多點式無線探測系統在環境應急監測中的應用

周非 王興睿 徐炳科 宮航

（中國石油西南油氣田公司安全環保與技術監督研究院）

多點式無線探測系統在環境應急監測中的應用

周非 王興睿 徐炳科 宮航

（中國石油西南油氣田公司安全環保與技術監督研究院）

為應對H2S等有毒氣體泄漏產生的環境和安全問題，采用多點式無線探測系統進行監測。文章對RigRatⅢ多點式無線探測系統設備的結構、原理和功能進行介紹，結合龍崗62井放噴過程現場監測，剖析該設備在環境應急監測中的應用。實際應用表明：該設備作為可移動式多點監測系統，可有效對有毒有害氣體進行遠程應急監測。

多點式無線探測系統；H2S；應急監測

0 引 言

人體吸入H2S可引起急性中毒和慢性損害，吸入H2S濃度1000mg／m3數秒鐘，很快會出現急性中毒，進而引起呼吸麻痹而死亡［1-4］。西南油氣田公司有眾多的含H2S天然氣井站與天然氣凈化廠，當突發含H2S天然氣泄漏的環境問題時，采用傳統實驗室分析方法進行大氣采樣、化驗分析等需要耗費大量時間，不利于及時掌握應急現場狀況，從而耽誤搶險［5-6］。因此，需要有適合應急現場、能快速對H2S等有毒氣體濃度進行檢測的便攜式監測儀器。由加拿大BW公司生產的RigRatⅢ多點式無線探測系統具有便攜、易操作、數據實時傳送、安全性高等特點，適合應急現場監測。

1 RigRatⅢ多點式無線探測系統

RigRatⅢ多點式無線探測系統是可遷移多點監控系統，可用于多點監測有毒氣體。它由探測器、傳感器和控制器組成，具有防腐、防塵、防水、防爆特性。應急現場放置探測器和傳感器即可，其內置電池最多可連續工作30d，安裝后無需留人值守，確保了監測人員的安全；在距探測器3km范圍內的安全地帶安裝控制器，通過無線傳輸接收應急現場探測器發回的實時數據。

1.1 儀器構成及原理

RigRatⅢ多點式無線探測系統主要由探測器和控制器兩部分構成。

探測器由主板、操作／顯示面板、數據傳輸天線、遠程傳感器、電池、聲音可視報警等部件構成。探測器安裝于現場監測點。安裝完成后，通過傳感器對現場空氣中H2S氣體進行自動監測，監測結果通過數據傳輸天線無線傳送至遠端控制器上。

控制器由主板、傳輸器、LCD顯示面板、聲音報警、天線連接器、通道開關、電池等部分組成。控制器主要是在遠端安全地帶接收監測現場探測器的監測數據，并在顯示面板上顯示數值。

1.2 儀器操作

探測器現場安裝完畢，工作人員只需按下面板上“POWER”鍵便可離去，探測器將自動監測現場空氣中H2S氣體濃度并實時向控制器傳送數據。

對于控制器，在確認使用中的傳感器處于開啟和正常工作狀態后，打開控制面板上對應的探測器通道開關即可。

2 RigRatⅢ應急監測應用

2.1 龍崗62井放噴監測

2.1.1 監測目的與地點

本次監測位于廣元市蒼溪縣范圍內的龍崗62井，主要監測放噴過程中放噴池周圍區域地面大氣中H2S和SO2含量，確保周邊工作人員安全。

此次共設立8個監測點同時監測大氣中H2S和SO2含量，其中井口附近設立一個監測點，在污水池邊設立一個監測點，在放噴池周圍設立6個監測點（距放噴口50～150m）。

2.1.2 數據獲取與存儲

在實時監測過程中兩臺接收器分別同時接受各自4個探測器發回的8組數據（每臺探測器同時發出H2S和SO2監測數據）。在長時間的監測過程中會產生大量數據，為了便于記錄和查詢數據，在接收器終端會鏈接數據庫隨時記錄并存儲接收的監測數據，工作流程如圖1所示。

圖1 數據傳輸接收存儲示意

本系統采用SQLServer2000數據庫，建立“GAS＿DETECTION”數據庫，并在其下建立“Real-Value”表用于記錄實時數據，“RealValue”表中設有數據記錄時間字段（RealDate）、探測器編號字段（ChannelID）、傳感器字段（SensorID）、實時數據字段（RealValue）等，系統每5s自動記錄一次數據并存儲于數據庫中。

