【摘 要】為了避免可燃電磁流量計火花安全事故發生，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。為了充分發揮系統功能，本文提出了裝置的安裝要點和探測器的測試方法，以保系統得以正常運行，起到安全保護作用。

近年來， 我國工業發展速度較快， 很多企業主抓生產效率，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，甚至引發爆炸。 為了解決此問題，開發一套滅火花系統顯得尤為重要。 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。

1 火花滅火控制原理

考慮到可燃電磁流量計內環境較為復雜，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，不對數學模型進行介紹。

2 可燃電磁流量計滅火花系統的構成

系統由信息采集、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，繼續監測可燃電磁流量計內環境變化情況。 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， 以光電流形式發射信號，通過傳感器輸出端發出。 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的爆炸事故產生。

2.2 通信模塊

該模塊是整個系統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。 本系統選取GPRS DTU 模塊作為通信模塊開發工具， 以移動平臺作為基搭建通信渠道，建設系統通信模塊。 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，完成信號的發送與接收。 在網絡環境下，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，再由移動平臺轉發到控制中心一端的信號接收裝置，完成信號發送與接收。 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， 將采集到的信號發送到系統的另外一端，另外一部分安裝于控制中心，用于接收現場終端發送來的信號，形成一套完整的信號發射和接收裝置，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， 整個加工環節可以正常運行， 反之立即停止加工，發出聲音和燈光報警，根據返回信號，鎖定火花產生位置，以便下達滅火信號。 本系統的開發，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，發出警示聲音，得到安全提示作用。 本系統通過連接蜂鳴器等裝置，當接收到火花信號后，連接能夠發出聲音裝置所在電路，開啟運行模式發出聲音，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，本系統將此報警燈光設置為紅燈，并以閃爍狀態警示工作人員。

2.4 滅火模塊

以上模塊是對管道內環境做出的判斷， 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，繼續噴水，警報持續，聲音報警器和燈光報警器持續工作狀態。

3 滅火工程

為了保證滅火花系統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，失去了滅火花系統開發意義及作用。 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，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境和無火花管道環境，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，則判斷此探測器發生故障，不可以繼續使用。 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，開發一套管道滅火花系統。 將該系統劃分為信息采集、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，為管道傳送創造安全環境。可燃電磁流量計滅火花系統研究

【摘 要】為了避免可燃電磁流量計火花安全事故發生，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。為了充分發揮系統功能，本文提出了裝置的安裝要點和探測器的測試方法，以保系統得以正常運行，起到安全保護作用。

近年來， 我國工業發展速度較快， 很多企業主抓生產效率，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，甚至引發爆炸。 為了解決此問題，開發一套滅火花系統顯得尤為重要。 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。

1 火花滅火控制原理

考慮到可燃電磁流量計內環境較為復雜，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，不對數學模型進行介紹。

2 可燃電磁流量計滅火花系統的構成

系統由信息采集、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，繼續監測可燃電磁流量計內環境變化情況。 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， 以光電流形式發射信號，通過傳感器輸出端發出。 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的爆炸事故產生。

2.2 通信模塊

該模塊是整個系統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。 本系統選取GPRS DTU 模塊作為通信模塊開發工具， 以移動平臺作為基搭建通信渠道，建設系統通信模塊。 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，完成信號的發送與接收。 在網絡環境下，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，再由移動平臺轉發到控制中心一端的信號接收裝置，完成信號發送與接收。 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， 將采集到的信號發送到系統的另外一端，另外一部分安裝于控制中心，用于接收現場終端發送來的信號，形成一套完整的信號發射和接收裝置，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， 整個加工環節可以正常運行， 反之立即停止加工，發出聲音和燈光報警，根據返回信號，鎖定火花產生位置，以便下達滅火信號。 本系統的開發，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，發出警示聲音，得到安全提示作用。 本系統通過連接蜂鳴器等裝置，當接收到火花信號后，連接能夠發出聲音裝置所在電路，開啟運行模式發出聲音，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，本系統將此報警燈光設置為紅燈，并以閃爍狀態警示工作人員。

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，繼續噴水，警報持續，聲音報警器和燈光報警器持續工作狀態。

3 滅火工程

為了保證滅火花系統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，失去了滅火花系統開發意義及作用。 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，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境和無火花電磁流量計環境，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，則判斷此探測器發生故障，不可以繼續使用。 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，開發一套電磁流量計滅火花系統。 將該系統劃分為信息采集、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造安全環境。