危険なガスを検知することで命を救うことができます

有害ガスの数の増加は、人類一般および多くの産業の労働者に深刻な脅威をもたらします。これらのガスは、化学工業、石油精製、石材、プラスチック、食品加工などの天然または人工の供給源から発生する可能性があります。それらが環境に漏れるリスクがあるため、環境と労働者を保護するための安全手順が必要です。一酸化炭素、硫化水素、塩化スルホニル、ホスフィン、塩化ニトロシルなどの一般的に発生する汚染物質など、さまざまな種類のガス検知器を使用してさまざまなガスを検出します。

触媒センサー

ペリスター/触媒ビーズ（CB）センサーは、ほぼ1世紀前から存在しており、水素、酸素、硫化水素、メタン、ブタン、プロパン、一酸化炭素などの可燃性ガスに反応します。それらには2つのビーズがあります。触媒でコーティングされたアクティブビーズで、周囲のガスが発火する温度を下げます。燃焼の結果、このビードは熱くなり、参照ビードとの間に温度差が生じます。熱により、ガスの種類と濃度に応じて抵抗が変化します。ビードはホイートストンブリッジの片方の脚であるため、この抵抗の変化により出力電圧信号が生成されます。触媒ビーズ可燃性センサーは、単一のガスを検出するために使用すると、迅速かつ正確になります。ただし、このテクノロジーは、シリコーンや鉛化合物への曝露によるセンサー中毒の影響を受けます。

さらに、複数のガス検知センサーでは、これらのセンサー検知器は、単一のガスに校正されている場合、他のすべてのガスについて誤った読み取り値を示す可能性があります。校正用の可燃性ガスの正しい選択は、業界の用途とその特定の業界の潜在的なガスの危険性によって異なります。たとえば、プロパンディストリビューターの場合、危険はプロパンです。下水道では、主な危険はメタンです。

複数の可燃性ガスが存在する複雑な環境では、センサーを選択する際に多くの質問を考慮する必要があります。最も重要なのは、爆発下限界（LEL）—生成可能な空気中のガスの最低濃度（体積パーセント）です。発火源の存在下での閃光。

• 可燃性ガスとは何ですか？

• 最も普及しているガスはどれですか？

• LELのパーセントとしてのそれらの濃度は何ですか？

• どのタイプのセンサーが必要ですか—単一ガスまたは複数ガス？

NevadaNano（Sparks、NV）独自の技術である分子特性分光計（MPS）センサーは、混合物を含む可燃性または可燃性ガスの存在を検出し、それらを水素、メタン、軽質ガス、中ガス、または重質ガスに分類できます。水素や重質炭化水素など、広範囲の可燃性ガスをすばやく検出できます。 MPSセンサーは、触媒ビーズセンサーとは異なり、化学反応ではなく物理的特性に基づいて測定されるため、中毒になることはありません。キャリブレーションは不要で、センサーが使用できなくなったり危険にさらされたりした場合にユーザーに通知するためのフェイルセーフ機能と組み込みの診断機能を提供します。

MPS可燃性ガスセンサーのトランスデューサーは、ジュールヒーターと測温抵抗体が組み込まれた微細加工された膜です。微小電気機械システム（MEMS）トランスデューサーは、プリント回路基板に取り付けられ、周囲の空気に開放された頑丈なエンクロージャー内にパッケージ化されています。可燃性ガスの存在は、トランスデューサーによって測定される空気/ガス混合物の熱力学的特性の変化を引き起こします。

個人の安全監視へのシステムアプローチ

Universal Site Monitoring（USM）—オーストラリアのダーウィンNT —は、ウェアラブルの個人用安全監視デバイス、通信ハブ、およびレポートと管理ソフトウェアの統合システムを設計および開発しました。

Heroハンドヘルドパーソナルセーフティモニターには、標準バージョンのモデル825と、ATEX / IECEx認定バージョンのモデル715があります。一酸化炭素（CO）、硫化水素（H ₂ ）を検出します。 S）、爆発性ガス（LEL）、および酸素（O ₂ ）、触媒センサーを使用します。これには、マイクロコントローラー、ガスセンサー、温度センサー、加速度計、ジャイロスコープ、可聴アラーム用スピーカー、セルラーモジュール、GNSS、およびZigbeeが含まれます。

ガスセンサーは、センサーからのアナログ出力をデジタル形式に変換する外部アナログ-デジタルコンバーター（ADC）モジュールを使用します。デジタルデータは、I2Cシリアル通信プロトコルを使用してマイクロコントローラーに転送されます。

加速度計とジャイロスコープは、GNSSとともに、作業者の位置、地上速度、高度、スリップ、トリップ、および落下を決定するために使用されます。

Universal Data Interface（UDI）スマートアラートおよびナビゲーションシステムは、制御室用に開発されたWebベースのアプリケーションであり、PersonalSafetyMonitorからのライブデータを監視します。 Personal Safety Monitorは、すべてのデータをLCD画面に表示し、Universal Data Interfaceに送信して、セルラー、GNSS、またはZigbeeのいずれかの利用可能なネットワークを使用して、リアルタイムの監視、分析、構成、および通信を行います。同社は、ハードウェアとユニバーサルデータインターフェイス（UDI）のスマートアラートおよびナビゲーションソフトウェアを組み合わせて、統合された2G / 3G/4Gセルラー接続を備えた接続された労働者安全ソリューションを実現しました。

