弹药库房温湿度监控系统技术方案
弹药库房温湿度监控
一、项目背景与需求
1. 项目背景
弹药库房存储的弹药、火工品等物资对温湿度环境具有严格要求（参考国家《弹药安全管理条例》：温度 15-25℃，相对湿度 45-65% RH），温湿度超标会导致弹药性能衰减、失效甚至引发安全风险。传统人工巡检存在效率低、误差大、无法实时预警等问题，亟需建设自动化、智能化的温湿度监控系统。
2. 核心需求
• 实时采集：库房内多点温湿度数据，采集精度满足温度 ±0.2℃、湿度 ±2% RH；
• 安全传输：数据传输符合防爆要求，支持远距离、抗干扰传输；
• 智能预警：超标时通过声光、短信、APP 等多渠道报警，支持分级预警；
• 联动控制：自动联动空调、除湿机等设备，维持环境稳定；
• 数据追溯：存储历史数据（≥1 年），支持查询、导出、审计；
• 远程管理：支持 Web / 移动端远程监控，权限分级管理；
• 防爆合规：所有设备满足 Ex dⅡCT6 防爆等级，适应库房高危环境。
二、系统总体设计
1. 架构设计（分层架构）
系统采用 “感知层 - 传输层 - 平台层 - 应用层” 四层架构，确保数据流转高效、稳定、安全：
弹药库房温湿度系统拓展图
graph TD A[感知层] --> B[传输层] B --> C[平台层] C --> D[应用层] A1[防爆温湿度传感器] --> A A2[辅助传感器：露点传感器] --> A B1[LoRa无线网关] --> B B2[以太网备份传输] --> B C1[边缘计算网关] --> C C2[云平台/本地服务器] --> C D1[监控中心大屏] --> D D2[Web管理端] --> D D3[移动端APP] --> D D4[联动控制模块] --> D |
弹药库房温湿度监控系统
2. 设计原则
• 防爆优先：所有现场设备符合防爆标准，避免电火花引发安全风险；
• 稳定可靠：采用工业级设备，支持 7×24 小时不间断运行，平均无故障时间（MTBF）≥50000 小时；
• 精准高效：传感器精度达标，数据采集周期可配置（1-60 分钟可调）；
• 可扩展性：支持新增传感器（如气体、烟雾）、扩展库房监控范围；
• 易维护性：设备模块化设计，支持远程诊断、就地维护。
三、各层详细设计
1. 感知层：数据采集终端
（1）核心设备：防爆温湿度传感器
• 型号选型：选用工业级防爆温湿度传感器（Ex dⅡCT6 防爆认证），支持温湿度一体化采集；
• 技术参数：
◦ 温度量程：-40℃~85℃，精度 ±0.2℃（25℃时）；
◦ 湿度量程：0~100% RH，精度 ±2% RH（20-80% RH）；
◦ 供电方式：DC 12-24V 或电池供电（低功耗模式，续航≥2 年）；
◦ 安装方式：壁挂式 / 吸顶式，避开热源、通风口，库房内均匀布置（每 50㎡1 个，重点区域加密）。
监控示意图
（2）辅助设备：露点传感器
• 用于监测库房露点，避免结露导致弹药受潮，精度 ±0.3℃（露点温度）。
2. 传输层：数据传输网络
（1）主流传输方式：LoRa 无线传输
• 技术优势：低功耗、远距离（空旷环境传输距离≥3km）、抗干扰能力强，适合库房复杂环境；
• 设备配置：每个库房部署 1 台 LoRa 网关（Ex dⅡCT6 防爆），支持接入≥100 个传感器，网关通过以太网 / 4G 上传数据；
• 备份机制：关键库房采用 “LoRa + 以太网” 双传输备份，确保数据不丢失。
（2）数据加密：
• 传输协议采用 MQTTs 加密，数据传输过程中进行 AES-256 加密，防止数据泄露。
3. 平台层：数据处理与存储
（1）边缘计算网关
• 部署位置：库房本地或监控中心，负责数据预处理（滤波、异常值剔除）、本地存储（支持断网状态下存储≥30 天数据）、设备管理；
• 功能：支持协议转换（Modbus、LoRaWAN→TCP/IP），联动控制逻辑运算（如温湿度超标触发设备启停）。
（2）存储系统
• 采用 “本地服务器 + 云存储” 双备份：
◦ 本地服务器：存储近 1 年历史数据，配置 RAID5 冗余，确保数据安全；
◦ 云存储：支持数据异地备份，存储周期≥3 年，满足合规追溯要求。
（3）数据处理
• 实时分析：对采集数据进行实时校验、统计（平均温湿度、最大最小值）；
• 异常判断：基于预设阈值（可自定义）判断是否超标，支持多级阈值（预警值、报警值）。
4. 应用层：监控与管理系统
（1）监控中心大屏
