0引言
随着城市化进程发展，燃气用户不断增加，城市燃气越来越普及，燃气泄漏已成为现代生产生活中巨大安全隐患。2021年以来,国内燃气事故频繁发生，湖北十堰、辽宁大连、沈阳等典型燃气爆炸事故[1]，不仅造成人员伤亡、财产经济损失，还造成了恶劣社会影响,再次敲响了燃气安全的警钟。立足韧性城市规划[2]、运用先进监测设备、结合大数据等现代科技化手段，建立城市生命线工程监测系统，实时监测燃气、供水、桥梁等城市“生命线”情况，实现城市中燃气泄漏的早期预警，是保障城市公共安全的重要举措[3]。
可燃气体监测仪是城市生命线燃气监测运行系统的核心设备，其在实际使用环境中的性能决定了燃气安全运行监测的水平，需要定期展开校准。可燃气体报警器的校准研究是非常普遍的,固定式可燃气体报警器的校准方法与注意事项[4]、校准结果中产生误差的主要因素示值误差的原因分析[5]以及可燃气体报警器在高风险情景下的分析研究[6]等,都是非常广泛的。但是现有对可燃气体报警器校准研究大多是在实验室进行校准分析,这种方式需要将设备运送至实验室进行校准，周期较长、设备运输过程中会有损坏、没有考虑实际应用环境，具有一定的弊端。
本文将以某城市生命线工程为背景,对其燃气
监测专项中可燃气体监测仪设备首次进行现场校准实践探讨，结合实际应用环境，校准该设备的性能和使用情况。
1项目介绍
1.1工程项目概况
某城市生命线工程一期项目于2017年1月开始正式运行。对于燃气监测专项,按照点、线、面相结合的原则，优先选择某市高风险区域、重点敏感区域和关系民生保障的城市基础设施进行物联网建设,组建822km燃气管网,共计安装2.5万个可燃气体监测点，每个监测点都安装激光式可燃气体监测仪，可燃气体监测仪设备如图1所示；某城市生命线项目中可燃气体监测仪安装效果如图2所示。自项目运行以来,城市生命线监测中心平均每月监测92.8起有效燃气报警消息，预警212起燃气管道泄漏[7]。
图1可燃气体监测仪图2可燃气体监测仪安装效果1.2可燃气体监测仪介绍
本工程项目中使用的可燃气体监测仪型号为 ZNRQ200L，设备传感器属于激光型传感器，主要针对 CH4(甲烷)气体进行监测。监测范围在 0~
王祥，等城市生命线工程可燃气体监测仪现场校准实践探讨
20%V0L，工作环境在-10~60℃，湿度≤99%RH，最小精度0.01%VOL。该款燃气监测仪5min工作1次,即5min采集1次数据,数据内容包括气体浓度和设备电池电压。
1.3现场校准带来的实际问题
可燃气体监测仪在城市生命线工程项目的实际应用中,具有数量多、覆盖面广的特点,且复杂恶劣的环境以及实时监测的性质都迫使可燃气体监测仪的校准在现场中实践，因此能够反映设备的真实情况，体现校准工作的实际意义。
(1)面临复杂恶劣的现场使用环境。可燃气体监测仪安装在天然气地下管网相邻地下空间中的窖井中,窖井内部特别容易积存雨水、污水，具有严酷的潮湿环境，积水储存过多容易使设备浸没在其中,让监测仪处于浸水状态，容易对设备造成腐蚀，破坏其内部电路。外部环境主要受天气的影响，高低温、大风、雨雪冰冻及其耦合等灾害环境对可燃气体监测仪产生较大的影响[8],主要影响其CH4浓度监测精度。
可燃气体监测仪监测性能一旦遭受到破坏,将严重影响城市生命线监测系统的运行，使城市燃气安全防护出现安全隐患。为保证城市生命线系统工作性能长期稳定可靠，在建立监测系统的同时，需定期开展前端设备的校准工作，以判别各传感器和各种前端监测设备的工作性能是否稳定，确保传感器各项性能指标达到要求。
2现场校准流程和实践
2.1现场校准流程
可燃气体监测仪现场校准实践，与以往可燃气体报警器在实验室内部校准不同的是，现场校准的相关事宜需要在前期准备工具以及外出根据实际情况现场作业，实践流程如图3所示。准备好校准工具设备和人身安全防护用品，根据设备的安装地点，找到相对应的窖井；布置交通路障,交通复杂的的情况下提前联系交警寻求帮助，做好安全保障之
后将设备取出；在设备附近寻找合适的工作地点，对可燃气体监测仪的主要性能指标示值误差和重复性进行现场校准检测,校准用到的装置包括 CH4气体标准物质、浮子流量计、减压阀、气管以及数据分析系统；对校准结果合格的设备，出具对应校准证书,不合格的设备取回返厂维修,经检修后在实验室重新进行校准，最后将合格设备安装回原位置,恢复原状。
图3现场校准实践流程
2.2现场校准实践
2.2.1准备工作
现场校准的工作情况复杂艰辛，日晒、严寒、大风以及变化多端的气候环境和人流密集、车流不断的复杂交通，包含大量的危险因素，影响人员身体安全，需要注意安全防护。可燃气体监测仪现场校准需要人员往返奔波，防护用品与校准工具要提前准备充分。
