智慧城市下水道中氧氣感測器的應用

隨著城市化進程的加快， 越來越多的人進入城市， 城市規模也越來越大。 2016年， 我國城鎮化率達到57.4%， 按照“十三五”規劃， 到2020年城鎮化率應該達60%。

下水道是一種城市公共設施， 指建築物排除污水和雨水的管道；也指城市、廠區或村莊排除污水和雨水的地下通道。 隨著城市規模的擴大， 越來越多的高樓大廈拔地而起， 相應地城市下水道管網也越來越多。

城市下水道的通暢和安全使用是城市賴以生存和發展的重要保障和必要條件。 隨著城市建設的迅猛發展， 建築越來越多， 越來越密， 老下水道設施過於陳舊，

佈置不夠合理， 管網資料不全， 不便於清理及維護， 加之部分市民亂倒廢棄垃圾、企業違法排放易燃易爆易揮發的液體和大型餐飲業尤其是火鍋館傾倒殘羹剩渣等原因， 使得部分舊管道背負著沉重的壓力， 特別是一些建築密集的地區的管道由於長時間的得不到維護。 城市下水道擔負著生活污水、工業廢水的接納、輸送功能， 但由於其相對封閉， 環境特殊， 污水中的有機和無機物質在密閉的管道中， 受微生物的作用， 會消耗大量氧氣， 同時分解出多種有毒有害易燃易爆的氣體， 比如一氧化碳、甲烷等， 氧氣的缺乏加上不明濃度的有毒有害氣體的存在很可能會讓疏通下水道的工作人員窒息甚至中毒， 更嚴重的會引起管道爆炸， 嚴重威脅著管道維護人員的安全。

城市的長期高速發展， 對地下管道設施重視不夠、投入不足， 加上研究和管理的嚴重滯後和落後， 積累了大量突出問題。 為此中華人民共和國住房和城鄉建設部於2010年發佈了《下水道及化糞池氣體檢測技術要求》， 要求中明確規定， 下水道及化糞池監測氣體種類為：甲烷、氧氣、一氧化碳、氨氣、硫化氫、氯氣、二氧化硫等氣體。 對於要監測的各種氣體感測器性能要求如下面表格所示。

表 1 量程範圍

氣體類型量程範圍甲烷（CH4）（0.00~100）%CH4一氧化碳（CO）（≥1000）×10­-6硫化氫（H2S）（≥100）×10­-6氨氣（NH3）（≥100）×10­-6氧氣（O2）（0~25）%O2氯氣（Cl2）（≥20）×10­-6二氧化硫（SO2）（≥20）×10­-6

表 2 基本誤差

氣體類型和測量範圍基本誤差（0.00~3.00）%CH4±0.2%CH4（>3.00~100.0）%CH4真值的±7.0%CO， H2S， NH3， O2， Cl2 ,SO2±5%FS

表3 回應時間（T90）

氣體類型回應時間（T90）/s甲烷（CH4）≤35一氧化碳（CO）≤35硫化氫（H2S）≤40氨氣（NH3）≤90氧氣（O2）≤30氯氣（Cl2）≤60二氧化硫（SO2）≤60

在住建部規定的要測量的氣體當中，

氧氣是要監測的核心氣體之一， 因為氧氣濃度低了會引起維護人員窒息， 氧氣濃度高了會產生爆炸。 城市下水道事故的發生很大程度上是氧氣引起的， 所以準確測量下水道氧氣濃度至關重要。 下面工采網小編推薦一款氣體感測器產品， 非常適合用於下水道中氧氣的測量。

這就是英國SST螢光氧氣感測器LuminOx系列。 LuminOx系列是利用氧氣的螢光猝滅原理測量的。 螢光氧感測器檢測原理基於固定在透氣疏水聚合物上的顏料的螢光猝滅原理（專利配方可以承受高溫， 油性物質和其它惡劣環境）顏料吸收光線中藍色部分的光譜， 發出的螢光主要在紅色區域。 氧氣會使顏料發出的螢光產生猝滅效應，

以致發出的光的光強發生變化， 螢光強度變化時間跟氧氣濃度有關。 光強變化時間可以進行標定從而得出準確的氧氣濃度值。

螢光氧原理每次檢測都不會對被測的環境氣體造成影響。 檢測時不會消耗氧氣， 這一點與傳統的氧氣感測器有很大區別， 它們會消耗氧氣從而改變被測氣體的成分比例。 LuminOx螢光氧感測器能夠補償氧氣分壓和溫度， 這使其在無需額外系統元件的情況下， 可以在廣泛的溫度範圍上執行精確測量。 和其他傳感技術不同， LuminOx非常穩定和耐用， 並且不含鉛或任何危險材料， 同時， 對其他氣體的交叉靈敏度小， 可忽略不計。

LuminOx氧氣感測器工壽命長達5年以上， 工作溫度為-30℃-60℃，

量程為0-25%， 使用5V供電， 非常適合用於下水道的氧氣測量。 與電化學感測器不同， LuminOx無需額外信號調節電路系統， 可通過3.3V RS232TTL電平與介面微控制器直接相連。 這將降低成本和簡化系統設計。

下面是LuminOx的外部尺寸圖（單位：mm）， 可以看出此感測器的尺寸是非常小巧的， 幾乎不佔用空間。

LuminOx感測器的電氣介面圖如下所示

我們需要反思， 在快速的城市化和氣派、光鮮的城市表面下， 地下的下水道基礎設施狀況究竟如何？各大城市下水道事故屢屢發生給我們敲響了警鐘， 必須建立智慧城市及時監測、提前預警下水道的資料情況。 近年來， 伴隨國家不斷推進新型智慧城市建設， 智慧城市在國內各地迎來發展熱潮。 所謂智慧城市， 就是運用以大資料、雲計算、物聯網等為技術基礎構架的現代資訊和通信技術手段， 通過感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵資料資訊，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智慧回應，解決日益凸顯的城市管理問題。

作為智慧城市物聯網的核心環節，感測器作用異常重要。污水管網和下水道是城市生存和發展的命脈之一，必須保證其安全穩定運行。深圳市工采網供應的英國進口SST螢光氧感測器精度高、壽命長、安全穩定，可以為城市下水道提供氧氣檢測的解決方案，為智慧城市的建設添磚加瓦。

通過感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵資料資訊，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智慧回應，解決日益凸顯的城市管理問題。

作為智慧城市物聯網的核心環節，感測器作用異常重要。污水管網和下水道是城市生存和發展的命脈之一，必須保證其安全穩定運行。深圳市工采網供應的英國進口SST螢光氧感測器精度高、壽命長、安全穩定，可以為城市下水道提供氧氣檢測的解決方案，為智慧城市的建設添磚加瓦。