香港城市地下水道环境错综复杂,其中的二氧化硫等气体,有可能对前线人员安全造成威胁,其中的沼气也有可能自燃甚至爆炸。如果水道阻塞,在暴雨来临时,很有可能造成严重的水浸危害。为此,香港中文大学电子工程学系兼射频辐射研究实验室主任吴克利领导的团队,研发出一套无线智慧排水系统,在九龙湾区上百个沙井进行了实地测试,长期实时监察水位及气体的变化。据悉,该系统创新性地利用沙井盖为传输天线,突破了由地下往地面无线通信的限制,守卫了城市安全。
港中大工程学院研发出无线智慧排水系统,可通过手机APP或电脑实时监测,及早预防爆炸或水浸灾害发生。资料图
雨水渠、污水渠及沙井是城市的基础建设,因其密封性而易于积聚沼气、二氧化硫等气体。现时地下渠务管道没有检测气体浓度的装置,一旦这些气体的浓度过高,有可能对一线工作人员构成风险。
针对以上问题,吴克利率领的研究团队花了两年多时间,研发出全球首个大规模地区无线排水实时监测实验系统。该项目获创新科技署全数资助840万元经费,香港渠务署、物流及供应链多元技术研发中心也参与其中。
自去年8月起,研究团队在九龙湾区上百个沙井安装了非常小巧的无线探测装置,每个装置可配备五个不同的传感器,分别用于监测无色、有腐蚀性带恶臭的硫化氢;有强烈刺激性气味的无色气体二氧化硫;沼气中的主要成分、易燃气体甲烷;水位变化以及沙井盖开关状态。
由探测装置组成的系统,可全面监测该区地下管道的状态。通过无线网络传送的数据及大数据分析,工程人员可及时掌握气体溢出、非法排放污水、淤塞等方面的信息,进而有效预防气爆或水浸、发现异常环境污染源、研究水位及流速的变化。
吴克利透露,构建无线地下渠务管道探测系统的一大挑战,是如何使电波穿透14厘米厚的铁制沙井盖,将数据实时传送至附近的基站,再通过4G无线网络发放至工程人员手中。
对此,研究团队以突破传统思维的方式,不将沙井盖视为障碍,反将之变为天线的一部分,有效将数据透过无线网络,传送至位于大厦天台的基站。
另一项挑战则是由于沙井湿气极重,且含有强腐蚀性气体,加速了装置内的气体传感器的损耗。为此,研究人员专门设计了一个全密封式微型气体分析装置,解决了气体传感器在恶劣环境下的耐用性问题,希望未来能大规模在香港展开应用。