CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI KHÍ ĐỘC HẠI Hiện nay con người sử dụng khí công nghiệp rất nhiều vào đời sống cũng như các hoạt động sản xuất công nghiệp. Trong số chúng tỉ lệ khí độc cũng khá cao, vậy những khí nào là khí độc, tiêu chí phân loại chúng là khí độc ra sao. Danh mục một số loại khí độc thường gặp, ảnh hưởng của chúng lên sức khỏe con người ra sao? 1. KHÁI NIỆM KHÍ ĐỘC HẠI Khí độc hại là những loại nguyên liệu nguy hiểm có thể gây thương tích một cách nghiêm trọng thậm chí là tử vong.
Chúng được chia thành 3 nhóm khí độc khác nhau phụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. – Khí độc loại I: Là những chất khí độc có nồng độ gây chết người trung bình (LC50 – Nồng độ gây chết người 50%) trong không khí 200 phần triệu trở xuống theo thể tích hơi hoặc khí. Hoặc 2 miligam trong mỗi lít hoặc ít hơn so với khói, sương hoặc bụi. Khi dùng chuột bạch nặng từ 200 đến khoảng 300 gram trong một giờ (hoặc múc thấp hơn nếu cái chết diễn ra trong vòng một giờ).
– Khí độc loại II Nhóm khí có nồng độ gây chết trung bình (LC50) ở trong không khí với mức ít nhất là 200 phần triệu. Nhưng sẽ không nhiều hơn 3.000 phần triệu tính theo thể tích khí hay hơi. Hoặc trên 2 miligam mỗi lít thể tích nhưng không quá 30 miligam theo mỗi lít bụi, khói, bụi, khi hít thở phải liên tục bằng chuột bạch nặng khoảng 200 – 300 gram trong 1 giờ. – Khí độc loại III Với nồng độ gây chết trung bình (LC 50) ở trong không khí là hơn 3.000 phần triệu và không vượt quá 5.000 phần triệu ở một lít thể tích khí hay hơi.
Hoặc trên mức 30 miligam mỗi lít và không quá 50 miligam trên mỗi lít bụi hay khói khi hít phải bằng chuột bạch liên tục nặng từ 200 – 300 gram trong 1 giờ (hoặc ít hơn nếu cái chết diễn ra trong vòng 1 giờ). DANH SÁCH CÁC LOẠI KHÍ ĐỘC HẠI: 1. Khí độc NO2 và các khí NOx Khí Nitrogen dioxide là chất khí độc nhóm I với công thức hóa học NO2, là khí hóa lỏng màu nâu đỏ, có mùi khó chịu. Nó cực độc, ăn mòn và tính oxy hóa cao dễ phá hủy hệ enzym, gây thiếu máu, ung thư.
• Nồng độ khí NO2 ở khoảng 50 – 100 ppm dưới 1 tiếng rất dễ gây viêm phổi trong khoảng 6 – 8 tuần. • Nồng độ 150 – 200 ppm dưới 1h sẽ phá huỷ dây khí quản và dẫn đến tử vong nếu nhiễm độc thời gian kéo dài 3 – 5 tuần. • Nồng độ trên 500 ppm tiếp xúc trong 2 – 10 ngày thì dễ gây tử vong. Ngoài ra các oxit nitơ NOx khác như NO( Nitric oxide) cũng gây tác hại nguy hiểm đến sức khỏe con người.
Còn N2 ( Nitrogen), N2O( Nitrous oxide) không độc, nhưng có thể gây ngạt. Khí độc NH3 Amoniac (Ammonia) là chất khí hóa lỏng độc hại nhóm III, có mùi cay mạnh, không cháy và tính ăn mòn cao. • Tiếp xúc với nồng độ NH3 cao trong không khí có thể gây bỏng niêm mạc mũi, ảnh hưởng cổ họng và đường hô hấp, suy hô hấp. -5- • Tiếp xúc trực tiếp có thể gây bỏng rất nặng gây mù vĩnh viễn, tạo bệnh phổi, hoặc tử vong.
