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  引言

  為現(xiàn)場的工作人員配備個人氣體監(jiān)測儀，通過工業(yè)無線通信網(wǎng)絡(luò)不僅可以監(jiān)測一系列有毒氣體的實時濃度數(shù)據(jù)，同時也能持續(xù)實時匯報工人的準確位置，這對如今的控制室操作人員而言是一小步，但對整個工廠安全而言是一大步。

   在不遠的將來，我們可能會看到各種無線技術(shù)（如GPS、藍牙、WiFi和語音通信技術(shù)）融合在一起，用于位置管理、操作員身份識別、個人攜帶式氣體監(jiān)測以及其他個人防護用途。

   由于在無線系統(tǒng)中無須敷設(shè)電纜或安裝導管，因此通過煉油廠、石化廠、污水處理設(shè)施和其他各種生產(chǎn)環(huán)境中的過程監(jiān)控儀表和安全監(jiān)控儀表上獲取信息將更加節(jié)約成本。這對于監(jiān)控難以到達區(qū)域或偏遠區(qū)域的應(yīng)用情況而言特別有利。

   我們?nèi)缃裉幵诠S運營新時代的頂峰，各式各樣的傳感器正在通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取和傳輸各種動態(tài)變化的數(shù)據(jù)（例如溫度、壓力、流量、水箱液位、振動、腐蝕、氣體濃度水平），采用不同于傳統(tǒng)的布線方案，通過安裝無線儀表，來實現(xiàn)在PLC、SCADA或DCS等控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集成。

   當前的工廠：不能實時移動檢測可燃氣體的問題

   在當前的工廠中，各項生產(chǎn)過程會使用到或產(chǎn)生危險化學品。生產(chǎn)過程可能由整個工廠固定位置和移動位置上數(shù)以千計的工人負責管理。根據(jù)法律規(guī)定，工廠內(nèi)的工人必須攜帶單一氣體監(jiān)測儀，以提醒他們是否接觸到硫化氫等有毒氣體或空氣是否出現(xiàn)氧氣缺乏現(xiàn)象。因可能發(fā)生爆炸性氣體和有毒氣體累積或可吸入氧氣水平減少，在封閉空間（隧道、反應(yīng)堆容器和其他區(qū)域）內(nèi)工作的部分操作人員可能還需要攜帶四氣監(jiān)測儀。

   在喧囂喧鬧的加工環(huán)境中，當個人監(jiān)測儀探測到危險氣體水平并且進入警報狀態(tài)時，它可能只會向操作人員發(fā)出警告。此外，工廠管理人員只有在值班結(jié)束時才能查看便攜裝置內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)。

   當操作人員回到控制室并將便攜裝置放在充電基座給電池充電、自動化進行數(shù)據(jù)下載并采用校準氣體對監(jiān)測儀進行測試時，工廠管理人員才能看到便攜裝置內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)。

總而言之，在當前的一般工廠類型中，存在多種獨立完成的毒氣監(jiān)測活動，總體和局部的危險數(shù)據(jù)和信息無法隨時清晰提供給控制室內(nèi)的工廠管理人員，且更重要是，無法發(fā)送給工廠中正在現(xiàn)場工作的其他技術(shù)人員。固定式或便攜式的毒氣傳感器的數(shù)據(jù)，無法快速地傳輸或集成，導致無法真實地反映總體的工廠和人員危險情況。

  未來的工廠：更好的信息溝通

  在未來的工廠里，我們將看到無線和有線/無線混合系統(tǒng)得到更廣泛的應(yīng)用，能夠在工廠內(nèi)快速共享數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)將得到及時匯集，以對工廠和操作人員遭遇的危險進行更加準確、及時的評估。

   下一代的便攜式氣體檢測儀將能夠通過無線方式連接到工廠內(nèi)的無線WiFi主干網(wǎng)絡(luò)上，并且將大量操作人員所攜帶的傳感器數(shù)據(jù)共享和傳送到工廠控制室的可視化監(jiān)控平臺上。另一個特點是操作人員的位置信息也可以實時傳送給管理人員。換言之，工廠安全經(jīng)理將實時了解危險在哪里以及所有人員所在位置。

  下面讓我們來通過一些緊急情況范例，了解在集成傳感器環(huán)境中工廠和工人將能夠獲得多大程度的安全保障。

   有效應(yīng)急反應(yīng)

