【摘 要】為了避免可燃電磁流量計火花安全事故發(fā)生，本文依據火花滅火控制原理，利用傳感器采集管道火花信號，通過 GRPR DTU 模塊傳輸，經過判斷分析，下達報警命令和滅火命令，形成一套完整的管道滅火花系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，本文提出了裝置的安裝要點和探測器的測試方法，以保系統(tǒng)得以正常運行，起到安全保護作用。

近年來， 我國工業(yè)發(fā)展速度較快， 很多企業(yè)主抓生產效率，忽略了安全問題，尤其是輸送與排放管道安全。 管道中空氣與可燃粉塵的混合體容易產生安全事故， 如果在傳送過程中遇到火花，很有可能爆燃，甚至引發(fā)爆炸。 為了解決此問題，開發(fā)一套滅火花系統(tǒng)顯得尤為重要。 本文將利用傳感器采集火花信息，經過信息判斷，開啟報警模式，并采取滅火處理，形成一套完整的可燃電磁流量計滅火花系統(tǒng)。

1 火花滅火控制原理

考慮到可燃電磁流量計內環(huán)境較為復雜，粉塵運動的同時，火花也跟隨運動，為了阻止兩者相遇造成燃爆安全事件，可以設計火花探測數學模型， 綜合考慮各影響因素對事件爆發(fā)的影響大小， 確定安全范圍。 在此基礎上明確滅火控制參數范圍，當傳感器采集到的數值超出此范圍，則開啟報警功能，并下達滅火處理命令，達到及時處理管道粉塵爆炸事故目的。 本文重點研究管道滅火花系統(tǒng)，不對數學模型進行介紹。

2 可燃電磁流量計滅火花系統(tǒng)的構成

系統(tǒng)由信息采集、通信、報警、滅火 4 個模塊構成。 首先，利用信息采集模塊中的傳感器采集管道內火花信息， 經過信號轉換處理，輸出可供分析的電壓信號和電流信號。 其次，借助系統(tǒng)通信模塊，將采集到的信息傳輸到判斷中心，根據探測數學模型界定的安全范圍， 判斷管道內是否存在火花爆炸安全隱患。 如果存在安全隱患，立即開啟報警模式，提示工作人員可燃電磁流量計危險，為疏散工人、采取滅火處理提供充足時間，反之，繼續(xù)監(jiān)測可燃電磁流量計內環(huán)境變化情況。 較后，依據判斷結果，當判斷結果為存在安全隱患時，開啟滅火處理功能模塊，立即啟動滅火裝置快速滅火。

2.1 信息采集模塊

該模塊以火花傳感器作為核心裝置， 利用該裝置采集管道內火花數據信息。 由于可燃電磁流量計內環(huán)境復雜，本文選取PIN 硅光電二極管作為主要元件，通過感光采集火花信息。 依據內光電效應原理，當光照射到二極管上，便會激發(fā)載流子，產生光伏效應，生成光電流，此信號的出現，代表著管道內有火花存在。

按照上述原理，在管道內合理布設傳感器，依據傳感器信息采集特性，對于布設距離的設置，以 20m 為間距，在管道多個位置布設傳感器。 在實際運行過程中，傳感器中的感光元件接收到火花信號以后， 產生感光效應， 以光電流形式發(fā)射信號，通過傳感器輸出端發(fā)出。 此部分信號的獲取，可以幫助管理人員全面掌控管道內火花產生情況， 從而避免因火花引發(fā)的爆炸事故產生。

2.2 通信模塊

該模塊是整個系統(tǒng)的數據信息傳輸橋梁， 位于采集模塊和火花判斷中心之間。 考慮到管道內部環(huán)境復雜，且不適合大量布線， 所以選取無線通信方式設計通信模塊。 本系統(tǒng)選取GPRS DTU 模塊作為通信模塊開發(fā)工具， 以移動平臺作為基搭建通信渠道，建設系統(tǒng)通信模塊。 其中， GPRS DTU 模塊是整個模塊的核心， 其工作原理是將采集到的信號以文本格式輸出，完成信號的發(fā)送與接收。 在網絡環(huán)境下，當傳感器采集到火花信號后， 位于現場終端的通信裝置會將此信號傳送到基站，再由移動平臺轉發(fā)到控制中心一端的信號接收裝置，完成信號發(fā)送與接收。 實際上，通信模塊分為兩部分，其中一部分安裝于信號采集現場， 將采集到的信號發(fā)送到系統(tǒng)的另外一端，另外一部分安裝于控制中心，用于接收現場終端發(fā)送來的信號，形成一套完整的信號發(fā)射和接收裝置，確保信號得以準確傳輸。

