引言

  為現場(chǎng)的工作人員配備個(gè)人氣體監測儀，通過(guò)工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )不僅可以監測一系列有毒氣體的實(shí)時(shí)濃度數據，同時(shí)也能持續實(shí)時(shí)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(gè)工廠(chǎng)安全而言是一大步。

   在不遠的將來(lái)，我們可能會(huì )看到各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)（如GPS、藍牙、WiFi和語(yǔ)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(gè)人攜帶式氣體監測以及其他個(gè)人防護用途。

   由于在無(wú)線(xiàn)系統中無(wú)須敷設電纜或安裝導管，因此通過(guò)煉油廠(chǎng)、石化廠(chǎng)、污水處理設施和其他各種生產(chǎn)環(huán)境中的過(guò)程監控儀表和安全監控儀表上獲取信息將更加節約成本。這對于監控難以到達區域或偏遠區域的應用情況而言特別有利。

   我們如今處在工廠(chǎng)運營(yíng)新時(shí)代的頂峰，各式各樣的傳感器正在通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )獲取和傳輸各種動(dòng)態(tài)變化的數據（例如溫度、壓力、流量、水箱液位、振動(dòng)、腐蝕、氣體濃度水平），采用不同于傳統的布線(xiàn)方案，通過(guò)安裝無(wú)線(xiàn)儀表，來(lái)實(shí)現在PLC、SCADA或DCS等控制系統中的數據集成。

   當前的工廠(chǎng)：不能實(shí)時(shí)移動(dòng)檢測可燃氣體的問(wèn)題

   在當前的工廠(chǎng)中，各項生產(chǎn)過(guò)程會(huì )使用到或產(chǎn)生危險化學(xué)品。生產(chǎn)過(guò)程可能由整個(gè)工廠(chǎng)固定位置和移動(dòng)位置上數以千計的工人負責管理。根據法律規定，工廠(chǎng)內的工人必須攜帶單一氣體監測儀，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氧氣缺乏現象。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、反應堆容器和其他區域）內工作的部分操作人員可能還需要攜帶四氣監測儀。

   在喧囂喧鬧的加工環(huán)境中，當個(gè)人監測儀探測到危險氣體水平并且進(jìn)入警報狀態(tài)時(shí)，它可能只會(huì )向操作人員發(fā)出警告。此外，工廠(chǎng)管理人員只有在值班結束時(shí)才能查看便攜裝置內記錄的數據。

   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(dòng)化進(jìn)行數據下載并采用校準氣體對監測儀進(jìn)行測試時(shí)，工廠(chǎng)管理人員才能看到便攜裝置內記錄的數據。

總而言之，在當前的一般工廠(chǎng)類(lèi)型中，存在多種獨立完成的毒氣監測活動(dòng)，總體和局部的危險數據和信息無(wú)法隨時(shí)清晰提供給控制室內的工廠(chǎng)管理人員，且更重要是，無(wú)法發(fā)送給工廠(chǎng)中正在現場(chǎng)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據，無(wú)法快速地傳輸或集成，導致無(wú)法真實(shí)地反映總體的工廠(chǎng)和人員危險情況。

  未來(lái)的工廠(chǎng)：更好的信息溝通

  在未來(lái)的工廠(chǎng)里，我們將看到無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)混合系統得到更廣泛的應用，能夠在工廠(chǎng)內快速共享數據。數據將得到及時(shí)匯集，以對工廠(chǎng)和操作人員遭遇的危險進(jìn)行更加準確、及時(shí)的評估。

   下一代的便攜式氣體檢測儀將能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式連接到工廠(chǎng)內的無(wú)線(xiàn)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據共享和傳送到工廠(chǎng)控制室的可視化監控平臺上。另一個(gè)特點(diǎn)是操作人員的位置信息也可以實(shí)時(shí)傳送給管理人員。換言之，工廠(chǎng)安全經(jīng)理將實(shí)時(shí)了解危險在哪里以及所有人員所在位置。

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

   有效應急反應

  位于現場(chǎng)危險區域的工廠(chǎng)工人暴露在較高的硫化氫有毒氣體中時(shí)，工人的監測儀將立即報警并且提示工人逃離危險區域。危險氣體數據、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(chǎng)監控與數據采集系統中。之后工廠(chǎng)將采取緊急措施并向應急響應單位發(fā)出警報，應急響應單位將到達現場(chǎng)并且協(xié)助現場(chǎng)恢復及急救活動(dòng)。此外，還會(huì )自動(dòng)向危險區域其他人員的個(gè)人氣體監測儀屏幕發(fā)送警報（所有的氣體監測儀都連接到智能工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )中）。通過(guò)將各種傳感器數據（危險級別、風(fēng)向及周?chē)貐^集合點(diǎn)相關(guān)的其他數據）結合使用，控制室操作人員將能夠有效地引導工人安全逃離危險點(diǎn)。這種方案的總體結果是關(guān)注安全理念的直接成效，即并不僅僅將危險告知現場(chǎng)的工作人員，而且同時(shí)還能使相應的應急支持團隊的支持和應急服務(wù)更快、更有效完成。所有操作人員都通過(guò)位置和身份號自動(dòng)識別。

