物聯網對工廠環境安全監測的影響

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來源：digitimes

由於潛在環境災害、人身危險與財產損失風險的增加，企業面對營運中斷的風險也跟著提升。為了讓企業營運不會中斷，透過信息整合，加強工廠自動化與環境安全監測，如導入廠務監控系統(Facility Monitoring Control System；FMCS)，針對各種工業設施的運行狀態，進行集中監視及遠程控制的自動化管理，便成為工廠自動化的重要趨勢。

工廠自動化與環境安全監控的應用得以成形，主要是拜物聯網技術漸漸成熟所致，各種感測器、雲端技術等關鍵網通科技的出現，提供各式各樣的監控技術，改善整體工業安全問題，更因此促使工廠邁向製造業服務化。

環境監測可避免危險及提升生產質量

如石化產品的製作過程，往往都必須要在高溫、高壓、高噪音、有機揮發物濃度高的環境下進行，且每小時生產的化學品動輒以百噸計，只要稍有控制不慎或無法及時操控，都可能會造成現場操作人員與原物料的重大損失，對於工廠環境監測的要求，自然居高不下。

如果產品製造所需要的原料，需要經由長距離的輸送，且還具有高危險特質，為了避免原料在輸送過程發生危險，同時避免人員可能遭到的威脅，環境安全監測就顯得更加重要。

如原油的生產從開採出地表至輸送到石油公司，須經歷採油井、計量站、聯合站、採油廠等設施，每個設施在過去都需要大批人力在現場操控、抄表，加上採油現場的惡劣環境，勢必會造成工作人員的沉重負荷。而石化？化工生產廠商需要的原料，包括原油、乙烯、丙烯、丁二烯、天然氣、蒸氣、氫氣等，在經由管路運輸時，也因為這些原料的特殊性質，往往需要透過監測系統來確認與維護運輸經過地區的安全。

而在半導體產業方面，由於目前的製程，已經逐步發展到20甚至16納米，可以容忍的氣體顆粒大小範圍也會跟著變小，尤其是製程進入深紫外光(DUV)後，因為微塵物(Particle)對不良率提升的影響更加明顯，相關偵測技術也變得更加重要，如何量測機台內部的微量揮發性有機氣體及酸性氣體，也就成為下一代製程的重要檢測要點。

此外，自動化生產所需要的監測與管控，還包括生產過程的檢測、實時參數採集、生產設備與產品監控管理、原料？材料消耗監測及生產環境因子的調控等，操作人員都要能夠實時監控產品生產的溫度、壓力、酸鹼度等參數，而且收集回來的相關參數，還要透過演算後回饋到控制生產製程，進一步優化生產流程，並控制產品質量，才能達到提升生產效率及降低生產成本的目標。

安全監控系統應做到有效聯動

另一個監測應用則是以入侵安全應用為主。大多數工廠的監測系統目前多半仍是以視頻監控和入侵報警系統為主，尤其是在大陸、東南亞地區的廠區，仍有相當一部分還是用模擬監視器，影像清晰度和效果都相當有限。監視器一般都是安裝在財務室、倉庫、工廠圍牆、廠房大門口，車間內、生產線位等。入侵報警感測則是以財務室、倉庫、圍牆等區域為主，而且能夠讓入侵報警與視頻監控聯動的案例並不多。

此外，單純的視訊監控如果不能搭配更為先進的技術，一旦碰到逆光、強光源或惡劣天候的環境時，就可能會導致影像質量不足，即使是紅外線等夜視技術，也可能會因為樹木生長遮擋、雨雪天氣等因素而導致誤報，實際應用效果也會大打折扣。

不同產業的工廠安防需求因為有所差異，需要導入的安全監控應用也要有不同的差異化設計，才能夠滿足實際應用環境的需要。如石化、電廠的視頻系統，會要求能夠防塵防爆、抗強電磁場干擾；鍊鋼廠則是對系統能否耐高溫和惡劣工業環境要求較高；一些光線很弱或很強的特殊場所，就得要求攝影機能夠以低照度或寬動態方式工作。

一個相對完善的企業工廠安防及視頻監控系統，應能滿足企業現代化管理需要，包括對關鍵區域能夠24小時視頻監控，工廠的周界除了要有實體防護外，還應該要建立入侵報警系統。關鍵的出入口要設有門禁，並採用電子巡邏系統以實現人力和技術雙重防護，車輛較多的工廠，則需要透過停車管理系統，管理車輛進出及停放，更重要的是，各系統之間必須要做好整合，能夠透過管理平台整合管理，互相聯動，形成「安控聯網」，才能有效成為工廠工安防護的有力後盾。

物聯網技術重要性日增

為了能夠達到環境監控及安全防護的應用目的，物聯網技術堪稱是目前監測應用的重要方向。由於物聯網技術由於是建立在無線通信技術、感測器網路技術、射頻識別技術等各種接入技術基礎上，可將環境中的大量數據和電子設備互聯，構成大規模虛擬網路，應用在工業環境監測，不需要像過去一樣，需要將監測？偵測器安裝在管路上，再經實體線路彙集信息至節點控制中心，可以大幅節省架設實體線路的成本費用，因而不管在工業自動化、日常生活、環境監測、軍事、醫療等各個領域，都具有廣泛應用前景。

針對工廠環境監測和應用需求，物聯網系統的設計至少要分為兩層：無線感測器網路採集層與應用層訊息綜合管理平台。無線感測器網路採集層需要一種基於小組討論和安全認證的協同感知傳輸機制，才能在經過論證分析和模擬結果後，有效提高感測器網路監測預警的準確性，減少災難誤報，並具有防止間諜節點入侵破壞等優勢。

應用層訊息綜合管理平台的主要功能，則是完成對感測器網路採集數據的存儲、分析和災難預警任務，為廠區環境管理人員提供環境監測網路情況的宏觀監測管理。

如方正集團就運用物聯網技術發展的石油產品智能化管理系統，透過無線通信與雲端控管的技術克服天氣、地形障礙對常態性數據收集的困難度，降低管理的人力成本；中石化公司則是利用管道儲運分公司既有的信息與系統，結合物聯網將採擷數據透過優化程序進行交換共享、移動應用分析，建立以優化節能、HSE 預警的原油物流管理集成平台，打造綠色低碳、高效的原油物流。

物聯網與監測設備的結合，可以針對工業生產過程中的各種關鍵指標做到實時監控，如企業只要在重度污染物排放口安裝無線感測設備，不僅可以對污染排放進行實時監測，還可以從遠程關閉排放口，防止突發性環境污染事故發生；也可以透過回饋控制系統，調整生產製程中的相關控制參數，有效降低污染物的排放量，如台塑六輕就已與環保署合作，對其有機污染物的排放進行在線實時監控。

無線訊號的穩定度及正確性要確保

物聯網技術雖然對工廠環境安全監測提供許多幫助，進而讓工廠自動化變得更有效率，也更加安全，但仍有一些問題需要避免。如需要避免數字無線通信在易燃氣體泄漏時，因訊號傳輸引發火星而釀成火災的風險，或是要如何克服惡劣天候對無線訊號傳輸造成的影響，尤其是確保訊號的穩定度及正確性，更是未來亟需克服的難題。

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