第1章緒論安全生產技術1.1安全檢測技術1.2安全檢測技術的發展1.31.發達國家

發達國家主要依靠自動化的檢測與控制技術、預警技術，嚴格的預警機制以及規范的管理保證生產的安全進行，其先進的危險辨識技術、評估技術和軟件已廣泛地應用于企業安全管理當中。

在危險源監測、預警方面，發達國家已有先進的技術和設備可以對大型承壓設備、儲罐進行在線檢測，紅外成像技術和激光掃描技術也已應用于天然氣管道的泄漏檢測之中。

2.我國

我國的安全生產科技具備了一定的規模，管理水平不斷提高，對推動安全生產事業的發展起到了重要作用。

安全生產信息技術和安全監測、監控的重要性，促進了各類傳感器、數據傳輸技術、信息接口和GIS、GPS技術在安全生產領域的大量應用，提高了安全生產信息化水平。

1.1.1生產安全科技的現狀與發展趨勢1.1安全生產技術

3．發展趨勢

發達國家主要依靠自動化安全檢測與控制技術、預警技術，嚴格的預警機制以及規范的管理保證生產的安全進行，先進的危險辨識技術、評估技術和軟件已廣泛應用于企業安全管理。我國主要以日常監督為主，安全生產監測、監控自動化程度較低，預警及應急技術剛剛起步。

1.災前抑制

災前抑制措施可以感知外界的異常，并通過自身變化彌補或消除熱量等能量意外集中釋放的變化，達到最大程度的抑制事故發生的目的。1.1.2生產安全關鍵技術

2.前兆檢測

由于很多火災、爆炸等事故是因為物體過熱或熱量相對集中造成的，根據事故前所表現出來的溫度或熱特性，利用熱像技術等以其獨有的方法直觀的進行前兆檢測。一般材料的破損缺陷會直接導致熱或能量的異常集中分布，利用超聲波等缺陷檢測技術對事故前兆檢測也是極其重要的一環。

3.早期監測

新一代的主動式防治技術的關鍵是以智能監測技術為核心，結合災前抑制和高效撲救技術，實施最直接的災害防治。傳感手段、信號處理算法是智能探測的兩個基本方面，提高其智能程度、反應速度與穩健性。傳感技術的發展和水平直接影響著安全監測技術的水平。用于災害監測的傳感器非常多，如化學傳感器、聲學傳感器、熱傳感器、生物傳感器、光纖傳感器、等。

4.災害撲救

災害發生后，有效的撲救技術可以大幅度減小災害損失。撲救過程涉及清潔、高效救災，人員疏散，人員防護等技術。

智能機器人技術在災害救援方面也得到了應用。研制機器人的初衷就是制造一種用來代替人在復雜、危險及人的生理條件所不能承受的環境中工作的機器。1.2安全檢測技術

1.2.1檢測技術

1．檢測的概念

檢測主要包括檢驗和測量兩方面的含義。

檢驗是分辨出被測參數量值所歸屬的某一范圍帶，以此來判別被測參數是否合格或現象是否存在。

測量是把被測未知量與同性質的標準量進行比較，確定被測量對標準量的倍數，并用數字表示這個倍數的過程。檢測的任務不僅是對成品或半成品的檢驗和測量，而且檢查、監督和控制生產過程使之處于人們選定的最佳狀況，隨時檢驗和測量各參量的大小和變化等情況。對生產過程對象實時定性檢驗和定量測量的技術又稱工程檢測技術。

2．傳感器概念

傳感器是將非電量轉換為與之有確定對應關系的電量輸出的器件或裝置，它本質上是非電量系統與電量系統之間的接口。從能量的角度出發，可將傳感器劃分為兩種類型，一類是結構型傳感器(也稱無源傳感器),一類是物性型傳感器(也稱有源傳感器)，。

結構型傳感器指傳感器將被測量的變化轉換成電參數(如電阻、電容)的變化，傳感器需外加激勵電源才可將電參數的變化轉換成電壓、電流的變化。如鉑電阻溫度傳感器。物性型傳感器指直接將被測量的變化轉換成電壓、電流的變化，不需外加激勵電源，如熱電偶、光電池、壓電傳感器等。

