黄忠羽
上海博箭实业有限公司
摘要：有毒气体与有害气体会对人类身体及自然环境造成极大的损害，为更好地保障工厂工作人员生命健康，本文对有毒有害气体浓度监测系统设计需求进行分析，在明确有毒有害气体浓度监测系统设计硬件设计要点以及软件设计要点的基础上，对落实监测系统的有效质量控制措施进行深入探究，希望为安全生产提供更加有力的技术保障。
关键词：有害气体；有毒气体；气体浓度；监测系统
前言：在实际生产中，会因为有毒有害气体排放过程中的各种问题，影响生产项目的顺利开展，对安全生产以及安全管理造成了极大的难度与压力。为更好地解决生产管理中存在的安全隐患，有必要对有毒有害气体浓度监测系统的构建进行分析，充分发挥出PLC技术、以太网的优势与作用，从而提升有毒有害气体浓度定点监测的科学合理性。
1有毒有害气体浓度监测系统建设需求
工业生产与管理中，常常由于前期调研不充分、实际需求考虑不清、项目建设要求认识不深刻等因素，使得有毒有害气体排放超标。有毒有害气体浓度监测系统建设中存在的主要问题有：一，施工方案不具体，设备系统以太网方式通讯经常出现断讯情况；二，实际施工对PLC控制系统远程控制端设计提出了更高的要求；三，成本预算和项目进度的关系处理不当，增加施工返工问题；四，设计图纸不完善，各专业交叉施工严重，多次返工影响了施工进度；五，电气工程及其自动化系统的控制和操作来说还比较分散，电气自动化系统功能联系不到位，潜在安全风险多；六，气体监控系统现场参数设置不合理、调试不当，使得后续设备使用出现偏差；七，施工范围大和设备、材料的进场时间短，加之有毒有害气体浓度监测系统设备运行没有固定规律，增加了施工难度与经济成本。
2有毒有害气体浓度监测系统设计要点
2.1系统硬件设计要点
2.1.1主服务器与监测电脑
为保证工程内有毒有害气体浓度监测系统优势能够充分发挥，需要将监测主服务器设置在总机房内，以此作为整个系统稳定运行的核心，然后安装相应的数据采集处理软件及数据网络子系统，以此为各车间气体浓度监测提供可行的访问接口。监测电脑分别安装在生产车间与休息值班室，然后利用局域网，连接监测电脑与主服务器，从而通过主服务的相应网页显示各个监测节点的实时状况，能够在第一时间对排放超标的有害气体发出警报。与此同时，系统为各级管理人员配备了相应的权限账号，最大程度提升了系统使用的安全性，确保监测区域传感器测量到的数据能够及时提炼、处理[1]。
2.1.2传输网络
从厂房总控室到分车间值班室，然后沿线敷设监测系统数据信号传输网络至生产车间值班室，使得主机房与两个监测客户端处于同一局域网络之中，并选用千兆级工业以太网，支撑通信组网运行，以此从根本上保证系统传输的稳定性，充分利用区域安置传感器、气体侦测器、中控系统等对监测区域内的有毒、有害气体实施实时监测与动态处理，对于通讯距离超过100米传输网络，全部使用光纤通讯，对提升电子自动化监测具有重要意义。
2.1.3监控分站
对于工厂生产中的监控分站，主要使用光缆与主控服务器连接，并选用千兆工业以太网保证通讯的稳定性。在监控分站，前端浓度采集传感器，能够自动将浓度数据转换成以太网格式，进而传输到相应的数据库汇总保存，并且监控分站配备一定的暂时保存功能，一旦以太网通讯出现中断，能够有效避免有害、有毒气体浓度采集数据丢失，最大程度保障数据上传、数据储存的完整性。此外，为避免引发不必要的安全隐患，由专门人员对重点监测区域内系统运行进行维护，根据合理的施工方案，进行系统布置。同时，监控分站还配置了UPS电源，对于突发停电事故，能够满足传感器满负荷工作2h电力的需求，对保证系统数据采集稳定性与全面性具有重要意义。
2.2系统软件设计要点
有毒有害气体浓度监测系统的软件部分，主要是由前端数据采集、现场以太网数据传输、机房中心处理三大部分组成，能够实现在线监测采集、在线监测数据实时传输、远程显示报警等功能。
2.2.1前端数据采集
在前端数据采集中，主要是利用固定监测点的在线传感器，以及重点监测区域的摄像头，对各个监测分站的气体浓度数据进行实时采集与在线监测。例如，在对区域内的硫化氢进行监测时，由于硫化氢密度比空气重，应结合现场施工需求以及选厂实际情况，为便于后期系统使用维护，可在监测传感器旁设置硫化氢传感器。
检修人员在对系统进行机械设备进行检修的过程中，可取下硫化氢传感器，若检修中硫化氢传感器没有发出警报，才可进行检修作业；若发出警报，应立即撤离现场。因此，在系统建立初期，就要合理控制材料、设备质量，要求相关调试人员根据此技术参数开展GMS150高精度气体调控系统的调试工作，从而确保各自动化设备能够正常稳定地运行
