如何应用物联网技术对工厂环境安全监测的详细资料概述

由于潜在环境灾害、人身危险与财产损失风险的增加，企业面对营运中断的风险也跟着提升。为防止企业营运中断，通过信息整合，加强工厂自动化与环境安全监测，如导入厂务监控系统(Facility Monitoring Control System；FMCS)，针对各种工业设施的运行状态，进行集中监视及远程控制的自动化管理，便成为工厂自动化的重要趋势。工厂自动化与环境安全监控的应用得以成形，主要是拜物联网技术渐渐成熟所致，各种传感器、云端技术等关键网通科技的出现，提供各式各样的监控技术，改善整体工业安全问题，更因此促使工厂迈向制造业服务化。

环境监测可避免危险及提升生产质量

如石化产品的制作过程，往往都必须要在高温、高压、高噪音、有机挥发物浓度高的环境下进行，且每小时生产的化学品动辄以百吨计，只要稍有控制不慎或无法及时操控，都可能会造成现场操作人员与原物料的重大损失，对于工厂环境监测的要求，自然居高不下。如果产品制造所需要的原料，需要经由长距离的输送，且还具有高危险特质，为了避免原料在输送过程发生危险，同时避免人员可能遭到的威胁，环境安全监测就显得更加重要。如原油的生产从开采出地表至输送到石油公司，须经历采油井、计量站、联合站、采油厂等设施，每个设施在过去都需要大批人力在现场操控、抄表，加上采油现场的恶劣环境，势必会造成工作人员的沉重负荷。而石化化工生产厂商需要的原料，包括原油、乙烯、丙烯、丁二烯、天然气、蒸气、氢气等，在经由管路运输时，也因为这些原料的特殊性质，往往需要透过监测系统来确认与维护运输经过地区的安全。而在半导体产业方面，由于目前的制程，已经逐步发展到20甚至16纳米，可以容忍的气体颗粒大小范围也会跟着变小，尤其是制程进入深紫外光(DUV)后，因为微尘物(Particle)对不良率提升的影响更加明显，相关侦测技术也变得更加重要，如何量测机台内部的微量挥发性有机气体及酸性气体，也就成为下一代制程的重要检测要点。此外，自动化生产所需要的监测与管控，还包括生产过程的检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、原料、材料消耗监测及生产环境因子的调控等，操作人员都要能够实时监控产品生产的温度、压力、酸碱度等参数，而且收集回来的相关参数，还要通过演算后回馈到控制生产制程，进一步优化生产流程，并控制产品质量，才能达到提升生产效率及降低生产成本的目标。

安全监控系统应做到有效联动

另一个监测应用则是以入侵安全应用为主。大多数工厂的监测系统目前多半仍是以视频监控和入侵报警系统为主，尤其是在大陆、东南亚地区的厂区，仍有相当一部分还是用模拟监视器，影像清晰度和效果都相当有限。监视器一般都是安装在财务室、仓库、工厂围墙、厂房大门口，车间内、生产线位等。入侵报警感测则是以财务室、仓库、围墙等区域为主，而且能够让入侵报警与视频监控联动的案例并不多。此外，单纯的视讯监控如果不能搭配更为先进的技术，一旦碰到逆光、强光源或恶劣天气时，就可能会导致影像质量不足，即使是红外线等夜视技术，也可能会因为树木生长遮挡、雨雪天气等因素而导致误报，实际应用效果也会大打折扣。不同产业的工厂安防需求因为有所差异，需要导入的安全监控应用也要有不同的差异化设计，才能够满足实际应用环境的需要。如石化、电厂的视频系统，会要求能够防尘防爆、抗强电磁场干扰；炼钢厂则是对系统能否耐高温和恶劣工业环境要求较高；一些光线很弱或很强的特殊场所，就得要求摄影机能够以低照度或宽动态方式工作。一个相对完善的企业工厂安防及视频监控系统，应能满足企业现代化管理需要，包括对关键区域能够24小时视频监控，工厂除了要有实体防护外，还应该建立入侵报警系统。关键的出入口要设有门禁，并采用电子巡逻系统以实现人力和技术双重防护，车辆较多的工厂，则需要通过停车管理系统，管理车辆进出及停放，更重要的是，各系统之间必须要做好整合，能够透过管理平台整合管理，互相联动，形成“安控联网”，才能有效成为工厂安全防护的有力后盾。

物联网技术重要性日增

为了能够达到环境监控及安全防护的目的，物联网技术堪称是目前监测应用的重要方向。

由于物联网技术是建立在无线通信技术、传感器网络技术、射频识别技术等各种接入技术基础上，可将环境中的大量数据和电子设备互联，构成大规模虚拟网络，应用在工业环境监测，不需要像过去一样，需要将监测侦测器安装在管路上，再经实体线路汇集信息至节点控制中心，可以大幅节省架设实体线路的成本费用，因而不管在工业自动化、日常生活、环境监测、军事、医疗等各个领域，都具有广泛应用前景。针对工厂环境监测和应用需求，物联网系统的设计至少要分为两层：

无线传感器网络采集层与应用层讯息综合管理平台。无线传感器网络采集层需要一种基于小组讨论和安全认证的协同感知传输机制，才能在经过论证分析和仿真结果后，有效提高传感器网络监测预警的准确性，减少灾难误报，并具有防止间谍节点入侵破坏等优势。

应用层讯息综合管理平台的主要功能，则是完成对传感器网络采集数据的存储、分析和灾难预警任务，为厂区环境管理人员提供环境监测网络情况的宏观监测管理。

如方正集团就运用物联网技术发展的石油产品智能化管理系统，透过无线通信与云端控管的技术克服天气、地形障碍对常态性数据收集的困难度，降低管理的人力成本；中石化公司则是利用管道储运分公司既有的信息与系统，结合物联网将采撷数据通过优化程序进行交换共享、移动应用分析，建立以优化节能、HSE 预警的原油物流管理集成平台，打造绿色低碳、高效的原油物流。物联网与监测设备的结合，可以针对工业生产过程中的各种关键指标做到实时监控，如企业只要在重度污染物排放口安装无线传感设备，不仅可以对污染排放进行实时监测，还可以从远程关闭排放口，防止突发性环境污染事故发生；也可以透过回馈控制系统，调整生产制程中的相关控制参数，有效降低污染物的排放量，如台塑六轻就已与环保署合作，对其有机污染物的排放进行在线实时监控。

无线讯号的稳定度及正确性要确保

物联网技术虽然对工厂环境安全监测提供许多帮助，进而让工厂自动化变得更有效率，也更加安全，但仍有一些问题需要避免。如需要避免数字无线通信在易燃气体泄漏时，因讯号传输引发火星而酿成火灾的风险，或是要如何克服恶劣天候对无线讯号传输造成的影响，尤其是确保讯号的稳定度及正确性，更是未来亟需克服的难题。