燃气是维持城市生活的主体能源。燃气管网是城市的基础设施,其安全运行对于城市发展而言至关重要,堪称城市安全“生命线中的生命线”。
然而,在11月26日举行的2022中国安全及应急技术装备博览会(简称“安博会”)城市公共安全与生命线安全科技论坛上,清华大学合肥公共安全研究院副院长梁光华分享的数据,却不容乐观:
“全国燃气事故平均每年超过900起。”
而更让人不得不保持警醒的是,一方面,由于我国燃气管道长度和用气量逐年增长,燃气用户数不断增多,伴随而来的燃气安全形势愈发严峻;另一方面,由于起爆火源种类多,微小泄漏即可导致爆炸;而“全国燃气泄漏原因中,74%为微小泄漏”。
因此,对城市燃气管网及相邻空间可燃气体的监测,就显得尤为重要。
“提到监测,大家很容易会想到传感器。”在论坛上以《科技守护安全》为题进行分享时,梁光华介绍说,“传统催化燃烧、电化学传感器工作寿命只有一年到一年半,稳定性也比较差,每3到6个月就需要进行校准。激光传感器是更好的选择,它们更稳定、精度更高无需校准。”
然而,激光传感器的激光芯片非常昂贵,并且相关技术被国外垄断封锁。
“针对激光芯片“卡脖子”问题,我们成功研发了1653nm可燃气体探测激光芯片,并建立了激光芯片新型生产工艺方法,实现了激光探测核心器件的自主可控,成本大幅降低。”梁光华介绍说。
不仅如此,这款自主研发的激光芯片在温度漂移、线性度、良品率等参数指标上,还大幅领先国际水平。尤其是良品率,相较于德国的40%与新加坡的30%,1653nm可燃气体探测激光芯片超过50%。
“此外,我们还发明了叠复式激光光路和螺旋式进气气路结构,解决了稳定性、高精度测量和抗腐蚀问题,可以实现地下相邻空间长时间在线免标定的监测。”梁光华特别强调,“免标定”意义重大——“这将大大减少复杂工程带来的巨大工作量。”
目前,经过不断升级迭代,这款自主研发的激光传感器的工作温度范围已经由-10℃-60℃拓展到-40℃-70℃,满足我国绝大部分区域的监测需求;电池的寿命从3年提升到6年;测量精度提高一倍;还拓展了水位测量、三级防盗警报等功能,充分满足城市燃气风险的监测需求。(撰文/安琪 摄影/徐博)