粉尘在线监测与事故预警系统关键技术研究

江树金

广州达选科技有限公司 广东 广州 510075

1 引言

粉尘是造成尘矽病危害的主要原因。矿石在破碎加工过程中，会产生不同程度的粉尘危害，如果不对粉尘进行监控和处理，将会严重影响车间和周围环境，给操作人员的身体健康带来威胁。一般情况下，矿石破碎中，产生粉尘的原因是矿石进入粗破碎机直至进入到选厂磨矿槽，机械转动部分的动能和空气的作用导致成罩内产生正压，使得粉尘和空气混合物产生扩散作用，进而使得粉尘弥散[1]。对于粉尘，需要建立完整的在线检测系统，对粉尘的浓度进行实时检测；并对粉尘过高浓度造成事故的预警系统进行构建，以充分保证操作员工和周围居民的身体健康，保护环境。

2 粉尘事故预警管理体系的建立

2.1 预警系统的建立 粉尘预警系统是在事故预警的指导前提下，通过对粉尘事故发生的原因、特点及其发展作为研究对象，运用现代事故预警理论，构建能够对同类型灾害事故产生预警、矫正的系统，总体而言，粉尘预警系统以警报为导向，以矫正为手段，实现对事故类型的免疫功能[2]。预警系统的建立需要客观、实际的统计资料，并且结合国家的相关法律法规，通过可行性和可操作性进行系统的构建。

2.2 预警系统的实现 粉尘预警系统的主要功能是对企业粉尘进行监测、识别、诊断以及评价等。粉尘的监测是预警系统的前提和关键，监测的关键点有两个：其一，通过采取准确安全的粉尘检测仪器，对生产中的薄弱环节和粉尘重点部位进行数据的监测，此监测是实时的、全方位的。其二，对大量的监测数据进行分类存储、建立数据档案，该数据档案可以用于整个预警系统共享使用，并将监测的数据信息分类传输到预警系统的下一步环节。粉尘预警系统的识别模块是通过对监测的数据进行对比分析，一般情况下，对比参考的标准文件是技术资料和历史数据信息，通过对识别监测粉尘信息的超标点，对粉尘事故产生的征兆进行识别，对后续的发生的事故活动趋势进行识别，通过识别，可以找到哪些情况是最为关键和主要的，哪些是附属和丛生的。粉尘预警系统的诊断功能主要是结导致事故发生的主要因素，并从中检索出危险性和危害性最大的因素进行分析，并对该因素所导致事故的发生过程及其可能出现的发展趋势进行定量描述。评价是对事故影响的定量描述，明确致灾因素中可能会产生的事故影响，并根据事故影响程度产生下一步操作，所处环境是否正常，如果不正常是否产生报警警告等。

3 粉尘远程监测与事故预警系统平台设计

3.1 总体思路 平台的建立主要用于粉尘浓度监测、事故预防功能，通过平台，可以实现安监部门、企业或用户的资源共享，通过此平台，能够有效实现对粉尘危害信息数据的规范性、完整性和实时动态的监测、分析以及辨识；同时也能迫使企业进行粉尘的有效关注和处理[3]。

3.2 系统构建设计 本系统主要可以分为五个层级，依次可以分为用户层、业务层、支撑平台、数据层及基础层。具体结构如下图所示。监测信号主要来自现场的粉尘监测数据，数据通过物联网技术传输到数据处理的平台服务器，从而实现对数据的分析和预警工作。

图1 系统构建图

3.3 系统功能

(1)粉尘数据信息，涉爆粉尘基本信息的管理工作功能。

(2)通过在线粉尘检测仪器对作业场所的粉尘浓度进行实时的监测，并为平台提供有效的数据支持。

(3)作业现场的粉尘浓度数据的传输、分析和存储。通过平台，实现数据的传输和实时同步显示终端数据。监测数据终端云存储，为后续的预警工作提供有效的数据参考和支持。

(4)作业现场粉尘事故的预警工作，结合事故发生的客观情况，同时对爆炸性粉尘和非爆炸性粉尘的特点，结合预警技术。建立不同的现场事故评价体系从而实现针对不同的粉尘性质建立不同的事故预警机制。

(5)粉尘制度管理：粉尘信息管理、粉尘处理记录。

4 粉尘在线检测系统关键技术

粉尘的在线检测关键是监测仪器的准确性和稳定安全性，下面主要介绍两种粉尘在线监测设备。

(1)粉尘浓度传感器。粉尘浓度传感器主要根据光散射原理实现对粉尘浓度的测试，通过微处理器对监测数据进行运算，并且将粉尘浓度转化为信号进行输出。这种粉尘浓度传感器的结构主要有：采样头、抽气系统、监测装置以及单片机等。在抽气泵的作用下，将含尘空气吸入到传感器内，粉尘含量被转变为光电信号，光电信号通过补偿器处理后传输给微处理器，经过处理后，光电信号被转化为粉尘的质量浓度，并且在控制器面板上进行显示。该设备监测具有操作简便、检测灵敏度高，并且性能比较稳定。

(2)全自动粉尘测试仪。该监测仪器具有数据处理能力快、检测准确度高的特点，同时由于其具有较高的抗干扰能力，因此精度高。通过先进的微机处理能力，并借助于中央处理器进行处理计算，可与计算机联机，进行数据处理和打印。同时，该仪器配置有呼吸式的分级粉尘捕集器，能够模拟呼吸过程，采集呼吸式的粉尘浓度，仪器具有自动采用和定时采样的功能，同时配置有防爆功能，可以用于特殊场所。

5 结语

特定行业的作业活动现场存在粉尘，对其粉尘浓度进行实时监控，可以减小粉尘带来的伤害。通过在线监测仪器对粉尘浓度进行监控，监测数据通过互联网、大数据分析技术，实现对粉尘浓度的趋势分析，判断事故发生的可能性，从而产生对应的预警信息，提供工作效率和粉尘事故预防的效果。