城市的安全,也藏在看不見的地下。燃氣、供水、排水、熱力管線如同城市的血管,深埋路面之下,一旦泄漏、破損,就可能釀成燃氣爆炸、路面塌陷等重大險情。
近日,來到清華大學合肥公共安全研究院,在長36米、寬15米的國內首個真實尺度地下管網實驗平臺內,管線埋深、管徑、耦合交錯狀態,完全復刻城市地下真實工況。八個實驗分區,一部分管道平直舒展,模擬城市主幹道敷設;另一部分管線縱橫纏繞,還原十字路口地下管線犬牙交錯的複雜樣貌,還可以模擬不同土質條件下的各類災害。
在這裡,科研團隊一遍遍開展燃氣泄漏擴散、熱力管線滲漏、地下空洞探測等實景實驗。實驗中發現,燃氣發生微小泄漏時,管道壓力變化微弱,傳統壓力監測手段很難及時捕捉,泄漏氣體極易順著縫隙竄入排水、電力管溝,在密閉地下空間聚集,埋下爆炸隱患。風險藏在管溝裏,普通設備卻耐不住潮濕、腐蝕的惡劣環境。
“瞄準這一痛點,團隊研發出專用的燃氣監測設備,它具備IP68防護等級,水下浸泡三個月依舊可以正常工作,單塊電池續航五年以上。”清華合肥院城市生命線安全研究中心副主任侯龍飛介紹,這款設備目前全國的使用量在20萬套以上,覆蓋高風險燃氣管網超5萬公里,成功預警燃氣泄漏幾千起。
從合肥一地起步,城市生命線安全工程歷經十餘年深耕,成長為國家層面部署推進的重大民生工程,實現了城市安全從事後應急處置向事前感知預警轉變。
城市風險持續迭代,技術迭代也沒有終點。作為新型研發機構,清華合肥院探索“研發—驗證—孵化—集群”全鏈條生態,孵化了城市生命線産業集團、合肥澤眾、天澤智聯等20余家核心企業和300多家産業鏈生態企業,開闢出城市安全管理全新市場。
在先進材料研究中心,另一場關於新能源安全的攻堅正在進行。隨著儲能、鋰電池大規模應用,鋰電池熱失控起火爆炸,成為新能源“輸—儲—用”鏈條上繞不開的痛點。
“先進材料研發中心提出從超分子化學的新角度出發,利用分子間氫鍵、鹵鍵等超分子相互作用及協同,研發出本質安全低溫電解液、全浸沒阻燃冷卻液和鋰電池專用滅火劑等系列特色首創産品,為電化學器件的全過程安全提供技術支撐。”先進材料研究中心主任劉昊介紹。
鋰電池火災撲救歷來棘手,傳統滅火劑經常出現滅火之後復燃的情況。劉昊表示,先進材料研究中心團隊設計了一款超分子鹵基烴類滅火藥劑,與市場上常用的全氟己酮滅火劑相比,該藥劑不僅實現了無氟化設計,而且可以在極短的時間內高效撲滅鋰離子電池的電壓跌落火災,全程無復燃,突破了以全氟己酮為代表的傳統滅火劑無法有效撲滅鋰電池火災的瓶頸。
清華大學安全科學學院院長、清華合肥院院長袁宏永談到了一個更深層次的變革。“依託AI倣真、大數據分析、智慧推演,企業不用長期依賴實驗室開展大量重復性基礎試驗,可以直接面向産業需求開展定向研究,大幅縮短從基礎研究到産品落地的週期。”袁宏永説。
如今,借助AI,團隊可以大規模開展災害情景倣真、風險演化推演,模擬極端天氣、燃氣泄漏、施工破壞等多重風險耦合場景,低成本完成大量對比試驗,快速驗證技術方案。“人工智能不是簡單的工具升級。”袁宏永説,“它改變了我們發現問題、分析風險、研發技術、驗證方案的整套範式。”
下一步,清華合肥院將圍繞燃氣等能源儲運生命線,積極研發國産化自主可控智慧感知裝備。同時,利用AI構建耦合災害智慧預警模型,提升極端氣候條件下城市韌性,並持續完善“雙跨”成果轉化機制,打通從實驗室到城市一線場景的通道,縮短技術産業化週期。(文 許昊傑 徐旻昊)
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