事故监测系统构成及技术应用

1.重点区域太阳能无线自持监测子系统

（1）子系统的功能

重点区域太阳能无线自持监测子系统由太阳能供电系统、气体探测器、气象仪及GPS数据采集设备组成，是本系统智能预警网络不可缺少的组成部分，它利用先进的物联网、太阳能发电及无线传输技术，在区域内营造一个无缝气体泄漏及扩散监测网络，保证区域内民众的生命安全及正常生活。

重点区域太阳能无线自持监测子系统将布置在重点危险源所涉及的企业周边，以及开发区和密集人群生活区域的中间，对重点危险气体，如氯气、H₂S气体等进行泄漏、扩散监测，做到及时预警，防止企业漏检或故障隐瞒。通过该子系统不但可以对泄漏气体的扩散进行监测准备，还可以提供更精确的监测数据，以供系统计算其他扩散范围，有效地确定人群疏散范围及疏散路径，减少人员伤亡及损失，最大限度地降低事故负面影响。

（2）气体探测器

气体探测器的核心部件是探头，基于电化学原理的本质安全型变送器，可连续监测不同量度的多种有害气体，包括H₂S、CO、SO₂、Cl₂、NH₃等，还可以监测缺氧危险。该类探测器选择性强、长期稳定性好、响应时间短，期望寿命通常为2年，建议18个月后酌情更换以保证其可靠性。另外，它的零位校准及标准操作均可在安装现场进行，只需一个人即可完成。该类探测器的优点具体如下：

1）信号隔离：信号采用通道采用光电隔离。

2）数据采样：直接采集模拟信号，数据输出为4～20mA信号；选配本质安全型隔离栅，进行本质安全型防爆隔离。

3）连接方式：探测器采用双线制连接，可降低安装费用；配备数据采集传输终端，通过总线可任意扩展数据采集通道。

4）数据显示：终端提供LCD数据实时显示，巡检显示测量值、测量单位、报警界限等，并提供声光报警显示功能。

5）通信方式：配备数据采集控制表，可通过RS485、以太网和无线传输模块等接口进行数据通信，实现与上位机之间人机界面的通信，提供非常友好的用户界面。

（3）可燃气体探测器

可燃气体探测是基于催化燃烧和电化学原理的气体变送器，双盒式结构，便于接线并有效防止进水。气体变送器有不锈钢和铝合金两种外壳可选，可连续监测有毒气体，如一氧化碳、硫化氢和氯气。该可燃气体探测器的优点具体如下：

1）信号隔离：信号采样通道采用光电隔离。

2）数据采样：直接采集模拟信号，数据输出为4～20mA信号；选配本质安全型隔离栅，进行本质安全型防爆隔离；

3）连接方式：探测器采用双线制连接，可降低安装费用；配备数据采集传输终端，通过总线可任意扩展数据采集通道。

4）数据显示：终端提供LCD数据实时显示，巡检显示测量值、测量量、测量单位、报警界限等，并提供声光报警显示功能。

5）通信方式：配备数据采集控制表，可通过RS485、以太网和无线传输模块等接口进行数据通信，实现与上位机之间人机界面的通信，提供非常友好的用户界面。

（4）风速风向传感器

风速风向传感器是智能型数据传输式新颖的气象要素监测传感器，具有较高的检测精度和可靠性，并有较长的使用寿命。传感器采用RS485接口，有效传输距离为1000米，采用RS485/RS232转换接头可直接与个人计算机相连，而不必采用专用的二次仪表。风速风向传感器的技术指标具体如下：

