空氣自動站安全監(jiān)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(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 四川 610000 2.華測檢測認(rèn)證集團股份有限公司 四川 610000 3.四川卡夫檢測技術(shù)有限公司 四川 610000）

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

目前大量運行的空氣子站主要是委托第三方公司進(jìn)行維護[1]。站點的安全管理主要包括人員和站房及其內(nèi)部設(shè)施的安全。人員安全行為主要體現(xiàn)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(zāi)：暴雨、洪水、地震等不可抗力造成的安全事故和電源線路導(dǎo)致的火災(zāi)、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(huán)境的實時監(jiān)控，采用大氣環(huán)境自動監(jiān)測質(zhì)控聯(lián)動儀，對環(huán)境空氣站房環(huán)境、采樣過程、質(zhì)控流程等進(jìn)行全方位一體化精準(zhǔn)監(jiān)控，實時掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)異常與站房安全環(huán)境狀態(tài)異常，從而提高監(jiān)測點位監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性、有效性，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量[3]。同時消除運行過程中部分安全隱患，將安全事故風(fēng)險降到最低，將發(fā)生安全事故造成的損失減到最小。造就“大數(shù)據(jù)+智能化”科技的實際應(yīng)用[4]。

1.空氣自動站運行現(xiàn)狀

空氣自動監(jiān)測站點在城市群中分布廣泛，根據(jù)站點事權(quán)劃分由不同層級的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測主管部門監(jiān)管，由于站點數(shù)據(jù)卻作為評判屬地環(huán)境空氣質(zhì)量的重要依據(jù)，因此站點的選擇及站房科學(xué)有效管理相當(dāng)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(yīng)急處理不及時甚至效率低下的問題。當(dāng)前受環(huán)境條件及傳統(tǒng)監(jiān)管模式的限制，空氣子站的安全穩(wěn)定運行存在諸多問題，主要安全風(fēng)險點見圖1。

圖1 主要安全風(fēng)險隱患點

(1)人員安全風(fēng)險

為確保整個監(jiān)測站所得數(shù)據(jù)的精確，對監(jiān)測子站進(jìn)行定期巡檢是不可缺少的，但是站點數(shù)量偏多且較為偏遠(yuǎn)，運維與監(jiān)管人員工作時間隨意性較強，經(jīng)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(zhàn)?？諝庹痉科毡樵O(shè)置在高樓頂，一旦進(jìn)入站房工作區(qū)，新的安全風(fēng)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(shè)備故障夜間現(xiàn)場處理的情況，個人人身安全得不到保障。再有站房內(nèi)部設(shè)備噪聲、尾氣排放、標(biāo)準(zhǔn)氣體的不當(dāng)使用等也將對工作人員的健康產(chǎn)生一定的影響?？傊?，人為監(jiān)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(shè)施安全問題

當(dāng)前的站房基本為簡易板房結(jié)構(gòu)，極易引發(fā)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(fā)的安全事故也不在少數(shù)，主要體現(xiàn)在站房設(shè)備設(shè)施被盜上，一旦發(fā)生此類事故，整套自動運行系統(tǒng)都將受到嚴(yán)重影響，帶來的鏈鎖反應(yīng)將無法估量。非人為設(shè)施安全問題主要包括：線路長期外置，引起漏電；站房空調(diào)設(shè)施等故障，加之眾多大功率設(shè)備高負(fù)荷的運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致站房內(nèi)溫度急劇升高；再次進(jìn)入夏季雷雨高發(fā)期，避雷設(shè)施的采取以及設(shè)備檢定不到位，引起電流感應(yīng)。以上故障均易產(chǎn)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(tǒng)的負(fù)載保護裝置進(jìn)行偵測和保護，一旦火種產(chǎn)生不能及時切斷故障電流，發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故在所難免。

(3)設(shè)備安全隱患

任何高端、精密的儀器在連續(xù)運行系統(tǒng)下都存在發(fā)生故障的風(fēng)險，空氣自動監(jiān)測設(shè)備常見故障主要包括電路、氣路兩大類。由于自動監(jiān)測設(shè)備設(shè)施數(shù)量眾多、內(nèi)部管線和氣路結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜、設(shè)備故障率較高且兼具一定使用壽命，其中任何一個設(shè)備或者零部件發(fā)生故障，都有可能影響環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，甚至發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

2.安全監(jiān)控系統(tǒng)建立

針對上述空氣自動站運行的現(xiàn)狀，為更好地實現(xiàn)自動監(jiān)測和安全環(huán)境管理工作，利用科學(xué)信息技術(shù)構(gòu)造出安全監(jiān)管系統(tǒng)，真正實現(xiàn)站點監(jiān)控與質(zhì)控聯(lián)動，示意圖見圖2。

圖2 安全監(jiān)管系統(tǒng)示意圖

(1)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整套監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)測儀器、采樣系統(tǒng)、站房運行環(huán)境、站房外部環(huán)境幾部分組成。監(jiān)測儀器主要分為儀器常規(guī)及非常規(guī)污染物數(shù)據(jù)采集、儀器運行全參數(shù)監(jiān)測及預(yù)警；采樣系統(tǒng)包含氣態(tài)污染物采樣總管溫濕度監(jiān)測、顆粒物采樣管溫濕度監(jiān)測；站房內(nèi)外部運行環(huán)境主要是對溫濕度、水浸與火警、遠(yuǎn)程空調(diào)、電路監(jiān)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(tǒng)的聯(lián)動。主要通過各種探測器連接聯(lián)動儀進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的探測，見圖3。