(1)作业前需要学习安全防护知识和熟悉安全防护手段，强化安全工作意识，准备劳保手套、警示服装、警示装置、口罩、消毒液、防晒服、雨衣等保障人身安全的防护用品，充分考虑所会遇到的危险因素，,做好防护准备。
(2)填写工具使用记录表，领用标准气体、浮子流量计、减压阀、气管等检定设备，推车、撬棍、扳手等现场施工工具。
（4)穿戴相应防护用品，找到相应窖井，布置交通警示装置，掀开检修井盖，找到监测仪样品并取出（可将附近样品集中取出校准）。位置处于正常道路中间的，取出样品后应立即恢复检修井原样，避免影响交通；位置不影响交通的，在结束样品校准后恢复。
(5)选择适宜位置，在保证安全的前提下，根据标准进行校准工作。
2.2.2校准工作
标识是否完整、齐全；然后按图4所示流程，依据 JJG693-2011《可燃气体检测报警器》规范，对可燃气体监测仪的主要性能指标示值误差和重复性进行检测。
（1)示值误差。仪器激活稳定后，调整零点和示值，接着按照设备满量程的10%、40%、60%浓度分别通人相应标准气体，设备读数稳定后记录示值，每种标准气体重复3次测量，并按式（1)计算各标准气体点△C,示值误差结果是△C绝对值最大值。
(1)
式中：C为设备示值的算术平均值;C.为通人设备标准气体的浓度值；R为设备满量程。
(2)重复性。仪器激活稳定后,按照设备满量程的40%浓度通人标准气体，设备读数稳定后记录示值 Ci。在相同条件下,重复测量6次(在通人相同的标准气体时，示值误差测量的3次结果可以在本次测量中利用),并按式(2)计算的相对标准偏差为重复性。
(2)
式中:S,为单次测量的相对标准偏差；C为6次测量的算术平均值;C,为第i次的示值。
2.2.3校准结果
某城市生命线燃气监测工程运行以来，因复杂的外界环境等影响因素，对于设备的损坏情况、监测性能的精度等都不清晰，无法保证现场监测的数据是精确可靠的。此次现场校准工作，是从某城市生命线项目自运行以来，首次在该范围内选取27台可燃气体监测仪设备进行校准。
依据JJG693-2011《可燃气体检测报警器》检定规程要求，可燃气体监测仪的示值误差要求不超过5%,重复性要求不超过2%。从图5中看出只有序号4设备的示值误差超过5%，其他所有设备的示值误差全都在要求之内。从图6中看出 27台设备的重复性都符合校准要求。设备的合格率为96.3%。
可燃气体监测仪现场校准中，其中损坏的1台设备原因是在设备安装的窖井中积有大量的污水，外部环境恶劣，而且设备运行超过4a，受到长期腐蚀，设备的监测性能遭受到破坏。根据校准结果，对监测精度不高的设备取回维修后，在实验室重新进行校准，满足要求后再安装至现场，满足城市生命线的需求，为城市的燃气监测风险评估提供了数据支撑，保障城市生命线燃气监测系统正常运行。
图5示值误差
图6重复性
2.3问题及对策
为了保证可燃气体监测仪正常运行的合格率，在可燃气体监测仪现场校准实践过程中，总结分析了校准实践中存在的问题,并对现场存在的设备问题、安全问题以及其他问题提出了对应的改进建议,如表1所示。
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突出展现矿井关键地点的风险信息和主要风险节点。
5结论
(1)基于智慧矿山建设框架，引人数字李生技术，提出了基于数字李生的智慧煤矿安全管控平台，为煤矿安全智慧管控提供了新的思路。
(2)分析了智慧煤矿安全管控平台的关键技术，探讨了平台的主要功能模块,通过构建的数字李生的智慧煤矿安全管控平台可实现煤矿安全风险的全方位把控，有助于保证煤矿的本质安全。
（3)由于煤矿生产系统的复杂性,在建立全息煤矿数字李生体时，仍需要较大的工作量，如何优化煤矿数字李生体，建立较为简化直观的全息模型,将是下一步的研究重点。
[参考文献]
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[8] 李明伟,安小刚,潘士琦,等.基于数字李生的船闸安全智慧管理方法[J].水运工程，2021（6）:212-217.
[作者简介]
郭向阳（1975-）,男，高级工程师,毕业于山西大同大学采矿工程专业，长期从事“一通三防”和采掘作业规程的组织制定、审批及监督实施等工作。［收稿日期：2022-03-10]
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