编制说明-石化联合团体标准固定反射式激光气体检测仪

《固定反射式激光气体检测仪》团体标准的

编制说明

一、工作概况

（一）任务来源

根据中国石油和化学工业联合会下发的《关于印发2020

年第一批中国石油和化学工业联合会团体标准项目计划的

通知》，《固定反射式激光气体检测仪》团体标准被列入2020

年中国石油和化学工业联合会团体标准制定计划项目。

随着经济的快速发展，能源、化工、环保等行业中涉及

的危险气体越来越多，由于这些气体的泄漏不易察觉，扩散

速度快，一旦泄漏极易造成燃爆和人员中毒等安全事故，造

成恶劣的社会影响，因此对于危险气体的监测备受世界各国

的重视，并大力通过科技创新来推动气体检测技术和装备的

进步。工业环境中各种危险气体，如甲烷、硫化氢等在泄漏

时会首先扩散到空气中，空气的组成很复杂，含有氧气、氮

气、二氧化碳等多种成分，因此从众多气体中快速、准确地

发现目标气体，就成为气体检测设备的首要需求。由于特定

种类的气体分子会对特定波长的光具有吸收作用，那么根据

这一原理，就可以利用光这种特殊介质来检测空气中的目标

气体成分。而激光由于其波长的稳定性，可以始终保证被特

定气体分子吸收的唯一性，做到指纹性的一一对应，就是发

出的激光只会被目标气体的分子吸收。而且根据朗伯比尔定

律，当特定波长的激光在空气中被特定气体分子吸收时，光

强就会发生变化，其变化程度和气体分子数量的多少（即危

险气体浓度）成正比，通过检测光强变化情况可以准确计算

出危险气体浓度。

而且通过对激光输出波长的调谐，可以同时测量多种危

险气体，能够真实反映现场的气体变化情况。激光吸收光谱

技术作为当前最先进的一种气体检测技术，具有可进行远距

离遥测、灵敏度高、反应速度快、抗交叉干扰能力强、无需

定期调校等特点。激光光谱检测技术弥补了现有气体检测技

术的全部缺陷，有着非常巨大的应用优势。

“激光气体检测技术”，不仅是天然气下游产业链的

“合成气、氢氟酸、乙炔”等的气体检测市场需要，包括再

延伸下的细分市场都急需一种更安全可靠的气体检测技术

来提高生产发展，保证安全。市场需要我们制定团体标准，

来引导行业可持续发展。

而且我国是社会主义制度的国家，党和国家坚持“以人

为本”，2016年出台的《中共中央国务院关于推进安全生产

领域改革发展的意见》指出“党政同责，一岗双责，齐抓共

管，失职追责”，要求“建立隐患治理监督机制，管理责任

前移，将原有事故事后追究责任转变为对隐患追究责任”。

更要求“建立安全生产巡查制度，推进安全科技创新”，“激

光检测技术”在目前是世界领先技术，同比较传统检测技术

“电化学、非分散红外”等技术是质的跳跃，在安全检测技

术更领先的前提下，更符合党和人民对安全生产的期望。

并且同期党的“十四五规划”指出：“坚持创新驱动发

展，全面塑造发展新优势”、“加快发展现代产业体系，推动

经济体系优化升级”、“统筹发展和安全，建设更高水平的平

安中国”。作为高新技术产业，核心技术，在同种类气体检

测技术领域领先的地位上，在响应国家号召协助现代企业统

筹和发展安全上，这就要求我们应尽快制定与国际水平相当

的石油化工行业危害气体泄漏激光检测技术团体标准，以促

进我国激光气体检测产品质量提升，提高在国际上的竞争力。

（二）主要工作过程

1、2020年3月30日，中国石油和化学工业联合会下达

2020年第一批团体标准立项计划，由安徽中科瀚海光电技术

发展有限公司牵头《固定反射式激光气体检测仪》团体标准

制订工作。

2、2020年10月，由安徽中科瀚海光电技术发展有限公司

牵头、联合中国科学院合肥物质科学研究院、安徽光学精密

机械研究所、国家石油天然气管网集团有限公司等数十家单

位组建《固定反射式激光气体检测仪》标准起草小组，并明

确职责、制订工作计划、实施方案。

3、经起草小组会议讨论，产品标准名称定义，专家建议

将立项时的标准名称《固定反射式激光气体检测仪》，确定

为《固定反射式激光气体遥测仪》。

4、起草小组开展了大量的资料查询、样品收集和实验验

证工作，并于2021年6月完成《固定反射式激光气体遥测

仪》团体标准草稿和编制说明。

5、2021年8月标准起草小组在北京组织召开《固定反射

式激光气体遥测仪》团体标准研讨会，邀请行业专家对标准

进行讨论质询，根据讨论意见完成标准的修改，形成了标准

征求意见稿和编制说明。

6、2021年10月，完成对外征求意见、网上公示及征求意

见汇总、处理，修改形成了送审稿。

7、2021年11月参加2021年第一批石化联合会团体标准

审查会议答辩。经质询讨论，专家组认定通过后，项目承担

小组提供的标准技术先进、材料齐全、内容完整、格式规范，

并符合国家绿色发展要求，一致通过标准送审稿的技术审查。

标准起草小组根据审查意见修改形成了报批稿。

（三）主要参加单位和工作组成员

标准负责起草单位：安徽中科瀚海光电技术发展有限公司

参与起草单位：国科瀚海激光科技（北京）有限公司

中国科学院合肥物质科学研究院

北京市煤气热力工程设计院有限公司

中国市政工程华北设计研究总院有限公司

中国石油天然气管道工程有限公司

中冶京诚工程技术有限公司

中铁二局集团有限公司

中国寰球工程公司

中国铁路设计集团有限公司

中国石油天然气集团有限公司

川藏铁路西藏有限公司

中国海洋石油集团有限公司

北京燃气集团有限公司

港华燃气集团

华润燃气集团

新奥燃气有限公司

扬子石化

大连天然气高压管道有限公司

国环智能大数据环境监测服务中心

……

标准主要起草人：李树广、刘文清、王长祥、李幼安、李

道鹏、刘丽雅、杨炯、石仁伟、杨雷、尹力文……

（四）起草工作组分工:安徽中科瀚海光电技术发展有限

公司主要负责牵头标准起草、资料查询、编制说明编写、组

织和协调等工作。国科瀚海激光科技（北京）有限公司、中

国科学院合肥物质科学研究院、参与标准起草、资料查询、

异议讨论处理。

二、标准编制的主要原则和依据

（一）国内依据

固定反射式激光气体遥测仪：

GB/T191-2008包装储运图示标志

GB/T2421-1999电工电子产品环境试验第1部分：总则

GB/T2423.1-2008电工电子产品基本环境试验第2部分：

试验方法试验A:低温

GB/T2423.2-2008电工电子产品基本环境试验第2部分：

试验方法试验B:高温

GB/T2423.5-1995电工电子产品基本环境试验第2部分：

试验方法试验Ea:和导则：冲击

GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求

GB3836.2-2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”

保护的设备

GB3836.3-2010爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保

护的设备

GB3836.4-2010爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”

