安全文化網(wǎng) m.zltai.com

安全氣體報警檢測儀器現(xiàn)狀（1）

    目前全世界氣體報警儀生產(chǎn)的企業(yè)有數(shù)百家，規(guī)模較大企業(yè)有幾十家，市場產(chǎn)品規(guī)格三、四百種，比較有名的國外企業(yè)有德國的德爾格、日本新宇宙、日本理研、法國奧德姆、英國DET－TROICS、美國GASTENT、瑞士的S+M傳感和檢測技術(shù)設(shè)備等公司。

    氣體報警儀根據(jù)檢測對象分可燃性氣體檢測報警儀，有毒氣體檢測報警儀，氧氣報警儀三大類。從檢測原理上分為半導(dǎo)體式、催化燃燒式、熱導(dǎo)式、光譜吸收、PID式（光離子化）等。

    另外儀器從結(jié)構(gòu)和方法上共分為三類，袖珍式、便攜式和固定式。袖珍式儀器的監(jiān)測方法以擴散法為主，適合于危險作業(yè)環(huán)境中安全工作人員隨身攜帶使用，有單一和復(fù)合型兩種，復(fù)合型可測試1－5種氣體，廣泛應(yīng)用于石油化工、城防、人防隨時檢測。如加油站、液化氣站、油庫、輸油站、運油的車輛。便攜式監(jiān)測儀器為泵吸式。泵吸式一般帶有長長的取樣管，可用于危險作業(yè)場所，對未知濃度的有毒有害易燃易爆氣體進行檢測，如管道、下水道、船艙、氣罐等，適合于檢測人員定期進行安全檢測和日常檢測。固定式監(jiān)測儀器，用于實時在線監(jiān)測，安裝于可能產(chǎn)生的危險事故現(xiàn)場，實現(xiàn)實時監(jiān)測報警，其監(jiān)測方法以擴散法為主。

    固定式又分三類，一是單片機智能化監(jiān)控系統(tǒng)，二是工控機監(jiān)控系統(tǒng)，三類是以DCS控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的檢測系統(tǒng)。第一類技術(shù)發(fā)展成熟，根據(jù)點數(shù)分為單點、2點、4點、8點、16點，16點以上采用積木式結(jié)構(gòu)，其中每2點為一基本單元，可組合為上百點。第二類是工控機監(jiān)控系統(tǒng)，由于計算機可以將監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，專家系統(tǒng)，危險源泄漏計算模型，多媒體功能溶為一體。可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的數(shù)據(jù)存檔、報警、打印、事故處理指導(dǎo)、監(jiān)測物質(zhì)的理化性質(zhì)查詢、泄漏模擬計算、評估有毒有害易燃易爆氣體危險源危害程度等功能。對事故預(yù)防、事故處理、事故分析，保障生產(chǎn)的安全、減少事故發(fā)生、都具有積極意義。由于這類系統(tǒng)價位適中，功能全，能被廣大用戶所接受，推廣也容易。雖然這類系統(tǒng)的穩(wěn)定不如單片機系統(tǒng)，但如果這類系統(tǒng)在施工和隔離技術(shù)下功夫，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是能達(dá)到保障的。國外大公司均有此類技術(shù)。第三類是以DCS控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的檢測系統(tǒng)。這類系統(tǒng)主要提高了檢測的穩(wěn)定性、可靠性。但是，系統(tǒng)的運行費用、主機系統(tǒng)的造價高，最基本的系統(tǒng)報價就要20萬元（不含探頭）國外報價更高。因此該技術(shù)推廣起來也較困難，應(yīng)用在安全檢測技術(shù)上還有一定的差距，只是在煤礦領(lǐng)域用得較多。

    在野外和臨時的檢測中，在許多危險場所中采用單一的測試手段已不能滿足安全需要，往往先進行泵吸法測試，完成之后，還需要手持式實時檢測作業(yè)環(huán)境，進一步保證工作人員的安全。如果一臺儀器能將擴散法、泵吸法兩種檢測手段融為一體，采用一機分體多探頭結(jié)構(gòu)，增加傳感器的失效判斷和實用功能，則該儀器大大方便使用者，目前國外已有類似儀器。

    在生產(chǎn)安全使用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，以單片機式的固定監(jiān)測監(jiān)控為主，這類系統(tǒng)雖然能完成現(xiàn)場的監(jiān)測報警和監(jiān)控。但在事故發(fā)生后往往不能及時完成事故存檔，給事故分析帶來困難。而且由于監(jiān)控儀表在現(xiàn)場，廠領(lǐng)導(dǎo)不能及時了解危險情況，不能及時控制事態(tài)發(fā)展，延誤事態(tài)處理戰(zhàn)機。1997年6月27日，北京東方化工廠的爆炸事故，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成巨大的損失，雖然安裝了進口的安全監(jiān)控儀表，但事故之后，至今尚未探明引發(fā)事故的原因，其原因在于監(jiān)測系統(tǒng)沒有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存檔系統(tǒng)。因此，普及遠(yuǎn)距離的監(jiān)測監(jiān)控和數(shù)據(jù)存檔技術(shù)就非常必要。

安全氣體報警檢測儀器展望（2）

    1 儀器小型化

     隨著傳感器的小型化、集成化袖珍儀器越來越小，Burr－Brown公司已提供紅外發(fā)光管－放大器的氣體傳感器；美國DETCON公司在41N的硅片上制成了950個H2S傳感器，如日本已經(jīng)開發(fā)手表大小的氣體報警儀。

