有正智慧管廊设计方案实例(3)—环境与设备监控系统

2.4、环境与设备监控系统

2.4.1系统目标

为全方位的自动化还为智慧管廊管理提供统一的技术环境,这主要包括:统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件。

以及时、稳定、可靠的网络通讯系统为桥梁,在总控室进行集中监控管廊设备监控系统,供电检测系统,红外对射防入侵监测系统,实现了设备闭锁和联动控制,并可将系统采集到的各项数据实时传送到管理系统平台。

在现有工业综合自动化以及管廊监控系统成功经验的基础上,大胆创新,“好上加好,优上加优”,做出城市综合管廊监控系统的典范;

2.4.2系统的设计原则与依据

GB50838-2015      《城市综合管廊工程技术规范》

GB/T 14285-2006   《继电保护和安全自动装置技术规程》

GBT 14598.300-2008《微机变压器保护装置通用技术要求》

DL/T 5430-2009    《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》

GBT 13729-2002    《远动终端设备》

DL/T634.5101-2002 《远动设备及系统第5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准》

DL/T634.5104-2009 《远动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输规约集的IEC60870-5-101网络访问》

GB/T 2887-2011    《计算机场地通用规范》

GB50052-2009      《供配电系统设计规范》

Q/GDW 231-2008    《无人值守变电站及监控中心技术导则》

GBT 14598.8-2008  《电气继电器第20部分:保护系统》

GB50062-2008     《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

DL/T 814-2002     《配电自动化系统功能规范》

DL5003-2005      《电力系统调度自动化设计技术规程》

DL/T5002-2005    《地区电网调度自动化设计技术规程》

GB/T13730-2002   《地区电网调度自动化系统》

GB/T 50063-2008   《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》

GB50396          《出入口控制系统工程设计规范》

GB50395          《视频安防监控系统工程设计规范》

GBZ/T20520       《密闭空间作业职业危害防护规范》

GA/T75-94 《安全防范工程的程序与要求》

ONC-TB201 《安全防范工程的设计、安装与开通程序》

YD5078-98 《通讯工程电源系统防雷技术规定》

IEEE802.3 《总线局域网标准》

GBJ42-8    《工业企业通信设计规范》

GBJ232-82  《中国电气装置安装工程施工及验收规范》

14050-93   《系统接地的形式及安全技术要求》

IEEE电气及电子工程学会《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》

GA28-92,1992-01-01《场所风险等级和安全防护级别的规定》

GYT253-88  《建筑电器安装工程质量检验评定标准》

2.4.3系统的设计思路

从安全的角度考虑

目前,综合管廊主要存在以下四大问题: 一是人的不安全行为(违章)造成的人员安全问题,二是物的不安全状态(隐患)导致的设备安全问题,三是环境的不安全条件(隐患)诱发的环境安全问题,四是组织的不安全因素(管理漏洞)导致的管廊安全问题。

以上四大核心因素共同诱发能量的不正常传递,从而造成管廊事故。因此,系统必须对这四个核心因素进行管控,以实现对人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全因素等迅速、灵活、正确地理解(预测)和解决(启动安全设备或报警),从而实现地下管廊的本质安全。

(1)针对人员安全:通过人员标识卡、便携式巡检仪、人员探测计数器等管控人的不安全行为,使巡检人员达到可视化管理、无关人员实现防范入侵管理。

(2)针对环境安全:通过多功能监测基站和智能传感器对管廊温度、湿度、水位、氧气、H2S、CH4等环境要素实时监控,实现危险源管理、辨识、评估和控制,从而消除环境的不安全因素。

(3)针对设备安全:通过智能传感器、仪表和多功能监测基站对监控设备、排水设备、通风设备、通信设备、消防设备、照明设备、电缆温度等进行实时在线感知、报警联动、远程控制和指挥调度,使之始终处于安全状态。