保护的设备

GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）

GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和

用户指南

（二）国外依据

查阅参考文献、相关标准，发现激光气体检测产品只有在

美国仪表协会ISA（theinternationalsocietyof

automation）与油气管道行业相关的标准包含可燃气体和有

毒气体探测器标准、仪表安全等级标准、仪表完整性标准和

爆炸性气体环境电气设备标准。

IEC60079-29-1:2016Gasdetectors–Performance

requirementsofdetectorsforflammablegases

三、标准的主要内容

（一）产品图片

固定反射式激光气体遥测仪

（二）指标项目

激光吸收光谱气体检测技术，根据此项技术开发的激光

检测系列产品弥补了传统检测技术产品的全部缺陷，对预防、

控制、消防危险气体泄漏隐患有着重要意义，应用优势显著。

可监测气体种类及应用场景：

气体名称化学式应用场景

甲烷CH4天然气、石油化工

乙烯C2H4石油化工、有机品、精细与专用化学品、塑料制品及橡胶制品化学化纤

乙炔C2H2石油化工、化学化纤

一氧化碳CO煤化工、氯碱工业

二氧化碳CO2煤化工

硫化氢H2S石油化工、煤化工

氟化氢HF无机品、精细化专用化学品工业

氯化氢HCL氯碱工业

氰化氢HCN石油化工、农药、塑料制品

一氧化氮NO石油化工、煤化工

二氧化氮NO2石油化工、煤化工

一氧化二氮N2O石油化工、煤化工

氧气O2各种化工行业

乙醇C2H5OH石油化工、煤化工

氨气NH3化肥工业、氯碱工业

水汽H2O各种化工行业

激光吸收光谱技术与传统技术产品的竞争优势对比

催化燃烧、电化学技术非分散红外技术激光吸收光谱技术

寿命短1-2年就需更换光源易老化20年寿命

需要频繁进行标定，维护工作量需定期标定，维护工作量大，无需调校，免维护、综合成本

大，综合成本高综合成本高低

需要电源，无电区域无法使用，并需要电源光学检测，监测现场无需电源

存在引爆风险

抗干扰性差，误报率高宽带光源，水汽干扰严重，指纹性检测，无误报，可靠性

交叉气体有干扰高

可靠性差，存在高深度冲击失效和波长无法控制，光源老化后非接触性检测，0-100%全量程

中毒问题影响检测结果

反应速度慢（30秒）不能及时报反应速度较慢（10秒）反应速度极快，只需0.1秒，

警，会发生漏报实时高效检测

灵敏度不足，无法发现早期微量泄检测干扰导致灵敏度不足高灵敏度，可检测到PPb级的

漏气体

检测状态无法监测，失效后无法发光源波长无法精确控制全系统运行状态完整实时监控

现，无自检功能

激光光谱检测技术弥补了现有气体检测技术的全部缺

陷，有着非常巨大的应用优势。概括起来主要由以下几点：

（1）远距离主动监测方式

利用激光自身特有的极好的方向性和远距离遥测能力，

实现了远距离主动监测，改变原有的依靠弥散或泵吸式的被

动监测方式，不需要等待泄漏气体扩散到监测设备上，而是

激光监测设备主动探测有泄漏风险的区域，把传统的被动监

测方式升级为远距离遥测式的主动监测方式。

（2）能发现早期微量泄漏

利用激光对于特定吸收波长气体的高灵敏度相应（1PPM）

特点，激光吸收光谱技术的检测精度与催化燃烧、电化学技

术等相比提高了1000倍。从而能够监测到极其微量的泄漏，

实现早期泄漏预警，大大提前了泄漏事故响应时间，使泄漏

风险在萌芽状态就被发现，不等发生严重泄漏时，就能更早

更及时的得到处理。

（3）无需调校，维护工作量小、成本低

激光非反应式（吸收光谱）的监测方式为非接触式检测，

不存在传统探测器漂移问题，无需进行定期的标定，解决了

传统监测设备需要频繁调校的问题，极大降低了后期维护工

作量和运行成本。

（4）反应速度快，无漏报

激光吸收光谱技术所采用的的激光传播速度和遇到气

体时的吸收速度极快，赋予了该技术原理瞬时响应的特性，

使得依托激光光谱技术制造的激光检测设备可以拥有ms级

的测量响应时间，比催化燃烧、电化学技术的响应时间加快

了1000倍，只要探测的激光扫过泄漏气体就可以立刻发现，

不会有任何漏检.

