可监测城市下水道污染的新型传感器

2019年09月09日

      摘要:为确定企业是否非法将有毒物质释放到下水道中,德国最新开发了一款新型传感器系统,该传感器系统的核心是三个环,配备有物理传感器和化学传感器。 

   水的污染物种类很多,包括放射性物质、藻类营养物质、无机物、有机化合物、致病因子、下水道污染物等。目前,在城市中,确定企业是否非法将有毒物质释放到下水道中可能十分困难。然而,一款新型传感器系统旨在通过对污水管道内的水进行取样和分析来找出这些物质。

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  据悉,该技术由德国弗劳恩霍夫协会可靠性和微集成研究所与欧盟microMole项目的科学家共同开发。  

   该装置的的核心是三个环,每个环都配有传感器、电池、能量管理系统、控制和通信系统以及微泵采样系统。机器人将第一个环置于下水道管道内,就在可疑企业下水道出水排放口的上游。第二个环直接位于该排放口的下游,而第三个环位于下游的稍远处。

  通过安装物理传感器,可分析水的参数,如温度、pH值和电导率等数据。前两个环相互无线通信,基本上比较参数。如果在水流过出口之后确定参数显著变化,则第二环发送信号以“唤醒”第三环。

  该环又利用化学传感器进一步分析水,检查特定污染物的存在。如果检测到这些物质中的任何一种,则会提醒当局,另外可以将其保存的污染水样本作为法庭听证会的证据。另一方面,如果没有检测到污染物,那么环会自动分配清洗溶液,冲洗化学传感器,让它们为下一次做好准备。  

   该技术已在实验室和一定长度的污水管道中成功进行测试。现在研究人员计划要求在五个欧洲城市的实际市政污水管道中进行试验。  目前,随着智慧城市建设的全国落地,智慧地下管网和智慧综合管廊成为智慧城市业务的重要组成部分,通过对地下燃气、供电、供水、下水管网的整合,应用物联网、传感器技术和移动通信技术,可实现对于地下管网状态的实时动态检测,从而为智慧城市的大动脉安全顺畅运行保驾护航。  

  未来,如果上述用于污水管道检测的新型传感器技术可以成功商用的话,将对城市精细管理和智慧城市建设,起到非常重要的辅助作用。

 

         延伸阅读:美国开发新型城市监测系统 利用传感器实时感知环境  

  在多种传感器被越来越多地安装在不同监测平台上后,海量环保数据可以实时获取。近年来,环保大数据的主流应用方向就是挖掘分析这些数据,并拿出防治城市污染的解决方案。目前这一领域最有示范意义的是美国的“城市感觉”系统。据悉,该系统是由美国国家自然科学基金会资助,哈佛大学和BBN公司联合开发的,是一个可报告整个城市实时监测数据的无线传感网络项目。

  该系统最早被用于马萨诸塞州堪布里奇市的照明系统。设计人员在路灯上安装了传感器,系统利用路灯的电力供应系统作为传感器的电力能源,解决了电池寿命对无线传感网运行的限制,有利于长期环境监测试验。

  这些传感器组成了一个一个的节点,项目组在每个节点上布置了一个内置微电脑、一个无线局域网界面,然后利用WiFi无线网络技术,将监测内容传回监测中心,监测内容包括压力、温度、相对湿度、风速、风向、降雨量、降雨强度、二氧化碳和噪声等信息,之后还为“城市感觉”网站的用户提供信息查询服务。

  在具体的技术架构上,系统利用微软提供的虚拟地球等技术,把每个节点同相邻的节点相连形成网状,将分散在城市各处的远程节点和位于哈佛大学的服务器连接。在这一网络中利用一个一英里射程的小无线电装置,任何一个节点都可从远程服务器中心下载软件或上传传感器数据。这样一来,大众可以方便地通过网站,追踪到污染物扩散的情形,长期监测污染源及污染物扩散路径,为专家学者解决空气污染问题提供大量有用的数据。

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来源:卓然天工自动化仪表(北京)有限公司