(4)针对管理安全:通过建立安全机制和预警管理体系,实现现场可视化、问题可视化和隐患的可视化,达到管理无失误、指挥无失误、操作无失误,在此基础上实现未雨绸缪、超前预报,防患于未然。

城市综合管廊的建设目标是在信息化管理的基础上,逐步实现自动化,用智慧覆盖整个管廊运行管理的全过程,实现高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化智慧型管廊。

从物联网的角度考虑

本系统利用先进的物联网技术,通过数据采集、数据传输、数据分析实现对地下管廊的属性信息和状态信息运行透彻的显示,通过实时采集获取人员、设备、环境、流程制度等在内的一切数据,实现地下管廊管理的可视化,提高管廊安全性和用户满意度。

 

管廊内所有的信息都要通过设备数据标准化传到平台监控中心,而监控中心的各种控制命令则要传输到各段管廊的各种设备上。

这些信息主要有:

(1)监控摄像机的视频信号和控制信号;

(2)人员位置信息和人员报警信息;

(3)环境传感器和设备传感器的模拟量数据;

(4)风机、水泵等设备的开关量数据;

(5)IP 电话的语音信息和无线对讲信息;

(6)管廊的各种属性信息和状态信息;

(7)管理指令和流程信息等。

我们采用基于物联网的整体解决方案化解以上所有问题。系统基于物联网的标准接口,用户可以很顺利的处理来自不同设备及环境的数据,满足末端设备扩展需求。利用物联网对地下管廊进行感知和识别,通过网络互联,进行传输、计算、处理和数据挖掘,实现对地下管廊的实时控制、精确管理和科学决策。

2.4.4系统结构

环境与设备监控系统网络采用三层网络模型:设备层、控制层和信息层。在设备层采用工业现场总线,控制层采用工业以太网,信息层采用管廊现有的工业环网。由于控制层和信息层采用统一的网络,将原先按功能垂直划分的系统,变革为网状的或矩阵结构,消除了各系统信息交换的瓶颈,形成一个贯穿整个管廊生产、运营各环节的数字神经。

信息层

采用以太网,用于全管廊的数据采集和程序维护,可接入管廊的资源管理系统,将管廊各方面的资源充分调配,平衡和控制,通过柔性的生产计划实现全面、实时控制业务过程、信息支持决策以及支持创新体系。

信息层网络是基于1000Mbps以太网的开放网络技术,拥有广泛的厂商支持。所有的网络介质和附件(交换机、集线器、线缆、接头、工具等)能够从第三方购得而非厂商专有。

连接在以太网上的个人终端能够以WEB浏览器的方式获得他权限以内的数据。连接在以太网上的工程师站通过赋予一定权限后可通过网关进入控制层,对控制系统进行监控。信息管理系统能够支持远程登录进行数据存取。

速度:10/100/1000Mbps自适应网络

介质:骨干网连接必须通过交换机进行,连接介质选用光纤;各控制分站以太网设备采用五类双绞线接入交换机。

网络服务:系统能够在同一介质链路上同时支持数据采集、编程上/下载,I/O控制等功能。

自动化控制层

主要采用工业以太网,局部根据实际情况配以现场控制网、设备网和第三方通讯技术,通过实时I/O控制、控制器互锁和报文传送,实现全系统的高效集成。

控制层网络部分由PLC现场控制系统站、远程I/O站、现场操作员站、就地和中央控制站等组成。提供实时I/O控制、数据采集和编程下载等功能。作为管廊监控的控制主干网,该主干网能在任何节点接入网络,而不需要更改从前的站号和配置,并充分考虑了今后扩展的方便性。

开放性:控制网具有完全开放的,符合国际公认的网络标准IEC61158,具备成熟的第三方连接能力。

实时I/O服务:对于远程I/O数据和控制器间互锁信息的传输,网络具备高度的确定性和可重复性,网络的刷新时间、I/O数据的传送时间是可预知的、有保证的,系统一旦启动,数据传输的性能随网络距离、节点数量的增删、网络通讯量的变化而变化;允许用户对不同的控制设备如不同的开关量、模拟量、控制器等分别指定不同的刷新速率,满足工艺要求。

