粉塵在線監測與事故預警系統關鍵技術研究

江樹金

廣州達選科技有限公司 廣東 廣州 510075

1 引言

粉塵是造成塵矽病危害的主要原因。礦石在破碎加工過程中，會產生不同程度的粉塵危害，如果不對粉塵進行監控和處理，將會嚴重影響車間和周圍環境，給操作人員的身體健康帶來威脅。一般情況下，礦石破碎中，產生粉塵的原因是礦石進入粗破碎機直至進入到選廠磨礦槽，機械轉動部分的動能和空氣的作用導致成罩內產生正壓，使得粉塵和空氣混合物產生擴散作用，進而使得粉塵彌散[1]。對于粉塵，需要建立完整的在線檢測系統，對粉塵的濃度進行實時檢測；并對粉塵過高濃度造成事故的預警系統進行構建，以充分保證操作員工和周圍居民的身體健康，保護環境。

2 粉塵事故預警管理體系的建立

2.1 預警系統的建立 粉塵預警系統是在事故預警的指導前提下，通過對粉塵事故發生的原因、特點及其發展作為研究對象，運用現代事故預警理論，構建能夠對同類型災害事故產生預警、矯正的系統，總體而言，粉塵預警系統以警報為導向，以矯正為手段，實現對事故類型的免疫功能[2]。預警系統的建立需要客觀、實際的統計資料，并且結合國家的相關法律法規，通過可行性和可操作性進行系統的構建。

2.2 預警系統的實現 粉塵預警系統的主要功能是對企業粉塵進行監測、識別、診斷以及評價等。粉塵的監測是預警系統的前提和關鍵，監測的關鍵點有兩個：其一，通過采取準確安全的粉塵檢測儀器，對生產中的薄弱環節和粉塵重點部位進行數據的監測，此監測是實時的、全方位的。其二，對大量的監測數據進行分類存儲、建立數據檔案，該數據檔案可以用于整個預警系統共享使用，并將監測的數據信息分類傳輸到預警系統的下一步環節。粉塵預警系統的識別模塊是通過對監測的數據進行對比分析，一般情況下，對比參考的標準文件是技術資料和歷史數據信息，通過對識別監測粉塵信息的超標點，對粉塵事故產生的征兆進行識別，對后續的發生的事故活動趨勢進行識別，通過識別，可以找到哪些情況是最為關鍵和主要的，哪些是附屬和叢生的。粉塵預警系統的診斷功能主要是結導致事故發生的主要因素，并從中檢索出危險性和危害性最大的因素進行分析，并對該因素所導致事故的發生過程及其可能出現的發展趨勢進行定量描述。評價是對事故影響的定量描述，明確致災因素中可能會產生的事故影響，并根據事故影響程度產生下一步操作，所處環境是否正常，如果不正常是否產生報警警告等。

3 粉塵遠程監測與事故預警系統平臺設計

3.1 總體思路 平臺的建立主要用于粉塵濃度監測、事故預防功能，通過平臺，可以實現安監部門、企業或用戶的資源共享，通過此平臺，能夠有效實現對粉塵危害信息數據的規范性、完整性和實時動態的監測、分析以及辨識；同時也能迫使企業進行粉塵的有效關注和處理[3]。

3.2 系統構建設計 本系統主要可以分為五個層級，依次可以分為用戶層、業務層、支撐平臺、數據層及基礎層。具體結構如下圖所示。監測信號主要來自現場的粉塵監測數據，數據通過物聯網技術傳輸到數據處理的平臺服務器，從而實現對數據的分析和預警工作。

圖1 系統構建圖

3.3 系統功能

(1)粉塵數據信息，涉爆粉塵基本信息的管理工作功能。

(2)通過在線粉塵檢測儀器對作業場所的粉塵濃度進行實時的監測，并為平臺提供有效的數據支持。

(3)作業現場的粉塵濃度數據的傳輸、分析和存儲。通過平臺，實現數據的傳輸和實時同步顯示終端數據。監測數據終端云存儲，為后續的預警工作提供有效的數據參考和支持。

(4)作業現場粉塵事故的預警工作，結合事故發生的客觀情況，同時對爆炸性粉塵和非爆炸性粉塵的特點，結合預警技術。建立不同的現場事故評價體系從而實現針對不同的粉塵性質建立不同的事故預警機制。

(5)粉塵制度管理：粉塵信息管理、粉塵處理記錄。

4 粉塵在線檢測系統關鍵技術

粉塵的在線檢測關鍵是監測儀器的準確性和穩定安全性，下面主要介紹兩種粉塵在線監測設備。

(1)粉塵濃度傳感器。粉塵濃度傳感器主要根據光散射原理實現對粉塵濃度的測試，通過微處理器對監測數據進行運算，并且將粉塵濃度轉化為信號進行輸出。這種粉塵濃度傳感器的結構主要有：采樣頭、抽氣系統、監測裝置以及單片機等。在抽氣泵的作用下，將含塵空氣吸入到傳感器內，粉塵含量被轉變為光電信號，光電信號通過補償器處理后傳輸給微處理器，經過處理后，光電信號被轉化為粉塵的質量濃度，并且在控制器面板上進行顯示。該設備監測具有操作簡便、檢測靈敏度高，并且性能比較穩定。

(2)全自動粉塵測試儀。該監測儀器具有數據處理能力快、檢測準確度高的特點，同時由于其具有較高的抗干擾能力，因此精度高。通過先進的微機處理能力，并借助于中央處理器進行處理計算，可與計算機聯機，進行數據處理和打印。同時，該儀器配置有呼吸式的分級粉塵捕集器，能夠模擬呼吸過程，采集呼吸式的粉塵濃度，儀器具有自動采用和定時采樣的功能，同時配置有防爆功能，可以用于特殊場所。

5 結語

特定行業的作業活動現場存在粉塵，對其粉塵濃度進行實時監控，可以減小粉塵帶來的傷害。通過在線監測儀器對粉塵濃度進行監控，監測數據通過互聯網、大數據分析技術，實現對粉塵濃度的趨勢分析，判斷事故發生的可能性，從而產生對應的預警信息，提供工作效率和粉塵事故預防的效果。