    2 智能化

     所謂智能化就是傳感器中嵌入微處理器，使儀器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障功能。

    3 多功能化

     所謂多功能化，一臺儀器在微處理器的控制下，可實現(xiàn)更多參數(shù)測試，或主機可替換探頭，實現(xiàn)更多氣體的檢測，從而降低多種氣體的測試成本。其中以傳感器的多功能化尤為明顯。如Motorla公司將化學(xué)傳感器與壓力和速度傳感器集成。

    4 通用化

     一種儀器可測試一大類氣體，如光離子檢測儀可測試所有揮發(fā)性有機物（VOC），這種儀器在進入未知危險環(huán)境時，對未知氣體進行一種通用性檢測。而且在各類應(yīng)急事故發(fā)生時，這類儀器可迅速確認(rèn)防護措施、對各類氣體成分進行現(xiàn)場低濃度、連續(xù)的監(jiān)測、尋找泄漏點、圈定污染范圍、估計事故發(fā)展趨勢，應(yīng)當(dāng)成為各級安全、消防、勞衛(wèi)、環(huán)境等部門保護工人健康、設(shè)備安全的必須手段。

    5 網(wǎng)絡(luò)和嵌入式互聯(lián)網(wǎng)化

    80年代末，由于臺式計算機出現(xiàn)，特別PC機的出現(xiàn)和普及，使危險源監(jiān)測預(yù)警技術(shù)發(fā)展更加迅速，并在監(jiān)測預(yù)警技術(shù)中引入了控制技術(shù)、通訊技術(shù)、專家系統(tǒng)、事故處理方案、危險源泄漏擴散模擬計算等重要技術(shù)，使危險源監(jiān)測預(yù)警技術(shù)更加完善。近年來，隨計算機檢測技術(shù)的可靠性提高和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的普及，危險源預(yù)警系統(tǒng)從過去的集中監(jiān)測預(yù)警體系結(jié)構(gòu)向多層分布式監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展，一個城市的危險源要實現(xiàn)系統(tǒng)化檢測，計算機化和網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)該是現(xiàn)場連續(xù)檢測的發(fā)展方向，而嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又是危險源網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。

    為此我們不能不談互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是以PC為中心，有兩種方案，一種PC網(wǎng)關(guān)+專用網(wǎng)方案，另一種是32位MCU+RTOS（實時多任務(wù)操作系統(tǒng)）的方案，前者依賴PC機作為網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，在多個單片機系統(tǒng)分散的情況下，專用網(wǎng)絡(luò)布線極為不便；需要在PC機上安裝專門的協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，而這些軟件通常是由第三方軟件商提供，費用較高。32位MCU+RTOS方案是采用32位高檔單片機，在RTOS（實時多任務(wù)操作系統(tǒng)）的平臺上進行軟件開發(fā)，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)TCP/IP的協(xié)議處理。由于采用高檔單片機，這個方案可以完成很多復(fù)雜的功能。它的缺點是：高檔單片機價格較高，開發(fā)周期較長；并需要購買昂貴的RTOS開發(fā)軟件，對開發(fā)人員的開發(fā)能力要求較高。

    90年代中期，UBICOM提出了MCU+虛擬軟件包的方案，它采用UBICOM公司的8位超高速單片機實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入功能，每秒運行數(shù)據(jù)能力達(dá)1億次，在1998年與Intel的PentiumⅡ等一起被評為世界十大處理器。UBICOM單片機屬RISC結(jié)構(gòu)，芯片上有Flash程序存儲器，可以在安裝到系統(tǒng)中后進行編程和調(diào)試。工作在100MHz時執(zhí)行指令的速度可以達(dá)到100MIPS，所有I/O可以通過編程靈活地配置。因此，UBICOM單片機可以輕松地實現(xiàn)虛擬外設(shè)的功能。CPU通過執(zhí)行虛擬軟件模塊直接驅(qū)動普通I/O口實現(xiàn)硬件外設(shè)功能（如UART、I2C、SPI、Caller、ID、FSK等）。最引人注目的是，UBICOM單片機可以運行流行的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP及PPP，在外接一個以太網(wǎng)控制芯片的情況下還可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)（IEEE802.3）協(xié)議處理，使該單片機系統(tǒng)可以直接通過RJ45連到以太網(wǎng)網(wǎng)上。由于UBICOM單片機的速度極高，能夠?qū)崿F(xiàn)實時多任務(wù)操作，可以在MCU執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制功能的同時把數(shù)據(jù)打包并傳送到互聯(lián)網(wǎng)上。用8位微控制器通過ISP接入互聯(lián)網(wǎng)，不需要使用PC機或高檔單片機；同時UBICOM公司免費提供用于互聯(lián)網(wǎng)處理的軟件模塊。可以大幅度地縮短開發(fā)周期并降低開發(fā)成本。據(jù)網(wǎng)絡(luò)專家預(yù)測，將來在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒅校��?0%的是來自小型嵌入式系統(tǒng)。一個城市要建立和普及大型的危險源網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)，小型嵌入式危險源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用必然是一種發(fā)展方向，是替代非網(wǎng)絡(luò)化單片機固定式氣體報警系統(tǒng)和造價較高計算機、DCS安全檢測系統(tǒng)的最佳選擇。

    （揚鑄 姜傳勝）

安全文化網(wǎng) m.zltai.com