【摘 要】为了避免可燃电磁流量计火花安全事故发生，本文依据火花灭火控制原理，利用传感器采集管道火花信号，通过 GRPR DTU 模块传输，经过判断分析，下达报警命令和灭火命令，形成一套完整的管道灭火花系统。为了充分发挥系统功能，本文提出了装置的安装要点和探测器的测试方法，以保系统得以正常运行，起到安全保护作用。

近年来， 我国工业发展速度较快， 很多企业主抓生产效率，忽略了安全问题，尤其是输送与排放管道安全。 管道中空气与可燃粉尘的混合体容易产生安全事故， 如果在传送过程中遇到火花，很有可能爆燃，甚至引发爆炸。 为了解决此问题，开发一套灭火花系统显得尤为重要。 本文将利用传感器采集火花信息，经过信息判断，开启报警模式，并采取灭火处理，形成一套完整的可燃电磁流量计灭火花系统。

1 火花灭火控制原理

考虑到可燃电磁流量计内环境较为复杂，粉尘运动的同时，火花也跟随运动，为了阻止两者相遇造成燃爆安全事件，可以设计火花探测数学模型， 综合考虑各影响因素对事件爆发的影响大小， 确定安全范围。 在此基础上明确灭火控制参数范围，当传感器采集到的数值超出此范围，则开启报警功能，并下达灭火处理命令，达到及时处理管道粉尘爆炸事故目的。 本文重点研究管道灭火花系统，不对数学模型进行介绍。

2 可燃电磁流量计灭火花系统的构成

系统由信息采集、通信、报警、灭火 4 个模块构成。 首先，利用信息采集模块中的传感器采集管道内火花信息， 经过信号转换处理，输出可供分析的电压信号和电流信号。 其次，借助系统通信模块，将采集到的信息传输到判断中心，根据探测数学模型界定的安全范围， 判断管道内是否存在火花爆炸安全隐患。 如果存在安全隐患，立即开启报警模式，提示工作人员可燃电磁流量计危险，为疏散工人、采取灭火处理提供充足时间，反之，继续监测可燃电磁流量计内环境变化情况。 较后，依据判断结果，当判断结果为存在安全隐患时，开启灭火处理功能模块，立即启动灭火装置快速灭火。

2.1 信息采集模块

该模块以火花传感器作为核心装置， 利用该装置采集管道内火花数据信息。 由于可燃电磁流量计内环境复杂，本文选取PIN 硅光电二极管作为主要元件，通过感光采集火花信息。 依据内光电效应原理，当光照射到二极管上，便会激发载流子，产生光伏效应，生成光电流，此信号的出现，代表着管道内有火花存在。

按照上述原理，在管道内合理布设传感器，依据传感器信息采集特性，对于布设距离的设置，以 20m 为间距，在管道多个位置布设传感器。 在实际运行过程中，传感器中的感光元件接收到火花信号以后， 产生感光效应， 以光电流形式发射信号，通过传感器输出端发出。 此部分信号的获取，可以帮助管理人员全面掌控管道内火花产生情况， 从而避免因火花引发的爆炸事故产生。

2.2 通信模块

该模块是整个系统的数据信息传输桥梁， 位于采集模块和火花判断中心之间。 考虑到管道内部环境复杂，且不适合大量布线， 所以选取无线通信方式设计通信模块。 本系统选取GPRS DTU 模块作为通信模块开发工具， 以移动平台作为基搭建通信渠道，建设系统通信模块。 其中， GPRS DTU 模块是整个模块的核心， 其工作原理是将采集到的信号以文本格式输出，完成信号的发送与接收。 在网络环境下，当传感器采集到火花信号后， 位于现场终端的通信装置会将此信号传送到基站，再由移动平台转发到控制中心一端的信号接收装置，完成信号发送与接收。 实际上，通信模块分为两部分，其中一部分安装于信号采集现场， 将采集到的信号发送到系统的另外一端，另外一部分安装于控制中心，用于接收现场终端发送来的信号，形成一套完整的信号发射和接收装置，确保信号得以准确传输。