• 可视化展示：库房分区温湿度实时数据、设备运行状态、报警信息，支持地图导航、数据曲线图表；
• 联动控制：手动 / 自动控制空调、除湿机、加湿器等设备，支持一键启停、定时控制。
弹药库房监控软件
（2）Web 管理端
• 功能模块：
◦ 数据管理：历史数据查询（按时间、库房、传感器）、报表导出（Excel/PDF）、数据打印；
◦ 设备管理：传感器、网关、联动设备的状态监控、远程配置、故障报警；
◦ 权限管理：分级权限（管理员、操作员、查看员），支持操作日志审计；
◦ 预警配置：自定义预警阈值、报警方式、通知对象。
（3）移动端 APP
• 支持 iOS/Android 系统，功能包括：实时数据查看、报警推送（短信、APP 通知）、远程控制、巡检记录上传。
（4）联动控制模块
• 自动联动：温湿度超标时，系统自动发送控制指令至空调、除湿机等设备，直至环境恢复正常；
• 手动控制：支持管理人员远程手动干预设备运行；
• 联动逻辑示例：
◦ 湿度＞65% RH → 启动除湿机；
◦ 温度＞25℃ → 启动空调制冷；
◦ 温度＜15℃ → 启动空调制热；
◦ 露点接近临界值 → 启动除湿 + 通风（防爆通风设备）。
监控示意图
（5）报警系统
• 报警方式：声光报警（库房现场、监控中心）、短信通知（预设联系人）、APP 推送、电话语音通知（紧急报警）；
• 报警分级：一级报警（严重超标，如温度＞30℃）、二级预警（接近阈值，如温度 23-25℃），支持报警静音、确认、处理流程记录。
四、设备选型清单（示例：1 个 1000㎡弹药库房）
设备名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
防爆温湿度传感器 | ±0.2℃/±2%RH | 20 个 | 均匀布置，重点区域加密 |
露点传感器 | ±0.3℃（露点） | 4 个 | 库房四角部署 |
LoRa 防爆网关 | 支持≥100 个节点，以太网 / 4G | 2 台 | 主备备份 |
边缘计算网关 | 工业级，支持本地存储 | 1 台 | |
监控中心服务器 | 机架式，8 核 16G，RAID5 | 1 台 | 本地数据存储与处理 |
监控大屏 | 55 英寸拼接屏（3×2） | 6 块 | 可视化展示 |
联动控制器 | 防爆型，8 路继电器输出 | 2 台 | 控制空调、除湿机等设备 |
声光报警器 | 防爆型，音量≥100dB | 2 台 | 库房现场与监控中心 |
短信猫 | 4G 全网通 | 1 台 | 短信报警通知 |
五、安装与调试
1. 安装要求
• 防爆要求：所有现场设备安装需符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB 50058），线缆穿防爆管敷设，设备接地电阻≤4Ω；
• 传感器安装：避开阳光直射、空调出风口、热源，安装高度 1.5-2m，间距≤8m；
• 网关安装：部署在库房出入口附近，确保信号覆盖全库房，远离金属遮挡物。
2. 调试流程
• 设备通电测试：逐一测试传感器、网关通信状态，确保数据采集正常；
• 数据精度校准：使用标准温湿度校准仪对传感器进行校准，误差控制在允许范围内；
• 联动测试：模拟温湿度超标场景，测试联动设备启停是否正常，报警是否及时；
• 断网测试：断开外网，测试本地存储与数据续传功能；
• 试运行：连续试运行 72 小时，记录设备运行状态、数据传输稳定性，优化参数配置。
监控室图
六、运行维护与合规性
1. 日常维护
• 定期校准：传感器每年校准 1 次，确保精度；
• 设备检查：每月巡检 1 次现场设备，检查供电、通信状态，清理传感器探头灰尘；
• 数据备份：每日自动备份数据，每月手动备份 1 次至异地存储；
• 故障处理：建立故障应急预案，设备故障时快速切换备用设备，故障响应时间≤2 小时。
2. 合规性保障
• 设备认证：所有设备具备防爆认证（Ex dⅡCT6）、计量认证（CMC），符合国家相关标准；
• 数据合规：数据存储满足《弹药安全管理条例》《档案法》要求，支持追溯审计；
• 系统认证：系统通过工业控制系统安全等级保护二级认证。
七、项目周期与预算（示例）
1. 项目周期
• 需求调研与方案设计：10 个工作日；
• 设备采购与生产：30 个工作日；
• 安装调试：15 个工作日；
• 试运行与验收：7 个工作日；
• 总周期：约 62 个工作日。
弹药库房智能物联网监控系统