（5）准确性高，无误报

由于激光辐射波长的单模性，选择被测气体的特定波长

的吸收光谱线，使得所在波长附近无背景气体其他组分的吸

收谱线，从而避免其他气体组分的交叉干扰，因此激光光谱

检测技术的显著特点是具有良好的指纹性，彻底消除了误报

的情况，不用再进行复检，这使得安全管理简单化，不用安

全管理人员再去分析判断报警的性质，一旦报警就可以立刻

采取措施修复泄漏或执行应急预案。

（6）可靠性高

激光从发射到接收分析整个过程都是在严密的自检监

测下进行的，整个监测环节中任何一点出现异常都能被发现，

使得检测的准确度和精密度大大提高。因此激光吸收光谱技

术相对于传统的检测技术具有更高的可靠性，而高可靠性是

安全管理的一个重要原则。

（7）寿命长，综合成本低

激光监测设备在工作时是依靠激光穿过被测气体，其设

备本身并不会与气体产生直接接触，一般处于比较稳定的环

境中，所以受到的侵蚀与损耗较小。而且激光监测设备采用

的零部件都是半导体、光学玻璃这类寿命长、性能稳定的材

料，因此其产品寿命也是传统设备的5-10倍，避免了频繁

更换所带来的成本压力。

此外，安全管理正逐步进入5G大数据时代，对于监测

设备智能化的要求越来越高，激光检测技术由于融合了当今

光、电、计算机等高精尖领域的最新成果，其前端监测设备、

传输网络、监控运营平台三位一体，数据可通过网络实时共

享，实现与各种应急机制的联动反应，真正实现危险气体的

智能化、无人化管控，这种监测模式可大大降低危险气体监

测的硬件成本，利用激光监测设备所采集的实时海量数据，

进而利用大数据进行模型演算预测监测区域内危险气体的

浓度变化趋势，实现预警，通过对泄漏成因分析，提供治理

依据，提高监管效率。这些优势也是传统监测设备无法比拟

的。

（三）指标参数的确定

固定反射式激光气体遥测义由发射端组成，监测距离可

达1公里，实现大范围、超远距离开放路径上实时、快速、

连续、可靠的微量气体远程在线泄漏监测。多台设备组网可

以实现对气体分布区域、分布浓度、移动速度、移动方向的

实时在线监测。本技术适用于城市天然气管网各级场站，阀

室、调压设施、输送管线、地下综合管廊、以及危险化学品、

LNG接收站、事故应急救援、页岩气开采等甲烷气体泄漏监

测场所。同时也适用于工业油气钻采安全领域，实现海上钻、

采平台和终端接收甲烷(CH4)气体安全监测，实现大范围的主

动监测气体微泄漏早期预警。

序号项目固定反射式激光气体遥测仪技术参数

1探测气休甲烷（CH4）

2激光安全等级检测激光：I级

3检测距离≤1000m

4检测时间≤0.1s

5检测范围0-50000ppm.m

6报警范围1-50000ppm.m

7检测误差0-100ppm.m±5ppm.m;100-10000ppm.m±5%(真值)；

10000-50000ppm.m±7%(真值)

