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1、第1章 绪 论,1.1 安全生产技术 1.2 安全检测技术 1.3 安全检测技术的发展,1.1 安全生产技术,1.1.1 我国安全生产现状 目前， 我国正处于经济的转型期， 随着我国工业化和市场经济的快速发展，我国安全生产特大事故发生的概率也在增加。近几年，发生一次死亡10人以上的特大事故都在120起以上， 死亡人数约2500人；发生一次死亡30人以上的特别重大事故15起， 平均每月发生1起。2003年全国共发生一次死亡10人以上特大事故129起，死亡2562人；发生一次死亡30人以上的特别重大事故15起，死亡825人。特别重大事故由于伤亡人数多， 经济损失重大，在国内外造成了重大的社会影响。
2、,2001年，广西南丹县龙泉矿冶总厂所属拉甲坡矿发生透水事故，造成81人死亡，直接经济损失8000多万元；2002年，黑龙江鸡西矿务局城子河煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成124人死亡，直接经济损失984万元；2003年12月23日，中国石油天然气总公司四川管理局重庆钻探公司西北气矿发生特大井喷事故，造成243人死亡，上万人住院就诊，经济损失巨大；2004年11月28日陕西陈家山发生的我国煤矿40多年一遇的特大瓦斯爆炸事故调查还未完结，2005年大年初六，相隔不到3个月又发生了辽宁阜新孙家湾213人死亡的特大矿难使这类事故又有了新的突破。煤矿、道路交通、建筑、危险化学品等领域伤亡事故多发的状况尚未从
3、根本上扭转。安全事故频繁发生，对人民群众的生命与财产造成了重大的损失。,党和政府一贯高度重视安全生产工作，并出台了安全生产法。党的十六大提出要“高度重视安全生产，保护国家财产和人民生命的安全“。安全生产是社会文明和进步的重要标志，是国民经济稳定运行的重要保障，是坚持以人为本安全理念的必然要求，是坚持人与自然和谐发展的前提条件，是全面建设小康社会宏伟目标的重要内容。尽快改变我国安全生产科技相对落后的局面，为安全生产提供足够的技术支撑和保障，已成为我国科技界的共识。发展和提高我国的安全检测技术水平，识别各种危险源和确定事故隐患分布，有效控制事故与灾害的发生，将直接影响我国经济的可持续、健康发展和全
4、面建设小康社会目标的实现。,1.1.2我国安全生产科技的主要差距 (1)安全生产科学理论需要不断发展 安全科学理论是发展安全科技的基础，超前的科学理论能够有效地指导安全科技研究和安全生产工作实践。我国的安全科学最早是从劳动保护工作中发展起来的。长期以来，在人们的观念中，安全是一种常识，既没有科学的认识，也没有学科的地位。到目前为止，安全科学的学科性质、研究对象、研究范畴还没有统一的认识，与相关学科和专业的关系也还没有理清,在高层次的科学研究领域更没有纳入到资助的范围。因此，安全理论的发展应该放到“科技兴安”战略地位。,(2)危险源辨识、风险分析和风险评估技术需要不断完善 风险辨识、评价和控制的
5、技术和方法是安全科学技术中的前沿课题之一。我国对高危行业的特种设备和一些涉及生命安全的危险装置受先天制造质量和后天维护技术水平等因素制约，存在诸多缺陷，但由于受到综合国力的制约，不可能像发达国家那样进行定期报废和更新，又由于缺乏适合于我国国情的检验检测、安全评估、寿命预测和基础数据库，造成各类潜在危险的大量存在，缺乏有效的预控手段。,(3)安全检测、危险源监测和灾害事故预警要逐步建立 危害检测和危险监控是事故预防的基本技术手段，现代化生产迫切需要发展在线、智能化检测监测技术和手段。发达国家已有先进技术对关键装备、大型承压设备和危险装置进行在线检测，对埋地燃气管道腐蚀与泄漏实施不开挖在线检测监测