2.2.2现场数据传输
工厂生产中存在的有毒有害气体浓度监测数据，主要是通过以太网将现场数据向中控机房传输[2]。在设计系统的过程中，坚持遵循可靠性、操作性、安全性等原则，符合国家和工厂的规范要求的施工材料，通过对电路设备所需能量的分析，选用阻值相对较小的变压器以及相关设备，从而达到节能减排的目的。对于工业中生产腐蚀物质的工作环境，应在气体排放口布置气体浓度监测传感器，并选用抗腐蚀能力较强的材料制成的传感器，由4芯同轴线将各分站监测到的数据传输至上级管理控制系统。通常情况下，监测分站到机房中心间的数据传输，由工业以太网、光纤网络设备等组成，分控机房的传输电路属于并联关系，从而减少后期维护难度与强度。
2.2.3机房中心处理
在机房中心配置监控屏幕、主服务器、服务器端配套软件系统等，从而完成检测分站有毒有害气体浓度监测数据的实时采集、储存、回放、打印、处理等。与此同时，为机房中心配置不间断电源，以免停电造成系统数据丢失，若系统出现故障，可使用备用机进行监测相关的工作，从而保证有毒有害气体浓度监测的效率与质量。在施工阶段，一定要选择资质高、施工能力强、口碑好的施工队伍，进而保证系统现场布置能够按时完成。在设备调试阶段，要求设计人应在充分了解自动化监测系统施工工艺的基础上，设计出符合实际需求的电气设备与电气系统，并与技术负责人进行全面的技术交底工作，确保不同工作环境下，系统设备30min预热达到最佳精度，2min预热偏差为±2%，标准配置通道1(Air-N2)为20-1000 ml/min，从而从根本上保证自动化设备以及气体浓度监测提供的安全稳定运行，为打造一流选厂奠定坚实基础。
3监测系统实施的质量控制措施
为进一步提升有毒有害气体浓度监测系统建设成效，需要结合设计要点，对监测系统现场落实与使用，实施一系列有效的质量控制措施：
第一，针对系统总体布置需求，制定详细的施工方案，在全面了解现场情况的基础上，选用合适的材料与配备件，可将以太网架构改成环网架构，以此提升以太网通讯的稳定性。
第二，根据系统安装的周边环境，结合施工要求，选择人流量少的地方安装气体浓度监测系统，并对运行的PLC控制系统增加新的远程控制端，由专门人员保证远程控制端安全、稳定运行。
第三，进行充分的项目成本预算，合理安排各个部门的工艺需要时间节点，以此有效协调有毒有害气体浓度监测系统成本与质量间的关系，最大化施工单位经济效益[3]。
第四，积极与监测系统设计单位进行交流沟通，做好技术交底工作，根据实际情况，对图纸以及设计方案进行适当调整，以此充分发挥出有毒有害气体浓度监测系统优势。
第五，针对设备现场调试参数把握不准的问题，应在第一时间与厂家沟通，了解到自动化设备的具体参数，例如，明确系统最小流量范围、最大流量范围分别为0.02-1 ml/min、20-1000ml/min，控制精度在±0.5%、压力灵敏度为0.1%/bar、温度灵敏度<0.05%/℃，以此保证有毒有害气体浓度监测自动化设备正常稳定运行，进一步提升气体监控调试工作的精度。
第六，设置完善的配套设施，并在合同中标明各方参与的责任；及时与客户沟通，选择符合国家和工厂的规范要求的施工材料；施工经验、水平高的施工队伍，促使施工保质保量且按期完成。
第七，针对有毒有害气体浓度监测系统自动化设备各功能设计要求，需要建立明确的节能体系，选择低耗能、污染物排放量小的相关设备，从而达到提升施工经济效益、充分发挥气体浓度监测系统的优势与作用。
结论：综上所述，通过对有毒有害气体浓度监测系统设计的深入分析，进一步明确了软件及硬件设计要点，研发出的监测系统，能够对碱性废气、酸性废气、特种废气和有机废气等有害气体进行实时监测，并且能够根据项目成本预算及部门工艺需要时间，有效控制监测成本与质量，最大限度的满足施工标准的要求，对安全生产、安全管理有序进行具有重要意义。
参考文献：
[1]潘鑫,邓治岗.遥控式有害气体远程监测系统的设计与实现[J].化工自动化及仪表,2020,47(05):435-439.
[2]武士涛.基于云平台的有毒有害气体监测系统设计[D].哈尔滨理工大学,2019.
[3]章文斌,韩春,杨明宪,等.固定污染源废气低浓度颗粒物执法监测现场质量控制[J].环境与发展,2020,32(07):134+136.