6、防護(hù)等級(jí)IP65；

校準(zhǔn)設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶（如零點(diǎn)氣N?、跨度氣已知濃度標(biāo)氣）、校準(zhǔn)閥組、便攜式校準(zhǔn)儀；

防雷設(shè)備：電源防雷器（AC 220V）、信號(hào)防雷器（RS485/4G）、接地裝置（接地電阻≤4Ω）；

供電設(shè)備：UPS不間斷電源（續(xù)航≥4小時(shí)）、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（偏遠(yuǎn)無(wú)市電場(chǎng)景）。

2. 平臺(tái)管理層硬件

 服務(wù)器：CPU、內(nèi)存、硬盤容量（滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1年以上）、操作系統(tǒng)（Windows Server/Linux）；

監(jiān)控終端：電腦客戶端、大屏顯示設(shè)備（可選）。

四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 1. 數(shù)據(jù)采集與處理

采集功能：支持多協(xié)議（Modbus、HJ 212、MQTT）、數(shù)據(jù)采集頻率（可配置，1-60秒/次）；

處理功能：數(shù)據(jù)濾波、異常值剔除、溫度/壓力/濕度補(bǔ)償算法、單位換算（mg/m3/ppm/VOL/LEL）。

2. 監(jiān)控平臺(tái)核心功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控

數(shù)據(jù)可視化：氣體濃度實(shí)時(shí)數(shù)值、趨勢(shì)曲線（分鐘/小時(shí)/日/月）、點(diǎn)位地圖（GIS定位）；

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：在線/離線狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)（電壓、溫度）、故障報(bào)警（如傳感器故障、管路堵塞）。

（2）報(bào)警與聯(lián)鎖

報(bào)警類型：濃度超標(biāo)報(bào)警（上限/下限）、設(shè)備故障報(bào)警、數(shù)據(jù)異常報(bào)警；

報(bào)警方式：聲光報(bào)警（現(xiàn)場(chǎng)）、短信/APP/郵件推送（遠(yuǎn)程）、報(bào)警日志存儲(chǔ)；

聯(lián)鎖控制：支持與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)（如超標(biāo)觸發(fā)閥門關(guān)閉、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、噴淋裝置開啟），可自定義聯(lián)鎖邏輯。

（3）數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：本地+云端雙重存儲(chǔ)，支持歷史數(shù)據(jù)查詢（按時(shí)間/點(diǎn)位/氣體類型）；

報(bào)表生成：自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)/周報(bào)/月報(bào)（含濃度統(tǒng)計(jì)、超標(biāo)次數(shù)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)），支持Excel導(dǎo)出；

數(shù)據(jù)追溯：數(shù)據(jù)篡改防護(hù)、操作日志記錄（校準(zhǔn)、維護(hù)、參數(shù)修改）。

（4）遠(yuǎn)程管理

遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止設(shè)備、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、參數(shù)配置（如報(bào)警閾值、采集頻率）；

權(quán)限管理：分級(jí)權(quán)限（管理員、操作員、查看員），限制操作權(quán)限。

3. 接口設(shè)計(jì)

對(duì)外接口：支持對(duì)接環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)（如省/市污染源自動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)）、企業(yè)SCADA/ERP系統(tǒng)、園區(qū)應(yīng)急指揮平臺(tái)；

協(xié)議支持：HJ 212-2017（環(huán)保專用）、Modbus RTU/TCP、MQTT、OPC UA。

 五、安裝與調(diào)試方案

 1. 現(xiàn)場(chǎng)安裝要求

安裝環(huán)境：溫度（-20℃~60℃）、濕度（10%~95%無(wú)冷凝）、無(wú)劇烈振動(dòng)、遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾；

安裝位置：管道采樣點(diǎn)需選擇氣流穩(wěn)定段（前后直管段≥5倍管徑）、車間監(jiān)測(cè)點(diǎn)需按GB 50493要求布置（如有毒氣體距地面0.3-0.6m，可燃?xì)怏w距天花板0.3-0.6m）；

防爆要求：爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)設(shè)備必須符合防爆等級(jí)，接線方式為防爆密封；

