基于智慧云平臺的有限空間氣體監測

摘要：隨著工業生產效率的提高，有毒有害氣體有所增多，尤其在有限空間內開展施工與維保工作時，此類有毒有害氣體會對工作人員的生命造成威脅，因此，必須加強對有限空間氣體的監測工作。文章概述了有限空間氣體監測，并在剖析有限空間氣體監測需求的基礎上，對基于智能云平臺的有限空間氣體監測進行了具體探討。

關鍵詞：智慧云平臺；有限空間；氣體監測

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.05.027

中圖分類號：X 831，X 84" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）05-00-03

Abstract： With the improvement of industrial production efficiency， toxic and harmful gases have increased. Especially when construction and maintenance work is carried out in a limited space， such toxic and harmful gases will pose a threat to the lives of workers. So， we should strengthen the monitoring of confined space gas This paper summarizes the gas monitoring in limited space. On the basis of analyzing the needs of limited space gas monitoring， the paper discusses the limited space gas monitoring based on intelligent cloud platform.

Key words： smart cloud platform; limited space; gas monitoring

1" 有限空間氣體監測概述

有限空間泛指進出口受到限制的分隔間，通常只能容納1～2人，深度在1.2 m以上。此類空間特征鮮明，集中表現在密閉、內部空間較小、通道狹窄等方面，普遍存在通風不良的情況。在有限空間進行作業的過程中，經常遇到四類危險因素：機械傷害；缺氧或富氧；蒸汽與有毒有害氣體；易燃易爆氣體。其中，有三類與氣體有關。從近幾年各行業企業對有限空間氣體的監測經驗看，主要采用安裝監測裝置進行自動監測，或者搭建監測平臺實施遠程監測。

2" 有限空間氣體監測需求分析

2.1 從宏觀層面分析

近幾年來，各行業企業加強了環境管理工作，主要是通過環境影響評價方法與項目竣工環保驗收方法，對與企業所在區域相關的水環境、大氣環境、土壤環境、職業環境等開展環境檢測與環境治理。有限空間氣體監測屬于職業環境管理范疇，需要從工程安全管理、職業病預防、環境管理等多個層面對其中的氣體開展實時動態監測，以此保障項目的建設與運營處于正常狀況。進一步看，目前處于中國式現代化戰略改革轉型時期，各行業企業需從兩個“現代化”出發，整合生態化思想資源與數字化技術資源，提升有限空間氣體監測的智能化水平[1]。

2.2 從微觀層面分析

各行業企業建設項目或運營項目中的有限空間特點相同，形態、范圍略有差異，但無論作業人員在哪一種有限空間作業，均不能排除氣體造成的中毒、呼吸不暢等風險，嚴重時可能導致昏厥與窒息。在這種前提下，實踐主體需要依法依規嚴格遵循職業環境管理要求，針對有限空間氣體實施全方位監測，預防職業危害及相關事故的發生。尤其在新時期高質量發展過程中，此類企業需要擴大氣體監測范圍，積極加強與有限空間相鄰空間的氣體監測與數據共享，預防因其他有限空間、相鄰空間中發生隱患后，通過事故因果鏈引發安全事故。

3" 基于智慧云平臺的有限空間氣體監測

從有限空間氣體監測內容和需求看，在新時期應滿足實時動態監測、智能化監測，提高其數據采集→數據存儲→數據傳輸→數據分析→生成報告→應用報告等環節的數據處理效率。本次研究中以此需求為準，提出了基于智慧云平臺的有限空間氣體監測方案。

3.1 智慧云平臺架構

本次研究以“大平臺+小系統”為基礎，云平臺系統采用最新的大數據框架，GPS定位跟蹤，通過精細算法獨立統計，并分析各地設備設施整體運行狀態、報警區域統計數據、實時事件直播情況、報警場所分析統計數據，快速發現重大危險點，實施重點管理。具體設計時以監測裝置、傳感器、GPS技術、大數據技術為主，具體架構包括設備層、數據采集層、數據處理層、應用層。

其中，設備層主要包括監測裝置、傳感器、攝像頭、廣播等。數據采集層采用數據清洗技術與存儲引擎技術，對設備層采集到的數據進行清洗、分類，并將此類數據與GPS跟蹤數據統一存儲到實時數據庫，當實時數據庫達到設置的數據上限時自動轉存至歷史數據庫。數據處理層采用模塊化設計思路，設計了智慧安防模塊、環境監測模塊、智慧城市模塊、管理中心模塊。在進行大數據調用時，可通過多圖形顯示各項統計數據，滿足主管部門及集團公司安全負責部門的數據使用需求，各模塊中分別設置若干子模塊。登錄“智匯云”系統后，應用層的管理者可以根據實際需求選擇具體的管理模塊，通過大屏（PC端顯示屏）加小屏（智能手機App）管理方式，完成對有限空間氣體的監測，具體如圖1所示。

3.2 硬件設備

首先，選用中海S400智能型多功能氣體探測儀器。該儀器是在S300多功能點型氣體探測器基礎上生產的第三代產品，采用三線制4～20 mA或者四總線RS485的輸出方式，具有傳輸距離遠、抗干擾性好等特點。儀表采用高性能檢測元器件和應用電腦微控制技術的探測器，結合先進的全自動貼裝工藝制造而成，產品兼具現場蜂鳴指示音、現場閃爍指示燈等功能，可實時顯示監控現場氣體濃度。相關參數如表1所示。