2.1.3 監測結果及分析

此次監測從11：40開始，16：40結束，共5h。期間，點火放噴3h左右。放噴過程中，共有兩個探測器的SO2探頭分別短暫地監測到1000～12000 mg／m3，其余探測器監測數據均為0。

測出非零數據的探測器分別位于放噴池左后側40m左右區域（探測值見表1）和放噴池正對150m左右區域（在13：57左右不到1min時間里探測到1000mg／m3的SO2）。

表1 放噴池左后側探測器SO2探出值

從探測器探測結果來看，在放噴池周圍工作區域內基本沒有H2S燃燒后產生的SO2氣體，偶爾個別探頭有探出值，工作區域整體處于安全狀態，究其原因有以下幾點：

①放噴過程中，由于氣體壓力，使天然氣燃燒后的氣體處于整體向上抬升的過程。

②放噴過程中，微風，風向略微吹響放噴池后方，燃燒后的氣團在近地面主要向放噴池后方和左右兩側抬升。因此，在放噴池左后側的探測點有探出值。

③SO2氣體密度較空氣密度大，因氣體壓力在短暫抬升后，將慢慢下降。因此，在距離放噴池較近的探測點沒有探測出SO2氣體，而在距離較遠的地方有探出值。

2.2 凈化廠突發泄漏應急監測

對于某天然氣凈化廠突發含H2S原料氣泄漏，為了更好地對現場H2S氣體擴散濃度值進行監測，指導應急工作，應急小組成員迅速將多個RigRatⅢ多點式無線探測系統探測器安放在上、下風向不同距離處。開啟探測器后迅速離開現場。探測器與控制器之間的無線通信距離最大可達3km。因此，將控制器安放在距離泄漏現場2～3km的安全地帶，以便保證現場監控人員的安全。探測器與控制器正常工作狀態下，探測器通過無線信號將現場H2S監測數據實時傳送至控制器，并在控制器顯示面板上顯現出傳送的濃度值。探測器在不充電的情況下可連續工作30d，更大限度地保證了監測的連續性。應急監測流程如圖2所示。

圖2 應急監測流程

除了應急監測外，RigRatⅢ多點式無線探測系統還可以用于常規監測，比如在管道或罐區周邊監測，以防泄漏。

3 結束語

不銹鋼結構的RigRatⅢ多點式無線探測系統作為可移動式多點監測系統，靈活的系統配置可以組成無線遠程氣體監控系統，其在移動工作地點的優越性能已經被確認，比如鉆探／服務平臺、災難應變小組和環境監控等，對危險環境中的CH4、H2S、SO2、NO2等有毒有害氣體可有效地進行遠程監測與監控。

經現場試驗，RigRatⅢ多點式無線探測系統中探測器與控制器之間的無線通信信號強弱與它們之間的地形地物有關。若有較多的高樓等遮擋物，控制器接收信號會變弱，甚至會無信號接收。因此，此系統在高樓密集的城市內使用具有較大局限性，但對處于野外的井站、凈化廠等應急現場可以有很好的應用。

［1］ 唐豐.硫化氫危害的安全防范與應急措施［J］.安全與健康，2008，3：44-45.

［2］ 陳雨生，楊佳，呂丹彤.做好監控有害氣體硫化氫檢測報警儀器的維護工作［J］.天津科技，2009，6：26.

［3］ 史軍，孟兆會，商叢叢，等.延遲焦化裝置冷焦水處理工藝研究［C］／／山東石油學會煉制委員會2009年技術交流會論文集，2009.

［4］ 魏緒玲.延遲焦化冷焦水密閉處理方法研究［D］.青島：中國石油大學（華東），2008.

［5］ 彭善碧.天然氣管道泄漏危害評價及事故應急響應技術研究［D］.成都：西南石油大學，2006.

［6］ 李盛.淺談開發區天然氣管網泄漏的搶險搶修［J］.天津科技，2011（3）：129-131.

（編輯 石津銘）

j.issn.1005-3158.2015.02.015

1005-3158（2015）02-0049-02

2014-08-06）

周非，2008年畢業于南開大學環境科學與工程學院環境科學專業，碩士，現在中國石油西南油氣田公司安全環保與技術監督研究院從事油氣田環境監測、溫室氣體排放及低碳技術研究工作。通信地址：四川省成都市天府大道北段12號中國石油西南油氣田科技大廈1517，610041