  位于現(xiàn)場危險區(qū)域的工廠工人暴露在較高的硫化氫有毒氣體中時，工人的監(jiān)測儀將立即報警并且提示工人逃離危險區(qū)域。危險氣體數(shù)據(jù)、報警級別、操作人員身份以及位置將立即傳遞到控制室的工廠監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。之后工廠將采取緊急措施并向應(yīng)急響應(yīng)單位發(fā)出警報，應(yīng)急響應(yīng)單位將到達現(xiàn)場并且協(xié)助現(xiàn)場恢復及急救活動。此外，還會自動向危險區(qū)域其他人員的個人氣體監(jiān)測儀屏幕發(fā)送警報（所有的氣體監(jiān)測儀都連接到智能工廠網(wǎng)絡(luò)中）。通過將各種傳感器數(shù)據(jù)（危險級別、風向及周圍地區(qū)集合點相關(guān)的其他數(shù)據(jù)）結(jié)合使用，控制室操作人員將能夠有效地引導工人安全逃離危險點。這種方案的總體結(jié)果是關(guān)注安全理念的直接成效，即并不僅僅將危險告知現(xiàn)場的工作人員，而且同時還能使相應(yīng)的應(yīng)急支持團隊的支持和應(yīng)急服務(wù)更快、更有效完成。所有操作人員都通過位置和身份號自動識別。

  現(xiàn)場操作員和工廠基礎(chǔ)設(shè)施之間的智能連接與氣體排放等并不直接相關(guān)的危險（例如，火災(zāi)、泄漏、水災(zāi)和煙霧）也可以向個人氣體監(jiān)測儀的使用者獲得疏散指示。

   除了提供更加有效的危險防范水平外，實時無線通訊也能夠提高工廠效率，縮減成本。工人在工廠內(nèi)移動時，他們身上攜帶的氣體監(jiān)測儀會記錄溶劑氣體泄漏程度或其他氣體的濃度，雖然這些氣體本身并不危險，但依然能夠指示出需要采取預防維護措施的區(qū)域。服務(wù)團隊將立即到達準確位置，搜尋直至發(fā)現(xiàn)泄漏閥門、腐蝕管道或受損加工設(shè)備，并且他們將提前進行維修，以避免更大范圍的維修，甚至是避免災(zāi)難性故障。

   無線應(yīng)用上的安全設(shè)計

  雖然無線通訊在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到快速應(yīng)用，在生命安全系統(tǒng)中采用無線通訊方式依然發(fā)展緩慢。基于對工廠安全的必要謹慎和普遍考慮，這點是可以理解的。畢竟生命安全系統(tǒng)必須通過設(shè)計實現(xiàn)自動防范故障，而采用無線通訊技術(shù)實現(xiàn)此目的是相對較新的方法。

  但是，未來的生命安全系統(tǒng)將實現(xiàn)無線技術(shù)（WiFi、GPS和無線網(wǎng)狀網(wǎng)）的融合，形成多層次冗余系統(tǒng)設(shè)計。同時，工業(yè)WiFi網(wǎng)系統(tǒng)將更加強大，并且將增加額外的安全級別，以防范黑客或雜電干擾。未來的無線生命安全系統(tǒng)將進行定制，以適應(yīng)工廠需求，使工廠所有者能夠充分控制系統(tǒng)和大量信號強度以及冗余備份。

  但同時必須指出的是，若集成通信系統(tǒng)在氣體泄露期間出現(xiàn)故障，氣體監(jiān)測儀將依然能夠觸發(fā)本地報警（頻閃/蜂鳴器/振動），使得操作人員能夠采取回避措施，而無需借助遠程措施（可能由于其他環(huán)境因素而連接或斷開）。

   當前正在使用的無線氣體探測系統(tǒng)

  霍尼韋爾氣體探測器部門，專門負責氣體探測儀器，已證明了無線通信在生命安全領(lǐng)域的可行性，在室內(nèi)停車場、車輛結(jié)構(gòu)中及其他公共設(shè)施的持續(xù)運作中安裝了許多多點探測式一氧化碳/二氧化氮氣體探測系統(tǒng)。這一氣體探測系統(tǒng)使用了網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡(luò)，帶有“智能”氣體探測儀和采用了自組織設(shè)計的傳輸器。無線通訊網(wǎng)絡(luò)在裝置添加或移除、遭遇障礙或某一監(jiān)測器斷電時會自動適應(yīng)環(huán)境要求；這一“自愈”功能是無線通訊網(wǎng)絡(luò)的基本特征，同時形成了一種冗余安全形式。

