1、職業(yè)病防治背景

   隨著《職業(yè)病防治法》及各省市“十四五”職業(yè)病防治規(guī)劃的深入推進(jìn)，工作場(chǎng)所粉塵危害監(jiān)測(cè)與防控已成為疾控部門的核心任務(wù)。以礦山、建材、冶金、化工等行業(yè)為例，粉塵濃度、分布及傳播特性的精準(zhǔn)測(cè)量是評(píng)估職業(yè)病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。

   傳統(tǒng)的粉塵監(jiān)測(cè)手段在精度、實(shí)時(shí)性和全面性上存在諸多局限，而基于中科君達(dá)視界自研的粒子圖像測(cè)速（PIV）技術(shù)為粉塵監(jiān)測(cè)提供了全新的解決方案。

   2、粒子圖像測(cè)速（PIV）技術(shù)原理與粉塵監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)

   粒子圖像測(cè)速（PIV）技術(shù)是一種先進(jìn)的非接觸式流場(chǎng)測(cè)量方法，通過在粉塵流場(chǎng)中散布示蹤粒子，利用高速攝像機(jī)連續(xù)拍攝粒子在短時(shí)間內(nèi)位移變化的圖像，再經(jīng)過圖像處理和算法計(jì)算，獲取粉塵的的速度矢量場(chǎng)、渦量場(chǎng)等參數(shù)。

   千眼狼PIV測(cè)量系統(tǒng)在粉塵監(jiān)測(cè)中的差異化價(jià)值點(diǎn)：

   1）非接觸測(cè)量：避免傳統(tǒng)接觸式測(cè)量方法對(duì)流場(chǎng)的干擾，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的同時(shí)提高操作的安全性和便捷性。

   2）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量：高速攝像機(jī)憑借微秒級(jí)時(shí)間分辨率，實(shí)時(shí)捕捉粉塵動(dòng)態(tài)變化過程，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)粉塵濃度超標(biāo)或異常擴(kuò)散。

   3）可視化測(cè)量：支持粉塵濃度、速度、湍流強(qiáng)度、渦量云圖等參數(shù)的可視化測(cè)量。

   4）高精度測(cè)量：支持捕捉粉塵粒子的微小位移，測(cè)量精度可達(dá)亞像素級(jí)別，準(zhǔn)確評(píng)估粉塵濃度和擴(kuò)散規(guī)律。

   3、千眼狼PIV技術(shù)在職業(yè)病防治中的應(yīng)用

   1）搭建PIV系統(tǒng)，選擇粉塵產(chǎn)生源附近、通風(fēng)擴(kuò)散路徑等關(guān)鍵位置上布置千眼狼高速攝像機(jī)，確保拍攝角度覆蓋監(jiān)測(cè)區(qū)域。

   2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)范圍，添加示蹤粒子，匹配合適的PIV高速攝像機(jī)、曝光時(shí)間、激光片光源等參數(shù)。

   3）啟動(dòng)系統(tǒng)后，PIV測(cè)量系統(tǒng)采集粉塵粒子在流場(chǎng)中的序列圖像，并利用PIV軟件進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，得到速度矢量場(chǎng)，進(jìn)一步求解速度矢量場(chǎng)的旋度得到渦量場(chǎng)，并通過圖像灰度值的分析得到粉塵濃度分布云圖等結(jié)果。

   4）數(shù)據(jù)應(yīng)用上，速度矢量場(chǎng)可視化顯示粉塵在工作場(chǎng)所中的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小，助力識(shí)別粉塵的主要擴(kuò)散路徑和高速運(yùn)動(dòng)區(qū)域，為設(shè)置防塵屏障和通風(fēng)設(shè)施提供參考。渦量場(chǎng)揭示粉塵流場(chǎng)中的渦旋結(jié)構(gòu)，渦旋可能導(dǎo)致粉塵局部積聚或二次擴(kuò)散，通過分析渦量分布，可優(yōu)化設(shè)備布局和通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少粉塵停留時(shí)間。粉塵濃度云圖可視化呈現(xiàn)工作場(chǎng)所中不同位置的粉塵濃度分布情況，便于確定高濃度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，針對(duì)性采取局部通風(fēng)、噴霧降塵等措施。

   4、具體應(yīng)用案例與數(shù)據(jù)

   案例1：巷道內(nèi)流場(chǎng)研究（如礦井巷道、通風(fēng)管道、交通隧道、地下設(shè)施等）在工程、安全和環(huán)境領(lǐng)域具有重要作用。中科君達(dá)視界自研的千眼狼高頻粒子圖像測(cè)速（PIV）測(cè)量系統(tǒng)分析了某礦井巷道內(nèi)的流場(chǎng)，對(duì)優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計(jì)，給出了直觀、可視化的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，確保新鮮空氣有效輸送到作業(yè)面，同時(shí)將粉塵及其他有害氣體（如瓦斯、一氧化碳）及時(shí)排出，避免爆炸、窒息或職業(yè)病風(fēng)險(xiǎn)。

   案例2：新風(fēng)系統(tǒng)的送回風(fēng)形式多樣，千眼狼PIV測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量在微正壓環(huán)境下，頂送、地送、地回房間內(nèi)、回風(fēng)口附近的流場(chǎng)。通過對(duì)回風(fēng)口流場(chǎng)的可視化測(cè)量，幫助優(yōu)化“定向排風(fēng)”系統(tǒng)，確保廠房的污染空氣優(yōu)先被回風(fēng)口捕獲，避免擴(kuò)散至走廊或其他區(qū)域。同時(shí)， PIV系統(tǒng)的可視化優(yōu)點(diǎn)，利于發(fā)現(xiàn)可能形成的局部“氣流短路”，該“氣流短路”容易導(dǎo)致污染物（如有毒有害氣體、CO₂、PM2.5、病毒氣溶膠）無法有效排出室內(nèi)。

   案例3：研究氣溶膠噴霧除塵系統(tǒng)的流場(chǎng)（氣流與液滴運(yùn)動(dòng)分布）對(duì)高粉塵環(huán)境下提升除塵效率、降低能耗、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)及保障作業(yè)安全具有重要意義。千眼狼高頻PIV測(cè)量系統(tǒng)對(duì)氣溶膠噴霧除塵設(shè)備的流場(chǎng)進(jìn)行可視化分析，研究液滴與粉塵顆粒的相互作用（如慣性碰撞、截留、擴(kuò)散捕獲），有利于優(yōu)化液滴粒徑（通常20~200 μm效率最佳）和噴霧密度，提高捕獲率；其次，在高溫或高風(fēng)速環(huán)境中，液滴可能未接觸粉塵即蒸發(fā)失效，PIV測(cè)量系統(tǒng)針對(duì)液滴初速度與粒徑優(yōu)化，平衡沉降時(shí)間與蒸發(fā)速率，可提供客觀數(shù)據(jù)支撐。

   5、結(jié)論與建議

   中科君達(dá)視界自研的千眼狼PIV系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段的局限，提供高精度、實(shí)時(shí)、全面的粉塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可作為職業(yè)病危害監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)工具之一。

   各地政府疾控主管部門基于PIV系統(tǒng)搜集分析的粉塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確把握重點(diǎn)行業(yè)、不同企業(yè)工作場(chǎng)所粉塵危害的規(guī)律，為制定科學(xué)合理的防控措施、標(biāo)準(zhǔn)、指南等提供依據(jù)。