2.3 報警模塊

該模塊主要起到提示功能， 告知工作人員可燃電磁流量計中是否存在火花安全隱患，其運行建立在火花判斷基礎上，對采集到的信號進行判斷，如果在安全范圍內，則認為此時不存在安全威脅， 整個加工環(huán)節(jié)可以正常運行， 反之立即停止加工，發(fā)出聲音和燈光報警，根據返回信號，鎖定火花產生位置，以便下達滅火信號。 本系統(tǒng)的開發(fā)，設置了兩種報警方式，包括聲音報警和燈光報警。 其中，聲音報警的工作原理是依據信號判斷結果下達報警命令，報警信號以聲音方式傳達，當安全隱患出現時，發(fā)出警示聲音，得到安全提示作用。 本系統(tǒng)通過連接蜂鳴器等裝置，當接收到火花信號后，連接能夠發(fā)出聲音裝置所在電路，開啟運行模式發(fā)出聲音，以此起到警示作用。燈光報警原理與聲音報警原理相似，都是根據判斷結果，確定是否接通線路，從而起到報警作用，兩者之間的差別在于報警方式不同，燈光報警是采用燈光信號方式傳達。 通常情況下，選取紅燈作為警示燈，本系統(tǒng)將此報警燈光設置為紅燈，并以閃爍狀態(tài)警示工作人員。

2.4 滅火模塊

以上模塊是對管道內環(huán)境做出的判斷， 滅火功能模塊是對管道內的火花進行處理的重要模塊，通過控制噴水閥門，處理火花管道現場安全事故。 在整個系統(tǒng)中， 利用 ModbusRTU驅動構件編寫相應控制程序。 當判斷管道內有火花出現，系統(tǒng)會通過現場采集到的信息， 獲取火花信號， 驅動滅火控制設備，開啟閥門噴水。 在此過程中，采集溫度、煙霧、火花信號，綜合分析這 3 項指標，判斷管道內火花是否徹底消除。 如果徹底消除，則關閉噴水閥門，警報解除，否則，繼續(xù)噴水，警報持續(xù)，聲音報警器和燈光報警器持續(xù)工作狀態(tài)。

3 滅火工程

為了保證滅火花系統(tǒng)在工程中起到一定安全保護作用，必須加大裝置安裝重視， 尤其是傳感器的布設和噴水閥門及噴頭等裝置的布設。 除此之外，還要對火花探測器，即傳感器的性能進行測試，如果其性能不滿足探測要求，將會導致判斷精準度下降，失去了滅火花系統(tǒng)開發(fā)意義及作用。 因此，在探究裝置安裝方案的同時，還應該對探測器進行測試分析。

3.1 裝置的安裝

（ 1 ）傳感器的布設。 根據管道空間大小，設置傳感器布設點。 在實際安裝中，需要與噴水裝置協(xié)調布設，要求一個傳感器對應一個噴水裝置，根據噴水范圍大小確定傳感器間隔點。這樣安裝的好處是，不浪費設備資源的同時，可以保證管道每個位置都有滅火安全保障。

（ 2 ）噴水閥門及噴頭的布設。 其中，噴水閥門應布設在管理人員容易接觸的位置，與管道保持一定距離，從而避免火花處理不及時，造成人員傷亡。 而噴頭的布設應避開傳感器，并保證安裝后的噴射角度可以噴灑到安全保護范圍的每一個角落。

3.2 探測器的測試

對于探測器的測試，可以采取周期性測試，每隔一段時間對此裝置性能進行一次測試即可， 從而確保其始終處于正常工作狀態(tài)，能夠為管道火花判斷提供可靠數據。 在測試當中，將此探測器分別處于有火花管道環(huán)境和無火花管道環(huán)境，觀察采集到的脈沖信號， 包括脈沖信號的產生、 波長大小等參數，對比其是否符合火花探測要求，從而做出準確判斷。 例如，當探測器位于有火花管道環(huán)境， 而采集到的脈沖信號中無上升沿信號，則判斷此探測器發(fā)生故障，不可以繼續(xù)使用。 由于探測器數量較多，分布在管道的各個位置，為了保證整個管道安全，不可以忽略任何一個探測器的測量，從而避免火災安全事故發(fā)生。

4 總 結

本文圍繞可燃電磁流量計滅火花問題展開研究， 依據火花滅火控制原理，開發(fā)一套管道滅火花系統(tǒng)。 將該系統(tǒng)劃分為信息采集、通信、報警、滅火 4 個模塊，實現管道火花信號采集、傳輸、控制，以采集到的火花信號為判斷依據，判斷當前管道內是否存在火花，下達控制命令，為管道傳送創(chuàng)造安全環(huán)境�？扇茧姶帕髁坑嫓缁鸹ㄏ到y(tǒng)研究

