感测有害气体可以挽救生命

有害气体数量的增加总体上对人类和许多行业的工人构成了严重威胁。这些气体可能来自天然或人造来源，如化学工业、石油精炼、石材、塑料和食品加工。由于它们有泄漏到环境中的风险，因此需要安全程序来保护环境和工人。不同类型的气体检测仪用于检测不同的气体，如一氧化碳、硫化氢、磺酰氯、磷化氢、亚硝酰氯等常见污染物。

催化传感器

Pellistor/Catalytic Bead (CB) 传感器已经问世近一个世纪，可以对氢气、氧气、硫化氢、甲烷、丁烷、丙烷和一氧化碳等易燃气体做出响应。它们有两个珠子：一个涂有催化剂的活性珠子，可以降低周围气体点燃的温度。作为燃烧的结果，该珠子升温，导致它与参考珠子之间的温差。热量导致电阻随气体类型和浓度的变化而变化。由于磁珠是惠斯通电桥的一条腿，因此这种电阻变化会产生输出电压信号。当用于检测单一气体时，催化珠可燃传感器快速准确。然而，该技术会因暴露于有机硅和铅化合物而导致传感器中毒。

此外，在多个气体检测传感器中，如果将这些传感器检测器校准为单一气体，这些传感器检测器可能会给出所有其他气体的错误读数。用于校准的可燃气体的正确选择取决于行业应用和该特定行业的潜在气体危害。例如，对于丙烷经销商，危险是丙烷；在下水道中，主要的危害是甲烷。

在具有多种可燃气体的复杂环境中，选择传感器时需要考虑许多问题，最重要的是爆炸下限 (LEL) — 空气中能够产生的气体的最低浓度（按体积百分比）在有火源的情况下发生的闪光。

• 可燃气体有哪些？

• 哪种气体最普遍？

• 它们的浓度占 LEL 的百分比是多少？

• 你需要什么类型的传感器——单气体还是多气体？

分子特性光谱仪 (MPS) 传感器是 NevadaNano (Sparks, NV) 的一项专有技术，可以检测可燃气体或可燃气体（包括混合物）的存在，并将其分类为氢气、甲烷、轻质气体、中等气体或重质气体。它们可以快速检测多种可燃气体，包括氢气和重碳氢化合物。与催化珠传感器不同，MPS 传感器不会中毒，因为测量是基于物理特性而不是化学反应。它们不需要校准，并提供故障安全功能和内置诊断功能，以在传感器无法使用或受损时通知用户。

MPS 可燃气体传感器的传感器是一种微加工薄膜，带有嵌入式焦耳加热器和电阻温度计。微机电系统 (MEMS) 传感器安装在印刷电路板上，并封装在对环境空气开放的坚固外壳内。易燃气体的存在会导致传感器测量的空气/气体混合物的热力学性质发生变化。

个人安全监控的系统方法

Universal Site Monitoring (USM) — 澳大利亚北领地达尔文 — 设计并开发了一个由可穿戴个人安全监控设备、通信集线器以及报告和管理软件组成的集成系统。

Hero 手持式个人安全监视器有标准版本 825 型和 ATEX /IECEx 认证版本 715 型。它可以检测一氧化碳 (CO)、硫化氢 (H2S)、爆炸性气体 (LEL) 和氧气(O2)，使用催化传感器。它包括微控制器、气体传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、声音警报扬声器、蜂窝模块、GNSS 和 Zigbee。

气体传感器使用外部模数转换器 (ADC) 模块，将传感器的模拟输出转换为数字格式。使用 I2C 串行通信协议将数字数据传输到微控制器。

加速度计和陀螺仪与 GNSS 一起用于确定工人的位置、对地速度、高度、滑倒、绊倒和跌倒。

通用数据接口 (UDI) 智能警报和导航系统是为控制室开发的基于 Web 的应用程序，用于监控来自个人安全监视器的实时数据。个人安全监视器在 LCD 屏幕上显示所有数据，并将其发送到通用数据接口，以使用可用网络（蜂窝、GNSS 或 Zigbee）进行实时监控、分析、配置和通信。该公司已将硬件和通用数据接口 (UDI) 智能警报和导航软件结合到一个具有集成 2G/3G/4G 蜂窝连接的互联工人安全解决方案中。

