0

0
0

文字

分享

0
0
0

探測管線外洩的新方法

Zobot
・2014/12/01 ・1174字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

01_MITnews_GasLeak_Daniloff_0

高雄氣爆意外已經四個月過去了,道路也已經修復完成,但未來是否有科技能提早發現管線外洩,避免再度發生氣爆意外呢?麻省理工學院(MIT)與沙烏地阿拉伯法德親王石油礦大學(KFUPM)的研究團隊,設計出一套又快又精確的自動檢測系統,能藉由感應壓力變化找出管線外洩位置。

目前探測外洩是藉由地面上的聲音傳感器,感測細微的聲音和外洩所造成的震動,有時則是利用管線內的探測器,錄影尋找管線破裂的跡象。但是這些探測系統都非常緩慢,還可能漏掉細小的裂痕。新的這套系統「可以感測到大小只有0.1到0.2公分的縫隙,而且是在壓力相當低的狀況下」,MIT機械工程博士生,同時也是研究論文的第一作者卓斯佐亞基奧(Dimitrios Chatzigeorgiou)說,「我們已經證明它可行!」

今年四月,卓斯佐亞基奧在香港舉行的「機器人與自動化領域國際會議」和在奧勒岡州波特蘭舉辦的「美國自動控制會議」上,發表了他們的構想。此外,這套系統也證實能實際應用在水管或石油管線中。

卓斯佐亞基奧說,現行的聲波探測法只對金屬管線的聲音和震動有效,塑膠管線上的聲波通常太快消散。研究團隊已經將這裝置設計成能在管線中以時速3英里(約時速1.3公里)移動,而且幾乎全自動,終究會讓這裝置永久留在管線中不間斷地自動化探測。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

除了有可能造成爆炸,管線外洩也帶來環境問題,像是天然氣管線:甲烷-天然氣最主要的成分,造成暖化的效果是二氧化碳的25倍。水管外漏浪費了系統中將近一半的水量;輸油管外漏會導致有毒物質溢出、擴大清除範圍。新的外洩探測裝置會大幅改善這些問題。

不過探測系統目前還是只能運作於特定的情況下,卓斯佐亞基奧說,現在還沒有一個方法可以有效率地探測任何管線系統中的外洩。「我們相信這個新系統可以解決一般常見的問題」他說,「新的探測器可以製造成各種大小去符合不同的管子,能適用於瓦斯、自來水、或石油管線。」

目前的裝置包含兩個部分:一個利用輪子前進(或者有時候浮在液體上時僅僅掃過水面)的小型機器人、一個沿管子切面以形成密封的鼓狀薄膜。當裝置遇到漏縫時,液體流向裝置會使薄膜變形,薄膜的變形會被精密的抗力感測器(force-resistive sensors)所感測,並且經由無線通訊傳回資料。

卓斯佐亞基奧說,藉由偵測漏縫附近的壓力梯度來找出外洩,是一個很新穎的點子。這個方法有效的關鍵在於,能夠感測到漏縫處快速的壓力改變,以提供極精準的定位,對於探測大規模的系統也相對快速。但目前這個系統需要管子的直徑相當一致,研發人員正致力於發展出更有彈性的版本,因應管線中毀損、阻塞等各種狀況。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

研究的共同作者,KFUPM機械工程的教授Rached Ben-Mansour說,現在偵測外洩的系統都相當昂貴,基本上每年花費25萬美金來監測100公里的管線。讓系統變得更便宜、更容易普及也是研究團隊的目標。

資料來源:A new way to detect leaks in pipes. MIT News. [ June 19, 2014]

文章難易度
Zobot
10 篇文章 ・ 0 位粉絲
PanSci 實習編輯 | 主修大氣科學。喜歡弄文字、玩音樂。傾向自然,不管是拿來讀的那種,渾身散發出來的那種,還是可以去野餐的那種。

0

8
2

文字

分享

0
8
2
快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
196 篇文章 ・ 300 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
0

文字

分享

0
1
0
在台灣,自來水為何不能直接生飲?
活躍星系核_96
・2017/09/21 ・2780字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

  • 文/水知識生活家 陳安莃|在這資訊碎片時代,我們只提供最真實的水知識,大家最需要的水知識,讓人人都能當水知識生活家

在國外的電影、影集當中,常常會有打開水龍頭、盛滿一杯水就直接生飲的橋段;但你有想過為何生在台灣的我們,都是把水煮開,或是用淨水器過濾之後才喝呢?其實並不是台灣的水比較髒,因為台灣的自來水也都有符合「飲用水水質標準」,也就是自來水其實皆可生飲。但為何連台灣自來水公司也不建議直接生飲自來水呢?

台灣的水為什麼不能生飲?圖/BY 作者提供

為何在台灣,不建議生飲自來水呢?

