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渠網恢恢 監察不漏

吳克利教授(左二)團隊研發的裝置體積約為30x22x6厘米,能監察地下渠管情況

從古至今,防澇治汛、除污淨流都是民生要務。香港人煙稠密,地下渠道縱橫交錯。污水渠和雨水渠的總長度在2017年已達四千一百公里,比香港與印度首都新德里的距離還要遙遠。人手檢查渠道網絡,每需封路、打開沙井蓋,引致市民不便;密封的污水渠,容易積聚有毒和可燃性氣體,更是渠務工人最大的威脅。這些都是香港的渠務部門長久以來致力化解的問題。

中大電子工程系吳克利教授的團隊,獲創新科技署資助八百四十萬元,研發全球首個「無線排水實時監測系統」,量度地下渠道水位升降和有害氣體濃度,以便監察防範。

量水位毒氣 傳實時數據

研究團隊與政府渠務署、物流及供應鏈多元技術研發中心合作,去年8月於九龍灣區百餘地點的雨水渠及污水渠安裝密封式微型分析裝置,當中包括公園、運動場和工業區。這個裝置設於沙井蓋下方,監測水位,以及探測硫化氫、二氧化硫和甲烷三種有害氣體濃度。另外,裝置亦能檢查沙井蓋的開關狀態,防止有人非法打開井蓋,傾倒有害物質。系統每隔十五分鐘把樣本數據傳送,渠務署可實時知悉井內情況。

通過監控污水井硫化氫濃度的變化規律,可知道周邊建築物的污水排放情況及用水習慣

吳教授團隊面對其中一大難題,便是沙井蓋。吳教授指出:「香港的沙井蓋以鐵鑄造,厚度達十四厘米,本是阻礙電波訊號傳送的屏障。我們把弱點化為優勢,讓微弱電流在沙井蓋形成特定的分布,將之化為『天線』,反把訊號增強。」另外,研究團隊採用27MHz低頻訊號,可增加訊號穿透高樓的能力和傳輸距離。無線射頻系統通過「天線」把監測數據傳送至大廈天台的基站,監測人員便可運用中央監控系統或手機進行監察。現時坊間有類似探測裝置,但大部分採用GSM或LTE網絡來傳送數據,只能與近距離的無線基站通訊,而且只能量度單一數據。

防水浸意外 助城市規劃

看來簡單的數據,經分析後,可以反映多種情況。以水位變化為例,若水位長期處於高水平或回落速度減慢,代表渠道可能淤塞,渠務署便可未雨綢繆,派員疏導清理,預防水浸。

通過對比上下游的水位變化狀況,可以估算渠道內的水流流量變化,從而評估渠道容量是否能夠滿足雨季的排放要求

鄰近工廠區的污水渠,有害氣體的濃度也較高。甲烷極度易燃,容易發生爆炸;氣味如臭蛋的硫化氫在空氣中濃度一旦超過百萬分之一百,即足以引起不適甚至中毒。工人若吸入大量硫化氫而昏迷,掉進積存污水,更有遇溺之虞。若雨水渠突然錄得高濃度硫化氫,代表排污情況有異,可能是雨水渠誤駁污水渠,甚至有人違規排污。吳教授研究團隊的監測系統正好偵測氣體濃度,發現異常,便可叫工人有所警惕,避免意外發生。

這個監測系統雖然仍在測試階段,但表現良好。渠務署將會在其他地區廣加應用,尤其是喉管網絡複雜的舊區。深圳水務集團也有意運用該類型傳感監控網絡,打擊非法排放。

研究團隊就監測系統設計了網頁和手機應用程式。監測人員可透過這些介面隨時隨地閱讀不同位置的數據,從而減少巡查次數

渠道淤塞,及早清理,可防水浸擾民;毒氣積聚,及早察覺,則免人命傷亡。防災避險,是科技利民之極致。

 

M. Mak

本文出自《中大通訊》第522期(2018年9月)

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無線排水實時監測系統 吳克利 電子工程系 監察 預防 水浸