1）起动风速：≤0.5m/s。

2）风速测量范围：0～60m/s。

3）风速测量精度：±0.4+（0.05×实际风速）m/s。

4）风向测量范围：0～360°。

5）风向分辨率：1.410。

6）风向测量精度：±20。

（5）太阳能供电系统

太阳能作为一种新兴的绿色能源，不但能为每个监控点提供独立的供电系统，而且其使用过程有利于环保，是真正的清洁能源和绿色能源。

对于一个监控系统采用独立的太阳能供电系统，其全部组成包括以下几个方面：

1）产生电能的太阳能电池组件。

2）储存电能的胶体蓄电池。

3）防止在充电和放电过程中对蓄电池过充和过放的情况。

4）DC转AC逆变电源。

5）固定支架、控制箱等。

对于最关键的太阳能电池组件，目前普遍采用单晶硅或多晶硅的太阳能电池板，推荐使用转换率达17%以上的单晶硅太阳能电池板。

太阳能充放电控制器具有过压、过流、短路、反接等全保护功能，具有TVS防雷电保护，并且过压、过流、短路保护在LCD上具有告警显示。

2.远红外气体和火灾智能监测子系统

（1）子系统的功能

有毒有害气体的排放具有不连续、流动性强、排放点高、监测点分散等特点，应用常规监测方法存在的缺点有：很难实现全面的监控和预警；执行成本很高；需要经常更换传感器、过滤材料，需要频繁和复杂的校准。

远红外气体和火灾智能监测系统采用光谱方法，可以实现360°扫描和全天候监控，不仅能从远距离对排放、泄漏的气体定量监测，而且具有成像、定位功能，可以非常直观地分析出气体泄漏的位置、扩散范围、浓度梯度。这相当于给监测区域安装了一个可以“看见”气体泄漏的电子眼，很好地解决了环境突发污染事故的预警问题。

毒气泄漏、火灾、爆炸等突发性环境污染事故一旦发生，必须在最短的时间内知道突发地点的环境信息。远红外气体和火灾智能监测系统可以24小时全天候进行监控，一旦有毒气泄漏或火灾发生，马上预警，并且能迅速地知道事发位置、扩散范围、毒气浓度分布等信息，使决策者在第一时间掌握现场情况，做出响应措施。

远红外气体和火灾智能监测系统采用光谱方法，仪器在使用时几乎没有硬件的损耗，而且安装好后很少需要校准和维护，这是远红外气体和火灾监测系统的巨大优势之一。

（2）子系统的组成和特点

1）子系统的组成。远红外气体和火灾智能监测系统的扫描成像部分是一个全方位立体扫描镜，由10个干涉仪组成，每个干扰器由电机、数据处理和控制系统、数字信号处理器（DSP）、红外光谱视频图像处理系统、服务器等组成。具体系统组成如下：

①全套遥测装置主机。

②可旋转红外干涉仪探头。

③GPS定位仪。

④红外扫描光学摄像头。

⑤内置型ANT望远镜。

⑥360°×60°全角度扫描仪。

⑦系统监控软件。

⑧无线传输服务系统。

⑨污染物标准数据库。

⑩供电系统。

2）子系统的特点。远红外气体和火灾智能监测系统具有如下特点：

①检测距离远，最远可达20km。

②灵敏度高，检测限低。

③被动式红外技术，不需要背景光源，不需要基线采集。

④集合了被动式傅立叶红外光谱分析仪、扫描望远镜、光学和红外成像系统。

⑤可进行有毒气体云团的定性、定量分析和成像分析。

⑥具有红外热成像系统，夜间也能正常监测。

⑦360°旋转扫描，可设置扫描速度。(www.xing528.com)

⑧内置GPS定位系统。

⑨可以自动检测环境气象参数。

⑩可扩充的分析图库，软件功能强大，操作简单。

3）部分检测物清单。远红外气体和火灾智能监测系统可以检测气体有：丙酮、甲醇、光气、苯胺、硝酸、二氧化硫、苯、二硫化碳、氰化氢、硫化氢、氯苯、甲醛、二氧化碳、二氧化氮、苯乙烯、氯仿、氯乙烯、乙酸、乙醇、氯化氢等。

3.厂区周界开路紫外差分吸收光谱气体监测子系统

（1）子系统的功能

企业边界是环境管理的矛盾点和盲区，这些区域是环境监管和预警重点，对监测系统的要求有：

1）企业排放废气的浓度是否符合排放标准。

2）对泄漏或偷排进行监管。

3）建立实时环境污染事故监测预警系统。

考虑到工业园区的实际情况，氯气、SO₂、NO_x是厂区边界需要监测预警的重点，设计“厂区周界开路紫外差分吸收光谱气体监测子系统”，对厂区周边有毒气体进行全方位、全天候的监测预警。