其次，選用S8600型氣體報警控制器。其屬于多點監控氣體報警器，用于監測環境中待測氣體的濃度。當環境中待測氣體的濃度達到或超過預設報警值時，控制器會立即發出聲光報警，并驅動排風或其他外控設備，防止氣體中毒、爆炸及火災等安全事故發生，從而保障作業人員生命和工地財產安全[2]。相關參數如表2所示。

其他設備包括傳感器、物聯采集器、手機、計算機、IPad、濕度傳感器、種水檢測儀、攝相頭、廣播、監測大屏幕等。在此不一一贅述。

3.3 氣體監控云平臺分析

該平臺的報警方式是當現場氣體濃度達到預設報警值時，物聯監控平臺通過設置可實現發送語音、短信、郵箱、微信提示方式，提醒用戶采取措施。技術路線如下：①攝相頭+廣播→視頻監測平臺→光纖網絡→數據中心→監控大屏幕；②S300與S400探測器→分站主機→總報警主機→光纖網絡→數據中心→監控大屏幕；③局域網條件下，計算機與其余終端設備連接到數據中心與監控大屏幕。遠程網絡條件下，計算機與其余終端設備連接數據中心并和監控大屏幕相連[3]。

以隧道有限空間氣體監測為例：①在隧道工程中要對隧道中的氣體進行監測，安裝人員需要在確定的隧道位置設置好S400探測器，然后將其與地面控制主機進行連接即可，其余安裝根據地面監測裝置系統技術路線按部就班安裝。②安裝后給設備供電即可正常工作。設備參數可以通過磁棒調整，或者通過云平臺調整。需要注意的是，安裝時應以實際情況為準，選擇安裝二氧化碳、氧氣、可燃氣體、硫化氫等氣體監測裝置，保障全方位監測。風機等外部設備可通過開關量信號和本系統無縫連接，實現異常自動啟動風機等功 能。安裝探測器后，應配套做好預留線管理，為其后續使用做好準備，預防因線纜不夠造成一系列麻煩。③數據傳輸采用NB-IoT上傳到云端服務器。本產品不需傳統氣體報警主機來接收報警信息，可通過PC端控制頁面實時了解各點位情況（只要有運營商網絡覆蓋的地區隨時可以通過手機App端或PC端了解設備詳情）。同時，該程序設置有短信通知功能與手機接聽報警電話功能，可滿足多形式報警需求[4]。S400探測器安裝如圖2所示。

具體應用時，操作人員可進入界面應用各項功能。例如，①連接好各種設備后進入工業報警器界面，設置有首頁、設備管理、數據監測、報警管理、通知管理、數據報表、消息中心等功能。②點擊進入首頁后，可以顯示監測對象所在地點的GPS地圖，可以直觀看到設備分布概況、設備在線數、設備離線數、報警次數，以及報警處理詳情等內容。③點擊數據監測功能，進入數據監測/實時數據界面，可以在搜索攔輸入關鍵字查找具體的監測設備情況（如X標X號XX路），查找氣體類型、低報、量程、高報、狀態。除此之外，還能通過探頭實時監測數據，并利用切換歷史數據完成對相關數據的查詢等。④進入數據報表界面后，操作人員可以在查詢欄根據日報、周報、月報等設置監測開始日期與結合日期，直觀查看設備總數、設備在線數、設備離線數、報警設備、報警次數。并在工單處詳情、報警詳情一覽表、設備報警類型次數排行等各個展板中查看具體數據。確認數據后若要打印，只需點擊導出統計報表即可完成[5]。

4" 結束語

總之，有限空間環境封閉，有毒有害氣體排放后容易造成較大危害。在新時期中國式現代化戰略改革轉型過程中，應積極提高有限空間氣體監測效率。結合上述分析可以看出，有限空間氣體監測專業要求較高，需要從PC端與移動客戶端的交互性角度出發搭建智慧云平臺，建立線上加線下監測模式，提高監測效率與質量。建議在新時期有限空間氣體監測實踐中，一方面加強對終端監測設備的研發設計，另一方面通過擴大傳感器、GPS技術、大數據技術等要素配置比例為其監測實踐賦能，為有限空間中的安全作業提供安全保障。

參考文獻

[1] 李鵬，楊洪．固定式在線智能復合氣體檢測儀在有限空間作業中的應用[J]．四川水利，2022（5）：85-87.

[2] 常磊，田申，蔡永偉．城市地下密閉空間可燃氣體泄漏監測系統[J]．煤氣與熱力，2020（2）：29-31.

[3] 梅麗敏，高建美，夏佳龍．一起有限空間急性混合性氣體職業中毒事故調查[J]．職業衛生與應急救援，2020（1）：83-85.

[4] 賈青青，賈紋紋，張秦，等．基于NB-IoT的典型氣體污染物實時監測系統設計[J]．傳感器與微系統，2022（9）：102-104.

[5] 王蘭，陳存廣，王玉江，等．微型智能半導體氣體傳感器應用空間可行性分析[J]．科技創新與應用，2022（36）：162-165.