程俞瀚+何陽(yáng)+李祥+郎代志

近幾年，城市下水道、化糞池系統(tǒng)氣體爆炸事故導(dǎo)致的安全問(wèn)題，對(duì)市民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，已引起社會(huì)公眾的強(qiáng)烈關(guān)注和擔(dān)憂。

1985年6月27日，重慶市渝中區(qū)大溪溝羅家院地區(qū)下水道突然發(fā)生爆炸，炸毀下水道271m，造成26人死亡、91人受傷，局部地區(qū)斷電、斷氣，損失嚴(yán)重。

2002年9月10日，重慶市南岸區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)下水道爆炸，造成3人死亡、21人受傷。

2008年10月22日，廣東廣州人民北路下水道爆炸， 7個(gè)井蓋被炸飛，所幸未造成人員傷亡。

2012年2月9日，廣西南寧市華東路下水道爆炸，造成2人受傷。

當(dāng)前，我國(guó)共有600多個(gè)城市。隨著城市化的發(fā)展，城市人口密度越來(lái)越大，建筑高樓越來(lái)越密集，城市地下管網(wǎng)的組成也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，城市地下管網(wǎng)流量遠(yuǎn)不能達(dá)到正常的需求。目前我國(guó)地下管網(wǎng)的研究主要有以下四大需求。

一是商圈與生活區(qū)的人員密度較大，當(dāng)?shù)叵鹿芫W(wǎng)有毒氣體積累過(guò)多大量溢出時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大量人員身體不適、中毒。山西、重慶、陜西等地都曾發(fā)生類似爆炸事故，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。二是由于城市化糞池具有密封性，其所含的易燃易爆氣體濃度遠(yuǎn)比下水道中的要高，危害程度也大大提高。同時(shí)，化糞池一般都安置在居民區(qū)或者人員密集處，一旦發(fā)生事故將會(huì)導(dǎo)致大量的財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡。三是化工、石油、燃?xì)獾裙I(yè)企業(yè)排污比較嚴(yán)重，下水道、化糞池有毒有害氣體積累較快，在炎熱的夏天或者溫度達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，地下管網(wǎng)易發(fā)生爆炸，產(chǎn)生的危害不言而喻。四是地下管網(wǎng)堵塞，會(huì)造成城市廢水不能得到順利排放，造成路面污水外流，影響行人、交通。同時(shí)帶有異味的氣體，也嚴(yán)重影響著人們生活環(huán)境和健康。

隨著城市現(xiàn)代化的進(jìn)程，開展城市下水道和化糞池可燃?xì)怏w在線監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的研制與開發(fā)，將為市政設(shè)施有害氣體監(jiān)測(cè)管理，提供快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的信息處理方法，完善事故預(yù)防機(jī)制，為市政管理部門提供先進(jìn)便利的管理手段，保障社會(huì)的穩(wěn)定和人民的安全。

研究過(guò)程

2013年11月，國(guó)家安全監(jiān)管總局公布了第二批安全科技“四個(gè)一批”項(xiàng)目，重慶梅安森科技股份有限公司承擔(dān)了“城市地下管網(wǎng)危險(xiǎn)源智能監(jiān)管系統(tǒng)研究”項(xiàng)目。該項(xiàng)目以城市地下管網(wǎng)危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)與控制為核心，以易燃易爆有毒有害氣體監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)評(píng)估、地理位置監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)控制為主線，以保障城市公共設(shè)施安全、居民安全為目標(biāo)，從危險(xiǎn)源辨識(shí)、采集位置選擇、監(jiān)測(cè)點(diǎn)規(guī)劃、危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制4個(gè)方面出發(fā)，進(jìn)行了全面的調(diào)查研究。

危險(xiǎn)源辨識(shí)。城市地下管網(wǎng)中具有多種易燃易爆、有毒有害氣體，項(xiàng)目組通過(guò)氣相色譜法、分光光度法、非色散紅外吸收法、電化學(xué)傳感器法等，對(duì)這些氣體進(jìn)行辨識(shí)及檢測(cè)。項(xiàng)目組通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，綜合分析了各種方法對(duì)不同氣體危險(xiǎn)源的適用性，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，提出了一整套準(zhǔn)確辨識(shí)氣體危險(xiǎn)源，以及具有較高檢測(cè)精確度的綜合檢測(cè)流程。

危險(xiǎn)源采集位置選擇。針對(duì)不同的氣體危險(xiǎn)源，項(xiàng)目組從地下管網(wǎng)的不同位置進(jìn)行采集取樣，并進(jìn)行檢測(cè)分析。通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)踐相結(jié)合，確定了不同氣體危險(xiǎn)源的最佳采樣位置，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性提供了保障。

危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)點(diǎn)規(guī)劃。項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)地下管網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境進(jìn)行分析，并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，收集分析地下管網(wǎng)氣體危險(xiǎn)源的濃度分布，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理規(guī)劃；通過(guò)GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并詳細(xì)記錄相關(guān)信息，為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的維護(hù)及應(yīng)急響應(yīng)提供了信息支撐。

