工業無線技術幫助工廠實現更高的安全水平

霍尼韋爾公司 Patrick Hogan

使用工業無線通訊技術實時獲取員工的位置信息，同時（實時）監測有毒氣體的實時數據，將會帶來令人興奮的結果——提高工廠效率、產量、盈利能力，以及安全狀況。

引言

為現場的工作人員配備個人氣體監測儀，通過工業無線通信網絡不僅可以監測一系列有毒氣體的實時濃度數據，同時也能持續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（如GPS、藍牙、W iFi和語音通信技術）融合在一起，用于位置管理、操作員身份識別、個人攜帶式氣體監測以及其他個人防護用途。

由于在無線系統中無須敷設電纜或安裝導管，因此通過煉油廠、石化廠、污水處理設施和其他各種生產環境中的過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。

我們如今處在工廠運營新時代的頂峰，各式各樣的傳感器正在通過無線網絡獲取和傳輸各種動態變化的數據（例如溫度、壓力、流量、水箱液位、振動、腐蝕、氣體濃度水平），采用不同于傳統的布線方案，通過安裝無線儀表，來實現在PLC、SCADA或DCS等控制系統中的數據集成。

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，各項生產過程會使用到或產生危險化學品。生產過程可能由整個工廠固定位置和移動位置上數以千計的工人負責管理。根據法律規定，工廠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境中，當個人監測儀探測到危險氣體水平并且進入警報狀態時，它可能只會向操作人員發出警告。此外，工廠管理人員只有在值班結束時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、自動化進行數據下載并采用校準氣體對監測儀進行測試時，工廠管理人員才能看到便攜裝置內記錄的數據。

總而言之，在當前的一般工廠類型中，存在多種獨立完成的毒氣監測活動，總體和局部的危險數據和信息無法隨時清晰提供給控制室內的工廠管理人員，且更重要是，無法發送給工廠中正在現場工作的其他技術人員。固定式或便攜式的毒氣傳感器的數據，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/無線混合系統得到更廣泛的應用，能夠在工廠內快速共享數據。數據將得到及時匯集，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的無線WiFi主干網絡上，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控制室的可視化監控平臺上。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境中工廠和工人將能夠獲得多大程度的安全保障。

有效應急反應

位于現場危險區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監控與數據采集系統中。之后工廠將采取緊急措施并向應急響應單位發出警報，應急響應單位將到達現場并且協助現場恢復及急救活動。此外，還會自動向危險區域其他人員的個人氣體監測儀屏幕發送警報（所有的氣體監測儀都連接到智能工廠網絡中）。通過將各種傳感器數據（危險級別、風向及周圍地區集合點相關的其他數據）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。這種方案的總體結果是關注安全理念的直接成效，即并不僅僅將危險告知現場的工作人員，而且同時還能使相應的應急支持團隊的支持和應急服務更快、更有效完成。所有操作人員都通過位置和身份號自動識別。

現場操作員和工廠基礎設施之間的智能連接與氣體排放等并不直接相關的危險（例如，火災、泄漏、水災和煙霧）也可以向個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，實時無線通訊也能夠提高工廠效率，縮減成本。工人在工廠內移動時，他們身上攜帶的氣體監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域。服務團隊將立即到達準確位置，搜尋直至發現泄漏閥門、腐蝕管道或受損加工設備，并且他們將提前進行維修，以避免更大范圍的維修，甚至是避免災難性故障。

無線應用上的安全設計

雖然無線通訊在工業生產過程中得到快速應用，在生命安全系統中采用無線通訊方式依然發展緩慢。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。畢竟生命安全系統必須通過設計實現自動防范故障，而采用無線通訊技術實現此目的是相對較新的方法。

但是，未來的生命安全系統將實現無線技術（WiFi、GPS和無線網狀網）的融合，形成多層次冗余系統設計。同時，工業WiFi網系統將更加強大，并且將增加額外的安全級別，以防范黑客或雜電干擾。未來的無線生命安全系統將進行定制，以適應工廠需求，使工廠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（可能由于其他環境因素而連接或斷開）。

當前正在使用的無線氣體探測系統

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域的可行性，在室內停車場、車輛結構中及其他公共設施的持續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。這一氣體探測系統使用了網狀無線網絡，帶有“智能”氣體探測儀和采用了自組織設計的傳輸器。無線通訊網絡在裝置添加或移除、遭遇障礙或某一監測器斷電時會自動適應環境要求；這一“自愈”功能是無線通訊網絡的基本特征，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平臺上使用其開發的Rig Rat監測技術。

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

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，氣體監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已經實現自動化。氣體探測器的用戶選項已經簡化，使用戶僅需對日常作業所需指令作出回應。特點如下：

目前許多重要的氣體探測器操作已經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式裝置。

采用同一界面設計產品，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測儀上安裝可視性合規功能或閃爍性發光二極管。

可視化合規監控，或將安全審核化繁為簡

在航空、施工和其他行業，可視化技術被用于提高安全性，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。低功率高強度LED燈在正常操作過程中會持續閃爍，并且在陽光下，可在20英尺以內被看到。在不到一秒鐘內，安全經理和工人就可以確定正確的檢測器功能及其狀態。霍尼韋爾所掌握的這項技術可以用于新型多功能個人氣體監測器Gas A lert Quattro中，這項技術的益處非常顯著：

每年可以節省數百小時的審核時間，并且可以確保更加安全的勞動力狀態。

由于不合規的承包商和工人可以被快速識別出來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，以及時進行維護。

不僅安全經理可以獲得必需的保證，而且工人現在可通過外圍視覺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，工人和安全經理就會知道氣體檢測器出現了問題。

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

總結

總而言之，我們即將看到氣體監測儀采用無線且基于位置遙測技術、LED閃爍技術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，推動生產率的提高，防范在工作過程中出現停工。而對業務的總體影響將是實現了更加智能化、安全化以及更具成本效益的工作環境，同時提高生產效率和盈利能力。