2.3 报警模块

该模块主要起到提示功能， 告知工作人员可燃电磁流量计中是否存在火花安全隐患，其运行建立在火花判断基础上，对采集到的信号进行判断，如果在安全范围内，则认为此时不存在安全威胁， 整个加工环节可以正常运行， 反之立即停止加工，发出声音和灯光报警，根据返回信号，锁定火花产生位置，以便下达灭火信号。 本系统的开发，设置了两种报警方式，包括声音报警和灯光报警。 其中，声音报警的工作原理是依据信号判断结果下达报警命令，报警信号以声音方式传达，当安全隐患出现时，发出警示声音，得到安全提示作用。 本系统通过连接蜂鸣器等装置，当接收到火花信号后，连接能够发出声音装置所在电路，开启运行模式发出声音，以此起到警示作用。灯光报警原理与声音报警原理相似，都是根据判断结果，确定是否接通线路，从而起到报警作用，两者之间的差别在于报警方式不同，灯光报警是采用灯光信号方式传达。 通常情况下，选取红灯作为警示灯，本系统将此报警灯光设置为红灯，并以闪烁状态警示工作人员。

2.4 灭火模块

以上模块是对管道内环境做出的判断， 灭火功能模块是对管道内的火花进行处理的重要模块，通过控制喷水阀门，处理火花管道现场安全事故。 在整个系统中， 利用 ModbusRTU驱动构件编写相应控制程序。 当判断管道内有火花出现，系统会通过现场采集到的信息， 获取火花信号， 驱动灭火控制设备，开启阀门喷水。 在此过程中，采集温度、烟雾、火花信号，综合分析这 3 项指标，判断管道内火花是否彻底消除。 如果彻底消除，则关闭喷水阀门，警报解除，否则，继续喷水，警报持续，声音报警器和灯光报警器持续工作状态。

3 灭火工程

为了保证灭火花系统在工程中起到一定安全保护作用，必须加大装置安装重视， 尤其是传感器的布设和喷水阀门及喷头等装置的布设。 除此之外，还要对火花探测器，即传感器的性能进行测试，如果其性能不满足探测要求，将会导致判断精准度下降，失去了灭火花系统开发意义及作用。 因此，在探究装置安装方案的同时，还应该对探测器进行测试分析。

3.1 装置的安装

（ 1 ）传感器的布设。 根据管道空间大小，设置传感器布设点。 在实际安装中，需要与喷水装置协调布设，要求一个传感器对应一个喷水装置，根据喷水范围大小确定传感器间隔点。这样安装的好处是，不浪费设备资源的同时，可以保证管道每个位置都有灭火安全保障。

（ 2 ）喷水阀门及喷头的布设。 其中，喷水阀门应布设在管理人员容易接触的位置，与管道保持一定距离，从而避免火花处理不及时，造成人员伤亡。 而喷头的布设应避开传感器，并保证安装后的喷射角度可以喷洒到安全保护范围的每一个角落。

3.2 探测器的测试

对于探测器的测试，可以采取周期性测试，每隔一段时间对此装置性能进行一次测试即可， 从而确保其始终处于正常工作状态，能够为管道火花判断提供可靠数据。 在测试当中，将此探测器分别处于有火花管道环境和无火花管道环境，观察采集到的脉冲信号， 包括脉冲信号的产生、 波长大小等参数，对比其是否符合火花探测要求，从而做出准确判断。 例如，当探测器位于有火花管道环境， 而采集到的脉冲信号中无上升沿信号，则判断此探测器发生故障，不可以继续使用。 由于探测器数量较多，分布在管道的各个位置，为了保证整个管道安全，不可以忽略任何一个探测器的测量，从而避免火灾安全事故发生。

4 总 结

本文围绕可燃电磁流量计灭火花问题展开研究， 依据火花灭火控制原理，开发一套管道灭火花系统。 将该系统划分为信息采集、通信、报警、灭火 4 个模块，实现管道火花信号采集、传输、控制，以采集到的火花信号为判断依据，判断当前管道内是否存在火花，下达控制命令，为管道传送创造安全环境。可燃电磁流量计灭火花系统研究