接地要求：設(shè)備接地、防雷接地、防靜電接地共用接地體，接地電阻≤4Ω。

2. 安裝流程

施工準(zhǔn)備：現(xiàn)場(chǎng)勘查、管線規(guī)劃、設(shè)備清點(diǎn)；

基礎(chǔ)施工：支架安裝、接地裝置施工、管線鋪設(shè)（伴熱管路、電纜）；

設(shè)備安裝：采樣探頭安裝、預(yù)處理系統(tǒng)固定、分析單元與控制柜安裝、傳輸模塊調(diào)試；

管線連接：氣路連接（密封無(wú)泄漏）、電路連接（按接線圖施工，絕緣測(cè)試）。

 3. 調(diào)試方案

氣路調(diào)試：氣密性測(cè)試（壓力保持≥30分鐘無(wú)泄漏）、采樣流量校準(zhǔn)（0.5-2L/min）；

設(shè)備調(diào)試：傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)（通入氮?dú)猓?、跨度校?zhǔn)（通入標(biāo)準(zhǔn)氣體）、響應(yīng)時(shí)間測(cè)試；

軟件調(diào)試：數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證、傳輸穩(wěn)定性測(cè)試、報(bào)警功能測(cè)試、聯(lián)鎖邏輯驗(yàn)證；

 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：全流程運(yùn)行測(cè)試（≥72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行），記錄數(shù)據(jù)精度、設(shè)備穩(wěn)定性、報(bào)警響應(yīng)速度。

六、運(yùn)行維護(hù)與校準(zhǔn)方案

1. 日常維護(hù)計(jì)劃

維護(hù)周期 維護(hù)內(nèi)容 維護(hù)要求 

每日 查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)是否正常、試劑余量（若有） 記錄運(yùn)行日志，及時(shí)處理輕微故障 

每周 清潔設(shè)備外殼、檢查采樣管路是否堵塞、校準(zhǔn)零點(diǎn)  確保氣路通暢，零點(diǎn)漂移≤±1%FS 

每月  更換過(guò)濾器濾芯、檢查伴熱管路溫度、跨度校準(zhǔn)  濾芯無(wú)破損，跨度校準(zhǔn)誤差≤±2%FS 

每季度  全面檢修氣路/電路、測(cè)試報(bào)警聯(lián)鎖功能、校準(zhǔn)傳感器 設(shè)備無(wú)松動(dòng)，聯(lián)鎖響應(yīng)時(shí)間≤5秒 

每年 第三方檢測(cè)校準(zhǔn)、設(shè)備性能評(píng)估、更換老化部件（如傳感器、蠕動(dòng)泵管） 符合計(jì)量認(rèn)證要求，數(shù)據(jù)溯源至國(guó)家基準(zhǔn) 

2. 校準(zhǔn)方案

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：采用有證標(biāo)準(zhǔn)氣體（濃度為測(cè)量范圍的70%-80%）；

校準(zhǔn)流程：零點(diǎn)校準(zhǔn)（通入氮?dú)狻?分鐘）→ 跨度校準(zhǔn)（通入標(biāo)氣≥3分鐘）→ 誤差計(jì)算→ 保存校準(zhǔn)曲線；

校準(zhǔn)記錄：詳細(xì)記錄校準(zhǔn)日期、標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度、校準(zhǔn)前后數(shù)值、操作人員。

 3. 故障處理預(yù)案

常見(jiàn)故障  排查方法  處理措施 

數(shù)據(jù)偏高/偏低  檢查采樣管路是否堵塞、標(biāo)氣是否過(guò)期、傳感器是否老化 清理管路、更換標(biāo)氣、校準(zhǔn)傳感器/更換傳感器 

設(shè)備離線 檢查電源、傳輸模塊信號(hào)、SIM卡欠費(fèi)  恢復(fù)供電、重啟模塊、充值SIM卡 

氣路泄漏 用肥皂水檢測(cè)接頭、管路  重新密封接頭，更換破損管路 

報(bào)警失靈 檢查報(bào)警閾值設(shè)置、傳感器是否故障、聯(lián)鎖線路  重新設(shè)置閾值、更換傳感器、修復(fù)線路 

 七、安全與合規(guī)設(shè)計(jì)

1. 安全設(shè)計(jì)

防爆安全：所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備符合Ex d II BT6/CT6防爆等級(jí)，接線盒、電纜密封；