• Nuốt phải nó sẽ gây bỏng ở miệng, dạ dày, cổ họng. Khí độc H2S Khí độc H2S không màu và có mùi hôi như trứng thối thuộc nhóm khí độc II. Khí H2S độc như thế nào? • Hydrogen sulfide là loại khí rất độc (độc tính của nó ngang với HCN và cao hơn chất khí CO từ 5 đến 6 lần), với 1 hàm lượng nhỏ trong không khí có thể gây thở gấp, ngộ độc và ngừng thở cho người và động vật. • H2S với nồng độ cao có thể gây tê liệt hệ hô hấp và nạn nhân dễ bị chết ngạt.
Khí độc sarin Sarin là một chất lỏng độc hại không màu và không mùi có công thức hóa học là C4H10FO2P. Khi tiếp xúc với nó sẽ có triệu chứng đau đầu, buồn nôn, ngừng hô hấp, chết ngạt hay tổn thương thần kinh vĩnh viễn. Khí Clo độc như thế nào Cl2 là khí nén màu xanh lá cây, mùi hôi của nó tương tự như thuốc tẩy. Nhóm chất độc II với ăn mòn và oxy hóa cao.
-6- • Khí độc Clo sẽ gây ngứa, ngạt thở và đau rát xương ức, gây ho, ngứa mắt và miệng, tiết nhiều nước bọt. • Nếu bị nhiễm clo nặng có thể đau đầu, đau thượng vị, có tình trạng nôn mửa, vàng da và thậm chí phù nề phổi. Các khí độc VOCs (Cacbon hữu cơ dễ bay hơi) VOCs là các chất lỏng, khí hay rắn có chứa cacbon hữu cơ dễ bay hơi như axeton, ethylaxetat, buthylaxetat… • Các loại khí độc hại này ít gây độc mãn tính mà gây độc cấp tính với các biểu hiện chóng mặt, say nôn, sưng mắt, cơ thể co giật, bị ngạt hay viêm phổi. • Chỉ một số ít chất khí độc gây độc mãn tính gây ra bệnh ung thư máu hay bệnh thần kinh.
Khí gây ngạt CO2 – Carbon dioxide Đây là chất khí quen thuộc với mỗi chúng ta, có mặt ở đời sống và mọi hoạt động sinh hoạt, sản xuất. CO2 là khí lớp IV không độc, không màu, không mùi và không có vị, nhưng dễ gây ngạt. Khí độc SO2 (lưuhuỳnh dioxit): -7- Khí SO2 có thể xâm nhập vào đường hô hấp hay hoà tan với nước bọt, qua đường tiêu hoá và ngấm vào máu. • SO2 tạo thành các hạt nhỏ axít H2SO4 xâm nhập vào hệ thống bạch huyết.
• Nó gây rối loạn chuyển hoá đường và protêin, thiếu các vitamin B và C, tắc nghẽn mạch máu, hẹp dây thanh quản và khó thở. Một số loại khí độc hại khác mà bạn nên biết: • Acetylene (C2H2) mùi cay mạnh là chất khí độc nhóm IV không ổn định, dễ phản ứng. • Argon (Ar): Không màu, không mùi dễ gây ngạt thuộc lớp IV. • Arsine (AsH3): Hương thơm không màu thuộc khí độc lớp I, là chất khí rất độc, dễ bắt lửa và gây cháy.
• Boron tribromide (BBr3 ): Khí không màu lớp II, độc hại và có tính ăn mòn. • Boron trichloride ( BCl3): Không màu, tính ăn mòn và thuộc lớp khí độc III. • Boron trifluoride (BF3): Mùi không cay, mẫn cảm mạnh mẽ, là khí độc hại lớp II có tính ăn mòn cao. • Bromine (Br2): là chất lỏng màu nâu nhạt, mùi hôi tính oxy hoá cao độc, ăn mòn • Carbon monoxide (CO) thuộc lớp 3, là khí độc không màu, mùi và không vị dễ bắt lửa.
