周非 王興睿 徐炳科 宮航

（中國(guó)石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

周非 王興睿 徐炳科 宮航

（中國(guó)石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

為應(yīng)對(duì)H2S等有毒氣體泄漏產(chǎn)生的環(huán)境和安全問(wèn)題，采用多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。文章對(duì)RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理和功能進(jìn)行介紹，結(jié)合龍崗62井放噴過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，剖析該設(shè)備在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用表明：該設(shè)備作為可移動(dòng)式多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行遠(yuǎn)程應(yīng)急監(jiān)測(cè)。

多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)；H2S；應(yīng)急監(jiān)測(cè)

0 引 言

人體吸入H2S可引起急性中毒和慢性損害，吸入H2S濃度1000mg／m3數(shù)秒鐘，很快會(huì)出現(xiàn)急性中毒，進(jìn)而引起呼吸麻痹而死亡［1-4］。西南油氣田公司有眾多的含H2S天然氣井站與天然氣凈化廠，當(dāng)突發(fā)含H2S天然氣泄漏的環(huán)境問(wèn)題時(shí)，采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析方法進(jìn)行大氣采樣、化驗(yàn)分析等需要耗費(fèi)大量時(shí)間，不利于及時(shí)掌握應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)狀況，從而耽誤搶險(xiǎn)［5-6］。因此，需要有適合應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)、能快速對(duì)H2S等有毒氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)的便攜式監(jiān)測(cè)儀器。由加拿大BW公司生產(chǎn)的RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)具有便攜、易操作、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、安全性高等特點(diǎn)，適合應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

1 RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)

RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)是可遷移多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可用于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)有毒氣體。它由探測(cè)器、傳感器和控制器組成，具有防腐、防塵、防水、防爆特性。應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)放置探測(cè)器和傳感器即可，其內(nèi)置電池最多可連續(xù)工作30d，安裝后無(wú)需留人值守，確保了監(jiān)測(cè)人員的安全；在距探測(cè)器3km范圍內(nèi)的安全地帶安裝控制器，通過(guò)無(wú)線傳輸接收應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器發(fā)回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

1.1 儀器構(gòu)成及原理

RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)主要由探測(cè)器和控制器兩部分構(gòu)成。

探測(cè)器由主板、操作／顯示面板、數(shù)據(jù)傳輸天線、遠(yuǎn)程傳感器、電池、聲音可視報(bào)警等部件構(gòu)成。探測(cè)器安裝于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。安裝完成后，通過(guò)傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空氣中H2S氣體進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸天線無(wú)線傳送至遠(yuǎn)端控制器上。

控制器由主板、傳輸器、LCD顯示面板、聲音報(bào)警、天線連接器、通道開(kāi)關(guān)、電池等部分組成?？刂破髦饕窃谶h(yuǎn)端安全地帶接收監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并在顯示面板上顯示數(shù)值。

1.2 儀器操作

探測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢，工作人員只需按下面板上“POWER”鍵便可離去，探測(cè)器將自動(dòng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)空氣中H2S氣體濃度并實(shí)時(shí)向控制器傳送數(shù)據(jù)。

對(duì)于控制器，在確認(rèn)使用中的傳感器處于開(kāi)啟和正常工作狀態(tài)后，打開(kāi)控制面板上對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道開(kāi)關(guān)即可。

2 RigRatⅢ應(yīng)急監(jiān)測(cè)應(yīng)用

2.1 龍崗62井放噴監(jiān)測(cè)

2.1.1 監(jiān)測(cè)目的與地點(diǎn)

本次監(jiān)測(cè)位于廣元市蒼溪縣范圍內(nèi)的龍崗62井，主要監(jiān)測(cè)放噴過(guò)程中放噴池周圍區(qū)域地面大氣中H2S和SO2含量，確保周邊工作人員安全。

此次共設(shè)立8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中H2S和SO2含量，其中井口附近設(shè)立一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在污水池邊設(shè)立一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在放噴池周圍設(shè)立6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（距放噴口50～150m）。

2.1.2 數(shù)據(jù)獲取與存儲(chǔ)

在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中兩臺(tái)接收器分別同時(shí)接受各自4個(gè)探測(cè)器發(fā)回的8組數(shù)據(jù)（每臺(tái)探測(cè)器同時(shí)發(fā)出H2S和SO2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)）。在長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，為了便于記錄和查詢數(shù)據(jù)，在接收器終端會(huì)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)隨時(shí)記錄并存儲(chǔ)接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，工作流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)傳輸接收存儲(chǔ)示意

本系統(tǒng)采用SQLServer2000數(shù)據(jù)庫(kù)，建立“GAS＿DETECTION”數(shù)據(jù)庫(kù)，并在其下建立“Real-Value”表用于記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，“RealValue”表中設(shè)有數(shù)據(jù)記錄時(shí)間字段（RealDate）、探測(cè)器編號(hào)字段（ChannelID）、傳感器字段（SensorID）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)字段（RealValue）等，系統(tǒng)每5s自動(dòng)記錄一次數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.1.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