8工作温度-40℃-70℃

9工作湿度≤98%RH（非凝结）

10供电电源DC8V-32V

11输出信号以太网、RS485

12SIL认证等级SIL3

13设备重量10.2kg

14整体防护等级IP66

15整体防爆等级ExibⅡBT4Gb

四、标准中涉及的专利

本标准无涉及专利。

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果等

情况

近年来，随着我国石油和化工行业的迅速发展，面临的

挑战和竞争是前所未有的，同时暴露出来的问题也愈来愈多，

特别是关于安全、健康、环境等方面的问题和潜在的危胁日

益突出。主要表现在以下几个方面：

1）超大型石化生产装置、储存装置日益增多，重大危

险源的数量不断增加；

2）化学品经营、运输业的不断发展，形成大量的流动

危险源；

3)大量长输油、输气管线的建设，由于横跨不同地区，

所处地理环境十分复杂，构成了新的危险因素；

4）由于城市的快速发展和城市规划管理的薄弱，很多

化工厂建在市区，或十多年前处于城市郊区，但也在已被城

市包围、居民区、生产区混杂，特别是城市加油站、加气站

匀建于市区，并有相当数量建在人口密集区，潜在危险性增

加。

安全生产十分严峻，加强安全管理的任务非常艰巨。依

靠科技进步，加大隐患治理和技术改造，将传统的事后处理，

转变为事前预防，及时消除事故隐患，防范事故发生。利用

现代化技术，不断提高对重大危险源的监管预警能力。

本标准可作为建立在全新监测概念上的高精尖先进技

术气体监测装备，为探究危化品工业生产复杂环境中重点监

测气体产生形成机制、动态分布提供成熟有效的技术手段，

为危险气体区域安全及环保监测提供全方位智能解决方案，

对危险气体监测行业技术起到了极大的推动作用，并将为我

国培养一批激光吸收光谱专业人才队伍，填补该新兴领域人

才空缺。

本标准能够完善并带动我国光学器件、光电子产业链的

发展，尤其是小型半导体激光器产业的发展，为小型半导体

激光器产业扩展了全新的应用领域，并带动该产业进一步走

向成熟，从而引领我国激光吸收光谱技术发展并促进我国激

光吸收光谱技术产品的产业链条初步形成。

本标准技术对预防、控制、消除危险气体泄漏隐患和事

故及事故应急救援均有着重要作用，提升我国天然气管网、

石化、化工、煤矿等涉及危险气体领域气体泄漏事故的全方

位监控能力和公共安全管理水平，实现事故预防从灾后处置

到灾前监测预警的转变，充分保障危险气体涉及企业生产安

全，降低安全事故发生率，保障人民群众生命和财产安全。

同时本项目产品的研发生产可以为企业带来新的利润增长

点，而且能够带动和促进相关产业结构优化升级，提升相关

产品的质量和产业层次。项目技术创新度高，能够形成特色

优势产品，有助于提升我国公共安全水平与生态环境建设，

推进节能环保与城市公共安全技术发展水平，打造全新特色

产业链，提升安全生产行业科技含量，带动周边经济结构转

型发展，增加就业劳动力，为提高工业生产总产值做贡献。

六、采用国际标准或国外先进标准的，说明采标程度，以

及国内外同类标准水平的对比情况

目前该产品没有国际标准（ISO）。据资料查询，美国汉

斯、日本东京瓦斯等知名企业只有企业产品生产标准。《固

定反射式激光气体遥测仪》团体标准的编制，填补了国内外

团体标准的空白。

激光吸收光谱技术作为目前最先进的气体检测技术，是

公认的气体检测技术未来发展的趋势。目前国际上英国、美

国、德国、日本在激光气体监测技术产业化发展速度较快，

研制出了多种多功能高精度的监测仪。英国在1998年研制

出了第一套利用光纤的激光气体传感系统，并通过不断性能