• Chlorine dioxide( ClO2): Mùi giống clo, là chất độc lớp II và là chất oxy hóa. • Chlorine trifluoride (ClF3) Mùi khó chịu, độc tố lớp II với tính oxy hóa, ăn mòn cao. • Deuterium (H2) thuộc lớp IV, không màu và dễ cháy • Diborane (B2H6) Khí hóa lỏng nguy hại lớp I, không mùi nhưng rất độc, dễ bắt lửa và gây cháy -8- • Dichlorosilane thuộc lớp II với công thức hóa học là SiH2Cl2 (HCl)độc, tính ăn mòn và dễ bắt lửa • Ethane (C2H6) là chất khí độc lớp IV không màu, không mùi rất dễ cháy. • Ethylene (C2H4) • Ethylene oxide: C2H40 • Fluorine: F2 • Germane: GeH4 • Helium: He gây ngạt • Hydrogen, Hydrogen bromide, Hydrogen chloride, Hydrogen cyanide, Hydrogen fluoride, Hydrogen iodide, Hydrogen selenide, Hydrogen sulfide, Krypton, Methane, Methyl bromide, Methyl chloride, Methyl isocyanate, Methyl mercaptan, Neon, Nickel carbonyl,….
-9- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2. KHÁI NIỆM CƠ BẢN Ngày nay, các vi điều khiển đã có một bước phát triển mạnh với mật độ tích hợp cao, khả năng xử lý mạnh, tiêu thụ năng lượng ít và giá thành thấp. Khi được nạp phần mềm nhúng, các vi điều khiển này sẽ hoạt động độc lập trong các loại môi trường và những vị trí địa lý khác nhau. Mỗi vi điều khiển khi được tích hợp với bộ thu phát sóng vô tuyến và bộ cảm biến sẽ tạo thành một nút mạng, tập hợp các nút mạng đó trong một phạm vi nhất định, được gọi là mạng cảm nhận không dây (WSN - Wireless Senser Network).
Như vậy, mạng cảm nhận không dây (WSN) là một mạng được cấu thành từ các thiết bị hoạt động độc lập trong không gian, các thiết bị thu thập và truyền về trung tâm giám sát các thông tin về điều kiện môi trường như nhiệt độ, âm thanh, áp suất, độ rung, sự chuyển động,. (Hình 1) Trong hệ thống WSN còn có các trạm gốc và trung tâm điều khiển. Trạm gốc đóng vai trò cổng kết nối giữa nút mạng và trung tâm điều khiển, tiếp nhận thông tin của các nút mạng và chuyển tới trung tâm điều khiển qua nhiều cách khác - 10 - nhau. Các nút mạng truyền tin theo kiểu nhiều chặng, từ nút mạng này sang nút mạng khác và về trạm gốc.
Từ trạm gốc có thể gửi thông tin cho người sử dụng (trung tâm điều khiển) theo nhiều cách như trực tiếp qua hệ thống máy tính, qua mạng Internet, qua vệ tinh. nhờ đó người giám sát có thể nhận được thông tin dù đang ở bất cứ đâu. ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY Ứng dụng của WSN rất phong phú, có thể ứng dụng trong dân dụng, thương mại, công nghiệp hoặc quân sự để giám sát và gửi dữ liệu mà mạng có dây không thực hiện được, hoặc thực hiện với chi phí cao. WSN có thể được triển khai trong những khu vực rộng lớn, hoang vu, ở đó chúng có thể tồn tại mà không cần con người can thiệp trong vài năm.
(Hình 2) Cụ thể, một số ứng dụng của WSN gồm theo dõi và cảnh báo các mức độ của môi trường như độ ẩm, nhiệt độ, áp suất; theo dõi sự chuyển dịch như giám sát giao thông, theo dõi an ninh; điều khiển phản ứng hạt nhân,. ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY Các đặc điểm của WSN gồm: Các nút mạng cảm nhận có kích thước nhỏ; Năng lượng nạp được và lưu được bị giới hạn; Hoạt động ở các điều kiện môi trường - 11 - khắc nghiệt không cần can thiệp của con người; Dễ xảy ra lỗi tại nút mạng, dễ xảy ra lỗi trong truyền dữ liệu; Các nút mạng cảm nhận có thể dịch chuyển được mà không cần thay đổi cấu hình; Mô hình mạng động, linh hoạt; Các nút mạng hỗn hợp, cho phép khả năng mở rộng cao. NỀN TẢNG Phần cứng: Thách thức chính là việc sản xuất được các nút mạng cảm nhận có giá thành thấp và kích thước nhỏ. Các chuẩn: Trong khi các mạng máy tính, viễn thông đã có rất nhiều chuẩn thì với WSN chỉ có một chuẩn là ISO 18000- 7, 6 lowpan và WirelessHART.