  在20年來，霍尼韋爾一直在許多石油天然氣生產(chǎn)平臺上使用其開發(fā)的Rig Rat監(jiān)測技術(shù)。

   此外，霍尼韋爾公司從2002年開始就一直在銷售工業(yè)無線解決方案。通過公司的OneWireless平臺，許多工廠優(yōu)化了工廠生產(chǎn)率和穩(wěn)定性、提高了安全性和安保性，并且保障了環(huán)保規(guī)范的要求。

   用戶體驗：簡單化訴求

   與無線平臺越來越大的復雜性相對應(yīng)，氣體監(jiān)測儀變得越來越容易使用。

   如今，工人們先前進行的許多手動任務(wù)已經(jīng)實現(xiàn)自動化。氣體探測器的用戶選項已經(jīng)簡化，使用戶僅需對日常作業(yè)所需指令作出回應(yīng)。特點如下：

  目前許多重要的氣體探測器操作已經(jīng)通過個人計算機控制，這樣工人在操作中就不會造成傷害。

  通過按鈕操作（包括單按鈕操作）簡化了用戶與儀器交互，使復雜的裝置變成了簡單的開關(guān)式裝置。

   采用同一界面設(shè)計產(chǎn)品，從而使得培訓時間最小化或無需培訓，進而簡化安全流程。

  可能被廣泛使用的一項功能是在氣體監(jiān)測儀上安裝可視性合規(guī)功能或閃爍性發(fā)光二極管。

   可視化合規(guī)監(jiān)控，或?qū)踩珜徍嘶睘楹?br />
   在航空、施工和其他行業(yè)，可視化技術(shù)被用于提高安全性，氣體檢測器用戶目前可以遠程確定便攜式氣體探測器的實時狀態(tài)。低功率高強度LED燈在正常操作過程中會持續(xù)閃爍，并且在陽光下，可在20英尺以內(nèi)被看到。在不到一秒鐘內(nèi)，安全經(jīng)理和工人就可以確定正確的檢測器功能及其狀態(tài)。霍尼韋爾所掌握的這項技術(shù)可以用于新型多功能個人氣體監(jiān)測器Gas Alert Quattro中，這項技術(shù)的益處非常顯著：

   每年可以節(jié)省數(shù)百小時的審核時間，并且可以確保更加安全的勞動力狀態(tài)。

   由于不合規(guī)的承包商和工人可以被快速識別出來并且快速采取相應(yīng)措施，從而減少相應(yīng)的責任。儀器可被停止運轉(zhuǎn)，以及時進行維護。

  不僅安全經(jīng)理可以獲得必需的保證，而且工人現(xiàn)在可通過外圍視覺了解檢測器是否是可操作且合規(guī)的，并且傳感器是否得到了持續(xù)檢查。

   可以對傳感器功能的完好性進行檢查，并且該信息可以反映到可視化合規(guī)LED燈上，以反映準確的防護等級。

  若LED熄滅，工人和安全經(jīng)理就會知道氣體檢測器出現(xiàn)了問題。

  可視化合規(guī)技術(shù)是確保員工安全、場地合規(guī)、工作富有成效的最簡單最經(jīng)濟的方法。這一技術(shù)有可能成為未來無線氣體監(jiān)測儀的支柱。

    總結(jié)

  總而言之，我們即將看到氣體監(jiān)測儀采用無線且基于位置遙測技術(shù)、LED閃爍技術(shù)以及其他簡化的操作功能，從而提供將來更加集成化和智能化的監(jiān)測解決方案。我們的目標是利用基本的氣體檢測器平臺的額外功能，推動生產(chǎn)率的提高，防范在工作過程中出現(xiàn)停工。而對業(yè)務(wù)的總體影響將是實現(xiàn)了更加智能化、安全化以及更具成本效益的工作環(huán)境，同時提高生產(chǎn)效率和盈利能力。

   摘自《自動化博覽》2013年5月