6、，但我国在这方面的研究却刚刚起步甚至基本上是空白。生产装置除有良好的安全监测技术外，还建立完善、严格的机械完好性保证制度，以预防性检修为准则，很少发生现场泄漏问题,而我国大多数企业仍采用坏了才修的原则，现场跑冒滴漏严重，既造成环境污染，又潜存事故隐患。 对矿山等的自然灾害预测、预警和监测技术，我国普遍存在着技术相对落后、使用面不宽、传感器种类少、稳定性差、使用寿命短等问题，与发达国家存在相当大的差距。,(4)风险控制和灾害事故防治技术要不断更新 风险控制是实现系统安全的最终目的。在针对危害识别和风险评价提出的危险、事故隐患，采用先进的防治技术进行有效的风险控制方面和研究重大突变事故的预防措施方
7、面的研究远远不够，要形成体系还需要相当长的时间。矿山煤层与瓦斯突出、冲击地压、地热等自然灾害的治理缺乏有效的技术和必要的理论支撑，煤层的瓦斯抽放还缺乏有效的手段，矿井通风的可靠性也缺乏有效的保证。,(5)应急救援技术能力和水平要不断提高 科学的事故防范体系不仅要有预防的措施，还需要有应急的对策。在危险化学品应急救援方面，我国还仅仅停留在化学品登记、物化性质咨询方面，对应急救援技术与装备的研究开发差距很大；在特种设备应急救援方面，尚未建立起应对各类特种设备恶性事故应急救援系统及有效的应急抢险装备；在矿山、交通、建筑、电力供应等方面，普遍存在着对重大突发性灾害应急预案缺乏深入的研究，很难有效实施；
8、全国各级各类应急救援力量缺乏有效整合，尚未建立协同作战机制。而发达国家目前已有完整的体系，特别在城市公共安全应急救援方面，技术装备先进，应急机制健全。,(6)事故调查分析处理要不断改善 事前预防、事中应急、事后补救是安全保障的基本方法体系。发生事故后的科学调查处理是事后补救的基础。我国在事故调查分析的组织、目的、程序以及相关的技术手段等方面与发达国家差距很大。必须改变重大事故发生后只重视责任原因，而忽视本质和预防原因的调查。,(7)安全技术标准体系需要不断完善，并改善其科学性和有效性 安全技术标准是发挥安全科技功能的支持条件。目前我国安全技术标准缺口大，已有标准的科技含量低，大多缺少详细的安全
9、技术设计要求,与发达国家的差距很大，要与国际安全技术标准接轨还有大量工作要做。 (8)安全信息管理技术需要加强和提高 安全信息是科学决策和管理的基础。要利用先进管理理论和现代信息技术，通过互联网连接各种静态、动态安全信息，资源共享，实现国家安全生产的动态监管，提高时效性、准确性。,(9)安全生产科技投入有待加强 安全科技的投入水平既是国家经济实力的体现，同时也是社会管理者意识的表现。安全生产科技工作作为以社会公益性为主导的事业，我国的投入水平与发达国家相比存在巨大差距，需要建立多元化的安全科学投入机制。,1.1.3 生产安全科技的现状与发展趋势 1.发达国家 发达国家主要依靠自动化的检测与控制
10、技术、预警技术，严格的预警机制以及规范的管理保证生产的安全进行，其先进的危险辨识技术、评估技术和软件已广泛地应用于企业安全管理当中。在危险辨识和风险评估方面，发达国家的大公司普遍开发了先进的危险辨识、评估技术和相关软件，并广泛应用于企业生产的安全管理之中。利用风险分析软件，建立电脑数据分析模型，纳入预警系统，确定公司设施的设计和运行中存在的严重环境缺陷，并进行校正。几十年前就已开展特种设备安全检测、评估、寿命预测和风险评估技术方面的研究，建立了大量的基础数据库。,在危险源监测、预警方面，发达国家已有先进的技术和设备可以对大型承压设备、储罐进行在线检测，对埋地燃气管道腐蚀和泄漏实施不开挖在线检测
11、监测，红外成像技术和激光扫描技术也已应用于天然气管道的泄漏检测之中。 在灾害事故防治方面，发达国家的大公司通过采用先进的防雷防静电和抑爆等安全技术，已基本控制重、特大灾害事故，研究重点正逐步转移到创造安全健康的工作环境。 在安全生产信息化方面，已普遍利用现代网络化技术建立先进的信息管理系统，实现了统一管理、数据规范和资源共享。,2.我国 近年来，我国的安全生产科技也得到了较大的发展，具备了一定的规模，管理水平不断提高，成为我国科技事业的重要组成部分，对推动安全生产事业的发展起到了重要作用。 安全生产信息化、产业化高速发展。信息技术的突飞猛进和安全监测、监控的重要性，促进了各类传感器、数据传输技
