红外技术在化工安全监测领域的应用

红外技术在化工安全监测领域的应用

连斌

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摘要：在工业过程控制领域中，石油化工、煤炭、冶炼等高危行业的生产过程涉及的流程非常多且相对复杂，需加以精确控制以提高整体过程的生产效率，这对测量仪器的精确度、响应速度、可靠性提出了更高的要求。另外，石油化工、煤炭这类工厂排出的有毒有害、易燃易爆气体会污染环境，威胁人类的生存环境，实时监测工厂和大气中的气体，掌握气体泄漏、排放情况，对保护生态环境有着重要意义。随着科学技术的不断进步，监测技术手段不断发展变化，光学测量方法——红外技术，如傅里叶变换红外光谱技术、差分吸收激光雷达技术、可调节二极管激光吸收光谱技术等，凭借其灵敏度高、响应速度快、适合现场实时在线监测等优势在工业过程控制、大气环境监测、化工气体监测、生物医疗等领域脱颖而出。

关键词：红外技术；化工；安全监测；应用

1红外技术应用分析

集光电成像、计算机、图像处理为一体的红外技术，具有响应时间快、分辨率高和实时在线检测等优点。广泛应用于国防、原油化工、航空航天、环境检测等行业。19世纪初，美国科学家斯佩里。赫歇尔测试表明，红外感应是指当物体高于绝对零度时，它不断发出红外辐射。此后，红外技术逐渐进入快速发展的环节。自20世纪50年代以来，红外技术在国防工业中得到了普遍的发展趋势，例如英国F-117隐形轰炸机和美国gri企业地面战斗机，它们携带了一流的夜视监控机器和设备；20世纪70年代以后，红外技术逐渐应用于原油化工、诊断与治疗、微生物、农业等商业行业。由于科学技术的发展趋势，化学检测行业出现了各种红外监测系统，如红外热成像技术、傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术、差分信号消解和吸收毫米波雷达（DIAL）技术、可调二极管激光光谱（TDLAS）技术、，化工企业可以利用红外技术获得化学品在红外波段相对分散的特征吸收峰。根据收集的统计数据，通过配套设施的手机软件进行梳理和分析，分析化学工作条件下的化学成分和趋势分析，判别是否存在化学泄漏；红外技术还可以用于检测高压容器、加热炉、储罐等设备设施的压力变化、腐蚀和损坏，以确保化工企业的安全生产。

2红外技术在化工安全监测领域的应用

2.1保温层检测

保温层是许多化工机械设备不可缺少的一部分。化工生产作业中，管道和机械设备的管道交叉聚集，可能导致保温层缺失的问题，导致设备运行过程中明显的供热外流，危及机械设备的运行效率。根据相应的检测工作，可以快速对红外热像仪下的隔热层进行技术检测，并且可以详细准确地掌握隔热层的位置。请在此基础上采取相应的方法对保温层进行修补，以促进保温层在化工设备运行中充分发挥其功效，减少保温层失效引起的机械故障。

2.2溶液液位检测

红外热像仪在化工机械设备中的关键技术之一，也可用于水溶液液位计的检测。在化学品储罐液位检测下，红外热像仪的技术性不仅可以保证检测精度，而且对机器设备停机或常见故障有一定的预防作用，从而防止化工设备运行中的各种安全隐患。化工机械和设备中有多种电气开关。红外热像仪的技术应用可以保证检测人员的安全。