信息传输服务:控制层设备提供了方便的接入端口,无论从任何一点接入,都能方便地支持编程上传/下载、系统诊断和数据采集功能,且不需要复杂的编程或特殊的软硬件支持,同时不影响实时信息传输性能。

网络模式:控制层按照管廊监控系统及地理分布,采用复合型冗余工业ETHERNET网络结构。

(图略)

工作模式:支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。数据块传送和报文发送都可通过组态完成,不需额外的复杂编程。

网络速度:1000Mbps,且速度不随网络长度和网络上的站点数量变化而变化;

网络节点数:单一网络可提供多达254个站点的连接能力,并根据应用需要,支持灵活的网络分段以及相应的隔离或者桥接方案;

网络介质:可支持双绞线和光纤连接,根据实际需要提供灵活的电缆形式,如铠装、地埋、高柔性等电缆形式;

本质安全:控制层网络能够支持本质安全的I/O,以便将远程I/O延伸到可能的防爆区域,且同时保持通讯的一致性和高性能实时通讯。

组态:拥有现成的灵活的网络组态工具和强大的网络诊断功能。

冗余:系统通过环形拓扑实现控制网络冗余连接,即控制网上任何一点的单一链路连接意外断开,系统都能通过环网的反方向提供后备链路,保证系统可用性的同时兼顾经济性,环网主干链路全部采用单模光纤,保证故障切换时间均<50ms。

设备层

采用设备网,用于底层设备的低成本、高效率信息集成,达到减小费用和方便安装之功效。

现场设备层网络用以连接底层现场设备,减少现场接线,提高系统信息化和智能诊断水平,符合开放网络要求,易于安装、实施和维护。基于现场设备的多样性及特点的不同,允许有多种现场设备总线,分别提供普通底层设备和过程仪表的连接能力。但是网络的种类和层次应尽可能少,而且应当与控制层总线协议模式保持一致性,并都能够提供现成的、成熟可靠的通讯接口,能够通过控制层任意一点接入,实现对设备层网络完整的组态、诊断、控制和数据采集,所有这些功能的实现应尽可能简单、无需编程或者任何复杂的网关设备。

开放性:设备网是符合国际标准的现场总线,该总线在国内有良好的接受程度,被证实是先进的、可靠的、符合未来发展方向的主流现场总线。

拓扑:总线-分支线结构,同时支持灵活的树型、星型、雏菊链等结构,最大网络拓扑范围500米,单个网段连接节点数可多达64个;

速度:最低网络速度不低于125Kbps,最高可达500Kbps;

工作模式:支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。在报文传输方面,提供查询、逢变则报、周期性发送、选通等多种灵活高效的通讯方式。

供电:采用总线供电方式,所有通讯接口模块无需额外的电源。采用+24V直流供电方式,电源的分布根据网络具体情况可以灵活布置。

2.4.5系统功能介绍

ACU主控制管理工作站负责对分站ACU系统的维护和管理,接收综合管廊内H2S、CH4、O2、温度和湿度检测仪检测数据,以及红外对射器、电力检测仪和电力漏电火灾报警器的数据,生成控制指令,并提供人工操作界面。系统有四种控制方式:

(1) 就地控制

(2) 远程集中控制(调度员控制每个设备解锁单独开停)

(3) 按程序流程自动控制(调度员发出启动命令,或各流程上的设备按照启动条件自动启动,按流程闭锁关系自动闭锁停止设备)

(4) 检修试验控制

四种控制方式之间有严密的闭锁关系

日常每天计划内排风由人机界面设定,并定时执行排风计划,同时联动诱导风机。

运维人员进入管廊,可安排临时排风计划,启动排风机并联动诱导风机,确保廊内空气质量

当水位超过设定的警戒高度,水泵电控箱联动排污泵排水,监控系统进行远程污水井液位监测,并可远程强制开启。

环境联动:当O2<19,温度>39,湿度>90,H2S>10mg/m3,CH4>0.1%时,启动风机。

实时检测环境参数、设备(包括风机、水泵)运行参数、红外对射防入侵监测系统以及供电监测系统:

