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地下封闭/半封闭环境下高风险气体的实时检测系统

发布时间:2025-11-07

隧道与矿井施工的气体检测系统,核心是针对地下封闭 / 半封闭环境的高风险气体(瓦斯、CO、有毒气体等),实现 “实时监测 - 精准报警 - 联动处置”,保障施工人员安全,核心需求是抗恶劣环境、低误报漏报、支持多气体同步检测。

一、施工场景核心检测气体及风险

  • 地下施工环境通风差、气体易积聚,需重点监测 4 类关键气体,对应不同安全风险:
  • 可燃气体(甲烷 CH₄为主,俗称瓦斯):矿井 / 隧道内煤层、岩层释放,浓度达 5%-16% VOL(爆炸下限 - 上限)易引发爆炸,是首要防控风险。
  • 有毒气体:CO(爆破作业、燃料不完全燃烧产生,中毒致死)、H₂S(含硫岩层释放,低浓度即致命)、NOₓ(爆破烟雾残留,刺激呼吸道);
  • 缺氧 / 富氧气体:O₂浓度低于 19.5% VOL(缺氧窒息)、高于 23.5% VOL(助燃风险,加剧火灾);
  • 粉尘与挥发性气体:隧道爆破 / 掘进产生的粉尘(辅助监测,避免吸附传感器影响精度)、油漆 / 防水材料挥发的 VOCs(长期吸入危害健康)。

二、系统核心配置(适配地下施工环境)

1. 硬件模块(侧重耐恶劣、高可靠)

  • 气体传感器:优先选抗干扰强、耐温湿度范围广的类型,甲烷用催化燃烧传感器,CO/H₂S 用电化学传感器,O₂用电化学传感器,支持多气体集成(1 台设备测 4-6 种气体);
  • 检测设备形态:分固定监测点 + 移动 / 便携式两种,固定点布在掘进工作面、通风口、人员休息区,便携式供巡检人员随身佩戴;
  • 数据传输:地下信号弱,优先用有线(RS485)+ 无线双模,确保数据不中断,部分矿井需符合煤安(MA)认证的防爆传输模块;
  • 控制器与报警:井下设隔爆型控制器,地面设监控中心主机,报警方式含声光(井下防爆蜂鸣器、LED 灯)、语音播报(提醒撤离)、地面平台推送,支持多级报警(预警 - 报警 - 紧急切断);
  • 环境适配设计:设备需 IP65 + 防护(防尘防水),耐受 - 20℃~60℃温度、0-95% RH 湿度(无冷凝),所有井下设备必须具备防爆认证(Ex d I Mb 级,适配煤矿 / 非煤矿山)。

2. 软件与算法(侧重精准与联动)

  • 数据处理:内置温度 / 湿度 / 压力补偿算法,消除地下环境波动对检测精度的影响,甲烷检测精度≤±3% FS,有毒气体≤±5% FS;
  • 监控软件:支持实时显示各监测点气体浓度、设备在线状态、报警记录,生成历史曲线(便于追溯),可导出施工期间气体浓度报表;
  • 定位功能:结合 UWB 定位,将气体报警与人员位置绑定,地面可精准知晓危险区域内的施工人员。

苏州陆禾电子科技有限公司自主研发的施工隧道安全智能化管理系统就包含了以上所提到的气体实时检测系统”子模块。

  施工现场安装规划:

根据项目前期勘测的实际情况,隧道安装隧道气体监控系统,气体监控系统的设备采用矿用隔爆兼本安型设备,选择不同类型的气体探测器,包括氧气、瓦斯(甲烷)、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等,并将设备通过安装固件安装到挂布台车或是二衬台车上,同时将信号就近接入配电箱中的交换器上通过网络将数据转发到值班中心电脑上。

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  系统功能特点:

  1. 实时检测:实时检测隧道内一氧化碳、硫化氢、氧气等有毒有害气体的浓度,确保隧道内工作人员的安全。
  2. 自动巡检:自动巡检功能,可以定时对隧道内有毒有害气体进行检测,确保隧道内气体浓度始终处于安全范围。
  3. 统计与报警:能够对有毒有害气体的检测数据进行统计,并对报警记录进行存储,方便后期查询和分析。
  4. 无线传输:采用无线传输技术,可以实现远程监控和管理,方便管理人员随时掌握隧道内气体浓度情况。
  5. 故障自诊:能够自动检测故障并进行提示,方便用户及时发现和处理故障,确保系统的稳定运行。
  6. 兼容性强:能够与其他隧道管理设备进行兼容,实现信息共享和联动控制,提高隧道管理的效率和质量。

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  系统配套硬件设备:

         固定式气体传感器.png                       便携式气体检测器(1).jpg

            固定式检测设备                 便携式检测设备


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