空氣自動站安全監管思考與討論

＊羅自武王妍陳波張巧代妍

（1.四川省成都生態環境監測中心站 四川 610000 2.華測檢測認證集團股份有限公司 四川 610000 3.四川卡夫檢測技術有限公司 四川 610000）

大氣環境是評判人居生活質量水平的重要指標。近年來，國家環境空氣監測規模日益增大，城市站數量不斷增加，為進一步完善國家環境空氣自動監測網，客觀全面評價城市空氣質量狀況和變化趨勢，有效支撐大氣環境考核管理，國家層面對城市環境空氣質量監測點位進行了系統的優化調整。隨著空氣自動監測網的日趨完善，空氣子站運行環境的安全管理工作也帶來了更高的要求和更大的挑戰。

目前大量運行的空氣子站主要是委托第三方公司進行維護[1]。站點的安全管理主要包括人員和站房及其內部設施的安全。人員安全行為主要體現在交通出行、運行維護、泄氣中毒、紫外光源輻射等方面。站點安全行為主要包括天災：暴雨、洪水、地震等不可抗力造成的安全事故和電源線路導致的火災、站房漏水、防雷安全檢定、儀器漏電等可控安全性行為[2]。

基于對站房安全運行環境的實時監控，采用大氣環境自動監測質控聯動儀，對環境空氣站房環境、采樣過程、質控流程等進行全方位一體化精準監控，實時掌握監測數據異常與站房安全環境狀態異常，從而提高監測點位監測數據的真實性、有效性，保障數據質量[3]。同時消除運行過程中部分安全隱患，將安全事故風險降到最低，將發生安全事故造成的損失減到最小。造就“大數據+智能化”科技的實際應用[4]。

1.空氣自動站運行現狀

空氣自動監測站點在城市群中分布廣泛，根據站點事權劃分由不同層級的生態環境監測主管部門監管，由于站點數據卻作為評判屬地環境空氣質量的重要依據，因此站點的選擇及站房科學有效管理相當重要。雖然各地不斷建立和完善各種強有力的保障機制，但在站點實際運維中基本存在人力缺乏，物資成本頗高，應急處理不及時甚至效率低下的問題。當前受環境條件及傳統監管模式的限制，空氣子站的安全穩定運行存在諸多問題，主要安全風險點見圖1。

圖1 主要安全風險隱患點

(1)人員安全風險

為確保整個監測站所得數據的精確，對監測子站進行定期巡檢是不可缺少的，但是站點數量偏多且較為偏遠，運維與監管人員工作時間隨意性較強，經常穿梭于各站點間，對于安全要求極高，給安全管理帶來挑戰。空氣站房普遍設置在高樓頂，一旦進入站房工作區，新的安全風險隨之而來，站房的爬梯、圍欄等都是安全隱患點。更有儀器設備故障夜間現場處理的情況，個人人身安全得不到保障。再有站房內部設備噪聲、尾氣排放、標準氣體的不當使用等也將對工作人員的健康產生一定的影響。總之，人為監管、操作模式下的運維工作都存在不同程度的人身安全隱患。

(3)設施安全問題

當前的站房基本為簡易板房結構，極易引發人為和非人為的安全事故。刨去地震、水患等造成的地基下層、站房冰裂外，主觀性人為誘發的安全事故也不在少數，主要體現在站房設備設施被盜上，一旦發生此類事故，整套自動運行系統都將受到嚴重影響，帶來的鏈鎖反應將無法估量。非人為設施安全問題主要包括：線路長期外置，引起漏電；站房空調設施等故障，加之眾多大功率設備高負荷的運轉，導致站房內溫度急劇升高；再次進入夏季雷雨高發期，避雷設施的采取以及設備檢定不到位，引起電流感應。以上故障均易產生火種，加之故障弧引起的電流波動相對較小，隱蔽性較高，一般無法依靠傳統的負載保護裝置進行偵測和保護，一旦火種產生不能及時切斷故障電流，發生火災、爆炸等安全事故在所難免。

(3)設備安全隱患

任何高端、精密的儀器在連續運行系統下都存在發生故障的風險，空氣自動監測設備常見故障主要包括電路、氣路兩大類。由于自動監測設備設施數量眾多、內部管線和氣路結構異常復雜、設備故障率較高且兼具一定使用壽命，其中任何一個設備或者零部件發生故障，都有可能影響環境監測數據的精準度，甚至發生嚴重的安全事故。

2.安全監控系統建立

針對上述空氣自動站運行的現狀，為更好地實現自動監測和安全環境管理工作，利用科學信息技術構造出安全監管系統，真正實現站點監控與質控聯動，示意圖見圖2。

圖2 安全監管系統示意圖

(1)監控系統結構

整套監控系統主要由監測儀器、采樣系統、站房運行環境、站房外部環境幾部分組成。監測儀器主要分為儀器常規及非常規污染物數據采集、儀器運行全參數監測及預警；采樣系統包含氣態污染物采樣總管溫濕度監測、顆粒物采樣管溫濕度監測；站房內外部運行環境主要是對溫濕度、水浸與火警、遠程空調、電路監控、站房周邊情況的實時查詢，以及站房安全防護與報警系統的聯動。主要通過各種探測器連接聯動儀進行實時數據的探測，見圖3。

