移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)研發(fā)

劉杰

摘要：我國(guó)電力線纜設(shè)施大多埋設(shè)在地下，但是地下環(huán)境封閉復(fù)雜，電纜隧道內(nèi)部常常會(huì)積攢各種有毒有害的可燃性氣體，此時(shí)巡檢人員貿(mào)然進(jìn)入電纜隧道，勢(shì)必會(huì)造成人員傷亡。為了有效避免此類事故的發(fā)生，研制出一種移動(dòng)式有毒氣體檢測(cè)裝置，可以檢測(cè)并顯示電纜隧道內(nèi)部的氣體情況，此裝置可兼容大部分移動(dòng)設(shè)備，提前進(jìn)入電纜隧道內(nèi)，開(kāi)展巡檢工作前的巡檢檢測(cè)，匯報(bào)電纜隧道內(nèi)部信息，有利于保障巡檢人員的人身安全，還有利于監(jiān)測(cè)電纜隧道內(nèi)部環(huán)境，保障了輸電線路的通暢。

關(guān)鍵詞：電力線纜；有毒氣體檢測(cè)；電力巡檢

在電纜隧道等封閉環(huán)境中，有可能會(huì)沉積各種有毒有害或可燃?xì)怏w，如果人貿(mào)然進(jìn)行管內(nèi)動(dòng)作，很可能會(huì)引發(fā)人身傷害或火災(zāi)事故。為避免此類事故的發(fā)生，現(xiàn)有的技術(shù)方案是在隧道內(nèi)設(shè)置一定的氣體樣本采集點(diǎn)，通過(guò)采集固定位置的氣體樣本，確認(rèn)封閉環(huán)境中是否存在有毒有害氣體。采用這種方案可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控隧道內(nèi)氣體情況，但由于設(shè)置的采集點(diǎn)有限，采集地點(diǎn)之外的危險(xiǎn)情況無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

為了解決此問(wèn)題，還可以采用人工巡檢的方式，即由檢測(cè)人員手持氣體檢測(cè)裝置進(jìn)入隧道，通過(guò)人帶著氣體檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)整條隧道有毒有害氣體的檢測(cè)。采用這種方法雖然可以解決采集點(diǎn)不足的問(wèn)題，但也存在檢測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù)、檢測(cè)時(shí)間有限以及可能對(duì)人身存在傷害等問(wèn)題。

為此，研制一款移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置成為保障電力巡檢安全的關(guān)鍵。此裝置可獨(dú)立成為一個(gè)系統(tǒng)，將此裝置搭載在可移動(dòng)的載體上，代替人工手持或隨身攜帶，在巡檢人員進(jìn)入電纜隧道之前，監(jiān)測(cè)出電纜隧道內(nèi)部有毒氣體的濃度，從而得出能否進(jìn)入巡檢地點(diǎn)的可靠信息。

1監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)功能概述

1）支持有毒氣體濃度監(jiān)測(cè)，以電纜隧道內(nèi)常見(jiàn)的可燃性和有毒氣體為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，對(duì)電纜隧道內(nèi)進(jìn)行大范圍的氣體檢測(cè)。

2）采用win數(shù)據(jù)傳輸模塊，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憬菪?，減少因傳輸線纜故障導(dǎo)致的設(shè)備故障，加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?/p>

3）輕便易攜帶，采用超輕量化材料，適用性強(qiáng)，支持搭載移動(dòng)設(shè)備，為巡檢人員的人身安全提供更可靠的保障。

4）支持終端顯示有毒氣體濃度，將氣體濃度可視化，有利于巡檢人員監(jiān)測(cè)隧道時(shí)，準(zhǔn)確得出內(nèi)部氣體濃度信息，記錄存檔。

2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)

移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)由三個(gè)主要系統(tǒng)組成，即：氣體傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、App終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由氣體檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)氣體的種類，在采集氣體的濃度信息后，由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將信息傳送至App終端，巡檢人員可通過(guò)終端窗口查看電纜隧道內(nèi)部氣體分布情況，從而判斷電纜隧道的信息。此裝置可以依附于可移動(dòng)的載體，利用運(yùn)動(dòng)載體代替人進(jìn)入隧道檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的不間斷氣體環(huán)境檢測(cè)，為電纜隧道等密閉空間管理提供有效的監(jiān)測(cè)設(shè)備。

