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，工作場所粉塵危害監(jiān)測與防控已成為疾控部門的核心任務。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測量是評估職業(yè)病風險的關鍵。

   傳統的粉塵監(jiān)測手段在精度、實時性和全面性上存在諸多局限，而基于中科君達視界自研的粒子圖像測速（PIV）技術為粉塵監(jiān)測提供了全新的解決方案。

   2、粒子圖像測速（PIV）技術原理與粉塵監(jiān)測優(yōu)勢

   粒子圖像測速（PIV）技術是一種先進的非接觸式流場測量方法，通過在粉塵流場中散布示蹤粒子，利用高速攝像機連續(xù)拍攝粒子在短時間內位移變化的圖像，再經過圖像處理和算法計算，獲取粉塵的的速度矢量場、渦量場等參數。

   千眼狼PIV測量系統在粉塵監(jiān)測中的差異化價值點：

   1）非接觸測量：避免傳統接觸式測量方法對流場的干擾，保證數據精準的同時提高操作的安全性和便捷性。

   2）實時動態(tài)測量：高速攝像機憑借微秒級時間分辨率，實時捕捉粉塵動態(tài)變化過程，便于及時發(fā)現粉塵濃度超標或異常擴散。

   3）可視化測量：支持粉塵濃度、速度、湍流強度、渦量云圖等參數的可視化測量。

   4）高精度測量：支持捕捉粉塵粒子的微小位移，測量精度可達亞像素級別，準確評估粉塵濃度和擴散規(guī)律。

   3、千眼狼PIV技術在職業(yè)病防治中的應用

   1）搭建PIV系統，選擇粉塵產生源附近、通風擴散路徑等關鍵位置上布置千眼狼高速攝像機，確保拍攝角度覆蓋監(jiān)測區(qū)域。

   2）根據實驗環(huán)境、實驗類型、實驗范圍，添加示蹤粒子，匹配合適的PIV高速攝像機、曝光時間、激光片光源等參數。

   3）啟動系統后，PIV測量系統采集粉塵粒子在流場中的序列圖像，并利用PIV軟件進行互相關計算，得到速度矢量場，進一步求解速度矢量場的旋度得到渦量場，并通過圖像灰度值的分析得到粉塵濃度分布云圖等結果。

   4）數據應用上，速度矢量場可視化顯示粉塵在工作場所中的運動方向和速度大小，助力識別粉塵的主要擴散路徑和高速運動區(qū)域，為設置防塵屏障和通風設施提供參考。渦量場揭示粉塵流場中的渦旋結構，渦旋可能導致粉塵局部積聚或二次擴散，通過分析渦量分布，可優(yōu)化設備布局和通風系統設計，減少粉塵停留時間。粉塵濃度云圖可視化呈現工作場所中不同位置的粉塵濃度分布情況，便于確定高濃度風險區(qū)域，針對性采取局部通風、噴霧降塵等措施。

   4、具體應用案例與數據

   案例1：巷道內流場研究（如礦井巷道、通風管道、交通隧道、地下設施等）在工程、安全和環(huán)境領域具有重要作用。中科君達視界自研的千眼狼高頻粒子圖像測速（PIV）測量系統分析了某礦井巷道內的流場，對優(yōu)化通風設計，給出了直觀、可視化的指導數據，確保新鮮空氣有效輸送到作業(yè)面，同時將粉塵及其他有害氣體（如瓦斯、一氧化碳）及時排出，避免爆炸、窒息或職業(yè)病風險。

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

   案例3：研究氣溶膠噴霧除塵系統的流場（氣流與液滴運動分布）對高粉塵環(huán)境下提升除塵效率、降低能耗、優(yōu)化設備設計及保障作業(yè)安全具有重要意義。千眼狼高頻PIV測量系統對氣溶膠噴霧除塵設備的流場進行可視化分析，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，在高溫或高風速環(huán)境中，液滴可能未接觸粉塵即蒸發(fā)失效，PIV測量系統針對液滴初速度與粒徑優(yōu)化，平衡沉降時間與蒸發(fā)速率，可提供客觀數據支撐。

   5、結論與建議

   中科君達視界自研的千眼狼PIV系統突破了傳統監(jiān)測手段的局限，提供高精度、實時、全面的粉塵監(jiān)測數據，可作為職業(yè)病危害監(jiān)測的標準工具之一。

   各地政府疾控主管部門基于PIV系統搜集分析的粉塵監(jiān)測數據，可準確把握重點行業(yè)、不同企業(yè)工作場所粉塵危害的規(guī)律，為制定科學合理的防控措施、標準、指南等提供依據。