• 方案项目背景与目标

背景： 油田生产环境复杂，存在硫化氢、可燃气体、挥发性有机物等危险气体泄漏风险，严重威胁人员生命安全和生态环境，并可能造成巨大的财产损失。

目标：

1. 实时监测： 24/7不间断监测关键区域气体浓度，及时发现泄漏。
2. 精准预警： 在气体浓度达到报警阈值时，实现现场声光、平台弹窗、短信/电话等多级报警。
3. 远程管理： 实现无人值守站点的远程监控和集中化管理，降低人工巡检风险和成本。
4. 数据智能分析： 记录历史数据，分析泄漏规律，为安全生产和预防性维护提供数据支撑。
5. 合规性： 满足国家及行业关于安全生产、环境保护的法规要求。

• 系统架构设计

系统采用标准的物联网四层架构：感知层、网络层、平台层和应用层（如下图所示）。

1. 感知层（数据采集）

气体检测仪：

类型： 根据监测需求选择固定式（安装于关键点位）和便携式（用于巡检补充）。

检测气体： 可燃气体： 甲烷、VOCs等。有毒气体： 硫化氢、一氧化碳、二氧化硫等。氧气： 监测环境缺氧或富氧状态。

气体检测仪产品简介及参数：

气体检测仪用MCU芯片的低功耗模块化设计、具有智能化传感器检测技术、整体隔爆（d）结构、固定安装方式的检测仪。标准配置为LCDTFT高清液晶显示、三线制 4~20mA 模拟、RS485 数字和开关量信号输出，根据用户需求提供定制化产品，还支持输出信号微调等功能，方便系统组网及维护。采用2.4寸液晶显示，报警时 低报出现黄屏预警，高爆时，红屏预警，显示正常/报警等字样，一键消音，一键复位，输出方式RS485和4-20MA/开关量/HART同时输出，支持地址可编辑，产品带有防爆，通信号输出：无线通讯+4-20mA+ModbusRS485+HART+继电器。

产品参数：

产品名称	在线式XX检测仪/在线式多合一检测仪
输出信号	(1)4-20mA信号：标准的12位精度4-20mA输出芯片，传输距离1Km (2)RS485信号：采用标准MODBUS RTU协议，传输距离1Km (3)电压信号：0.4-2V,0-5V、0-10V输出，选配（电压输出与电流输出二选一） (4)开关量信号：标配1组无源触点继电器，容量220VAC 3A/24VDC 3A (5)GPRS、4G、WIFI、LORA、ZigBee、232等无线信号
接收设备	用户计算机、控制报警器、PLC、DCS、DDC等
工作方式	扩散
检测介质	根据客户选择介质（1-300种气体）
检测原理	催化燃烧、电化学、热导、红外NDIR、PID光离子、光学
检测范围	0-10/20/50/100/500/1000mg/m3、ppm（根据技术原理而定）
分 辨 率	0.01 /0.1（根据量程而定）
检测误差	≤±3%F.S（全量程内≤2%）
重 复 性	≤±1%
线性误差	≤±1%
回应时间（T90）	≤10S
工作电压	DC24V（12V～30V）
工作温度	-20℃~50℃ 特殊要求：（-40℃~+70℃）
工作湿度	10-95%RH（无冷凝）
传感器寿命	2～3年（根据使用的环境而定）
防爆形式	探头变送器及传感器均为隔爆型
连接电缆	①4～20mA 选三芯屏蔽电缆，RS485 选四芯，距离超 1000 米（带一台检测仪）时单根线径≥1.5mm， 屏蔽层接大地。 ②无线传输：可内置LORA、Zigbeg模块，近距离无线传输；可外置GPRS/4G模块，远程数据传输到云平台，可计算机端和手机端查看历史记录，不受距离限制（选配）
报警方式	现场声光报警、外置报警器、远程控制器报警、计算机数据采集软件报警等
报警设置	标准配置两级报警；可设置报警方式：常规高低报警、区间控制报警
外形尺寸	182*201*92（L*W*H）
电气界面	默认 M20X1.5 内螺纹，可选 3/4NPT、1/2NPT
计 量 证	可选，费用客户自付
附    件	包装箱、说明书、合格证、出货单各一份
选配附件	计算机监控配件：免费上位机软件、USB 转 RS485 转换连接线，如果要网络传输还需 RS485转网口转换器

1. 网络层（数据传输）

根据油田区域地理特点和现有基础设施，采用混合组网模式：

有线传输（配套果宇科技主机控制器）：

在控制室、厂房等已有布线条件的区域，采用RS485、4-20MA等方式，稳定可靠。

无线传输（物联平台端口）：

LoRa/LoRaWAN： 适用于范围广、点位分散、无移动性要求的场景，低功耗，自组网能力强，非常适合大面积油田监测。

1. G/5G： 适用于无自建网络覆盖或需要高速数据传输的移动点位（如巡检车），覆盖范围广，部署灵活。

NB-IoT： 低功耗广域网，适用于数据量小、传输频率不高的单一传感器，直接连接运营商网络。

网关/RTU： 负责汇集区域内多个传感器的数据，进行协议转换，并通过4G/5G或有线方式上传至云平台。

1. 平台层（数据中枢）

物联网云平台： 采用公有云或私有化部署的工业物联网平台（具体需要对接厂家进行方案定制）。

核心功能：

设备管理： 接入和管理所有在线监测设备，实现状态监控、远程配置、故障诊断。

数据存储与分析： 数据存储，提供趋势分析、报警统计、报表生成等功能。

规则引擎： 自定义报警规则（如一级报警、二级报警、联动控制），支持复杂逻辑判断。

1. 应用层（功能呈现）

Web端监控中心：

GIS电子地图： 全局视角展示所有监测点分布和实时状态（正常/预警/报警）。

数据可视化： 实时数据曲线、历史数据查询、多参数同屏对比。

报警管理： 实时报警推送、报警记录查询与处理跟踪、消警确认。

运维管理： 设备档案、标定记录、生命周期管理。

移动App：为管理人员和安全员提供移动监控能力，随时随地接收报警通知、查看实时数据和历史趋势。

• 系统功能特点

智能报警与联动：

支持分级报警（低报、高报、高高报），阈值可远程设置。

可与现场风机、喷淋系统、紧急切断阀等设备联动，自动启动应急措施。

报警信息可多渠道推送（平台、短信、声光、微信）。

电子围栏与巡检管理（钻井平台使用设备）：

可划定电子围栏区域，人员进入高风险区域自动提醒。

与人员定位系统结合，实现安全巡检路径规划和记录。

大数据分析与预测性维护：

分析气体浓度变化规律，预测潜在泄漏风险点。

监测传感器自身健康状态，提前预警传感器失效，提醒维护标定。

高可靠性设计：

设备具备防爆、防腐、防雷击特性。

网络层支持断线续传，保证数据不丢失。

平台支持集群部署，保证服务高可用性。

• 效益分析

安全效益： 大幅降低气体泄漏引发的燃爆、中毒事故风险，保障人员生命安全。

经济效益： 减少因事故导致的停产损失和设备损坏，降低人工巡检成本，避免环保罚款。

管理效益： 实现安全管理数字化、智能化，提升应急响应速度和管理效率，形成可追溯的数据链条。

总结：

气体监测物联网监测方案通过构建一个“端-管-云-用”一体化的系统，为油田项目提供了全方位、多层次的气体安全防护网，是实现智慧油田和本质安全的重要一环。