1. Được sử dụng để theo dõi và báo động khí dễ cháy
Hiện nay, sự phát triển của các vật liệu nhạy cảm với khí đã tạo ra các cảm biến khí có độ nhạy cao, hiệu suất ổn định, cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và giá thấp, đồng thời cải thiện độ chọn lọc và độ nhạy của cảm biến.Các thiết bị báo khí hiện tại chủ yếu sử dụng oxit thiếc cộng với cảm biến khí xúc tác kim loại quý, nhưng độ chọn lọc kém và độ chính xác của cảnh báo bị ảnh hưởng do ngộ độc chất xúc tác.Độ nhạy của vật liệu nhạy khí bán dẫn với khí có liên quan đến nhiệt độ.Độ nhạy thấp ở nhiệt độ phòng.Khi nhiệt độ tăng, độ nhạy tăng lên, đạt cực đại ở một nhiệt độ nhất định.Vì những vật liệu nhạy cảm với khí này cần đạt được độ nhạy tốt nhất ở nhiệt độ cao hơn (thường lớn hơn 100°C), điều này không chỉ tiêu tốn thêm năng lượng sưởi ấm mà còn có thể gây ra hỏa hoạn.
Sự phát triển của cảm biến khí đã giải quyết vấn đề này.Ví dụ, cảm biến khí làm bằng gốm nhạy cảm với khí dựa trên oxit sắt có thể tạo ra cảm biến khí có độ nhạy cao, độ ổn định tốt và độ chọn lọc nhất định mà không cần thêm chất xúc tác kim loại quý.Giảm nhiệt độ làm việc của vật liệu nhạy cảm với khí bán dẫn, cải thiện đáng kể độ nhạy của chúng ở nhiệt độ phòng, để chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng.Hiện nay, ngoài gốm oxit kim loại đơn thường được sử dụng, một số gốm nhạy cảm với khí bán dẫn oxit kim loại tổng hợp và gốm nhạy cảm với khí oxit kim loại hỗn hợp đã được phát triển.
Lắp đặt cảm biến khí ở những nơi sản xuất, lưu trữ, vận chuyển và sử dụng khí dễ cháy, nổ, khí độc hại để phát hiện kịp thời hàm lượng khí và phát hiện sớm các sự cố rò rỉ.Cảm biến khí được liên kết với hệ thống bảo vệ, do đó hệ thống bảo vệ sẽ hoạt động trước khi khí đạt đến giới hạn phát nổ và tổn thất do tai nạn sẽ được giữ ở mức tối thiểu.Đồng thời, việc thu nhỏ và giảm giá các cảm biến khí giúp có thể vào nhà.
2. Ứng dụng trong phát hiện khí và xử lý tai nạn
2.1 Các loại và đặc điểm của khí phát hiện
Sau khi xảy ra sự cố rò rỉ khí gas, việc xử lý sự cố sẽ tập trung vào việc lấy mẫu xét nghiệm, xác định khu vực cảnh báo, tổ chức sơ tán người dân ở khu vực nguy hiểm, cấp cứu người bị ngộ độc, cắm và khử nhiễm, v.v. giảm thiểu thiệt hại cho con người do rò rỉ gây ra, điều này đòi hỏi sự hiểu biết về độc tính của khí rò rỉ.Độc tính của khí đề cập đến sự rò rỉ các chất có thể phá vỡ các phản ứng bình thường của cơ thể con người, do đó làm giảm khả năng của con người trong việc xây dựng các biện pháp đối phó và giảm thương tích trong các vụ tai nạn.Hiệp hội phòng cháy chữa cháy quốc gia chia độc tính của các chất thành các loại sau:
N\H=0 Trong trường hợp hỏa hoạn, ngoài các chất dễ cháy thông thường, không có chất nguy hiểm nào khác khi tiếp xúc trong thời gian ngắn;
N\H=1 Các chất có thể gây kích ứng và gây thương tích nhẹ khi tiếp xúc trong thời gian ngắn;
N\H=2 Phơi nhiễm nồng độ cao hoặc trong thời gian ngắn có thể gây ra khuyết tật tạm thời hoặc thương tật để lại;
N\H=3 Phơi nhiễm ngắn hạn có thể gây thương tích nghiêm trọng tạm thời hoặc để lại;
N\H=4 Phơi nhiễm ngắn hạn cũng có thể gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng.
Lưu ý: Giá trị hệ số độc hại N\H ở trên chỉ dùng để biểu thị mức độ gây hại cho con người, không dùng để đánh giá vệ sinh công nghiệp và môi trường.
Do khí độc có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua hệ thống hô hấp của con người và gây ra thương tích nên việc bảo vệ an toàn phải được thực hiện nhanh chóng khi xử lý các sự cố rò rỉ khí độc.Điều này đòi hỏi nhân viên xử lý tai nạn phải hiểu loại, độc tính và các đặc tính khác của khí trong thời gian ngắn nhất sau khi đến nơi xảy ra tai nạn.