此次監(jiān)測(cè)從11：40開(kāi)始，16：40結(jié)束，共5h。期間，點(diǎn)火放噴3h左右。放噴過(guò)程中，共有兩個(gè)探測(cè)器的SO2探頭分別短暫地監(jiān)測(cè)到1000～12000 mg／m3，其余探測(cè)器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均為0。

測(cè)出非零數(shù)據(jù)的探測(cè)器分別位于放噴池左后側(cè)40m左右區(qū)域（探測(cè)值見(jiàn)表1）和放噴池正對(duì)150m左右區(qū)域（在13：57左右不到1min時(shí)間里探測(cè)到1000mg／m3的SO2）。

表1 放噴池左后側(cè)探測(cè)器SO2探出值

從探測(cè)器探測(cè)結(jié)果來(lái)看，在放噴池周圍工作區(qū)域內(nèi)基本沒(méi)有H2S燃燒后產(chǎn)生的SO2氣體，偶爾個(gè)別探頭有探出值，工作區(qū)域整體處于安全狀態(tài)，究其原因有以下幾點(diǎn)：

①放噴過(guò)程中，由于氣體壓力，使天然氣燃燒后的氣體處于整體向上抬升的過(guò)程。

②放噴過(guò)程中，微風(fēng)，風(fēng)向略微吹響放噴池后方，燃燒后的氣團(tuán)在近地面主要向放噴池后方和左右兩側(cè)抬升。因此，在放噴池左后側(cè)的探測(cè)點(diǎn)有探出值。

③SO2氣體密度較空氣密度大，因氣體壓力在短暫抬升后，將慢慢下降。因此，在距離放噴池較近的探測(cè)點(diǎn)沒(méi)有探測(cè)出SO2氣體，而在距離較遠(yuǎn)的地方有探出值。

2.2 凈化廠突發(fā)泄漏應(yīng)急監(jiān)測(cè)

對(duì)于某天然氣凈化廠突發(fā)含H2S原料氣泄漏，為了更好地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)H2S氣體擴(kuò)散濃度值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)應(yīng)急工作，應(yīng)急小組成員迅速將多個(gè)RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)器安放在上、下風(fēng)向不同距離處。開(kāi)啟探測(cè)器后迅速離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。探測(cè)器與控制器之間的無(wú)線通信距離最大可達(dá)3km。因此，將控制器安放在距離泄漏現(xiàn)場(chǎng)2～3km的安全地帶，以便保證現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員的安全。探測(cè)器與控制器正常工作狀態(tài)下，探測(cè)器通過(guò)無(wú)線信號(hào)將現(xiàn)場(chǎng)H2S監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至控制器，并在控制器顯示面板上顯現(xiàn)出傳送的濃度值。探測(cè)器在不充電的情況下可連續(xù)工作30d，更大限度地保證了監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。應(yīng)急監(jiān)測(cè)流程如圖2所示。

圖2 應(yīng)急監(jiān)測(cè)流程

除了應(yīng)急監(jiān)測(cè)外，RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)還可以用于常規(guī)監(jiān)測(cè)，比如在管道或罐區(qū)周邊監(jiān)測(cè)，以防泄漏。

3 結(jié)束語(yǔ)

不銹鋼結(jié)構(gòu)的RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)作為可移動(dòng)式多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，靈活的系統(tǒng)配置可以組成無(wú)線遠(yuǎn)程氣體監(jiān)控系統(tǒng)，其在移動(dòng)工作地點(diǎn)的優(yōu)越性能已經(jīng)被確認(rèn)，比如鉆探／服務(wù)平臺(tái)、災(zāi)難應(yīng)變小組和環(huán)境監(jiān)控等，對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境中的CH4、H2S、SO2、NO2等有毒有害氣體可有效地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與監(jiān)控。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，RigRatⅢ多點(diǎn)式無(wú)線探測(cè)系統(tǒng)中探測(cè)器與控制器之間的無(wú)線通信信號(hào)強(qiáng)弱與它們之間的地形地物有關(guān)。若有較多的高樓等遮擋物，控制器接收信號(hào)會(huì)變?nèi)酰踔習(xí)o(wú)信號(hào)接收。因此，此系統(tǒng)在高樓密集的城市內(nèi)使用具有較大局限性，但對(duì)處于野外的井站、凈化廠等應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)可以有很好的應(yīng)用。

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（編輯 石津銘）

j.issn.1005-3158.2015.02.015

1005-3158（2015）02-0049-02

2014-08-06）

周非，2008年畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)，碩士，現(xiàn)在中國(guó)石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院從事油氣田環(huán)境監(jiān)測(cè)、溫室氣體排放及低碳技術(shù)研究工作。通信地址：四川省成都市天府大道北段12號(hào)中國(guó)石油西南油氣田科技大廈1517，610041