检测的电气参数:分区配电箱内如变压器温度、配电的电压、电流、频率、功率因素、有/无功电量等电力参数等。

监控组态软件选用国内或国际知名公司产品,产品需定位于国内高端HMI/SCADA自动化市场及应用,是企业信息化的有力数据处理平台。需要历经多年多行业的开发和深入的行业应用,在楼宇IBMS及管廊系统等行业有应用事例,具备大量的行业图形控制组件,适合专业行业自动化软件工程的快速构建,HMI界面可以满足各个行业特殊的需要。

互联网时代的骄傲提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案;支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据,支持通过移动GPRS、CDMA、GSM网络与控制设备或其它远程节点通讯;面向国际化的设计,同步推出英文版和繁体版,保证对多国语言版的快速支持与服务;软件内嵌分布式实时数据库,数据库具备良好的开放性和互连功能,可以与MES、SIS、PIMS等信息化系统进行基于XML 、OPC、ODBC、OLE DB等接口方式进行互连,保证生产数据实时地传送到以上系统内。

强大的移动网络支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程节点通讯,移动数据服务器与设备的通讯为并发处理、完全透明的解决方案,消除了一般软件采用虚拟串口方式造成数据传输不稳定的隐患,有效的流量控制机制保证了远程应用中节省通讯费用。

完整的网络冗余及软件容错解决方案作为大型SCADA、DCS软件,软件需支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器(双机)冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。软件支持控制设备冗余如SIEMENS公司的S7-1500H,GE的GE9070系列PLC的冗余模式,支持普通的232、485、以太网等控制网络的冗余,支持控制硬件的软冗余切换和硬冗余切换。

稳定的通讯处理是一个完全集成的工业控制软件产品,完全兼容微软的32/64位Windows XP、Windows 7及Windows Server 2008操作系统,通过提供可靠、灵活、高性能的监控系统平台,极大地提升了客户的投资回报率。通过其提供的简单易用的配置工具和强大的功能使您能够针对各种规模的应用进行快速开发并部署。支持通过RS232、RS422、RS485、电台、电话轮循拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM网络等方式和设备进行通讯。支持离线诊断,在开发环境下可以诊断是否正常通讯。支持不同协议的设备在一条通讯链路进行通讯。支持在大型SCADA系统中的远程通道冗余通讯。

支持主流的DCS、PLC、DDC、现场总线、智能仪表等3000个以上的IO设备的通讯驱动程序,支持通过RS232\RS422\RS485、电台、电话轮巡拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM、Zigbee网络等方式与远程现场设备进行通讯,支持与国内外主流的PLC、SCADA软硬件、DCS、PAC、IPC等设备通信与联网。监控组态软件ForceControl V6.1在6.1版本基础上对IO通讯驱动库进一步进行了丰富,新增了诸多工业市场上当前流行的设备,比如:ABB的AC500、西门子S7-1200系列以太网驱动、菲尼克斯ILC300\RFC400系列PLC通讯驱动、贝加莱X20系列PLC通讯驱动、GE PACSystems RX7i和RX3i系列以太网通讯驱动、BACNet/IP驱动。以及针对使用MODBUS协议的PLC开发的专有驱动,包括:ABB的AC500、施耐德Modicon系列支持M218\M238\M258、和利时LK\LM系列等。4.3.4  丰富的图形处理能力方便、灵活的开发环境,提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式(BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等)的图片,方便画面制作,大大降低了组态开发的工作量;强大的分布式报警、事件处理,支持报警、事件网络数据断线存储,恢复功能;支持操作图元对象的多个图层,通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏;强大的ActiveX控件对象容器,定义了全新的容器接口集,增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能,通过脚本可调用对象的方法、属性;全新的、灵活的报表设计工具:提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制,包括:脚本调用和事件脚本,可以提供报表设计器,可以设计多套报表模板,报表文件格式兼容Excel工作表文件,支持图表显示自动刷新,可输出多种文件格式: Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。