优化，从单点测量到多点同时监测，测量灵敏度也是逐步提

高，但这些研究仅停留在实验室阶段。美国主要是将该技术

用于航空航天以及军工领域，有完善产业发展规划及规范，

对外实施技术封锁。日本、德国主要将该技术应用在石化等

行业，主要产品形式是检测仪表、手持式探测仪、对射探测

仪，产业化应用标准较为完善。美国仪表协会ISA（the

internationalsocietyofautomation）与油气管道行业

相关的标准包含可燃气体和有毒气体探测器标准、仪表安全

等级标准、仪表完整性标准和爆炸性气体环境电气设备标准。

我国此项技术研发经逐年推进，气体监测技术水平有了

较大的提高，部分科研机构正大力开展气体监测技术研究和

气体监测仪器的开发工作，并取得了一定成果。2002年，

由中科院安徽光机所研制的我国首台移动式车载激光测污

雷达问世，可以监测SO2、NO2、O3和气溶胶等多项污染气

体成分，东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室

的邵理堂等对“温度对NO2吸收光谱特性影响的实验研究”

做了相关研究和论述，这些都是我国激光气体检测领域的先

行者。国家在2005年成立了激光吸收光谱技术的重大科研

专项，并由中科院安徽光机所承接该项目，历时5年终于取

得了科研突破。中国针对气体探测器设计、安装和检定的标

准比较完善，有GB50116—2013《火灾自动报警系统设计规

范》和GB16808—2008《可燃气体报警控制器》。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强

制性标准的协调性

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

本标准未产生重大分歧意见。

九、标准性质的建议说明

建议本标准作为团体标准发布后，进一步申请行业标准。

十、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术

措施、过度方法、实施日期等）

在标准通过有关专家审查并发布实施后，建议中国石油和

化学工业联合会加强对该标准的宣传力度，强化对相关行业

从业人员的培训，使之尽快掌握标准的作用和要点。可采用

集中学习、定期培训和派发资料的模式进行标准的宣传和培

训。号召和动员企业主动采用本标准，并对外公示按本标准

实施管理。

十一、无废止现行相关标准的建议

十二、其它应予说明的事项

暂无。

《固定反射式激光气体检测仪》团体标准的

编制说明

一、工作概况

（一）任务来源

根据中国石油和化学工业联合会下发的《关于印发2020

年第一批中国石油和化学工业联合会团体标准项目计划的

通知》，《固定反射式激光气体检测仪》团体标准被列入2020

年中国石油和化学工业联合会团体标准制定计划项目。

随着经济的快速发展，能源、化工、环保等行业中涉及

的危险气体越来越多，由于这些气体的泄漏不易察觉，扩散

速度快，一旦泄漏极易造成燃爆和人员中毒等安全事故，造

成恶劣的社会影响，因此对于危险气体的监测备受世界各国

的重视，并大力通过科技创新来推动气体检测技术和装备的

进步。工业环境中各种危险气体，如甲烷、硫化氢等在泄漏

时会首先扩散到空气中，空气的组成很复杂，含有氧气、氮

气、二氧化碳等多种成分，因此从众多气体中快速、准确地

发现目标气体，就成为气体检测设备的首要需求。由于特定

种类的气体分子会对特定波长的光具有吸收作用，那么根据

这一原理，就可以利用光这种特殊介质来检测空气中的目标

气体成分。而激光由于其波