掌握

3.安全檢測

安全檢測是作業環境安全與衛生條件、特種設備安全狀態、生產過程危險參數、操作人員不規范動作等各種不安全因素檢測的總稱。

4．安全檢測監控系統

由傳感器及信號處理、顯示單元組成檢測儀器。如果將傳感器及信號處理、顯示單元集于一體，對安全狀態信息進行實時檢測，則為安全檢測儀器。如果將傳感器固定現場，信號處理、顯示、報警等安裝在遠離現場的控制室，則為安全檢測系統。將檢測系統與控制系統結合在一起，把檢測數據轉換成控制信號，則稱為監控系統。

掌握

工業事故屬于工業危險源，通常指人(勞動者)-機(生產過程和設備)-環境(工作場所)有限空間的全部或一部分，絕大多數具有觀測性和可控性。表征工業危險源狀態的可觀測的參數稱為危險源的“狀態信息”。狀態信息包括對安全生產和人員身心健康有直接或間接危害的各種因素，如反映生產過程或設備的運行狀況正常與否的參數，作業環境中化學和物理危害因素的濃度或強度等。安全狀態信息出現異常，說明危險源正在從相對安全的狀態向即將發生事故的臨界狀態轉化，提示人們必須及時采取措施，以避免事故發生或將事故的傷害和損失降至最小程度。

安全檢測是指借助于儀器、傳感器、探測設備等工具，迅速而準確了解工業系統與作業環境中安全狀態信息的一種手段。1.2.2安全檢測的意義

根據檢測的原理機制不同，大致可分為化學檢測和物理檢測兩大類。化學檢測是利用檢測對象的化學性質指標，通過一定的儀器與方法，對檢測對象進行定性或定量分析的一種檢測方法。它主要用于有毒有害物質的檢測，如有毒有害氣體、水質和各種固體、液體毒物的測定。物理檢測利用檢測對象的物理量(熱、聲、光、磁等)進行分析，如噪聲、電磁波、放射性、水質物理參數(水溫、濁度、電導率等)等的測定均屬物理方法，它主要用于安全狀態參數的檢測。開展安全檢測技術，對有效減少事故隱患，預防和控制重特大事故的發生，遏制群死群傷、重大經濟損失和保障國家經濟與社會的可持續發展具有重大現實意義。

安全檢測的工作對象是勞動者作業場所空氣中可燃或有毒氣體（或蒸氣）、漂浮的灰塵、物理危害因素、生產設備和設施的安全狀態參數（溫度、壓力、流量、物位）。安全檢測與安全監控是安全學科的先導和“耳目”。沒有安全檢測與監控技術，安全工程不能成為一門獨立學科；離開了安全檢測與監控，安全管理也只是“空中樓閣”。

1．安全檢測的目的★安全檢測的目的是為職業健康安全狀態的評價、安全技術及設施監督、安全技術設施效果的評價等提供可靠而準確的信息，從而改善勞動作業條件，改進生產工藝過程，避免系統或設備的事故（故障）發生。

1.2.3安全檢測的目的掌握(1)對設備運行參數和運行狀況做出全面檢測，預防和消除事故隱患(2)對設備運行進行必要的指導，提高設備運行的安全性、可靠性和有效性，把運行設備發生事故的概率降低到最低水平。(3)通過對運行設備進行檢測、隱患分析和性能評估等，為設備的改進、設計優化和安全運行提供數據和信息。總的來說，進行安全檢測的目的就是確保系統的安全運行，預防和消除事故隱患，避免事故發生。2．安全檢測技術所要解決的問題(1)現代設備向大型化、連續化、快速化和自動化方向發展。(2)高新技術采用對現代設備(特別是航天、航空、航海和核工業等部門)的安全性、可靠性提出了越來越高的要求。(3)現有大量生產設備老化，要求對其進行安全監測。

安全檢測的任務是為安全管理決策和安全技術有效實施提供豐富、可靠的安全因素信息。狹義的安全檢測側重于測量，是對生產過程與不安全、不衛生因素有關的量連續或斷續監視測量，用以對生產過程進行檢查、監督、保護、調整、預測，或者積累數據，尋求規律。廣義的安全檢測，是把安全檢測與安全監控統稱為安全檢測，認為安全檢測是指借助于儀器、傳感器、探測設備迅速而準確地了解生產系統與作業環境中危險因素與有毒因素的類型、危害程度、范圍及動態變化的一種手段。安全檢測（安全監測）是作業環境安全與衛生條件、特種設備安全狀態、生產過程危險參數、操作人員不規范動作等各種不安全因素檢測的總稱。1.2.4安全檢測的任務掌握