优秀的交互式容器监控组态软提供多个数据接口及强大的交互式容器,可以很好的和第三方软件结合。数据库开放了C、C++、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流数据交互接口,使用户可以进行相应的系统扩展来满足不同的需求。软件自身就是一个标准ActiveX控件的容器,可以在软件中使用一个或多个ActiveX控件。软件与.NET技术可无缝集成,用户可以用WinForm窗体技术或WPF技术,方便设计出炫丽的应用组件,添加到软件中。对于逻辑简单而界面效果要求较高的程序,.NET在开发上更简单高效,演示效果更加炫丽。

优化的组件通讯机制监控组态软件新增多个后台组件,如报警中心、历史数据中心专门用来处理系统中的报警和历史数据。以前组件需要直接向实时数据库请求报警数据和历史数据,增加了实时库的通讯压力,现在通过复合组件与后台的绑定,后台统一处理这些请求,明显降低了实时库的负荷,增强了处理实时数据的性能。并且,通过这种机制的优化,增加了软件开发的灵活性,针对行业客户某些定制化的需求,提供了一条新的解决路径。

图表曲线功能提供了实时趋势、历史趋势、x-y曲线、历史报表、万能报表、内置数据表等丰富的图表功能,方便进行实时数据及历史数据的曲线显示、灵活的数据报表定义和输出,方便班组统计、成本核算等的管理。

简单、方便快速的报表生成工具,能进行日报、月报、季报、年报的生成,对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定,并可以根据存储的时间进行历史数据查询。简单、方便快速的报表生成工具,能进行日报、月报、季报、年报的生成,对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定,并可以根据存储的时间进行历史数据查询。强大的多媒体支持,播放各种格式的视频、音频文件,如Flash、幻灯片等,可以有效的集成视频监控。

报警与事件系统提供多种报警检查方式,支持传统的声光报警、语音文件报警,支持操作人员报警确认管理机制,使您轻松构建报警系统。支持电话语音报警、E-mail通知方式报警,支持GSM方式短信报警,生产出现问题的时候,通过移动网络可以将报警信息及时的发送到管理者的手机上。软件在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件,一旦发生事故,可就此作为分析事故原因的依据,为实现事故追忆,提供基础资料;操作人员可以根据生产需要将生产重要画面、曲线实时抓拍并存放到本地保存;报警和事件记录可以存放关系型数据库中,便于分析、查询和统计;支持内部自诊断,对IO通讯故障、网络通讯故障都可以进行报警提示;

  1. 系统对电力隧道内有害气体、空气含氧量、温湿度、风机、照明、水泵、井盖等环境参量进行监控,有效实时的监测隧道内情况。
  2. 系统实时监测隧道内的氧气、一氧化碳、甲烷、硫化氢等气体含量,当气体含量超过一定标准时,系统立即报警,并可在自动模式下联动相应区域风机进行强制换气。
  3. 系统实时监测隧道集水井水位超限信号,并根据水位超限信息进行水泵控制操作,即当水位超过设定标准时立刻启动或者停止水泵。
  4. 系统实时监测管廊内水管上电动阀,根据水管的水流量情况以及是否漏水情况,控制电动阀,保证水管内水流量的充足,同时也能根据水管漏水情况对电动阀进行调节。
  5. 系统具备环境参量超标自动告警功能,并通过监控平台以图形、语音、短信等方式进行报警与通知相关人员。
  6. 隧道环境监测系统检测到气体、湿度异常报警等时,可联动相关区段的风机进行强制换气。