很多民眾都會直覺認為是台灣的自來水比較髒、自來水公司不認真,然而台灣自來水公司早已表示:

「供水皆經取得環保署認證之各區處檢驗室定期及不定期檢驗,及環保單位不定期抽驗,均符合『飲用水水質標準』,也就是說所有的自來水皆可生飲,但因國內時有開挖馬路挖斷管線,修理管線之情形,且用戶多裝有蓄水池或水塔,如沒有定期清洗,恐有被污染之虞,故本公司並不鼓勵生飲。」[1]

歷年臺灣地區自來水水質抽驗檢驗結果(按檢驗件數統計)。台灣自來水公司也不是隨便說說,數據會講話,近幾年來不合格率都非常低,甚至在 105 年不合格率僅僅只有 0.08%,也就是在 106,45 件中只有 8 件不合格。圖/BY 環保署飲用水水質監測資訊網。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

既然如此,又為什麼我們的自來水不適合生飲呢?主要是因為以下原因:

一、自來水的必經之路路迢迢:管線老舊、破管率高

管線老舊需要分成兩部分來解釋:一個是公家自來水管線老舊,另一個是居家自來水管線老舊。

1.公家機關的管線問題:

台灣環境特殊、地震頻繁,地形起伏的變化也相當大,這些因素都提高了管線毀壞的機率。例如台中、南投等地的輸水管線,就因十幾年前的921 地震而嚴重受損,漏水率至今仍居高不下。而山坡地占 80% 的基隆,則因地勢崎嶇,必須倚靠數十座的加壓站將水往上送,才能確保高地住戶用水無虞,以致管線常因水壓負荷過大而破管。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

灣各地自來水管網設備逐漸老化,道路長期受重車行駛輾壓與各項工程不斷挖修,致管線漏水嚴重,依據台水公司 97-101 年修漏案件統計分析發現,老化腐蝕、荷重振動及材質不良,佔漏水件數之 83.97%,塑膠管類佔漏水管種比例高達 92.87%。

由此可知,管線老舊及塑膠管材比例高,是管線漏水主要原因。台灣自來水公司總經理胡南澤指出,台灣漏水率偏高,背後主因是施工因素、地震侵害、交通車輛超載負荷、管線陳舊等所致。據估計,現在每年實質漏水量約6億立方公尺,相當漏掉 3座石門水庫。[2]

其實政府也聽到了這部分的聲音,近年來也制定相關政策;然而台灣自來水公司對此回應:長年因經費不足、技術人才不足,再加上部分縣市禁挖時間長 ,而導致汰換水管的進度不甚理想。不過台北自來水事業處表示:預計 3 年內全面汰換成不銹鋼優良管材;且已在 105 年年底更換進度更達 73%,進度大幅超前。 106 年預計累計完成 90%,107 年完成全部汰換作業。

灣各地自來水管網設備逐漸老化,道路長期受重車行駛輾壓與各項工程不斷挖修,致管線漏水嚴重。圖/BY terimakasih0 @ Pixabay

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2.居家自來水管老舊:

相信還是有部分民眾不太清楚,自來水公司所必須保障的好水,僅在水錶前;水錶過後,並不是水公司的業務範圍,民眾需自行處理;然而大多數的水污染事件,也常是水錶過後。

台灣目前大多數的住宅屬於公寓大廈,老舊的公寓大廈眾多,若發現自來水管有問題,想更換也很麻煩,耗費的資金也常令人望之卻步。目前也有專門在清洗水管的業者可供選擇,不然就是使用淨水器、濾水壺、等等來避免喝到不好的水質。[3]

二、你家的大樓,水塔有洗嗎?

台灣地區的居住型態,愈來愈趨向於集合式住宅,為因應集中人口的用水,許多公寓大樓都使用蓄水池與水塔作為穩定供水的設備。當符合飲水標準的水進入蓄水池與水塔後,經過蓄水池與水塔的儲存,水質可能產生變化,因此蓄水池與水塔的定期清洗與維護,是維護自來水水質的重要工作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

相關文獻也指出在整個自來水系統中,供水管線和貯水設施所扮演的角色至為關鍵,其重要性並不亞於自來水廠,甚至有研究發現自來水的異味問題通常皆與輸送系統有關。[4] [5]

根據環保署調查報告:

  1. 僅 46.4% 的民眾知道「7成以上的自來水用戶水質汙染事件是因為疏於清洗水塔所致」,略低於不知道的民眾。
  2. 僅 52.7% 家中有蓄水池、水塔的民眾會定期清洗,顯示民眾依舊沒有了解到蓄水池、水塔定期清洗的重要性。[6]

由以上數據我們了解到清洗家中的貯水設施是最容易忽略的地方,但往往這也是影響我們飲用水品質的關鍵。不過,有關於蓄水池與水塔清洗的頻率如何訂定,才能發揮最大的清洗效益,其實會隨著各個地區的水質好壞、氣候因素等因素而有所變動,若是有定期檢測家中水質的習慣,才能精準的說明何時該清洗才正確,若是無此習慣,可以先按照目前環保署與自來水公司的建議,至少半年清洗一次。

提升飲水品質建議。圖/BY 作者提供。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

沒事多喝水,更要注意水從哪裡來

管線老舊及破管率高會影響供水的品質與穩定度,而貯水設施容易因通氣孔及溢水管處沒有加裝細網以及人孔蓋沒有緊閉與上鎖導致塵埃、昆蟲、雜物、雨水進入,進而汙染水質。 根據環保機關執行自來水水質抽驗結果顯示,自來水水質合格率高達99%以上,因此我們應注意的是用水設備如水塔、水池、管線的清潔維護管理及配置,以維持自來水品質,來保障自己喝下肚的水是乾淨無虞的。

資料來源

  • [1]台灣自來水公司 常見問答
  • [2]蘇意淳。103 年度自來水漏水防治之探討。台灣自來水公司
  • [3]黃仕強。自來水管網汰管啟發式篩選程序與優選模式(2009)。國立交通大學。
  • [4]陳識文。97 年度如何建立用戶對自來水水質之滿意度。台灣自來水公司。
  • [5]陳志堅。微生物於用水設備中再生長與水塔清洗效益之評估(2005)。國立高雄師範大學。
  • [6]行政院環境保護署。103 年度家庭飲用水概況調查報告。
活躍星系核_96
752 篇文章 ・ 120 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia