氣壓平衡結(jié)構(gòu)助力三防手機(jī)立足石化行業(yè)

曹曉紅 何英博 陸鵬飛

關(guān)鍵詞：石油化工；防護(hù)；三防；氣壓平衡結(jié)構(gòu)

一、引言

傳統(tǒng)對(duì)講機(jī)功能單一，緊急時(shí)刻，只能保障關(guān)鍵語(yǔ)音對(duì)講，隨著石油化工數(shù)字化、智慧化的進(jìn)一步深化，它已經(jīng)無法滿足石油化工企業(yè)的發(fā)展需求。而整合對(duì)講機(jī)、手機(jī)、相機(jī)、NFC、定位、App 應(yīng)用功能的5G 智能終端，成為實(shí)現(xiàn)石油化工企業(yè)智慧化管理的新需求。5G 智能終端支持5G 網(wǎng)絡(luò)，在緊急時(shí)刻不僅可以保障關(guān)鍵語(yǔ)音對(duì)講，還支持單呼、群呼、圖片傳輸和視頻傳輸。協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，助力石油化工企業(yè)輕而易舉地實(shí)現(xiàn)可視化管理。應(yīng)用該系統(tǒng)，指揮中心可以通過大屏統(tǒng)一調(diào)度，也可以通過5G 移動(dòng)智能終端，執(zhí)行語(yǔ)音調(diào)度管理、視頻調(diào)度管理、GIS 調(diào)度管理、消息調(diào)度管理和作業(yè)管理，助力石油化工企業(yè)智慧管理數(shù)字化、智慧化。

（一）語(yǔ)音調(diào)度功能

通過語(yǔ)音調(diào)度功能，工作人員與工作人員、工作人員與指揮中心之間可以進(jìn)行單呼、組呼以及自建組群呼叫。指揮中心根據(jù)企業(yè)權(quán)限，可設(shè)置話權(quán)優(yōu)先級(jí)，行駛追呼、通話保持、告警接聽、遙斃、會(huì)議控制等權(quán)力，保障信息有序傳達(dá)。

（二）視頻調(diào)度功能

視頻調(diào)度打破了指揮中心、遠(yuǎn)程專家和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)之間的距離，針對(duì)任務(wù)復(fù)雜、情況緊急且需要多方協(xié)同作業(yè)的任務(wù)，通過開啟視頻，可以遠(yuǎn)程連通多方專家，在緊急情況下，助力現(xiàn)場(chǎng)快速做出正確決策。與傳統(tǒng)語(yǔ)音對(duì)講相比，視頻調(diào)度功能更清晰地呈現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，為石油化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)了可視化管理。

（三）GIS 調(diào)度功能

易燃易爆，是石油化工企業(yè)無法規(guī)避的事實(shí)。通過細(xì)致巡檢，可以防微杜漸，將安全隱患消滅于未發(fā)狀態(tài)。GIS 調(diào)度功能，具有巡檢可監(jiān)督，軌跡可查詢的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)巡檢“看不住、管不全、管不好”的問題。應(yīng)用GIS 調(diào)度功能，無需額外操作，將自動(dòng)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的位置。管理人員可以實(shí)時(shí)查詢位置信息、隨時(shí)查看軌跡回放，杜絕漏檢、少檢問題。管理人員可以通過圈選做到“閑人免進(jìn)”，通過電子圍欄劃清工作范圍。

（四）消息調(diào)度功能

應(yīng)用消息調(diào)度功能，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可以接收來自同事或指揮中心的文本、文件、圖片、短視頻。 擴(kuò)展了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲取信息的渠道，增加了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)相互協(xié)作的靈活性，提高了生產(chǎn)效率。

（五）作業(yè)管理調(diào)度

在指揮中心，管理人員通過折線圖、柱狀圖可以一目了然地查看工作群組總?cè)藬?shù)、峰值在線人數(shù)、平均在線人數(shù)、在線率等數(shù)據(jù)，可以開展點(diǎn)名考勤、智能巡更、業(yè)務(wù)工單、流程管理、事件上報(bào)、閉環(huán)處理、日志管理、用戶、分組、權(quán)限管理、錄音錄像查詢、錄音錄像回放等作業(yè)管理調(diào)度。

在石油化工智慧化管理過程中，5G 智能終端連接指揮中心和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)答指揮中心下達(dá)的任務(wù)，匯報(bào)巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的安全隱患。眾所周知，石油化工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，一旦5G 智能終端出現(xiàn)故障，一線員工即刻與指揮中心失去聯(lián)系，屆時(shí)，不僅語(yǔ)音調(diào)度、視頻調(diào)度、GIS 調(diào)度、消息調(diào)度和作業(yè)管理調(diào)度付諸東流，手機(jī)故障員工的安全也失去保障。因此，提高手機(jī)防護(hù)性能，才能保障企業(yè)數(shù)字化、智能化的推進(jìn)。

二、研究目標(biāo)

目前，在石油化工行業(yè)，導(dǎo)致數(shù)字化、智能化突然中斷的因素主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡劣，二是手機(jī)內(nèi)外部氣壓不一致。在石油化工產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡劣，風(fēng)險(xiǎn)無處不在。有時(shí)不得不在雨中作業(yè)，擔(dān)心手機(jī)進(jìn)水；有時(shí)不得不承受粉塵，擔(dān)心手機(jī)進(jìn)灰；有時(shí)事態(tài)緊急應(yīng)對(duì)倉(cāng)促，難免手忙腳亂。如今，市面上推出的防爆智能終端普遍經(jīng)過嚴(yán)格的MIL—STD—810G軍工防護(hù)測(cè)試，經(jīng)過1.2m 水深30min 浸泡測(cè)試，經(jīng)過粉塵環(huán)境防塵測(cè)試，經(jīng)過1.5m 防摔測(cè)試，具有IP68 級(jí)三防認(rèn)證，成功地解決了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡劣問題。但是，手機(jī)內(nèi)外部氣壓不一致問題，仍舊沒有得到有效解決。

本項(xiàng)目的目標(biāo)就是在保障手機(jī)防水、防塵、防摔性能的基礎(chǔ)上，解決手機(jī)內(nèi)外部氣壓一致問題，克服高壓低壓環(huán)境問題，提升手機(jī)防護(hù)性能，降低廠區(qū)語(yǔ)音調(diào)度溝通、視頻調(diào)度溝通、GIS 調(diào)度溝通、消息調(diào)度溝通和作業(yè)管理溝通的中斷率。

三、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

（一）國(guó)外現(xiàn)狀

早在諾基亞時(shí)期，手機(jī)的防護(hù)性就備受關(guān)注。但由于這一代手機(jī)功能單一，其手機(jī)防護(hù)性并不復(fù)雜。諾基亞手機(jī)可以砸核桃的事實(shí)，一時(shí)成為坊間流傳的佳話，當(dāng)時(shí)手機(jī)出色的防護(hù)性備受消費(fèi)者稱贊。然而，隨著信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，觸屏手機(jī)取代鍵盤手機(jī)，新式的手機(jī)開始整合照相機(jī)、音樂播放器、社交軟件等先進(jìn)功能，搭載更多靈敏元器件，布局更多線路。手機(jī)智能化得到了質(zhì)的提升，然而，副作用卻是，手機(jī)的防護(hù)性斷崖式下降。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的優(yōu)化迭代，大家開始逐漸意識(shí)到，在工業(yè)企業(yè)，可以通過增加手機(jī)防護(hù)性實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化和智能化。為了提升手機(jī)防護(hù)性，外國(guó)的一些企業(yè)率先開始將美國(guó)軍工級(jí)標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD810 作為三防手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)隨著科技的發(fā)展適時(shí)地修改。達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，手機(jī)除了在機(jī)械可靠性測(cè)試中可以承受跌落，還需要在極端溫度和流體污染等環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定。在此期間，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀的三防手機(jī)廠商，各種具有三防功能的新手機(jī)層出不窮。

如今，在IP68 的基礎(chǔ)上再次推出IP69K 標(biāo)準(zhǔn)，通過該認(rèn)證的手機(jī)可以承受100 bar （1450 psi）、溫度 80℃的水壓沖擊。目前，外國(guó)大部分工業(yè)手機(jī)經(jīng)過IP68 級(jí)三防認(rèn)證和IP69K 防沖刷測(cè)試。但是，專門針對(duì)內(nèi)外部氣壓一致的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很少，手機(jī)內(nèi)外部氣壓平衡問題，成為影響手機(jī)穩(wěn)定性的核心問題。

（二）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

三防手機(jī)更多地應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，生活使用市場(chǎng)狹窄。依托中國(guó)強(qiáng)勁的工業(yè)增長(zhǎng)和自主創(chuàng)新力。中國(guó)三防手機(jī)迭代快，增長(zhǎng)強(qiáng)勁，從傻大粗黑的功能機(jī)，到一億像素的智能機(jī)，中國(guó)三防手機(jī)總是以工業(yè)需求為目標(biāo)，不斷地刷新紀(jì)錄，超預(yù)期的滿足企業(yè)需求。只是，防護(hù)性能稍差，直到美國(guó)軍工級(jí)標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD810 的引入，智能三防手機(jī)的脆弱性也得到了徹底改善。

強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和強(qiáng)勁的工業(yè)增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)著中國(guó)三防手機(jī)蛻變、增長(zhǎng)。經(jīng)過多年的創(chuàng)新創(chuàng)造，我國(guó)三防手機(jī)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，相繼涌現(xiàn)出多個(gè)世界級(jí)三防手機(jī)廠商和多種暢銷世界的三防手機(jī)機(jī)型，不僅廣泛地應(yīng)用在我國(guó)各大工業(yè)企業(yè)，而且出口國(guó)外，廣泛地應(yīng)用在國(guó)外各大工業(yè)企業(yè)。如今，我國(guó)三防手機(jī)的發(fā)展在與歐盟、北美齊頭并進(jìn)之余，大有趕超之勢(shì)。

在我國(guó)數(shù)字化、智能化的驅(qū)動(dòng)下，大部分石油化工企業(yè)正在進(jìn)行可視化升級(jí)，傳統(tǒng)的對(duì)講機(jī)和功能機(jī)正在被智能機(jī)取代，我國(guó)智能三防手機(jī)迎來新一輪的發(fā)展。

在我國(guó)三防手機(jī)進(jìn)行的新一輪的創(chuàng)新中，防護(hù)性能仍舊以防水、防塵、防摔、防水壓沖刷為主，手機(jī)內(nèi)外部壓強(qiáng)一致問題仍舊是一個(gè)超前的問題，沒有得到足夠的重視。但是，隨著IP68、IP69K 等問題全面普及之后，手機(jī)內(nèi)外部氣壓?jiǎn)栴}，將作為影響手機(jī)防護(hù)性的核心問題而受到關(guān)注。

四、存在問題與困難

保障三防手機(jī)內(nèi)外部氣壓一致，是一件困難的事情。三防手機(jī)內(nèi)部壓力過大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過外部壓力，手機(jī)殼體將被這股壓力朝外頂，容易脫落。反之，受到氣壓差的壓力，手機(jī)靈敏度受到影響，在一定程度上降低了手機(jī)的性能。在解決這個(gè)問題時(shí)，我們一共應(yīng)用了兩種方案，一種方案是，當(dāng)手機(jī)外部氣壓過小時(shí)，如何通過設(shè)計(jì)快速泄壓，當(dāng)外部氣壓過大時(shí)，如何通過設(shè)計(jì)有效增壓，該方案的最大困難是如何增壓。另外一種方案是，如何通過透氣性，解決內(nèi)外部氣壓一致問題，該方案的最大困難是在保障透氣性的同時(shí)，如何保障手機(jī)防水性。經(jīng)過多番分析，為了從根本上保障手機(jī)內(nèi)外部氣壓平衡，最終，我們最終選擇整合兩種方案。這種整合也為我們迎來新的困難，即如何同時(shí)解決如何增壓?jiǎn)栴}和如何透氣防水問題。

五、解決思路

為了打破手機(jī)內(nèi)外部氣壓差，保障5G 智能終端內(nèi)外部氣壓一致，我們從以下幾個(gè)方面優(yōu)化結(jié)構(gòu)：

在手機(jī)安裝殼7 的背側(cè)設(shè)置安裝槽，且安裝槽貫穿防護(hù)套主體8，其中，在安裝槽內(nèi)對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器設(shè)置喇叭透氣防水孔3，對(duì)應(yīng)蓄電池設(shè)置電池透氣防水孔4，對(duì)應(yīng)手機(jī)主控部分（支架、有氣泡棉、導(dǎo)電布等）設(shè)置主控部分透氣防水孔6，并在主控部分透氣防水孔6 的附近設(shè)置儲(chǔ)氣孔5，其中，儲(chǔ)氣孔朝向手機(jī)安裝殼內(nèi)面的一側(cè)凸出形成有加強(qiáng)柱，用于加強(qiáng)手機(jī)安裝殼7 的強(qiáng)度以及對(duì)PCB 板進(jìn)行抵持，防止PCB 板在使用過程中發(fā)生位移。

標(biāo)號(hào)說明：1. 透氣蓋板；2. 防水泡棉膠；3. 喇叭透氣防水孔；4. 電池透氣防水孔；5. 儲(chǔ)氣孔；6. 主控部分透氣防水孔；7. 手機(jī)安裝殼；8. 防護(hù)套主體。

六、具體方案

解決手機(jī)內(nèi)部氣壓與外界氣壓不一致導(dǎo)致手機(jī)因壓力差而產(chǎn)生使用故障的問題，其具體實(shí)現(xiàn)的原理是：通過在對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器的位置設(shè)置喇叭透氣防水孔3，使得揚(yáng)聲器不會(huì)因工作時(shí)發(fā)熱導(dǎo)致其所在的密閉空間內(nèi)的空氣被加熱造成該空間內(nèi)的氣體分子發(fā)生膨脹，從而使得該空間內(nèi)氣壓增加，以及溫度快速上升，進(jìn)而影響揚(yáng)聲器的使用，并通過設(shè)置喇叭透氣防水孔能夠?qū)崿F(xiàn)氣體流通的同時(shí)還對(duì)揚(yáng)聲器工作時(shí)所發(fā)出的熱量與外部進(jìn)行交換，從而對(duì)蓄電池起到一定程度的降溫效果。