当工作员站(集中监控平台)接收到非法入侵报警或者其他监测系统报警,需要辅助摄像头做现场确认时,可远程开启管廊现场照明设备。

1)水位监测

水位传感器体积小,反应灵敏,安装方便。可以实时监控积水井内液位情况。测得的液位数据可经ACU上传至综合监控平台,实现集中管控。

配置原则:管廊内有水管一侧仓内,每个监控区内地势最低的两点(一般在集水坑处)各安装一个水位传感器。

2)温湿度监测

在密闭管廊内气体湿度过高会导致非金属材料霉变老化、金属材料锈蚀等,极大缩短设备、电缆使用寿命,造成安全隐患。

安装在管廊现场的湿度检测仪实时感知现场空气湿度信息,并通过屏蔽控制电缆接入当前区间ACU,传输至控制中心的综合监控平台。

    配置原则:每个区段内通风最不利的地方(一般为通风口与投料口的中间点位置,具体也可视现场实际情况做调整)配置一套湿度检测仪。

温湿度监测仪技术要求(表略)

3)气体监测

封闭管廊内由于空气流通性差,常出现氧气含量过低,有害、可燃气体含量过高等情况。运维人员贸然进入容易因缺氧晕厥或有害气体中毒,对人员安全造成很大威胁。可燃气体含量过高会导致火灾、爆炸事故。

此项目中对氧气含量、一氧化碳、甲烷、硫化氢含量等进行监测。现场传感器将实时监测到的气体含量信息通过屏蔽控制电缆接入当前区间ACU,传输至控制中心的综合监控平台。

配置原则:每个监控区段内通风最不利的地方(一般为通风口与投料口的中间点位置,具体也可视现场实际情况做调整)配置一套气体传感器。

安装位置指导要求(图略)

4)水泵控制

电力隧道综合监控平台软件可通过以太环网系统控制现场水泵开启、关闭。控制信号由现场ACU输出。当水位传感器检测到积水坑内积水位太高,发出异常,综合监控平台软件会自动控制开启排水泵,排出过多积水;水位降低至某一设定的允许值之后,综合监控平台软件自动控制关闭排水泵,停止排水作业。

5)风机控制

当环境监测系统检测到气体、湿度异常报警等时,可联动相关区段的风机进行强制换气。当火灾报警系统发出火情警报时,可联动确保相关区段的风机关闭。此外还可根据GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》中对通风系统的要求:“正常通风换气次数不应小于2次/h,事故通风换气次数不应小于6次/h”,在综合监控软件中提前设置好开启、关闭风机的程序,实现系统定时自动进行隧道换气。

6)照明控制

综合管廊综合监控平台软件通过以太环网系统控制管廊现场的照明设备启闭。当工作员站(集中监控平台)接收到非法入侵报警或者其他监测系统报警,需要辅助摄像头做现场确认时,远程开启管廊现场照明设备,控制信号由当前区段ACU输出。

7)设备控制说明

设备控制主要包括隧道现场防火门、风机、排水泵、照明等设备的控制,隧道现场相应设备配有各自的控制设备,系统能通过现场区域控制单元对控制设备发出相应控制信号,控制信号可以是RS485总线的MODBUS协议信号或者干接点信号。

8)气体传感器技术参数

(表略)

9)电力监测

综合管廊的消防设备、监控与报警设备、应急照明设备应按现行国家标准

《供配电系统设计规范》GB50052 规定的二级负荷供电。

天然气管道舱的监控与报警设备、管道紧急切断阀、事故风机应按二级负荷供电,且宜采用两回线路供电;当采用两回线路供电有困难时,应另设置备用电源。

其余用电设备可按三级负荷供电。

综合管廊内针对供电系统的监控,一般通过RS485通信方式,并遵从IEC870-5-103通信规约,以信号总线方式将高压配电柜中智能中继保护模块和低压智能测控模块连接成电力监控现场网络,对电力系统进行遥控、遥信和遥测功能,能对全管廊实现电力调度自动化。

供配电系统的监测应符合下列规定:

(1) 应对变电所、配电单元的进线开关、主要馈线开关的状态、故障跳闸报警信号进行监测;