危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制。采用二級(jí)報(bào)警控制，對(duì)不同報(bào)警等級(jí)的監(jiān)測(cè)采取不同的控制措施，并對(duì)每次報(bào)警進(jìn)行詳細(xì)記錄、保存，利于對(duì)監(jiān)測(cè)信息直觀把控，以及對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估和掌控。采用自動(dòng)控制功能，對(duì)達(dá)到報(bào)警危險(xiǎn)等級(jí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)危險(xiǎn)排除，杜絕事故的發(fā)生，同時(shí)也大大降低了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及應(yīng)急響應(yīng)成本。通過(guò)遠(yuǎn)程手動(dòng)控制，及時(shí)排除地下管網(wǎng)危險(xiǎn)氣體，為現(xiàn)場(chǎng)施工安全提供保障。

通過(guò)研究，項(xiàng)目組開發(fā)了城市地下管網(wǎng)危險(xiǎn)源智能監(jiān)管裝置。下水道內(nèi)的氣體通過(guò)集氣泵被采集，經(jīng)特制裝置分離后，到達(dá)采集氣室內(nèi)。通過(guò)紅外高濃甲烷傳感器，將空氣中易燃易爆氣體含量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓值，傳輸給采集設(shè)備。采集設(shè)備轉(zhuǎn)換計(jì)算后，可對(duì)應(yīng)計(jì)算出當(dāng)時(shí)氣體濃度值。采集設(shè)備對(duì)傳感器信號(hào)及排氣泵工作狀態(tài)信號(hào)匯總，進(jìn)行加密處理后發(fā)送到GPRS設(shè)備，再上傳至監(jiān)控中心。這一套裝置，實(shí)現(xiàn)了前端精確監(jiān)測(cè)、超標(biāo)報(bào)警、自動(dòng)控制、堵塞報(bào)警等功能。

應(yīng)用案例

在研究過(guò)程中，項(xiàng)目組在重慶主城區(qū)，以及周邊城市開展了應(yīng)用，取得了顯著效益。

重慶屬典型的山地丘陵地貌，主城區(qū)下水道大多已使用多年。有的管道內(nèi)，生活廢水與工業(yè)廢水并存、臭水與臭氣并存、雨水與廢水并存，極易產(chǎn)生并積累大量有毒有害氣體，造成爆炸隱患。隨著主城區(qū)人口密度逐漸加大，垃圾排放量也日漸增長(zhǎng)，由于大型餐飲企業(yè)尤其是火鍋館傾倒殘羹剩渣等原因，時(shí)常導(dǎo)致管道堵塞，有害氣體濃度超高，下水道成為一顆“隱形炸彈”。

2013年2-7月，項(xiàng)目組應(yīng)重慶市政設(shè)施管理局要求，對(duì)全市主城六區(qū)開展了下水道主干道氣體監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目實(shí)施。按照“人口密集區(qū)、商業(yè)繁華區(qū)、加油加氣站、學(xué)校醫(yī)院”的布點(diǎn)原則，經(jīng)前端勘察和反復(fù)梳理，確定了新增、拆除和保留部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，全市共布設(shè)383個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)了下水道的全覆蓋監(jiān)控。此項(xiàng)目最重要的一點(diǎn)是增加了自動(dòng)排氣泵，在出現(xiàn)預(yù)警、報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)抽排井內(nèi)氣體，提前預(yù)處理，將險(xiǎn)情控制到最低，同時(shí)也有效避免了人力浪費(fèi)。從2013年7月至2013年底，系統(tǒng)共預(yù)警8次、報(bào)警31次。通過(guò)系統(tǒng)預(yù)報(bào)警，重慶市政設(shè)施管理局及時(shí)采取應(yīng)急控制措施，迅速排除險(xiǎn)情，保障了公共安全。

2013年10-12月，項(xiàng)目組應(yīng)重慶市渝北區(qū)市政管理局要求，對(duì)渝北區(qū)化糞池進(jìn)行100個(gè)點(diǎn)位的項(xiàng)目實(shí)施，目前已經(jīng)完成項(xiàng)目安裝。該項(xiàng)目對(duì)渝北區(qū)各公廁、學(xué)校、醫(yī)院、家屬區(qū)等，進(jìn)行了大部分的覆蓋和安全的監(jiān)控。針對(duì)渝北區(qū)化糞池有害氣體濃度高的特點(diǎn)，項(xiàng)目組還改進(jìn)了監(jiān)控方案，采用3000m3/h的大功率防爆排氣泵，在濃度超標(biāo)時(shí)，能夠自動(dòng)開啟排氣泵，達(dá)到排放效果。本項(xiàng)目實(shí)施后，渝北區(qū)市政管理局化糞池維護(hù)人員數(shù)量降低了80%，同時(shí)該項(xiàng)目實(shí)施后未發(fā)生爆炸事故、中毒等事故。

2013年12月，項(xiàng)目組對(duì)貴州省六盤水市進(jìn)行地下管網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)，該項(xiàng)目包含了下水道、化糞池的氣體監(jiān)測(cè)試點(diǎn)20余個(gè)，為該市的平安城市化建設(shè)打下了有效基礎(chǔ)。

在下一步研究中，項(xiàng)目組將開展針對(duì)城市井蓋缺失監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、地下管網(wǎng)堵塞自動(dòng)處理系統(tǒng)、城市安全物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等研究，實(shí)現(xiàn)全國(guó)地下管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源、危險(xiǎn)區(qū)域的預(yù)警與報(bào)警，數(shù)據(jù)能同時(shí)上達(dá)到省級(jí)、國(guó)家級(jí)的安全平臺(tái)預(yù)警數(shù)據(jù)中心。 編輯 楊 璇