气体检测报警仪器的展望
安全气体报警检测仪器现状（1）
目前全世界气体报警仪生产的企业有数百家，规模较大企业有几十家，市场产品规格三、四百种，比较有名的国外企业有德国的德尔格、日本新宇宙、日本理研、法国奥德姆、英国DET－TROICS、美国GASTENT、瑞士的S+M传感和检测技术设备等公司。
气体报警仪根据检测对象分可燃性气体检测报警仪，有毒气体检测报警仪，氧气报警仪三大类。从检测原理上分为半导体式、催化燃烧式、热导式、光谱吸收、PID式（光离子化）等。
另外仪器从结构和方法上共分为三类，袖珍式、便携式和固定式。袖珍式仪器的监测方法以扩散法为主，适合于危险作业环境中安全工作人员随身携带使用，有单一和复合型两种，复合型可测试1－5种气体，广泛应用于石油化工、城防、人防随时检测。如加油站、液化气站、油库、输油站、运油的车辆。便携式监测仪器为泵吸式。泵吸式一般带有长长的取样管，可用于危险作业场所，对未知浓度的有毒有害易燃易爆气体进行检测，如管道、下水道、船舱、气罐等，适合于检测人员定期进行安全检测和日常检测。固定式监测仪器，用于实时在线监测，安装于可能产生的危险事故现场，实现实时监测报警，其监测方法以扩散法为主。
固定式又分三类，一是单片机智能化监控系统，二是工控机监控系统，三类是以DCS控制技术为基础发展起来的检测系统。第一类技术发展成熟，根据点数分为单点、2点、4点、8点、16点，16点以上采用积木式结构，其中每2点为一基本单元，可组合为上百点。第二类是工控机监控系统，由于计算机可以将监测监控技术，专家系统，危险源泄漏计算模型，多媒体功能溶为一体。可实现远程监测的数据存档、报警、打印、事故处理指导、监测物质的理化性质查询、泄漏模拟计算、评估有毒有害易燃易爆气体危险源危害程度等功能。对事故预防、事故处理、事故分析，保障生产的安全、减少事故发生、都具有积极意义。由于这类系统价位适中，功能全，能被广大用户所接受，推广也容易。虽然这类系统的稳定不如单片机系统，但如果这类系统在施工和隔离技术下功夫，系统的稳定性也是能达到保障的。国外大公司均有此类技术。第三类是以DCS控制技术为基础发展起来的检测系统。这类系统主要提高了检测的稳定性、可靠性。但是，系统的运行费用、主机系统的造价高，最基本的系统报价就要20万元（不含探头）国外报价更高。因此该技术推广起来也较困难，应用在安全检测技术上还有一定的差距，只是在煤矿领域用得较多。
在野外和临时的检测中，在许多危险场所中采用单一的测试手段已不能满足安全需要，往往先进行泵吸法测试，完成之后，还需要手持式实时检测作业环境，进一步保证工作人员的安全。如果一台仪器能将扩散法、泵吸法两种检测手段融为一体，采用一机分体多探头结构，增加传感器的失效判断和实用功能，则该仪器大大方便使用者，目前国外已有类似仪器。
在生产安全使用的安全监测监控系统中，以单片机式的固定监测监控为主，这类系统虽然能完成现场的监测报警和监控。但在事故发生后往往不能及时完成事故存档，给事故分析带来困难。而且由于监控仪表在现场，厂领导不能及时了解危险情况，不能及时控制事态发展，延误事态处理战机。1997年6月27日，北京东方化工厂的爆炸事故，给国家和人民的生命财产造成巨大的损失，虽然安装了进口的安全监控仪表，但事故之后，至今尚未探明引发事故的原因，其原因在于监测系统没有远程数据存档系统。因此，普及远距离的监测监控和数据存档技术就非常必要。
安全气体报警检测仪器展望（2）
1 仪器小型化
随着传感器的小型化、集成化袖珍仪器越来越小，Burr－Brown公司已提供红外发光管－放大器的气体传感器；美国DETCON公司在41N的硅片上制成了950个H2S传感器，如日本已经开发手表大小的气体报警仪。
2 智能化
所谓智能化就是传感器中嵌入微处理器，使仪器具有控制校准和监视故障功能。
3 多功能化