Kết hợp mảng cảm biến khí với công nghệ máy tính để tạo thành hệ thống phát hiện khí thông minh, có thể xác định loại khí một cách nhanh chóng và chính xác, từ đó phát hiện ra độc tính của khí.Hệ thống cảm biến khí thông minh bao gồm một mảng cảm biến khí, hệ thống xử lý tín hiệu và hệ thống đầu ra.Nhiều cảm biến khí với các đặc điểm độ nhạy khác nhau được sử dụng để tạo thành một mảng và công nghệ nhận dạng mẫu mạng thần kinh được sử dụng để nhận dạng khí và theo dõi nồng độ của khí hỗn hợp.Đồng thời, loại, tính chất và độc tính của các loại khí độc, có hại và dễ cháy thông thường được nhập vào máy tính và các kế hoạch xử lý tai nạn được biên soạn theo tính chất của khí và nhập vào máy tính.Khi xảy ra sự cố rò rỉ, hệ thống phát hiện khí gas thông minh sẽ hoạt động theo quy trình sau:
Nhập vị trí → mẫu khí hấp phụ → tín hiệu tạo cảm biến khí → tín hiệu nhận dạng máy tính → loại khí đầu ra máy tính, tính chất, độc tính và kế hoạch xử lý.
Do cảm biến khí có độ nhạy cao, nó có thể được phát hiện khi nồng độ khí rất thấp mà không cần phải đi sâu vào nơi xảy ra tai nạn, để tránh những tác hại không cần thiết do thiếu hiểu biết về tình hình.Sử dụng xử lý máy tính, quá trình trên có thể được hoàn thành nhanh chóng.Bằng cách này, các biện pháp bảo vệ hiệu quả có thể được thực hiện nhanh chóng và chính xác, kế hoạch xử lý đúng đắn có thể được thực hiện và tổn thất do tai nạn có thể giảm đến mức tối thiểu.Ngoài ra, do hệ thống lưu trữ thông tin về bản chất của các loại khí thông thường và kế hoạch xử lý nên nếu bạn biết loại khí rò rỉ, bạn có thể truy vấn trực tiếp bản chất của khí và kế hoạch xử lý trong hệ thống này.
2.2 Tìm rò rỉ
Khi xảy ra sự cố rò rỉ, cần nhanh chóng tìm ra điểm rò rỉ và thực hiện các biện pháp bịt kín thích hợp để ngăn ngừa sự cố mở rộng thêm.Trong một số trường hợp, việc phát hiện rò rỉ khó khăn hơn do đường ống dài, nhiều bình chứa hơn và các điểm rò rỉ ẩn, đặc biệt khi rò rỉ nhẹ.Do khả năng khuếch tán của khí, sau khi khí rò rỉ từ bình chứa hoặc đường ống, dưới tác động của gió bên ngoài và gradien nồng độ bên trong, nó bắt đầu khuếch tán ra xung quanh, nghĩa là càng gần điểm rò rỉ thì nồng độ khí càng cao.Theo tính năng này, việc sử dụng cảm biến gas thông minh có thể giải quyết vấn đề này.Khác với hệ thống cảm biến thông minh phát hiện loại khí, mảng cảm biến khí của hệ thống này bao gồm một số cảm biến khí có độ nhạy chồng chéo, do đó độ nhạy của hệ thống cảm biến đối với một loại khí nhất định được tăng cường và máy tính được sử dụng để xử lý khí.Sự thay đổi tín hiệu của phần tử nhạy cảm có thể nhanh chóng phát hiện sự thay đổi nồng độ khí, sau đó tìm điểm rò rỉ theo sự thay đổi nồng độ khí.
Hiện tại, việc tích hợp các cảm biến khí làm cho việc thu nhỏ các hệ thống cảm biến trở nên khả thi.Ví dụ: một cảm biến hạt siêu mịn tích hợp do công ty ** của Nhật Bản phát triển có thể phát hiện hydro, metan và các loại khí khác, tập trung trên một tấm wafer silicon hình vuông 2 mm.Đồng thời, sự phát triển của công nghệ máy tính có thể làm cho tốc độ phát hiện của hệ thống này nhanh hơn.Do đó, có thể phát triển một hệ thống cảm biến thông minh, nhỏ và dễ mang theo.Kết hợp hệ thống này với công nghệ nhận dạng hình ảnh phù hợp, sử dụng công nghệ điều khiển từ xa có thể khiến nó tự động đi vào những không gian khuất, những nơi độc hại không thích hợp cho con người làm việc và tìm ra vị trí rò rỉ.
3. Phần kết luận
Phát triển các cảm biến khí mới, đặc biệt là phát triển và cải tiến các hệ thống cảm biến khí thông minh để chúng có thể đóng vai trò cảnh báo, phát hiện, nhận dạng và ra quyết định thông minh trong các sự cố rò rỉ khí, nâng cao hiệu quả và hiệu suất của sự cố rò rỉ khí sự điều khiển.An toàn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tổn thất do tai nạn.
Với sự xuất hiện liên tục của các vật liệu nhạy cảm với khí mới, trí thông minh của các cảm biến khí cũng đã được phát triển nhanh chóng.Người ta tin rằng trong tương lai gần, các hệ thống cảm biến khí thông minh với các công nghệ hoàn thiện hơn sẽ ra đời và tình hình xử lý sự cố rò rỉ khí hiện nay sẽ được cải thiện rất nhiều.
Thời gian đăng: 22-07-2021