  現場(chǎng)操作員和工廠(chǎng)基礎設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、泄漏、水災和煙霧）也可以向個(gè)人氣體監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(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)通訊也能夠提高工廠(chǎng)效率，縮減成本。工人在工廠(chǎng)內移動(dòng)時(shí)，他們身上攜帶的氣體監測儀會(huì )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域。服務(wù)團隊將立即到達準確位置，搜尋直至發(fā)現泄漏閥門(mén)、腐蝕管道或受損加工設備，并且他們將提前進(jìn)行維修，以避免更大范圍的維修，甚至是避免災難性故障。

   無(wú)線(xiàn)應用上的安全設計

  雖然無(wú)線(xiàn)通訊在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到快速應用，在生命安全系統中采用無(wú)線(xiàn)通訊方式依然發(fā)展緩慢?；趯S(chǎng)安全的必要謹慎和普遍考慮，這點(diǎn)是可以理解的。畢竟生命安全系統必須通過(guò)設計實(shí)現自動(dòng)防范故障，而采用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)實(shí)現此目的是相對較新的方法。

  但是，未來(lái)的生命安全系統將實(shí)現無(wú)線(xiàn)技術(shù)（WiFi、GPS和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)）的融合，形成多層次冗余系統設計。同時(shí)，工業(yè)WiFi網(wǎng)系統將更加強大，并且將增加額外的安全級別，以防范黑客或雜電干擾。未來(lái)的無(wú)線(xiàn)生命安全系統將進(jìn)行定制，以適應工廠(chǎng)需求，使工廠(chǎng)所有者能夠充分控制系統和大量信號強度以及冗余備份。

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

   當前正在使用的無(wú)線(xiàn)氣體探測系統

  霍尼韋爾氣體探測器部門(mén)，專(zhuān)門(mén)負責氣體探測儀器，已證明了無(wú)線(xiàn)通信在生命安全領(lǐng)域的可行性，在室內停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛結構中及其他公共設施的持續運作中安裝了許多多點(diǎn)探測式一氧化碳/二氧化氮氣體探測系統。這一氣體探測系統使用了網(wǎng)狀無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，帶有“智能”氣體探測儀和采用了自組織設計的傳輸器。無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )在裝置添加或移除、遭遇障礙或某一監測器斷電時(shí)會(huì )自動(dòng)適應環(huán)境要求；這一“自愈”功能是無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )的基本特征，同時(shí)形成了一種冗余安全形式。

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

   此外，霍尼韋爾公司從2002年開(kāi)始就一直在銷(xiāo)售工業(yè)無(wú)線(xiàn)解決方案。通過(guò)公司的OneWireless平臺，許多工廠(chǎng)優(yōu)化了工廠(chǎng)生產(chǎn)率和穩定性、提高了安全性和安保性，并且保障了環(huán)保規范的要求。

   用戶(hù)體驗：簡(jiǎn)單化訴求

   與無(wú)線(xiàn)平臺越來(lái)越大的復雜性相對應，氣體監測儀變得越來(lái)越容易使用。

   如今，工人們先前進(jìn)行的許多手動(dòng)任務(wù)已經(jīng)實(shí)現自動(dòng)化。氣體探測器的用戶(hù)選項已經(jīng)簡(jiǎn)化，使用戶(hù)僅需對日常作業(yè)所需指令作出回應。特點(diǎn)如下：

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

  通過(guò)按鈕操作（包括單按鈕操作）簡(jiǎn)化了用戶(hù)與儀器交互，使復雜的裝置變成了簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式裝置。

   采用同一界面設計產(chǎn)品，從而使得培訓時(shí)間最小化或無(wú)需培訓，進(jìn)而簡(jiǎn)化安全流程。

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

   可視化合規監控，或將安全審核化繁為簡(jiǎn)

   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(hù)目前可以遠程確定便攜式氣體探測器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。低功率高強度LED燈在正常操作過(guò)程中會(huì )持續閃爍，并且在陽(yáng)光下，可在20英尺以?xún)缺豢吹?。在不到一秒鐘內，安全?jīng)理和工人就可以確定正確的檢測器功能及其狀態(tài)?；裟犴f爾所掌握的這項技術(shù)可以用于新型多功能個(gè)人氣體監測器Gas Alert Quattro中，這項技術(shù)的益處非常顯著(zhù)：

   每年可以節省數百小時(shí)的審核時(shí)間，并且可以確保更加安全的勞動(dòng)力狀態(tài)。

   由于不合規的承包商和工人可以被快速識別出來(lái)并且快速采取相應措施，從而減少相應的責任。儀器可被停止運轉，以及時(shí)進(jìn)行維護。

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

   可以對傳感器功能的完好性進(jìn)行檢查，并且該信息可以反映到可視化合規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(huì )知道氣體檢測器出現了問(wèn)題。

  可視化合規技術(shù)是確保員工安全、場(chǎng)地合規、工作富有成效的最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟的方法。這一技術(shù)有可能成為未來(lái)無(wú)線(xiàn)氣體監測儀的支柱。

    總結

  總而言之，我們即將看到氣體監測儀采用無(wú)線(xiàn)且基于位置遙測技術(shù)、LED閃爍技術(shù)以及其他簡(jiǎn)化的操作功能，從而提供將來(lái)更加集成化和智能化的監測解決方案。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(dòng)生產(chǎn)率的提高，防范在工作過(guò)程中出現停工。而對業(yè)務(wù)的總體影響將是實(shí)現了更加智能化、安全化以及更具成本效益的工作環(huán)境，同時(shí)提高生產(chǎn)效率和盈利能力。

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年5月