工业无线技术帮助工厂实现更高的安全水平

霍尼韦尔公司 Patrick Hogan

使用工业无线通讯技术实时获取员工的位置信息，同时（实时）监测有毒气体的实时数据，将会带来令人兴奋的结果——提高工厂效率、产量、盈利能力，以及安全状况。

引言

为现场的工作人员配备个人气体监测仪，通过工业无线通信网络不仅可以监测一系列有毒气体的实时浓度数据，同时也能持续实时汇报工人的准确位置，这对如今的控制室操作人员而言是一小步，但对整个工厂安全而言是一大步。

在不远的将来，我们可能会看到各种无线技术（如GPS、蓝牙、W iFi和语音通信技术）融合在一起，用于位置管理、操作员身份识别、个人携带式气体监测以及其他个人防护用途。

由于在无线系统中无须敷设电缆或安装导管，因此通过炼油厂、石化厂、污水处理设施和其他各种生产环境中的过程监控仪表和安全监控仪表上获取信息将更加节约成本。这对于监控难以到达区域或偏远区域的应用情况而言特别有利。

我们如今处在工厂运营新时代的顶峰，各式各样的传感器正在通过无线网络获取和传输各种动态变化的数据（例如温度、压力、流量、水箱液位、振动、腐蚀、气体浓度水平），采用不同于传统的布线方案，通过安装无线仪表，来实现在PLC、SCADA或DCS等控制系统中的数据集成。

当前的工厂：不能实时移动检测可燃气体的问题

在当前的工厂中，各项生产过程会使用到或产生危险化学品。生产过程可能由整个工厂固定位置和移动位置上数以千计的工人负责管理。根据法律规定，工厂内的工人必须携带单一气体监测仪，以提醒他们是否接触到硫化氢等有毒气体或空气是否出现氧气缺乏现象。因可能发生爆炸性气体和有毒气体累积或可吸入氧气水平减少，在封闭空间（隧道、反应堆容器和其他区域）内工作的部分操作人员可能还需要携带四气监测仪。

在喧嚣喧闹的加工环境中，当个人监测仪探测到危险气体水平并且进入警报状态时，它可能只会向操作人员发出警告。此外，工厂管理人员只有在值班结束时才能查看便携装置内记录的数据。

当操作人员回到控制室并将便携装置放在充电基座给电池充电、自动化进行数据下载并采用校准气体对监测仪进行测试时，工厂管理人员才能看到便携装置内记录的数据。

总而言之，在当前的一般工厂类型中，存在多种独立完成的毒气监测活动，总体和局部的危险数据和信息无法随时清晰提供给控制室内的工厂管理人员，且更重要是，无法发送给工厂中正在现场工作的其他技术人员。固定式或便携式的毒气传感器的数据，无法快速地传输或集成，导致无法真实地反映总体的工厂和人员危险情况。

未来的工厂：更好的信息沟通

在未来的工厂里，我们将看到无线和有线/无线混合系统得到更广泛的应用，能够在工厂内快速共享数据。数据将得到及时汇集，以对工厂和操作人员遭遇的危险进行更加准确、及时的评估。

下一代的便携式气体检测仪将能够通过无线方式连接到工厂内的无线WiFi主干网络上，并且将大量操作人员所携带的传感器数据共享和传送到工厂控制室的可视化监控平台上。另一个特点是操作人员的位置信息也可以实时传送给管理人员。换言之，工厂安全经理将实时了解危险在哪里以及所有人员所在位置。

下面让我们来通过一些紧急情况范例，了解在集成传感器环境中工厂和工人将能够获得多大程度的安全保障。

有效应急反应

位于现场危险区域的工厂工人暴露在较高的硫化氢有毒气体中时，工人的监测仪将立即报警并且提示工人逃离危险区域。危险气体数据、报警级别、操作人员身份以及位置将立即传递到控制室的工厂监控与数据采集系统中。之后工厂将采取紧急措施并向应急响应单位发出警报，应急响应单位将到达现场并且协助现场恢复及急救活动。此外，还会自动向危险区域其他人员的个人气体监测仪屏幕发送警报（所有的气体监测仪都连接到智能工厂网络中）。通过将各种传感器数据（危险级别、风向及周围地区集合点相关的其他数据）结合使用，控制室操作人员将能够有效地引导工人安全逃离危险点。这种方案的总体结果是关注安全理念的直接成效，即并不仅仅将危险告知现场的工作人员，而且同时还能使相应的应急支持团队的支持和应急服务更快、更有效完成。所有操作人员都通过位置和身份号自动识别。

