智慧城市下水道中氧气传感器的应用

随着城市化进程的加快，越来越多的人进入城市，城市规模也越来越大。2016年，我国城镇化率达到57.4%，按照“十三五”规划，到2020年城镇化率应该达60%。

下水道是一种城市公共设施，指建筑物排除污水和雨水的管道；也指城市、厂区或村庄排除污水和雨水的地下通道。随着城市规模的扩大，越来越多的高楼大厦拔地而起，相应地城市下水道管网也越来越多。

城市下水道的通畅和安全使用是城市赖以生存和发展的重要保障和必要条件。随着城市建设的迅猛发展，建筑越来越多，越来越密，老下水道设施过于陈旧，布置不够合理，管网资料不全，不便于清理及维护，加之部分市民乱倒废弃垃圾、企业违法排放易燃易爆易挥发的液体和大型餐饮业尤其是火锅馆倾倒残羹剩渣等原因，使得部分旧管道背负着沉重的压力，特别是一些建筑密集的地区的管道由于长时间的得不到维护。城市下水道担负着生活污水、工业废水的接纳、输送功能，但由于其相对封闭，环境特殊，污水中的有机和无机物质在密闭的管道中，受微生物的作用，会消耗大量氧气，同时分解出多种有毒有害易燃易爆的气体，比如一氧化碳、甲烷等，氧气的缺乏加上不明浓度的有毒有害气体的存在很可能会让疏通下水道的工作人员窒息甚至中毒，更严重的会引起管道爆炸，严重威胁着管道维护人员的安全。

城市的长期高速发展，对地下管道设施重视不够、投入不足，加上研究和管理的严重滞后和落后，积累了大量突出问题。为此中华人民共和国住房和城乡建设部于2010年发布了《下水道及化粪池气体检测技术要求》，要求中明确规定，下水道及化粪池监测气体种类为：甲烷、氧气、一氧化碳、氨气、硫化氢、氯气、二氧化硫等气体。对于要监测的各种气体传感器性能要求如下面表格所示。

表 1     量程范围

表 2     基本误差

表3      响应时间（T₉₀）

在住建部规定的要测量的气体当中，氧气是要监测的核心气体之一，因为氧气浓度低了会引起维护人员窒息，氧气浓度高了会产生爆炸。城市下水道事故的发生很大程度上是氧气引起的，所以准确测量下水道氧气浓度至关重要。下面工采网小编推荐一款气体传感器产品，非常适合用于下水道中氧气的测量。

这就是英国SST荧光氧气传感器LuminOx系列。LuminOx系列是利用氧气的荧光猝灭原理测量的。荧光氧传感器检测原理基于固定在透气疏水聚合物上的颜料的荧光猝灭原理（专利配方可以承受高温，油性物质和其它恶劣环境）颜料吸收光线中蓝色部分的光谱，发出的荧光主要在红色区域。氧气会使颜料发出的荧光产生猝灭效应，以致发出的光的光强发生变化，荧光强度变化时间跟氧气浓度有关。光强变化时间可以进行标定从而得出准确的氧气浓度值。

荧光氧原理每次检测都不会对被测的环境气体造成影响。检测时不会消耗氧气，这一点与传统的氧气传感器有很大区别，它们会消耗氧气从而改变被测气体的成分比例。LuminOx荧光氧传感器能够补偿氧气分压和温度，这使其在无需额外系统组件的情况下，可以在广泛的温度范围上执行精确测量。和其他传感技术不同， LuminOx非常稳定和耐用，并且不含铅或任何危险材料，同时，对其他气体的交叉灵敏度小，可忽略不计。

LuminOx氧气传感器工寿命长达5年以上，工作温度为-30℃-60℃，量程为0-25%，使用5V供电，非常适合用于下水道的氧气测量。与电化学传感器不同，LuminOx无需额外信号调节电路系统，可通过3.3V RS232TTL电平与接口微控制器直接相连。这将降低成本和简化系统设计。

下面是LuminOx的外部尺寸图（单位：mm），可以看出此传感器的尺寸是非常小巧的，几乎不占用空间。

LuminOx传感器的电气接口图如下所示

我们需要反思，在快速的城市化和气派、光鲜的城市表面下，地下的下水道基础设施状况究竟如何？各大城市下水道事故屡屡发生给我们敲响了警钟，必须建立智慧城市及时监测、提前预警下水道的数据情况。近年来，伴随国家不断推进新型智慧城市建设，智慧城市在国内各地迎来发展热潮。所谓智慧城市，就是运用以大数据、云计算、物联网等为技术基础构架的现代信息和通信技术手段，通过感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键数据信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应，解决日益凸显的城市管理问题。

作为智慧城市物联网的核心环节，传感器作用异常重要。污水管网和下水道是城市生存和发展的命脉之一，必须保证其安全稳定运行。深圳市工采网供应的英国进口SST荧光氧传感器精度高、寿命长、安全稳定，可以为城市下水道提供氧气检测的解决方案，为智慧城市的建设添砖加瓦。

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