(2) 宜对变电所、配电单元的进线电量和失压、过电压、过电流报警信号进行监测;

(3) 宜对变压器的运行状态和高温报警信号进行监测;

(4) 应对EPS、UPS运行状态及故障报警信号进行监测。

2.4.6系统配置说明

PLC主控制管理工作站负责对分站PLC系统的维护和管理,接收综合管廊内H2S、CH4、O2、温度和湿度检测仪检测数据,生成控制指令,并提供人工操作界面。每个分区设置1套PLC控制器(安装于PLC控制箱内,详见视频监控与入侵报警系统平面图),利用1000M工业级以太网络为传输平台,PLC控制器通过RJ45口就近接入同分区内的设备控制以太网络环网交换机。各分区PLC控制负责接收H2S、CH4、O2、温度和湿度检测仪、风机污水泵电控箱及污水井液位数据,负责各分区风机、水泵的控制。H2S、O2、温度和湿度检测仪输出信号为4~20mA,采用ZR-RVV-2X1.5mm2电缆接入同分区内PLC,CH4信号通过可燃气体报警主机接入PLC,供电电缆采用ZR-RVV-2X1.5mm2,从同分区内PLC控制箱内取电。H2S、CH4、湿度检测仪器安装位置距离出风口10米左右,距离投料口20米左右,彼此安装间距为0.2米,沟内吸顶安装;O2离地1.6~1.8米安装。

对综合管廊内环境参数进行监测与报警。环境参数检测内容应符合表3.1-1的规定,含有两类及以上管线的舱室,应按较高要求的管线设置。气体报警设定值应符合国家现行标准《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T20520的有关规定。

H2S、CH4、O2、温度和湿度检测仪应设置在管廊内人员出入口和通风口处。表3.1-2环境参数200米检测内容中数量为2个的检测仪均为出入口处安装;水位检测仪安装在相应的集水坑内;燃气舱内H2S和O2检测仪除了出入口处各安装1个外,还有1个安装在分区中间通风口处,CH4检测仪3个安装在出入口和中间通风口,剩余2个安装在通风口和出入口之间。

应对通风设备、排水泵、电气设备等进行状态监测和控制;设备控制方式宜采用就地手动、就地自动和远程控制。

每个200米防火分区的点位预统计为(表略)

PLC应采用应采用先进、可靠、稳定的国际知名产品,例如西门子、欧姆龙、AB、ABB等国内应用较多的知名厂家,PLC的所有模块的平均无故障时间(MTBF)均应达到或超过20万小时,PLC站(包括远程I/O站或分布式I/O站),要求I/O模块、通讯模块等均应与CPU模块是同一系列的产品,并严格保持同等的规格等级和尺寸大小。

工作温度:0~60°C

储存温度:-40~85°C

使用环境湿度:5~95%无凝露

抗振动:5 g @ 10~500 Hz

主站PLC为大型控制系统,扫描速度0.03us/字节,支持热插拔,单处理器I/O能力为256000点数字量、8000点模拟量,背板采用Producer/ Consumer通讯技术,具有TUV的SIL2的安全等级认证。

主从站CPU应提供充足的内存以满足应用本身和未来扩充的需要,CPU内置的用户内存应不小于2兆(不包含扩展内存),并提供不小于1GB的闪存。程序区和用户数据区采用完全的自动内存分配机制,也可由开发人员任意分配系统内存,分别用于系统运行,存储应用逻辑程序和存储工程应用文件;

控制系统通讯模块、特殊模块等均应与CPU模块严格保持同等的档次、尺寸及设计规格等,是同一系列的产品。

控制系统必须能够提供包括梯形图、功能图块、顺序功能图和结构化文本等在内的符合IEC61131-3标准的灵活的编程语言支持。

控制器应为基于变量或标签(Tag)的控制器,数据的标记和引用方式应该是具有自说明性质的标签。要求程序下载过程中标签本身的信息不能丢失,从而保证用户程序良好的可读性和可维护性。