2.3化工安全区域在线快速监测系统运转模式

根据红外技术，集成云计算技术、数字双胞胎、时间序列数据库等新技术，构建了化工安全区域在线快速监测系统。监控系统根据云技术获取云服务器的各种网络资源，合理提高监控系统的信息存储容量和信息处理水平，即时接受和解决各种来源的信息数据，通过人工智能技术进一步增强数据统计分析和处理能力；在安全风险较大的化工作业区域设置红外检测硬件配置，进行实时监控，辅以温度传感器、液压传感器、空气流量计等传感器机械设备，获取生产运行机械设备的态势数据信息；根据无线通信技术，将获取的数据传输到时间序列数据库进行数据存储，并为监测系统提取数据进行基础研究；依托数字孪生技术，对从时间序列数据库中获取的化工企业生产经营设备状态数据信息进行整理和创建投影实体模型，并根据即时反馈的数据监控，完成化工生产经营机械设备物理实体行的动态更新；监测系统全面梳理红外数据监测、数字双投影实体模型等数据信息，从时间序列数据库、化工企业生产资料数据库系统、化工安全生产事故数据库系统等中提取数据。，根据分析和解决方案信息数据，获取反映化工企业安全监控区域的数据统计分析表，并上报各化工企业监管人员，为安全应急管理决策提供依据。

2.4气体泄漏检测

化工生产中有许多气体，如液化天然气、压缩天然气等。这些蒸汽具有独特的特性，需要特殊的仪器设备和技术来完成检测工作。如果在测试工作中实际操作不规范，将伴随着气体泄漏等风险，造成明显的事故和损害。红外热像仪技术应用后，在气体泄漏检测水平上也非常合理。每个化工企业都可以利用这项新技术对气体泄漏点进行检测。在高效准确的检测下，对检测结果进行分析判断后，通知相关人员在最短的时间内到达气体泄漏点并完成相应的解决方案，消除气体泄漏给化工企业带来的安全风险。

2.5化工安全区域在线快速监测系统在化工生产作业环节的安全监测效果

化学品生产环节。化工企业在生产过程中，化工原辅材料种类多，工艺流程多样，涉及的设备和管道数量大，安全隐患较大。一旦发生安全生产事故，很容易造成羊群效应。监控系统采用红外技术和数字孪生技术，在化工生产区域内进行物理和互联网的双向检测。

在进行化工区生产系统的投影实体模型，分析化工安全事故的发生概率和发展规律时，物理特性等相关数据信息，匹配化学品和中间产品的反应机理和危险性可以从化工企业原料数据库系统和危险化学品理化性质数据库系统中获取，作为投影实体模型和综合分析数据，提高生产系统投影实体模型的状态反馈分析结果和数据处理方法的准确性和科学性，使化工区域生产系统安全数据的最终统计分析表更具感染力，确保化工企业生产工作的安全。

化学品储存阶段。化工企业大多使用储罐和管道来储存化学品。由于化工企业批量生产的特点，存在大量具有一定风险因素的化学品，安全风险相对较大。监控系统采用红外技术匹配环境温度、液位计、总流量、蒸汽等移动传感器的硬件配置，实时监控化学品储罐、管道和周围环境，区分是否存在数据信息泄漏，通过数据监控创建的储罐和管道投影实体模型用于即时反映储罐和管道的物理状态。监控系统分析和解决数据监控和投影实体模型的转换状态，计算化学品储罐和管道安全事故的概率和发展规律，及时制定和实施对策，确保化工企业存储设备的安全运行。

化学运输阶段。化工企业从其他化工生产企业采购化学品，通过运输车辆和管道在公司内部运输化学品。存在泄漏风险，因此必须进行严格测试。监控系统在化工车辆和管道运输中的有效布局以红外技术为主，化学传感器网络的拓扑结构由移动和移动传感器机器和设备（如总流量、液位计、，环境温度和气体浓度在某个区域内产生一个灵敏度高、响应时间快的安全监测区域，并立即将检测数据上传到监测系统进行数据处理方法，及时分析化学品车辆运输和管道引发化学品安全生产事故的概率和发展趋势，并及时报告，为相关责任人制定安全解决方案、提高化学品运输安全系数提供数据。

结论

化工行业的安全隐患与社会经济的稳定发展趋势密切相关，是群众关注的另一半。化工企业应充分利用响应时间快、灵敏度高的红外技术，提高化工安全监测预警水平，整合云计算技术、数字双胞胎、时序数据库等现代科技进步，建立基于红外技术的化工安全区域在线快速监测系统，进一步加强红外技术在化工安全监测行业中的应用，提高化工企业安全管理水平，推动化工高质量发展。

参考文献：

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