不安全因素具體包括：

(1)粉塵危害因素濃度、粒徑分布；全塵或呼吸性粉塵；煤塵、石棉塵、纖維塵、巖塵、瀝青煙塵等。

(2)化學危害因素可燃氣體、有毒有害氣體在空氣中的濃度和氧含量。

(3)物理危害因素噪聲與振動、輻射(紫外線、紅外線、射頻、微波、激光、同位素)、靜電、電磁場、照度等。

(4)機械傷害因素人體部位誤入機械動作區域或運動機械偏離規定的軌跡。

(5)電氣傷害因素觸電、電灼傷。

(6)氣候條件因素氣溫、氣壓、濕度、風速等。

安全檢測的任務是檢測設備的運行狀態，判斷其是否正常，進行安全預測和診斷，指導設備的管理和維修。1．運行狀態檢測

設備運行狀態檢測的任務是了解和掌握設備的運行狀態，包括采用各種檢測、測量、監視、分析和判斷方法。為設備的隱患分析、性能評估、合理使用和安全評估提供信息和基礎數據。2．安全預測和診斷

安全預測和診斷的任務是根據設備運行狀態監測所獲得的信息，結合已知的結構特性、參數以及環境條件，并結合運行歷史(包括運行記錄、曾發生過的故障及維修記錄等)，對設備可能要發生的或已經發生的故障進行預報、分析和判斷，確定故障的性質、類別、程度、原因和部位，指出故障發生和發展的趨勢及其后果，提出控制故障繼續發展和消除故障的調整、維修和治理的對策措施，并加以實施，最終使設備復原到正常狀態。

3．設備的管理和維修

設備的管理和維修方式的發展經歷了三個階段，即從早期的事后維修(Run-to-BreakdownMaintenance)，發展到定期預防維修方式(TimebasedPreventireMaintenance)，現在正向視情維修(Condition-basedMaintenance)發展。定期預防維修制度可以預防事故的發生，但可能出現過剩維修和不足維修的弊病。

視情維修是一種更科學、更合理的維修方式。但要做到視情維修，必須依賴于完善的狀態監測和安全診斷技術的發展和實施。1.3安全檢測技術的發展

1.3.1安全檢測與儀表發展1.1815年，當時工業發達的英國發明了第一項安全儀器——安全燈，它是利用瓦斯在燈焰周圍燃燒，根據火焰高度來測量瓦斯含量的簡單儀器。一百多年來一直被沿用下來，至今仍在許多國家使用。在石油、化工、制藥、冶金、煤炭等工業生產中，陸續出現了利用光學原理、熱導原理、熱催化原理、熱電效應、彈性形變、半導體器件、氣敏元件等多種工作原理和不同性能的各類檢測儀器，對影響生產安全的各種因素實現了不同程度的監測，并逐漸形成了不同種類的檢(監)測儀器儀表。

2.20世紀50年代之后，出現了能夠把工業生產過程中不同部位的測量信息遠距離傳輸并集中監視、集中控制和報警的生產控制裝置，初步實現了由“間斷”、“就地”檢測到“連續”、“遠地”檢測的飛躍，由單體檢測儀表發展到監測系統。早期的監測系統，其監測功能少、精度低、可靠性差、信息傳遞速度慢。20世紀80年代以來，電子技術和微電子技術的發展，特別是計算機技術的應用，實現了化工生產過程控制最優化和管理調度自動化相結合的分級計算機控制，檢測儀器儀表和監測系統，無論其功能、可靠性和實用性都產生了重大的飛躍，使安全監測技術與現代化的生產過程控制緊密地聯系在一起。

3.