トリガーとアラームは、高濃度または低濃度のガス検知のために制御室からリモートで設定でき、アラームのレベルもサイトの要件に応じて構成できます。リモートオペレータは、アラーム、クリティカルまたは警告アラームのさまざまな段階を定義し、検出された4つのガスの特定の濃度に応じてそれらを設定できます。たとえば、ユーザーは一酸化炭素10 PPM以下に応じて警告トリガー/アラームを設定したり、一酸化炭素100PPM以上に応じてアラームレベルを警告からクリティカルに変更したりできます。

クリップオンガスセンサー

より高度な分子特性分光計（MPS）センサー技術は、USMの低エネルギー（BLE）クリップオンガスセンサーで使用されています。このセンサーは認定されており、安定しており、中毒の影響を受けず、キャリブレーションは必要ありません。最大15個の可燃性LELガス、および水素、大気圧、温度、湿度を検出できます。 Clip-Onを使用すると、エンドユーザーは、AndroidおよびiOSデバイス用のモバイルGeneral Asset Monitorアプリケーションを使用して、携帯電話のフリートをユニバーサルデータインターフェイスに接続することにより、現場でのガスリスクを監視できます。

生体認証モニター

USMは、労働者の血中酸素、心拍数、体温を感知する、本質的に安全な生体認証モニターも開発しています。データは、PersonalSafetyMonitorまたはGeneralAssetMonitorモバイルアプリを介してUniversalDataInterfaceスマートアラートおよびナビゲーションシステムにリアルタイムで送信されます。このデバイスは、設定されたパラメータを使用して労働者の健康指標を監視し、危険な環境での命を救うのに役立ちます。労働者に心臓の状態があることがわかっていて、一定量の心拍が危険である可能性がある場合は、その特定の労働者にアラームレベルを設定できます。ハートビートが定義された値を超えると、アラームがトリガーされ、ライブデータが制御室のリモートオペレーターに送信され続けます。リモートオペレーターはダッシュボードでアラームステータスを確認し、すぐに個人に連絡するか、緊急ヘルプを送信できます。

メッシュアクセスポイント

メッシュアクセスポイント（MAP）を使用すると、Zigbee通信プロトコルを介してPersonalSafetyMonitorとUniversalDataInterfaceの間でデータをワイヤレスで送信できます。 Zigbeeデバイスは短距離（10〜100メートル）で信号を送信しますが、MAPはメッシュネットワークを利用しているため、各デバイスは信号を受信して​​繰り返し、範囲内の他のネットワークデバイスに転送します。これは、危険なガス、高温、空気の質の悪さ、湿度などの困難な環境でデータを受信する問題と、地下鉱山などの視線が悪いという問題に対処します。

さまざまな業界のニーズへの対応

一酸化炭素ガスは、鉄鋼製造業、特に高炉周辺で最も危険な物質の1つです。

多数のガスが鉱業に関連しており、一般に可燃性、毒性、窒息性のタイプに分類されます。遭遇するより一般的なガスのいくつかは、メタン、二酸化炭素（CO ₂ ）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NO、NO ₂ ）、硫化水素（H ₂ S）、および二酸化硫黄（SO ₂ ）。メタンは最も一般的な可燃性の爆発性LELガスです。空気よりも軽く、無臭で、5％から15％の濃度で爆発します。これらの危険なガスは、地下開発中、および地表と地下の両方の掘削から検出されることがよくあります。

石油およびガス産業の労働者は、可燃性の蒸気またはガスの発火による火災および爆発のリスクに直面しています。井戸ガス、蒸気、硫化水素などの可燃性ガスは、井戸、トラック、生産設備、またはタンクやシェールシェーカーなどの地表設備から放出される可能性があります。発火源には、静的、電気エネルギー、直火、稲妻、タバコ、切断および溶接ツール、高温の表面、摩擦熱などがあります。

統合された安全監視

統合された危険な雰囲気の監視システムの目標は、危険なガス、温度、湿度など、環境の現在の状態に関する正確な情報を提供することにより、労働者を安全に保つことです。このテクノロジーは、災害時の救助活動にも役立ちます。これは、事故の正確な場所、人員がいる場所に関する情報を提供し、ユニバーサルデータインターフェイスの制御室のオペレーターと危険にさらされている労働者との間の双方向通信を提供することによって行われます。

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この記事は、Universal Site Monitoring（Darwin NT、オーストラリア）のテクニカルセールスエンジニアであるUmerFarooqによって書かれました。詳細については、Farooq氏にお問い合わせください。このメールアドレスはスパムボットから保護されています。表示するにはJavaScriptを有効にする必要があります。または、こちらにアクセスしてください 。