【摘 要】為了避免可燃電磁流量計火花安全事故發(fā)生，本文依據火花滅火控制原理，利用傳感器采集電磁流量計火花信號，通過 GRPR DTU 模塊傳輸，經過判斷分析，下達報警命令和滅火命令，形成一套完整的電磁流量計滅火花系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，本文提出了裝置的安裝要點和探測器的測試方法，以保系統(tǒng)得以正常運行，起到安全保護作用。

近年來， 我國工業(yè)發(fā)展速度較快， 很多企業(yè)主抓生產效率，忽略了安全問題，尤其是輸送與排放電磁流量計安全。 電磁流量計中空氣與可燃粉塵的混合體容易產生安全事故， 如果在傳送過程中遇到火花，很有可能爆燃，甚至引發(fā)爆炸。 為了解決此問題，開發(fā)一套滅火花系統(tǒng)顯得尤為重要。 本文將利用傳感器采集火花信息，經過信息判斷，開啟報警模式，并采取滅火處理，形成一套完整的可燃電磁流量計滅火花系統(tǒng)。

1 火花滅火控制原理

考慮到可燃電磁流量計內環(huán)境較為復雜，粉塵運動的同時，火花也跟隨運動，為了阻止兩者相遇造成燃爆安全事件，可以設計火花探測數學模型， 綜合考慮各影響因素對事件爆發(fā)的影響大小， 確定安全范圍。 在此基礎上明確滅火控制參數范圍，當傳感器采集到的數值超出此范圍，則開啟報警功能，并下達滅火處理命令，達到及時處理電磁流量計粉塵爆炸事故目的。 本文重點研究電磁流量計滅火花系統(tǒng)，不對數學模型進行介紹。

2 可燃電磁流量計滅火花系統(tǒng)的構成

系統(tǒng)由信息采集、通信、報警、滅火 4 個模塊構成。 首先，利用信息采集模塊中的傳感器采集電磁流量計內火花信息， 經過信號轉換處理，輸出可供分析的電壓信號和電流信號。 其次，借助系統(tǒng)通信模塊，將采集到的信息傳輸到判斷中心，根據探測數學模型界定的安全范圍， 判斷電磁流量計內是否存在火花爆炸安全隱患。 如果存在安全隱患，立即開啟報警模式，提示工作人員可燃電磁流量計危險，為疏散工人、采取滅火處理提供充足時間，反之，繼續(xù)監(jiān)測可燃電磁流量計內環(huán)境變化情況。 較后，依據判斷結果，當判斷結果為存在安全隱患時，開啟滅火處理功能模塊，立即啟動滅火裝置快速滅火。

2.1 信息采集模塊

該模塊以火花傳感器作為核心裝置， 利用該裝置采集電磁流量計內火花數據信息。 由于可燃電磁流量計內環(huán)境復雜，本文選取PIN 硅光電二極管作為主要元件，通過感光采集火花信息。 依據內光電效應原理，當光照射到二極管上，便會激發(fā)載流子，產生光伏效應，生成光電流，此信號的出現，代表著電磁流量計內有火花存在。

按照上述原理，在電磁流量計內合理布設傳感器，依據傳感器信息采集特性，對于布設距離的設置，以 20m 為間距，在電磁流量計多個位置布設傳感器。 在實際運行過程中，傳感器中的感光元件接收到火花信號以后， 產生感光效應， 以光電流形式發(fā)射信號，通過傳感器輸出端發(fā)出。 此部分信號的獲取，可以幫助管理人員全面掌控電磁流量計內火花產生情況， 從而避免因火花引發(fā)的爆炸事故產生。

2.2 通信模塊

該模塊是整個系統(tǒng)的數據信息傳輸橋梁， 位于采集模塊和火花判斷中心之間。 考慮到電磁流量計內部環(huán)境復雜，且不適合大量布線， 所以選取無線通信方式設計通信模塊。 本系統(tǒng)選取GPRS DTU 模塊作為通信模塊開發(fā)工具， 以移動平臺作為基搭建通信渠道，建設系統(tǒng)通信模塊。 其中， GPRS DTU 模塊是整個模塊的核心， 其工作原理是將采集到的信號以文本格式輸出，完成信號的發(fā)送與接收。 在網絡環(huán)境下，當傳感器采集到火花信號后， 位于現場終端的通信裝置會將此信號傳送到基站，再由移動平臺轉發(fā)到控制中心一端的信號接收裝置，完成信號發(fā)送與接收。 實際上，通信模塊分為兩部分，其中一部分安裝于信號采集現場， 將采集到的信號發(fā)送到系統(tǒng)的另外一端，另外一部分安裝于控制中心，用于接收現場終端發(fā)送來的信號，形成一套完整的信號發(fā)射和接收裝置，確保信號得以準確傳輸。