移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)框圖如圖1所示：

2.1氣體傳感器系統(tǒng)

有毒有害氣體電化學(xué)傳感器一般分為：比色管、半導(dǎo)體傳感器、電化學(xué)傳感器、催化燃燒傳感器、離子化檢測(cè)器。本裝置采用常見(jiàn)的電化學(xué)傳感器。此類傳感器由可以滲透過(guò)氣體但不能滲透過(guò)液體的擴(kuò)散式隔膜、酸性電解液槽（一般為硫酸或者磷酸）、工作電極、對(duì)電極、參比電極組成。

電化學(xué)傳感器性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、耗電量小、分辨率可達(dá)到0.1ppm。在溫度較高的電纜隧道中，也可以正常工作，工作溫度可達(dá)到40～50℃，是在電纜隧道中采集有毒氣體信息的重要組成元器件。

2.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，即采用WiFi（無(wú)線）傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有的成熟的無(wú)線傳輸基礎(chǔ)上，參考?xì)怏w傳感器的通信協(xié)議，將有毒氣體和氧氣的濃度信息傳送到手持終端。此過(guò)程屬于氣體傳感器串口輸出的數(shù)據(jù)配備上傳感器的通訊模式，即：每隔一秒對(duì)外發(fā)送一次當(dāng)前濃度值的應(yīng)答。由此，通過(guò)零點(diǎn)電壓和測(cè)試點(diǎn)電壓來(lái)計(jì)算當(dāng)前環(huán)境中被測(cè)氣體的濃度，再通過(guò)算法，即：氣體濃度值一氣體濃度高位×256+氣體濃度低位，得到可靠性高的氣體濃度值。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至檢測(cè)平臺(tái)，需要遵循規(guī)范的TCP傳送協(xié)議，通過(guò)串口通信與網(wǎng)絡(luò)通信的端點(diǎn)，將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)浇K端存儲(chǔ)器，等待終端操作進(jìn)行下一步指示。

2.3APP終端監(jiān)測(cè)平臺(tái)

本裝置支持電纜隧道內(nèi)部的兩種有毒氣體的監(jiān)測(cè)，即：一氧化碳、甲烷。通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流解析出來(lái)氣體數(shù)據(jù)，對(duì)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值限值，計(jì)算后得出結(jié)論，將氣體濃度信息及隧道內(nèi)氣體狀態(tài)，顯示在可視化的屏幕上。當(dāng)二氧化碳、一氧化碳、甲烷低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，氧氣高于正常值狀態(tài)時(shí)，顯示正常，即表示該環(huán)境可提供人體所需的氧氣濃度，如圖2所示。

3監(jiān)測(cè)裝置效果測(cè)試

移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)，可以搭載在可移動(dòng)的載體上，實(shí)現(xiàn)氣體數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的移動(dòng)裝置，此裝置監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳至手持pad，對(duì)遠(yuǎn)程隧道實(shí)時(shí)監(jiān)控。只需一套裝置即可實(shí)現(xiàn)整條隧道24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，可大幅降低安裝固定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本，系統(tǒng)可以設(shè)置自動(dòng)報(bào)警，無(wú)須人工長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)數(shù)據(jù)，有利于簡(jiǎn)化監(jiān)控操作，提高工作效率，減少人力成本。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

由表1可知：電纜溝隧道的巡檢環(huán)境險(xiǎn)峻的現(xiàn)狀還在繼續(xù)，為了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，為了國(guó)家電力監(jiān)測(cè)的高效進(jìn)行，為了我國(guó)電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，研制出移動(dòng)式有毒氣體檢測(cè)裝置系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

4結(jié)語(yǔ)

電纜隧道內(nèi)部的氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)是決定巡檢人員能否進(jìn)入隧道內(nèi)工作的關(guān)鍵一步，一旦判斷出錯(cuò)，容易造成火災(zāi)與人員傷亡，因此研制出可以搭載在可移動(dòng)的載體上的移動(dòng)式有毒氣體監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全方位、實(shí)時(shí)檢測(cè)，可避免大規(guī)模安裝有毒氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)資金浪費(fèi)和監(jiān)管不到位的現(xiàn)象，又可避免人工巡檢導(dǎo)致人身傷害的情況，在實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)的現(xiàn)代化管理要求下，保障城市電力系統(tǒng)暢通。