控制系统支持快速内存升级技术,处理器、I/O模块、网络模块都应能够在现场通过软件升级至最新版本;

系统没有定时器和计数器的数量限制,也没有PID回路数的限制。

控制系统处理器和输入输出模块应是完全的软件可配置,包括模块信息刷新时间、模拟量工程标定、上下限报警、斜率限制等;

环境条件:

工作温度  0℃到60℃

储存温度  -40℃到85℃

相对湿度  5% 至 95%(无冷凝)

冲击:11ms,15G

振动:10 至 500Hz 2g峰值加速度

控制系统电源要求:工作电压:85~265VAC/47~63HZ;或18~32VDC

控制系统电源要求:

工作电压:85~265VAC;

频率范围:47~63HZ;

工作温度:0~60摄氏度;

保存温度:-40~85摄氏度;

相对湿度:5~95%;

控制系统系统安全

为保证整个控制系统系统的安全,控制系统应满足以下安全方面的考虑:

1) 密码保护

2) 程序文件/数据表保护

3) 存储器数据文件覆盖/比较/改写保护

4) 强制保护

5) 钥匙开关

电源模块

工作电压:85~265VAC;

频率范围:47~63HZ;

工作温度:0~60摄氏度;

保存温度:-40~85摄氏度;

相对湿度:5~95%;

开关量输入模块

故障报告和现场级的诊断检测;

完全软件可配置;

模块密度不超过32点;

故障锁定功能;

认证 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ;

环境条件:

工作温度:0 to 60°C (-4 to 131°F)

储存温度:-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相对湿度:5 to 95% 无冷凝

开关量输出模块

点级的故障报告和现场级的诊断检测;

完全软件可配置;

模块密度不超过32点;

故障锁定功能;

故障时标功能;

在编程和模块故障时软件可设定模块输出状态;

认证 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ;

环境条件:

工作温度:0 to 60°C (-4 to 131°F)

储存温度:-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相对湿度:5 to 95% 无冷凝

模拟量输入模块

定标、报警完全软件可配置;

模块分辨率:12位;

模块密度不超过8个通道

故障锁定功能;

开路检测功能;

输入过载保护功能;

认证 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ;

环境条件:

工作温度:0 to 60°C (-4 to 131°F)

储存温度:-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相对湿度:5 to 95% 无冷凝

模拟量输出模块

定标、报警完全软件可配置;

模块密度不超过4点;

模块分辨率:12~16位;

故障锁定功能;

输出过载保护功能;

输出短路保护功能;

认证 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ;

环境条件:

工作温度:0 to 60°C (-4 to 131°F)

储存温度:-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相对湿度:5 to 95% 无冷凝

串行通信模块

端口类型:RS232/422/485

速率:110—115.2 Kbps

通讯协议:可支持Modbus RTU/ASCII 主从站模式

控制字:超过496个字的输入输出

2.4.7系统数据库设计

支持PostgreSQL 9.2以上,可支持Mysql5.1以上、Oracle11g以上、SQL Server 2008。

2.4.8系统接口设计

标准化

l支持GB/T 28181-2011设备接入。

l支持基于国标(GB/T 28181-2011)和省标(DB33/T 629-2011)协议的平台级联。

l支持标准RTSP协议。

l支持SNMP协议的网管采集。

技术兼容

l接口后向兼容:PLC监控系统平台接口提供四个版本的后向兼容。

l操作系统兼容性,兼容Windows Server 2008 R2 SP1 / Windows Server 2012 R2 / CentOS 6.2。

l应用服务器兼容:兼容Tomcat6以上。

l浏览器兼容:支持IE8,可支持IE6、IE11。

l设备接入兼容:兼容SDK、国标、e家、Onvif、PSIA等协议。

l视频传输服务兼容支持第三方标准的RTSP协议。

l视频传输管理服务兼容支持提供RTP、PS、国标封装或者原始封装的码流。

2.4.9系统清单

(表略)

未完待续。。。。


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