【摘 要】为了避免可燃电磁流量计火花安全事故发生，本文依据火花灭火控制原理，利用传感器采集电磁流量计火花信号，通过 GRPR DTU 模块传输，经过判断分析，下达报警命令和灭火命令，形成一套完整的电磁流量计灭火花系统。为了充分发挥系统功能，本文提出了装置的安装要点和探测器的测试方法，以保系统得以正常运行，起到安全保护作用。

近年来， 我国工业发展速度较快， 很多企业主抓生产效率，忽略了安全问题，尤其是输送与排放电磁流量计安全。 电磁流量计中空气与可燃粉尘的混合体容易产生安全事故， 如果在传送过程中遇到火花，很有可能爆燃，甚至引发爆炸。 为了解决此问题，开发一套灭火花系统显得尤为重要。 本文将利用传感器采集火花信息，经过信息判断，开启报警模式，并采取灭火处理，形成一套完整的可燃电磁流量计灭火花系统。

1 火花灭火控制原理

考虑到可燃电磁流量计内环境较为复杂，粉尘运动的同时，火花也跟随运动，为了阻止两者相遇造成燃爆安全事件，可以设计火花探测数学模型， 综合考虑各影响因素对事件爆发的影响大小， 确定安全范围。 在此基础上明确灭火控制参数范围，当传感器采集到的数值超出此范围，则开启报警功能，并下达灭火处理命令，达到及时处理电磁流量计粉尘爆炸事故目的。 本文重点研究电磁流量计灭火花系统，不对数学模型进行介绍。

2 可燃电磁流量计灭火花系统的构成

系统由信息采集、通信、报警、灭火 4 个模块构成。 首先，利用信息采集模块中的传感器采集电磁流量计内火花信息， 经过信号转换处理，输出可供分析的电压信号和电流信号。 其次，借助系统通信模块，将采集到的信息传输到判断中心，根据探测数学模型界定的安全范围， 判断电磁流量计内是否存在火花爆炸安全隐患。 如果存在安全隐患，立即开启报警模式，提示工作人员可燃电磁流量计危险，为疏散工人、采取灭火处理提供充足时间，反之，继续监测可燃电磁流量计内环境变化情况。 较后，依据判断结果，当判断结果为存在安全隐患时，开启灭火处理功能模块，立即启动灭火装置快速灭火。

2.1 信息采集模块

该模块以火花传感器作为核心装置， 利用该装置采集电磁流量计内火花数据信息。 由于可燃电磁流量计内环境复杂，本文选取PIN 硅光电二极管作为主要元件，通过感光采集火花信息。 依据内光电效应原理，当光照射到二极管上，便会激发载流子，产生光伏效应，生成光电流，此信号的出现，代表着电磁流量计内有火花存在。

按照上述原理，在电磁流量计内合理布设传感器，依据传感器信息采集特性，对于布设距离的设置，以 20m 为间距，在电磁流量计多个位置布设传感器。 在实际运行过程中，传感器中的感光元件接收到火花信号以后， 产生感光效应， 以光电流形式发射信号，通过传感器输出端发出。 此部分信号的获取，可以帮助管理人员全面掌控电磁流量计内火花产生情况， 从而避免因火花引发的爆炸事故产生。

2.2 通信模块

该模块是整个系统的数据信息传输桥梁， 位于采集模块和火花判断中心之间。 考虑到电磁流量计内部环境复杂，且不适合大量布线， 所以选取无线通信方式设计通信模块。 本系统选取GPRS DTU 模块作为通信模块开发工具， 以移动平台作为基搭建通信渠道，建设系统通信模块。 其中， GPRS DTU 模块是整个模块的核心， 其工作原理是将采集到的信号以文本格式输出，完成信号的发送与接收。 在网络环境下，当传感器采集到火花信号后， 位于现场终端的通信装置会将此信号传送到基站，再由移动平台转发到控制中心一端的信号接收装置，完成信号发送与接收。 实际上，通信模块分为两部分，其中一部分安装于信号采集现场， 将采集到的信号发送到系统的另外一端，另外一部分安装于控制中心，用于接收现场终端发送来的信号，形成一套完整的信号发射和接收装置，确保信号得以准确传输。