圖3 實時監控項目

(2)監控系統功能

當前運維操作更多的是運維人員到現場質控而智能監管系統能實現真正的無人值守；安全監控系統可以通過對站房環境各類傳感器的監控來感知數據采集設備的穩定性，對故障的感知可以提升運維的針對性；同時監控系統數據的儲存更能為未來環境監測大數據分析提供數據依據。

(3)監控系統應用

監控系統運行中可全方位監控環境空氣站站房環境、采樣過程、質控流程，實時掌握監測數據與環境狀態的異常。同時系統通過串口或網口采集監測儀器的數據以及儀器狀態，實時掌握監測數據及異常信息。通過對各種站房環境監測傳感器的數據采集，實時對站房運行狀況進行監控，并實現了異常報警。站房內置氣路自動控制設備，接口標準化，滿足自動化質控要求的同時，也減少了人工誤操作或者其他人因故障而引起的質控問題，同時還能實時將質控與歷史質控全過程圖形展示出來，質控情況一目了然。總之，安全監控系統對傳統監管模式進行了再升級。質控聯動應用示意圖見圖4。

圖4 質控聯動應用示意圖

3.安全管理討論

目前大氣監測站點只局限于對監測設備和采集數據的實時監控，但缺乏對站房內運行環境監控的實時數據，在站房運行過程中常常出現各種問題，無法及時知曉或及時做出應對措施而智能系統能很好填補站房運行環境數據的空白。安全監控系統的建立，規避了站房安穩運行中的一些常見問題，但是新問題的產生也不可避免。結合傳統運維模式與智能監控系統的優缺點比較，從安全監管的角度進行以下探討。

(1)人員安全保障

監控系統的有序運行大大減少了運維人員在城市之間的穿梭，降低了出行途中的風險。雖然自動化質控也存在以下問題：質控前，零氣發生器需要24h通電來達到預熱目的，導致電力的浪費、零氣發生器的儀器損耗快等問題出現；需軟件控制標氣的電磁閥開關，若電磁閥因為停電等故障原因導致電磁閥未關緊或未關的情況，從而導致標氣的泄露，泄露后也無法感知站房情況，不能及時作出應對措施；需要保證鋼氣瓶內的余量充足，但站房內鋼氣瓶余量是否充足未能實時進行監測和告警，若鋼氣瓶內的余量不足，將導致真實輸出濃度偏低而影響質控的準確性。但是，整個過程中減少了人員的使用頻率，不會造成太大的能耗損失，從安全保障的角度來講，智能監控系統更值得應用。

(2)電力安全管理

由于需要通過智能系統對站點進行監控，必須保證電力設備的暢通，無形間增加了電力防控的風險性。現運行模式中，部分設備僅需運維人員到達現場再進行開機啟動，且運維人員在現場更能掌握部分通電設備的運行狀況，安全監控系統雖能通過斷電監測儀適時監測設備的通電狀況與用電情況，但對設備自身性能狀況監管仍將是空白。處于安全管理的角度上講，使用安全監管系統需要對站點用電設備設施的使用性能做到心中有數，不至于發生較大通訊電力故障，一旦出現電力問題，將會造成嚴重的損失。

(3)網絡安全管理

系統基于互聯網設計和建設，監管人員主要通過電腦和手機終端App進行監控，網絡安全是核心問題。定期進行網絡產品升級，病毒查殺，漏洞修復和風險防控勢在必行。網絡是一柄雙刃劍，可以給我們帶來很多便捷，但是一旦發生網絡事故，將會造成嚴重的后果。數據丟失或者被人任意竊取，將會對整個監測工作帶來嚴峻的考驗。因此提前預判、日常維護、重點防范對于網絡安全管理來說必不可少。

(4)監測安全保障

智能化監控系統對站房環境的安全保障到位。大氣環境自動監測質控聯動儀在安全保障方面做到了：各類物聯傳感設備的遠程網絡化控制、管路與閥門的自動切換、鋼瓶標氣的漏氣檢測、零氣發生器遠程提前預熱；通過站房環境監控配件，實現電力電路、站房室內溫濕度、空調狀態、UPS供電系統、漏水、采樣總管溫濕度、總管靜壓流等輔助設備遠程監控。給運維工作帶來便捷的同時保障了數據的準確性，更將安全監管提升到新的高度。

4.結論

安全一直是各行各業的重中之重，安全問題重于泰山。安全對于自身除了行動意識需要增強外，思想上更不能放松。對于自動監測站點安全的管理，不僅需要建立健全各項制度，更需要借助于現代科學技術，以科技彌補管理體系制度的不足。通過對空氣子站安全監管的思考與討論，可以發現智能化監管系統在正常的運行中不但能保證自動監測數據的準確性，更能對自動站環境安全起到積極的監管作用，及時排除部分安全隱患，更值得推廣使用。