现场操作员和工厂基础设施之间的智能连接与气体排放等并不直接相关的危险（例如，火灾、泄漏、水灾和烟雾）也可以向个人气体监测仪的使用者获得疏散指示。

除了提供更加有效的危险防范水平外，实时无线通讯也能够提高工厂效率，缩减成本。工人在工厂内移动时，他们身上携带的气体监测仪会记录溶剂气体泄漏程度或其他气体的浓度，虽然这些气体本身并不危险，但依然能够指示出需要采取预防维护措施的区域。服务团队将立即到达准确位置，搜寻直至发现泄漏阀门、腐蚀管道或受损加工设备，并且他们将提前进行维修，以避免更大范围的维修，甚至是避免灾难性故障。

无线应用上的安全设计

虽然无线通讯在工业生产过程中得到快速应用，在生命安全系统中采用无线通讯方式依然发展缓慢。基于对工厂安全的必要谨慎和普遍考虑，这点是可以理解的。毕竟生命安全系统必须通过设计实现自动防范故障，而采用无线通讯技术实现此目的是相对较新的方法。

但是，未来的生命安全系统将实现无线技术（WiFi、GPS和无线网状网）的融合，形成多层次冗余系统设计。同时，工业WiFi网系统将更加强大，并且将增加额外的安全级别，以防范黑客或杂电干扰。未来的无线生命安全系统将进行定制，以适应工厂需求，使工厂所有者能够充分控制系统和大量信号强度以及冗余备份。

但同时必须指出的是，若集成通信系统在气体泄露期间出现故障，气体监测仪将依然能够触发本地报警（频闪/蜂鸣器/振动），使得操作人员能够采取回避措施，而无需借助远程措施（可能由于其他环境因素而连接或断开）。

当前正在使用的无线气体探测系统

霍尼韦尔气体探测器部门，专门负责气体探测仪器，已证明了无线通信在生命安全领域的可行性，在室内停车场、车辆结构中及其他公共设施的持续运作中安装了许多多点探测式一氧化碳/二氧化氮气体探测系统。这一气体探测系统使用了网状无线网络，带有“智能”气体探测仪和采用了自组织设计的传输器。无线通讯网络在装置添加或移除、遭遇障碍或某一监测器断电时会自动适应环境要求；这一“自愈”功能是无线通讯网络的基本特征，同时形成了一种冗余安全形式。

在20年来，霍尼韦尔一直在许多石油天然气生产平台上使用其开发的Rig Rat监测技术。

此外，霍尼韦尔公司从2002年开始就一直在销售工业无线解决方案。通过公司的OneWireless平台，许多工厂优化了工厂生产率和稳定性、提高了安全性和安保性，并且保障了环保规范的要求。

用户体验：简单化诉求

与无线平台越来越大的复杂性相对应，气体监测仪变得越来越容易使用。

如今，工人们先前进行的许多手动任务已经实现自动化。气体探测器的用户选项已经简化，使用户仅需对日常作业所需指令作出回应。特点如下：

目前许多重要的气体探测器操作已经通过个人计算机控制，这样工人在操作中就不会造成伤害。

通过按钮操作（包括单按钮操作）简化了用户与仪器交互，使复杂的装置变成了简单的开关式装置。

采用同一界面设计产品，从而使得培训时间最小化或无需培训，进而简化安全流程。

可能被广泛使用的一项功能是在气体监测仪上安装可视性合规功能或闪烁性发光二极管。

可视化合规监控，或将安全审核化繁为简

在航空、施工和其他行业，可视化技术被用于提高安全性，气体检测器用户目前可以远程确定便携式气体探测器的实时状态。低功率高强度LED灯在正常操作过程中会持续闪烁，并且在阳光下，可在20英尺以内被看到。在不到一秒钟内，安全经理和工人就可以确定正确的检测器功能及其状态。霍尼韦尔所掌握的这项技术可以用于新型多功能个人气体监测器Gas A lert Quattro中，这项技术的益处非常显著：

每年可以节省数百小时的审核时间，并且可以确保更加安全的劳动力状态。

由于不合规的承包商和工人可以被快速识别出来并且快速采取相应措施，从而减少相应的责任。仪器可被停止运转，以及时进行维护。

不仅安全经理可以获得必需的保证，而且工人现在可通过外围视觉了解检测器是否是可操作且合规的，并且传感器是否得到了持续检查。

可以对传感器功能的完好性进行检查，并且该信息可以反映到可视化合规LED灯上，以反映准确的防护等级。

若LED熄灭，工人和安全经理就会知道气体检测器出现了问题。

可视化合规技术是确保员工安全、场地合规、工作富有成效的最简单最经济的方法。这一技术有可能成为未来无线气体监测仪的支柱。

总结

总而言之，我们即将看到气体监测仪采用无线且基于位置遥测技术、LED闪烁技术以及其他简化的操作功能，从而提供将来更加集成化和智能化的监测解决方案。我们的目标是利用基本的气体检测器平台的额外功能，推动生产率的提高，防范在工作过程中出现停工。而对业务的总体影响将是实现了更加智能化、安全化以及更具成本效益的工作环境，同时提高生产效率和盈利能力。