2.3 报警模块

该模块主要起到提示功能， 告知工作人员可燃电磁流量计中是否存在火花安全隐患，其运行建立在火花判断基础上，对采集到的信号进行判断，如果在安全范围内，则认为此时不存在安全威胁， 整个加工环节可以正常运行， 反之立即停止加工，发出声音和灯光报警，根据返回信号，锁定火花产生位置，以便下达灭火信号。 本系统的开发，设置了两种报警方式，包括声音报警和灯光报警。 其中，声音报警的工作原理是依据信号判断结果下达报警命令，报警信号以声音方式传达，当安全隐患出现时，发出警示声音，得到安全提示作用。 本系统通过连接蜂鸣器等装置，当接收到火花信号后，连接能够发出声音装置所在电路，开启运行模式发出声音，以此起到警示作用。灯光报警原理与声音报警原理相似，都是根据判断结果，确定是否接通线路，从而起到报警作用，两者之间的差别在于报警方式不同，灯光报警是采用灯光信号方式传达。 通常情况下，选取红灯作为警示灯，本系统将此报警灯光设置为红灯，并以闪烁状态警示工作人员。

2.4 灭火模块

以上模块是对电磁流量计内环境做出的判断， 灭火功能模块是对电磁流量计内的火花进行处理的重要模块，通过控制喷水阀门，处理火花电磁流量计现场安全事故。 在整个系统中， 利用 ModbusRTU驱动构件编写相应控制程序。 当判断电磁流量计内有火花出现，系统会通过现场采集到的信息， 获取火花信号， 驱动灭火控制设备，开启阀门喷水。 在此过程中，采集温度、烟雾、火花信号，综合分析这 3 项指标，判断电磁流量计内火花是否彻底消除。 如果彻底消除，则关闭喷水阀门，警报解除，否则，继续喷水，警报持续，声音报警器和灯光报警器持续工作状态。

3 灭火工程

为了保证灭火花系统在工程中起到一定安全保护作用，必须加大装置安装重视， 尤其是传感器的布设和喷水阀门及喷头等装置的布设。 除此之外，还要对火花探测器，即传感器的性能进行测试，如果其性能不满足探测要求，将会导致判断精准度下降，失去了灭火花系统开发意义及作用。 因此，在探究装置安装方案的同时，还应该对探测器进行测试分析。

3.1 装置的安装

（ 1 ）传感器的布设。 根据电磁流量计空间大小，设置传感器布设点。 在实际安装中，需要与喷水装置协调布设，要求一个传感器对应一个喷水装置，根据喷水范围大小确定传感器间隔点。这样安装的好处是，不浪费设备资源的同时，可以保证电磁流量计每个位置都有灭火安全保障。

（ 2 ）喷水阀门及喷头的布设。 其中，喷水阀门应布设在管理人员容易接触的位置，与电磁流量计保持一定距离，从而避免火花处理不及时，造成人员伤亡。 而喷头的布设应避开传感器，并保证安装后的喷射角度可以喷洒到安全保护范围的每一个角落。

3.2 探测器的测试

对于探测器的测试，可以采取周期性测试，每隔一段时间对此装置性能进行一次测试即可， 从而确保其始终处于正常工作状态，能够为电磁流量计火花判断提供可靠数据。 在测试当中，将此探测器分别处于有火花电磁流量计环境和无火花电磁流量计环境，观察采集到的脉冲信号， 包括脉冲信号的产生、 波长大小等参数，对比其是否符合火花探测要求，从而做出准确判断。 例如，当探测器位于有火花电磁流量计环境， 而采集到的脉冲信号中无上升沿信号，则判断此探测器发生故障，不可以继续使用。 由于探测器数量较多，分布在电磁流量计的各个位置，为了保证整个电磁流量计安全，不可以忽略任何一个探测器的测量，从而避免火灾安全事故发生。

4 总 结

本文围绕可燃电磁流量计灭火花问题展开研究， 依据火花灭火控制原理，开发一套电磁流量计灭火花系统。 将该系统划分为信息采集、通信、报警、灭火 4 个模块，实现电磁流量计火花信号采集、传输、控制，以采集到的火花信号为判断依据，判断当前电磁流量计内是否存在火花，下达控制命令，为电磁流量计传送创造安全环境。