可以从控制室远程设置触发和警报，以进行高浓度或低浓度气体检测，也可以根据现场要求配置警报级别。远程操作员可以定义不同阶段的警报、严重或警告警报，并可以根据四种检测到的气体的特定浓度进行设置。例如，用户可以设置警报触发/警报以响应 10 PPM 或以下的一氧化碳，或者可以将警报级别从警告更改为响应于 100 PPM 或以上的一氧化碳。

夹式气体传感器

更先进的分子特性光谱仪 (MPS) 传感器技术已用于 USM 的低能量 (BLE) 夹式气体传感器。该传感器经过认证，稳定，不受中毒影响，无需校准。它可以检测多达 15 种易燃 LEL 气体，以及氢气、大气压、温度和湿度。 Clip-On 允许最终用户通过使用适用于 Android 和 iOS 设备的移动 General Asset Monitor 应用程序将他们的手机连接到通用数据接口来监控现场的天然气风险。

生物识别监控器

USM 还在开发一种本质安全的生物识别监测器，它可以感应工人的血氧、心率和体温。数据通过个人安全监视器或通用资产监视器移动应用程序实时传输到通用数据接口智能警报和导航系统。该设备可以通过设定的参数监控工人的健康指标，并有助于在危险环境中挽救生命。如果已知工人患有心脏病并且一定量的心跳可能是危险的，则可以为该特定工人设置警报级别。每当他们的心跳超过定义值时，就会触发警报，同时将实时数据继续发送到控制室的远程操作员。远程操作员可以在仪表板上看到警报状态，并立即联系个人或发送紧急帮助。

网状接入点

网状接入点 (MAP) 使数据能够通过 Zigbee 通信协议在个人安全监视器和通用数据接口之间进行无线传输。 Zigbee 设备在短距离（10 到 100 米）内传输信号，但由于 MAP 利用网状网络，每个设备接收并重复信号，将它们转发到范围内的其他网络设备。这解决了在危险气体、高温、空气质量差和湿度等恶劣环境中接收数据的问题，以及地下矿井等地方视线不佳的问题。

满足不同行业的需求

一氧化碳气体是钢铁制造业中最危险的物质之一，尤其是在高炉周围。

许多气体与采矿有关，一般分为可燃、有毒和窒息类型。遇到的一些更常见的气体是甲烷、二氧化碳 (CO2)、一氧化碳 (CO)、氮氧化物 (NO、NO2)、硫化氢 (H2S) 和二氧化硫 (SO2)。甲烷是最常见的易燃易爆 LEL 气体。它比空气轻，无味，浓度在 5% 到 15% 之间时会爆炸。这些有害气体通常在地下开发过程中以及从地面和地下钻探中检测到。

石油和天然气行业的工人因点燃易燃蒸气或气体而面临着火和爆炸的风险。可燃气体，例如井气、蒸气和硫化氢，可以从井、卡车、生产设备或地面设备（例如罐和页岩振动器）中释放出来。点火源可能包括静电、电能、明火、闪电、香烟、切割和焊接工具、热表面和摩擦热。

综合安全监控

集成危险气体监测系统的目标是通过提供有关当前环境状态（包括危险气体、温度和湿度）的精确信息来确保工人的安全。该技术还通过提供有关事故的确切位置、人员所在位置的信息以及通过在通用数据接口控制室操作员和处于危险中的工人之间提供双向通信来帮助在灾难期间的救援行动。

本文由 Universal Site Monitoring（澳大利亚北领地达尔文）技术销售工程师 Umer Farooq 撰写。欲了解更多信息，请联系 Mr. Farooq，该电子邮件地址已收到反垃圾邮件插件保护。您需要启用 JavaScript 才能查看它。或访问这里 .