圖3 實時監(jiān)控項目

(2)監(jiān)控系統(tǒng)功能

當(dāng)前運維操作更多的是運維人員到現(xiàn)場質(zhì)控而智能監(jiān)管系統(tǒng)能實現(xiàn)真正的無人值守；安全監(jiān)控系統(tǒng)可以通過對站房環(huán)境各類傳感器的監(jiān)控來感知數(shù)據(jù)采集設(shè)備的穩(wěn)定性，對故障的感知可以提升運維的針對性；同時監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的儲存更能為未來環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

監(jiān)控系統(tǒng)運行中可全方位監(jiān)控環(huán)境空氣站站房環(huán)境、采樣過程、質(zhì)控流程，實時掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)與環(huán)境狀態(tài)的異常。同時系統(tǒng)通過串口或網(wǎng)口采集監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)以及儀器狀態(tài)，實時掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)及異常信息。通過對各種站房環(huán)境監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)采集，實時對站房運行狀況進(jìn)行監(jiān)控，并實現(xiàn)了異常報警。站房內(nèi)置氣路自動控制設(shè)備，接口標(biāo)準(zhǔn)化，滿足自動化質(zhì)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(zhì)控問題，同時還能實時將質(zhì)控與歷史質(zhì)控全過程圖形展示出來，質(zhì)控情況一目了然?？傊踩O(jiān)控系統(tǒng)對傳統(tǒng)監(jiān)管模式進(jìn)行了再升級。質(zhì)控聯(lián)動應(yīng)用示意圖見圖4。

圖4 質(zhì)控聯(lián)動應(yīng)用示意圖

3.安全管理討論

目前大氣監(jiān)測站點只局限于對監(jiān)測設(shè)備和采集數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，但缺乏對站房內(nèi)運行環(huán)境監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)，在站房運行過程中常常出現(xiàn)各種問題，無法及時知曉或及時做出應(yīng)對措施而智能系統(tǒng)能很好填補站房運行環(huán)境數(shù)據(jù)的空白。安全監(jiān)控系統(tǒng)的建立，規(guī)避了站房安穩(wěn)運行中的一些常見問題，但是新問題的產(chǎn)生也不可避免。結(jié)合傳統(tǒng)運維模式與智能監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點比較，從安全監(jiān)管的角度進(jìn)行以下探討。

(1)人員安全保障

監(jiān)控系統(tǒng)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(fēng)險。雖然自動化質(zhì)控也存在以下問題：質(zhì)控前，零氣發(fā)生器需要24h通電來達(dá)到預(yù)熱目的，導(dǎo)致電力的浪費、零氣發(fā)生器的儀器損耗快等問題出現(xiàn)；需軟件控制標(biāo)氣的電磁閥開關(guān)，若電磁閥因為停電等故障原因?qū)е码姶砰y未關(guān)緊或未關(guān)的情況，從而導(dǎo)致標(biāo)氣的泄露，泄露后也無法感知站房情況，不能及時作出應(yīng)對措施；需要保證鋼氣瓶內(nèi)的余量充足，但站房內(nèi)鋼氣瓶余量是否充足未能實時進(jìn)行監(jiān)測和告警，若鋼氣瓶內(nèi)的余量不足，將導(dǎo)致真實輸出濃度偏低而影響質(zhì)控的準(zhǔn)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(jiān)控系統(tǒng)更值得應(yīng)用。

(2)電力安全管理

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

(3)網(wǎng)絡(luò)安全管理

系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計和建設(shè)，監(jiān)管人員主要通過電腦和手機終端App進(jìn)行監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)安全是核心問題。定期進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品升級，病毒查殺，漏洞修復(fù)和風(fēng)險防控勢在必行。網(wǎng)絡(luò)是一柄雙刃劍，可以給我們帶來很多便捷，但是一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)事故，將會造成嚴(yán)重的后果。數(shù)據(jù)丟失或者被人任意竊取，將會對整個監(jiān)測工作帶來嚴(yán)峻的考驗。因此提前預(yù)判、日常維護、重點防范對于網(wǎng)絡(luò)安全管理來說必不可少。

(4)監(jiān)測安全保障

智能化監(jiān)控系統(tǒng)對站房環(huán)境的安全保障到位。大氣環(huán)境自動監(jiān)測質(zhì)控聯(lián)動儀在安全保障方面做到了：各類物聯(lián)傳感設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制、管路與閥門的自動切換、鋼瓶標(biāo)氣的漏氣檢測、零氣發(fā)生器遠(yuǎn)程提前預(yù)熱；通過站房環(huán)境監(jiān)控配件，實現(xiàn)電力電路、站房室內(nèi)溫濕度、空調(diào)狀態(tài)、UPS供電系統(tǒng)、漏水、采樣總管溫濕度、總管靜壓流等輔助設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。給運維工作帶來便捷的同時保障了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，更將安全監(jiān)管提升到新的高度。

4.結(jié)論

安全一直是各行各業(yè)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(jiān)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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以科技彌補管理體系制度的不足。通過對空氣子站安全監(jiān)管的思考與討論，可以發(fā)現(xiàn)智能化監(jiān)管系統(tǒng)在正常的運行中不但能保證自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，更能對自動站環(huán)境安全起到積極的監(jiān)管作用，及時排除部分安全隱患，更值得推廣使用。