所谓多功能化，一台仪器在微处理器的控制下，可实现更多参数测试，或主机可替换探头，实现更多气体的检测，从而降低多种气体的测试成本。其中以传感器的多功能化尤为明显。如Motorla公司将化学传感器与压力和速度传感器集成。
4 通用化
一种仪器可测试一大类气体，如光离子检测仪可测试所有挥发性有机物（VOC），这种仪器在进入未知危险环境时，对未知气体进行一种通用性检测。而且在各类应急事故发生时，这类仪器可迅速确认防护措施、对各类气体成分进行现场低浓度、连续的监测、寻找泄漏点、圈定污染范围、估计事故发展趋势，应当成为各级安全、消防、劳卫、环境等部门保护工人健康、设备安全的必须手段。
5 网络和嵌入式互联网化
80年代末，由于台式计算机出现，特别PC机的出现和普及，使危险源监测预警技术发展更加迅速，并在监测预警技术中引入了控制技术、通讯技术、专家系统、事故处理方案、危险源泄漏扩散模拟计算等重要技术，使危险源监测预警技术更加完善。近年来，随计算机检测技术的可靠性提高和网络化技术的普及，危险源预警系统从过去的集中监测预警体系结构向多层分布式监控预警系统发展，一个城市的危险源要实现系统化检测，计算机化和网络化应该是现场连续检测的发展方向，而嵌入式互联网技术又是危险源网络化的基础。
为此我们不能不谈互联网技术，传统的互联网应用是以PC为中心，有两种方案，一种PC网关+专用网方案，另一种是32位MCU+RTOS（实时多任务操作系统）的方案，前者依赖PC机作为网关进行协议转换，在多个单片机系统分散的情况下，专用网络布线极为不便；需要在PC机上安装专门的协议转换软件，而这些软件通常是由第三方软件商提供，费用较高。32位MCU+RTOS方案是采用32位高档单片机，在RTOS（实时多任务操作系统）的平台上进行软件开发，在嵌入式系统中实现TCP/IP的协议处理。由于采用高档单片机，这个方案可以完成很多复杂的功能。它的缺点是：高档单片机价格较高，开发周期较长；并需要购买昂贵的RTOS开发软件，对开发人员的开发能力要求较高。
90年代中期，UBICOM提出了MCU+虚拟软件包的方案，它采用UBICOM公司的8位超高速单片机实现互联网接入功能，每秒运行数据能力达1亿次，在1998年与Intel的PentiumⅡ等一起被评为世界十大处理器。UBICOM单片机属RISC结构，芯片上有Flash程序存储器，可以在安装到系统中后进行编程和调试。工作在100MHz时执行指令的速度可以达到100MIPS，所有I/O可以通过编程灵活地配置。因此，UBICOM单片机可以轻松地实现虚拟外设的功能。CPU通过执行虚拟软件模块直接驱动普通I/O口实现硬件外设功能（如UART、I2C、SPI、Caller、ID、FSK等）。最引人注目的是，UBICOM单片机可以运行流行的互联网协议栈，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP及PPP，在外接一个以太网控制芯片的情况下还可以实现互联网（IEEE802.3）协议处理，使该单片机系统可以直接通过RJ45连到以太网网上。由于UBICOM单片机的速度极高，能够实现实时多任务操作，可以在MCU执行数据采集和控制功能的同时把数据打包并传送到互联网上。用8位微控制器通过ISP接入互联网，不需要使用PC机或高档单片机；同时UBICOM公司免费提供用于互联网处理的软件模块。可以大幅度地缩短开发周期并降低开发成本。据网络专家预测，将来在互联网上传输的信息中，有70%的是来自小型嵌入式系统。一个城市要建立和普及大型的危险源网络检测系统，小型嵌入式危险源监控系统应用必然是一种发展方向，是替代非网络化单片机固定式气体报警系统和造价较高计算机、DCS安全检测系统的最佳选择。
（扬铸 姜传胜）
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