通過在對(duì)應(yīng)蓄電池的位置設(shè)置電池透氣防水孔4，使得蓄電池不會(huì)因工作時(shí)發(fā)熱導(dǎo)致其所在的密閉空間內(nèi)的空氣被加熱造成該空間內(nèi)的氣體分子發(fā)生膨脹，從而使得該空間內(nèi)氣壓增加，以及溫度快速上升，進(jìn)而影響蓄電池的使用，并通過設(shè)置電池透氣防水孔能夠?qū)崿F(xiàn)氣體流通的同時(shí)對(duì)蓄電池工作時(shí)所發(fā)出的熱量與外部進(jìn)行交換，從而對(duì)蓄電池起到一定程度的降溫效果。通過在對(duì)應(yīng)手機(jī)主控部分（支架、有氣泡棉、導(dǎo)電布等）的位置設(shè)置主控部分透氣防水孔6，使得主控部分不會(huì)因工作時(shí)發(fā)熱導(dǎo)致其所在的密閉空間內(nèi)的空氣被加熱造成該空間內(nèi)的氣體分子發(fā)生膨脹，從而使得該空間內(nèi)氣壓增加，以及溫度快速上升，進(jìn)而影響主控部分的使用，并通過設(shè)置主控部分透氣防水孔能夠?qū)崿F(xiàn)氣體流通的同時(shí)對(duì)主控部分工作時(shí)所發(fā)出的熱量與外部進(jìn)行交換，從而對(duì)主控部分起到一定程度的降溫效果，另外，在主控部分透氣防水孔6 的附近設(shè)置儲(chǔ)氣孔5 能夠儲(chǔ)存一定量的氣體，以便于降低裝配難度。將儲(chǔ)氣孔內(nèi)凹形成加強(qiáng)柱能夠加強(qiáng)對(duì)PCB 板的定位作用，有效地防止PCB 板發(fā)生位移，從而使得PCB 板能夠更牢固的安裝在手機(jī)安裝殼上，從而避免PCB 板發(fā)生晃動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而降低連接在PCB 板上的電子元器件因PCB 板晃動(dòng)而發(fā)生損壞無法使用的問題。

七、實(shí)施效果

喇叭透氣防水孔、電池透氣防水孔、主控部分透氣防水孔既有效地阻止了水滴的入侵，防止內(nèi)部元器件受潮，又很好地?fù)?dān)當(dāng)起內(nèi)外部氣體交換的通道。在該氣壓平衡結(jié)構(gòu)中，透氣蓋板具有很高的透氣性，實(shí)現(xiàn)了殼體的內(nèi)部與殼體外部的恒定氣體交換，有效地平衡了內(nèi)外部氣壓。該氣壓平衡結(jié)構(gòu)，規(guī)避了顧此失彼的問題，在平衡氣壓的基礎(chǔ)上，兼顧了防水和防塵。分別將手機(jī)置身于高壓環(huán)境和低壓環(huán)境，手機(jī)通話、對(duì)講、智能應(yīng)用的表現(xiàn)和正常氣壓環(huán)境沒有差別。在潮濕、雨中作業(yè)、多塵等惡劣環(huán)境之外，又幫助石油化工企業(yè)克服了一種惡劣環(huán)境，保障危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了零風(fēng)險(xiǎn)、零隱患。

八、結(jié)束語(yǔ)

細(xì)微的安全隱患，若得不到及時(shí)處置，終將在時(shí)間中積累，最終形成事故。只要智能終端上存在哪怕一丁點(diǎn)潛在的安全隱患，在長(zhǎng)期的工作使用中，都有可能不經(jīng)意的發(fā)生。因此，必須在隱患積累成型之前，提前發(fā)現(xiàn)，提前預(yù)警，提前處置，做到未雨綢繆。如今，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境惡劣的問題，已經(jīng)通過采用美國(guó)軍工級(jí)標(biāo)準(zhǔn)MILSTD810和具有防水、防塵、防摔特性的IP68 級(jí)三防解決，而阻礙指揮中心和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定連接的核心障礙—5G 智能終端內(nèi)外部氣壓不一致問題，也通過該氣壓平衡結(jié)構(gòu)得到了完美解決。在IP68 級(jí)三防認(rèn)證的基礎(chǔ)上，具有內(nèi)外部氣壓一致的三防手機(jī)，在惡劣環(huán)境之中表現(xiàn)更穩(wěn)定，不僅有效地保障了企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，而且在任何環(huán)境下都能有效保護(hù)工作人員的人身安全。