12、术、信息接口和GIS、GPS技术在安全生产领域的大量应用，提高了安全生产信息化水平。,3发展趋势 发达国家主要依靠自动化安全检测与控制技术、预警技术，严格的预警机制以及规范的管理保证生产的安全进行，先进的危险辨识技术、评估技术和软件已广泛应用于企业安全管理。我国主要以日常监督为主，安全生产监测、监控自动化程度较低，预警及应急技术刚刚起步。,1.1.4生产安全关键技术 1.灾前抑制 当热量过分集中于某一客体，并且超过其所能承受的能量阈值时，将引发重大的事故或灾害。如果不断聚集的热量作用于可燃物，可能导致火灾或爆炸；作用于非可燃物，则可能因局部过热受到破坏，而引发事故。 灾前抑制措施可以感知外界的
13、异常，并通过自身变化弥补或消除热量等能量意外集中释放的变化，达到最大程度的抑制事故发生的目的。其抑制作用可以持续到事故已经发生、发展阶段，起到延缓进程，保护结构不受损的作用。,2.前兆检测 由于很多火灾、爆炸等事故是因为物体过热或热量相对集中造成的，根据事故前所表现出来的温度或热特性，已经形成很多检测设备，例如热像技术以其独有的方便直观等特点被广泛应用。一般材料的破损缺陷会直接导致热或能量的异常集中分布，所以超声波等材料的缺陷检测技术对事故前兆检测也是极其重要的一环。,3.早期监测 由被动式的抗灾技术向新一代的主动式防治技术转变的关键是以智能监测技术为核心，结合灾前抑制和高效扑救技术，实施最直
14、接的灾害防治。传感手段、信号处理算法是智能探测的两个基本方面，新的监测技术一般都是从这两个方面入手，提高其智能程度、反应速度与稳健性。图像模式、次声等新型传感手段结合多信号多判据、基于模糊逻辑和神经网络技术、现场总线、专用集成芯片等技术，把智能监测带到一个崭新的时代。研究过程也从单一的实物探索尝试，发展到与计算机模拟、虚拟实验等方式相结合。,传感技术的发展和水平直接影响着安全监测技术的水平。现代传感技术的发展日新月异，安全监测也受惠其中，对众多技术先进、工艺成熟的传感器件，安全工程有了更大的选择余地。用于灾害监测的传感器非常多，如化学传感器、声学传感器、机械传感器、磁传感器、辐射传感器、热传感
15、器、生物传感器、膜传感器、光纤传感器、硅传感器、应用MEMS的微传感器等。 传感器的信号已不再是简单的二值量，有意义的结论往往是对信号的深入加工分析，例如变化率检测、趋势分析、斜率求取、复合滤波、功率谱分析、时间序列分析、多传感器相关运算、模糊统计、模糊推理、神经网络等。神经网络与模糊系统融合的信号检测算法也已经应用于灾害探测，将模糊理论和神经网络有机地结合起来，取长补短，提高整个系统的学习能力和表达能力，可以进一步提高监测系统的智能化水平。,4.灾害扑救 灾害发生后，有效的扑救技术可以大幅度地减小灾害损失。扑救过程涉及清洁、高效救灾，人员疏散，人员防护，防排烟等技术。 智能机器人技术在灾害救
16、援方面也得到了应用。研制机器人的初衷就是制造一种用来代替人在复杂、危险及人的生理条件所不能承受的环境中工作的机器。从20世纪50年代末至今，机器人已经研制出三代。从第二代机器人起，已经有专门研制的机器人从事恶劣、危险环境下的检修、清洁等安全防范工作，以及从事消防灭火、火场搜索救援工作。1999年英国消防科技部门成功研制了能扑灭特种火灾的机器人，这种外壳用特种不锈钢制成的机器人貌似叉车，可进入800高温处灭火救灾，能用水、泡沫和干粉扑灭各种火灾，并可把储有易燃易爆物品的容器移到安全区域，也可将汽车残骸等笨重物移出路口，为消防人员和消防车进出提供方便。,1.2安全检测技术,1.2.1 检测技术 1检测与测量的概念 检测主要包括检验和测量两方面的含义。检验是分辨出被测参数量值所归属的某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或现象是否存在。测量是把被测未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并用数字表示这个倍数的过程。 在自动化领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处
