工業(yè)安全的"智慧之眼"：傳感器網(wǎng)絡(luò)在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警中的創(chuàng)新實(shí)踐

工業(yè)環(huán)境中，危險(xiǎn)氣體泄漏是引發(fā)火災(zāi)、爆炸、中毒等事故的核心誘因?？扇?xì)怏w、有毒有害氣體和揮發(fā)性有機(jī)物是三大類主要威脅。

 工業(yè)危險(xiǎn)氣體的分類與危害

可燃性氣體：易燃易爆的“隱形炸彈”

甲烷、丙烷、氫氣等可燃性氣體，在工業(yè)場景下十分常見，一般存在于天然氣管道、化工反應(yīng)釜、煤礦井下。一旦發(fā)生泄漏，人工很難迅速察覺，極易在密閉空間累積至危險(xiǎn)濃度，引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。

有毒有害氣體：引發(fā)人員中毒的“元兇”

工業(yè)場所由于其特殊性，在煉油廠脫硫裝置、污水處理池、化學(xué)品倉庫等場景中廣泛存在窒息性氣體（如一氧化碳、硫化氫）和刺激性氣體（如氯氣、氨氣）等。這些氣體存在隱蔽性強(qiáng)、低濃度致命等風(fēng)險(xiǎn)特征，是安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的防治重點(diǎn)。

VOCs氣體：長期污染與慢性危害

噴涂車間、印刷廠、石化儲罐區(qū)等場景下往往存在苯、甲苯、甲醛等VOCs類氣體，不僅對人體有致癌致畸危害，還會與氮氧化物反應(yīng)生成臭氧，加劇大氣污染。

防風(fēng)險(xiǎn)必須靠科技賦能，面對燃?xì)獗?、毒性氣體泄漏等隱患，國家政策明確提出利用傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，將事故風(fēng)險(xiǎn)從“被動處置”轉(zhuǎn)向“主動防控”。

相關(guān)政策：

《“十四五”危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)規(guī)劃方案》：明確要求化工園區(qū)建立全覆蓋的有毒有害氣體監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，推動智能化風(fēng)險(xiǎn)管控平臺建設(shè)。

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)行動計(jì)劃》：鼓勵園區(qū)部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器和AI分析平臺，實(shí)現(xiàn)氣體泄漏等風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與聯(lián)動處置。

《化工園區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)智能化管控平臺建設(shè)指南》：必建內(nèi)容：可燃/有毒氣體監(jiān)測、泄漏溯源分析、應(yīng)急指揮模塊。

氣體傳感器：為工業(yè)安全構(gòu)建防護(hù)網(wǎng)

針對不同危險(xiǎn)氣體的特性，傳感器技術(shù)正在為工業(yè)安全領(lǐng)域構(gòu)建安全防護(hù)體系。  

可燃?xì)怏w檢測

在工業(yè)可燃?xì)怏w檢測中，TDLAS激光甲烷傳感器和NDIR紅外甲烷傳感器是兩種主流技術(shù)。

基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）的激光甲烷傳感器，激光波長精準(zhǔn)匹配甲烷吸收峰，避免了水蒸氣、CO2等氣體干擾。開放式光路設(shè)計(jì)，不僅能實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)，更可探測數(shù)十米外的泄漏點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測。通常應(yīng)用于天然氣輸配管網(wǎng)、煤礦井下瓦斯監(jiān)測、LNG儲罐區(qū)等高危場景。

工業(yè)激光甲烷傳感器

基于NDIR非色散紅外原理的紅外甲烷傳感器，則使用寬譜紅外光源，通過濾光片選取甲烷吸收波長，檢測紅外光被甲烷吸收后的強(qiáng)度變化，結(jié)合參比通道（非吸收波長）消除環(huán)境干擾實(shí)現(xiàn)氣體濃度測量。傳感器具有很好的選擇性，超低功耗，無氧氣依賴性，性能穩(wěn)定、壽命長；可直接替代催化燃燒元件，廣泛應(yīng)用于存在可燃性、爆炸性氣體的各種場合。

紅外甲烷傳感器

有毒有害氣體檢測

從20世紀(jì)80年代起，電化學(xué)傳感器就開始應(yīng)用于監(jiān)測各種各樣的毒性氣體，并顯示出了良好的敏感性和選擇性。在氣體監(jiān)測所有可用的所有傳感器類型中，電化學(xué)傳感器的功耗是最低的，在工業(yè)領(lǐng)域的毒性氣體及氧氣濃度監(jiān)測中應(yīng)用最為廣泛。

基于電化學(xué)原理的氣體傳感器具有功耗低、響應(yīng)速度快、線性范圍寬等特點(diǎn)，工業(yè)領(lǐng)域常見的一氧化碳、硫化氫、氨氣、氯氣、二氧化硫、磷化氫、二氧化氮等多種有毒有害氣體及氧氣都可以用這類傳感器來進(jìn)行檢測。并且，傳感器便于更換，能夠適配多數(shù)工業(yè)化工儀器儀表檢測需求，在化工園區(qū)泄漏檢測、井下作業(yè)安全防護(hù)等場景中應(yīng)用廣泛。

電化學(xué)氣體傳感器

VOCs氣體檢測

利用光離子化檢測技術(shù)的PID傳感器，能檢測十億分之一(ppb)到百萬分之一(ppm)濃度級別的化合物，是非色散紅外、電化學(xué)、催化燃燒氣體傳感器的補(bǔ)充，也是技術(shù)含量比較高的一種氣體傳感器。

PID光離子化氣體傳感器是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的傳感器，可以檢測極低濃度的VOC氣體。與傳統(tǒng)檢測方法相比，它具有體積小、精度高、分辨率高、響應(yīng)快，可以連續(xù)測試、實(shí)時(shí)性和安全性高等特點(diǎn)。支持全量程定制，能夠在不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shù)千種揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs) 及部分無機(jī)蒸氣進(jìn)行檢測，可用于噴涂車間實(shí)時(shí)調(diào)控、污染事故應(yīng)急處理等場景。

PID傳感器及模組

多傳感器融合創(chuàng)新趨勢

工業(yè)場所的復(fù)雜環(huán)境下，通常需要集成多種傳感器來構(gòu)建安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)地圖。激光氣體傳感器、紅外氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、氣體流量傳感器、壓力傳感器等也是工業(yè)安全多層次防護(hù)體系中的重要組成部分。

未來，隨著納米材料、MEMS工藝的突破，傳感器將向更低功耗、更高智能方向進(jìn)化。多傳感器融合技術(shù)協(xié)同構(gòu)建的“感知-分析-響應(yīng)”閉環(huán)，也將為工業(yè)安全提供全場景、全天候的數(shù)字化保障！