電氣安全：設(shè)備接地可靠、電纜絕緣等級(jí)≥AC 500V、安裝漏電保護(hù)裝置；

氣體安全：采樣管路遠(yuǎn)離火源、預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置排氣口（接入安全管道）、有毒氣體監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)急通風(fēng)接口；

應(yīng)急設(shè)計(jì)：設(shè)備故障時(shí)自動(dòng)切斷采樣、超標(biāo)時(shí)觸發(fā)聯(lián)鎖保護(hù)、平臺(tái)支持應(yīng)急遠(yuǎn)程操作。

 2. 合規(guī)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)合規(guī)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)≥1年、支持審計(jì)追蹤、符合HJ 212數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)；

設(shè)備合規(guī)：分析儀器通過(guò)CCEP環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證、CPA計(jì)量認(rèn)證、防爆認(rèn)證；

驗(yàn)收合規(guī)：提供完整的技術(shù)資料（說(shuō)明書、校準(zhǔn)報(bào)告、檢測(cè)報(bào)告），滿足環(huán)保/安全部門驗(yàn)收要求。

八、項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃與進(jìn)度安排

階段 工作內(nèi)容 時(shí)間周期 責(zé)任方 

項(xiàng)目啟動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)勘查、需求確認(rèn)、方案細(xì)化  1-2周  甲方+乙方 

設(shè)備采購(gòu)與生產(chǎn)  按選型清單采購(gòu)設(shè)備、定制化生產(chǎn)（如伴熱管路）  3-4周 乙方 

現(xiàn)場(chǎng)施工與安裝 基礎(chǔ)施工、設(shè)備安裝、管線連接  2-3周 乙方 

調(diào)試與試運(yùn)行 系統(tǒng)調(diào)試、72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行測(cè)試  1-2周  乙方 

人員培訓(xùn) 操作培訓(xùn)、維護(hù)培訓(xùn)、應(yīng)急處理培訓(xùn) 1周  乙方 

驗(yàn)收交付 提交驗(yàn)收資料、第三方檢測(cè)、甲方驗(yàn)收  1周  甲乙雙方 

人員培訓(xùn)計(jì)劃

培訓(xùn)對(duì)象：操作人員、維護(hù)人員、管理人員；

培訓(xùn)內(nèi)容：設(shè)備原理、操作流程、校準(zhǔn)方法、故障處理、平臺(tái)使用；

培訓(xùn)形式：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操培訓(xùn)+書面手冊(cè)+視頻教程。

九、質(zhì)量保障與售后服務(wù)

 1. 質(zhì)量保障

設(shè)備質(zhì)量：核心部件（傳感器、分析單元）質(zhì)保1-2年，整機(jī)質(zhì)保1年；

施工質(zhì)量：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案施工，隱蔽工程驗(yàn)收合格后方可繼續(xù)；

數(shù)據(jù)質(zhì)量：通過(guò)校準(zhǔn)、補(bǔ)償算法確保數(shù)據(jù)精度，符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2. 售后服務(wù)

響應(yīng)時(shí)間：24小時(shí)技術(shù)支持，現(xiàn)場(chǎng)故障48小時(shí)內(nèi)（省內(nèi)）/72小時(shí)內(nèi)（省外）到達(dá)；

備件供應(yīng)：長(zhǎng)期提供原廠備件，確保維護(hù)需求；

定期回訪：每季度回訪一次，評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提供優(yōu)化建議；

軟件升級(jí)：免費(fèi)提供平臺(tái)軟件終身升級(jí)服務(wù)。

核心注意事項(xiàng)

1. 工況適配：重點(diǎn)關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、粉塵、濕度等參數(shù)，針對(duì)性設(shè)計(jì)預(yù)處理系統(tǒng)（如高粉塵工況需加強(qiáng)過(guò)濾，高濕度需強(qiáng)化脫水）；

2. 合規(guī)優(yōu)先：所有設(shè)備必須通過(guò)對(duì)應(yīng)認(rèn)證（環(huán)保用設(shè)備需CCEP，計(jì)量用需CPA，防爆區(qū)域需防爆認(rèn)證），避免驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)；

3. 可操作性：維護(hù)流程需簡(jiǎn)單清晰，校準(zhǔn)、更換部件無(wú)需專業(yè)技術(shù)人員即可完成；

4. 擴(kuò)展性：預(yù)留新增點(diǎn)位、氣體種類的接口，避免后續(xù)升級(jí)重復(fù)施工。