该子系统的功能指标满足环境、安全监测部门的要求，可同时监测NH₃、Br₂、CS₂、Cl₂、ClO₂、H₂S、Hg、NO、NO₂、HNO₂、HONO₂、N₂O、O₃、COCl₂、SO₂、SO₃等，苯系物、VOC、1，3丁二烯、乙醛、乙苯、甲苯、乙烷、乙醇、乙烯、异戊二烯、苯乙烯三甲基苯等有害气体，可用于化工厂、仓库、大型容器的泄漏在线监测，同时还可应用于污染源解析等方面的研究。

开放光程监测系统的优势是采用路径测量，和点式仪器相比，覆盖更多区域，提供更多信息，可以应用于工业领域多种气体的监测，不需要采样系统，可以实现快速监测，而且具有维护工作量少、响应时间短等优点。

（2）子系统的组成与特点

1）子系统的组成。本子系统采用紫外差分吸收光谱气体分析仪，对厂区边界有毒有害气体进行全方位、全天候监测，本系统的主要组成有紫外光源、激发器、接收器、标定系统、气体光谱库、分析软件、数据传输网络及其他附属装置。

2）系统特点。本系统具有如下特点：

①符合EPA标准，在化工行业被广泛使用。

②维护成本低，耗材仅为紫外光源。

③安装容易，重量轻。

④可以通过网络访问，设有安全密码，能实现实时监测、预警。

⑤监测距离远，最远可达2000m。

（3）技术指标

1）用途：厂区边界和环境空气中有毒有害气体浓度的自动分析。

2）分析方法：差分吸收光谱法（DOAS）。

3）最远监测距离：2000m。

4）分辨率：0.04nm。

5）监测范围：0～5ppm。

6）最低检测限：5.0ppb。

7）零点漂移最大值：±0.032ppm。

8）跨度漂移最大值（每月）：±2%。

9）跨度漂移最大值（每年）：±4%。

10）线性偏差（优于满量程的）：±1%。

11）扫描速度：100个光样本/秒。

12）光栅要求：1200条/nm或更高，活动光栅。

13）探测器：PMT（光电倍增管）。

14）环境温度：-40～80℃（室外部分）。

15）数据输出：要求配有RS-232C通信口以及相应的模块。

16）通信方式：具有双向RS-232C通信接口。

17）屏幕显示：测量结果和仪器运行参数，能进行人机对话。

4.次声波管网监测子系统

（1）子系统的功能

本系统基于低频声波动态测力的管道泄漏检测技术，由监控中心软件和各监测点传感器设备组成。各监测点的传感设备可实时采集管道次声波信息，并通过数据传输模块把数据实时传输至监控中心，监控中心对信息进行分析处理，如有泄漏则发出告警，并通过地图定位显示泄漏点位置。

次声波是频率低于20Hz的声波，其特点是频率低、波长长、穿透力极强、外界噪声干扰小，而且传播距离极远且能量衰减很小。次声波管网泄漏监测的原理是监测管道运行过程中由于泄漏产生的次声波，对该次声波信号以管道内部介质为载体，以声速向管的两端传播。由于次声波信号频率低，因此可以实现远距离传播，声波管道泄漏监测设备安装在管道的上、下两端，捕捉泄漏次声波信号，并根据泄漏声波达到首、末端声波管道泄漏监测仪的时间差，分析得出泄漏点的位置。

（2）子系统的组成与特点

1）子系统的组成。次声波管道泄漏检测系统的主要组成有：声波管道泄漏监测仪；RTU远程终端单元；20nsGPS系统；基站通信设备；基站软件；中心站通信设备；中心站软件。

2）子系统的特点。次声波管道泄漏监测系统的特点具体如下：

①快速报警：液体介质1～60s，气体介质1～120s以内发出报警，40km站间距（可扩展）。

②灵敏度高：动态测量方法，根据变化量设定最大信号输出。

③准确度高：泄漏位置的判断误差为±10m。

④操作方便：自动报警，自动定位。

⑤自动诊断：断电自启动，自动诊断通信链路和声波。

⑥采集、GPS系统自动诊断并有报警提示。

（3）技术指标

1）耐压范围：0～10MPa。

2）输出类型：4～20mA。

3）采样频率：100～200Hz。

4）电源电压：±12V。

5）防爆标志：Exia‖CT₄。

6）工作温度：-40～85℃。

7）相对湿度（RH）：40%～95%。