2.3 報警模塊

該模塊主要起到提示功能， 告知工作人員可燃電磁流量計中是否存在火花安全隱患，其運行建立在火花判斷基礎上，對采集到的信號進行判斷，如果在安全范圍內，則認為此時不存在安全威脅， 整個加工環(huán)節(jié)可以正常運行， 反之立即停止加工，發(fā)出聲音和燈光報警，根據返回信號，鎖定火花產生位置，以便下達滅火信號。 本系統(tǒng)的開發(fā)，設置了兩種報警方式，包括聲音報警和燈光報警。 其中，聲音報警的工作原理是依據信號判斷結果下達報警命令，報警信號以聲音方式傳達，當安全隱患出現時，發(fā)出警示聲音，得到安全提示作用。 本系統(tǒng)通過連接蜂鳴器等裝置，當接收到火花信號后，連接能夠發(fā)出聲音裝置所在電路，開啟運行模式發(fā)出聲音，以此起到警示作用。燈光報警原理與聲音報警原理相似，都是根據判斷結果，確定是否接通線路，從而起到報警作用，兩者之間的差別在于報警方式不同，燈光報警是采用燈光信號方式傳達。 通常情況下，選取紅燈作為警示燈，本系統(tǒng)將此報警燈光設置為紅燈，并以閃爍狀態(tài)警示工作人員。

2.4 滅火模塊

以上模塊是對電磁流量計內環(huán)境做出的判斷， 滅火功能模塊是對電磁流量計內的火花進行處理的重要模塊，通過控制噴水閥門，處理火花電磁流量計現場安全事故。 在整個系統(tǒng)中， 利用 ModbusRTU驅動構件編寫相應控制程序。 當判斷電磁流量計內有火花出現，系統(tǒng)會通過現場采集到的信息， 獲取火花信號， 驅動滅火控制設備，開啟閥門噴水。 在此過程中，采集溫度、煙霧、火花信號，綜合分析這 3 項指標，判斷電磁流量計內火花是否徹底消除。 如果徹底消除，則關閉噴水閥門，警報解除，否則，繼續(xù)噴水，警報持續(xù)，聲音報警器和燈光報警器持續(xù)工作狀態(tài)。

3 滅火工程

為了保證滅火花系統(tǒng)在工程中起到一定安全保護作用，必須加大裝置安裝重視， 尤其是傳感器的布設和噴水閥門及噴頭等裝置的布設。 除此之外，還要對火花探測器，即傳感器的性能進行測試，如果其性能不滿足探測要求，將會導致判斷精準度下降，失去了滅火花系統(tǒng)開發(fā)意義及作用。 因此，在探究裝置安裝方案的同時，還應該對探測器進行測試分析。

3.1 裝置的安裝

（ 1 ）傳感器的布設。 根據電磁流量計空間大小，設置傳感器布設點。 在實際安裝中，需要與噴水裝置協(xié)調布設，要求一個傳感器對應一個噴水裝置，根據噴水范圍大小確定傳感器間隔點。這樣安裝的好處是，不浪費設備資源的同時，可以保證電磁流量計每個位置都有滅火安全保障。

（ 2 ）噴水閥門及噴頭的布設。 其中，噴水閥門應布設在管理人員容易接觸的位置，與電磁流量計保持一定距離，從而避免火花處理不及時，造成人員傷亡。 而噴頭的布設應避開傳感器，并保證安裝后的噴射角度可以噴灑到安全保護范圍的每一個角落。

3.2 探測器的測試

對于探測器的測試，可以采取周期性測試，每隔一段時間對此裝置性能進行一次測試即可， 從而確保其始終處于正常工作狀態(tài)，能夠為電磁流量計火花判斷提供可靠數據。 在測試當中，將此探測器分別處于有火花電磁流量計環(huán)境和無火花電磁流量計環(huán)境，觀察采集到的脈沖信號， 包括脈沖信號的產生、 波長大小等參數，對比其是否符合火花探測要求，從而做出準確判斷。 例如，當探測器位于有火花電磁流量計環(huán)境， 而采集到的脈沖信號中無上升沿信號，則判斷此探測器發(fā)生故障，不可以繼續(xù)使用。 由于探測器數量較多，分布在電磁流量計的各個位置，為了保證整個電磁流量計安全，不可以忽略任何一個探測器的測量，從而避免火災安全事故發(fā)生。

4 總 結

本文圍繞可燃電磁流量計滅火花問題展開研究， 依據火花滅火控制原理，開發(fā)一套電磁流量計滅火花系統(tǒng)。 將該系統(tǒng)劃分為信息采集、通信、報警、滅火 4 個模塊，實現電磁流量計火花信號采集、傳輸、控制，以采集到的火花信號為判斷依據，判斷當前電磁流量計內是否存在火花，下達控制命令，為電磁流量計傳送創(chuàng)造安全環(huán)境。