目前，大型化工企業中的安全監測系統，已可使檢(監)測的模擬量和開關量達上千個，巡檢周期短，能同時完成信號的自動處理、記錄、報警、聯鎖動作、打印、計算等；監測參數除可燃氣體(如H2、CO等)成分、濃度、可燃粉塵濃度、可燃液體泄漏量之外，還有溫度、壓力、壓差、風速、火災特征(煙、溫度、光)等環境參數和生產過程參數。由于可以從連續監測數據、屏幕顯示圖形和經過數據處理得到各種圖表，及時掌握整個化工生產過程的過程參數、環境參數和生產機械的狀態，就保證了生產的連續與均衡、減少停頓和阻塞，防止重大事故發生。

改革開放以來，我國的工業生產發展很快，國家十分重視安全，在安全檢測儀表的研究和生產制造方面投入了很大的力量，使安全儀表生產具備了相當的規模，形成了以北京、重慶、西安、常州、上海等為中心的生產基地，可以生產多種型號環境參數、工業過程參數及安全參數的監測、遙測儀器。此外，具有發達國家20世紀90年代水平的安全監測系統已開始裝備我國的石油、化工、煤礦等工業生產部門；安全監測、報警及聯鎖控制裝置等，也在我國自行設計的石化生產設備中獲得了應用，這標志著我國安全監測儀器的研制和裝備進入了新的水平。但必須指出，我國安全監測傳感器目前種類較少，質量尚不穩定；監測數據處理、計算機應用與一些發達國家有一定差距，這些都需要在今后重點解決。

監測與控制功能合二為一稱為監控，將安全監測與應急控制結合為一體的儀器儀表或系統，稱為安全監控儀器或安全監控系統。

1．過程控制

在一體化生產中，一些重要的工藝參數大都由變送器、工業儀表乃至計算機來測量和調節，以保證生產過程及產品質量的穩定，這就是過程控制。在比較完善的過程控制設計中，有時也會考慮工藝參數的超限報警、外界危險因素(如可燃氣體、有毒氣體在環境中的濃度，煙霧、火焰信息等)的檢測，甚至停車等連鎖系統。然而，這種設計思想仍然著眼于表層信息捕獲的習慣模式。1.3.2安全監控與技術發展

2．應急控制

在對危險源的可控制性進行分析之后，選出一個或幾個能將危險源從事故臨界狀態拉回到相對安全狀態，以避免事故發生或將事故的傷害、損失降至最小程度。這種具有安全防范性質的控制技術稱為應急控制。從安全科學的整體觀點出發，現代生產工藝的過程控制和安全監控功能應融為一體，綜合成一個包括過程控制、安全狀態信息監測、實時仿真、應急控制、自診斷以及專家決策等各項功能在內的綜合系統。這種系統既能夠對生產工藝進行比較理想的控制，又能夠出現異常情況時及時給出預警信息，緊急情況下自動采取措施，把安全技術措施滲透到生產工藝中去，避免事故的發生或將事故危害和損失降到最低程度。

監控技術的發展主要表現在：①監控網絡集成化。它是將被監控對象按功能劃分為若干系統，每個系統由相應的監控系統實行監控，所有監控系統都與中心控制計算機連接，形成監控網絡，從而實現對生產系統實行全方位的安全監控(或監視)。②預測型監控。這種監控即控制計算機根據檢測結果按照一定的預測模型進行預測計算，根據計算結果發出控制指令。這種監控技術對安全具有重要的意義。

網絡安全檢測技術基于自適應安全管理模式，這種管理模式認為任何一個網絡都不可能安全防范其潛在的安全風險。它有兩個特點：一是動態性和自適應性，這可以通過網絡安全掃描軟件的升級以及網絡安全監控中的入侵特征庫的更新來達到。二是應用層次的廣泛性，可以應用于操作系統、網絡層和應用層等各個層次網絡安全漏洞的檢測。網絡安全自動檢測系統和網絡入侵監控預警系統的開發為網絡信息資源的安全提供了預防和防范攻擊的有效措施。不斷發現、總結，及時抽象、概括最新的攻擊方法，將其納入系統，可增強系統的識別和防范能力。我國煤礦安全檢測技術也有較大進步，主要表現在：①煤礦安全檢測技術理論更加成熟，開發出更先進更實用的檢測設備；②煤礦安全檢測設備的生產逐漸進入正規化，設備操作更簡便，數據處理更直觀;③在計算機技術的發展基礎上，開發了礦井安全預警系統。

1．危險性分析和定量分析階段

對于安全監測技術，實際上自有工業生產以來就已存在。安全監測技術作為一門學科，則是20世紀60年代以后才發展起來的。第二次世界大戰以后，關于勞動安全方面的一門邊緣學科——人機工程學誕生了。《國際勞工評論》給人機工程學下了一個定義，即“運用生物學和技術科學對人及其工作進行最適宜的調整，使之