Գործարանային թերություններից մինչև օդի աղտոտվածություն. Ինչպես են գազի սենսորները պաշտպանում Հարավարևելյան Ասիան

Հարավարևելյան Ասիան, որը աշխարհի ամենաարագ զարգացող տնտեսական տարածաշրջաններից մեկն է, ապրում է արագ արդյունաբերականացում, քաղաքայնացում և բնակչության աճ: Այս գործընթացը ստեղծել է օդի որակի մոնիթորինգի, արդյունաբերական անվտանգության ապահովման և շրջակա միջավայրի պաշտպանության հրատապ անհրաժեշտություն: Գազային սենսորները, որպես կարևորագույն սենսորային տեխնոլոգիա, խաղում են անփոխարինելի դեր: Ստորև ներկայացված են այս տեխնոլոգիայի մի քանի հիմնական կիրառման ոլորտներ և կոնկրետ դեպքեր Հարավարևելյան Ասիայում:

1. Արդյունաբերական անվտանգություն և գործընթացների վերահսկողություն

Սա գազային սենսորների ամենաավանդական և կարևորագույն կիրառման ոլորտն է: Հարավարևելյան Ասիայում կան բազմաթիվ արտադրական գործարաններ, քիմիական գործարաններ, նավթավերամշակման գործարաններ և կիսահաղորդչային գործարաններ:

• Կիրառման սցենարներ՝
  • Դյուրավառ և թունավոր գազերի արտահոսքի մոնիթորինգ. նավթաքիմիական գործարաններում, բնական գազի կայաններում և քիմիական նյութերի պահեստավորման օբյեկտներում իրական ժամանակում մոնիթորինգ է իրականացվում մեթանի, պրոպանի, ջրածնի սուլֆիդի, ածխածնի մոնօքսիդի և ամոնիակի նման գազերի արտահոսքի համար՝ հրդեհները, պայթյունները և թունավորման դեպքերը կանխելու համար։
  • Սահմանափակ տարածքներ մուտք գործելու մոնիթորինգ. Աշխատողների անվտանգությունն ապահովելու համար՝ նավամատույցների, կոյուղու մաքրման բաքերի և ստորգետնյա թունելների նման սահմանափակ տարածքներ մուտք գործելուց առաջ, շարժական գազի դետեկտորների օգտագործում՝ թթվածնի մակարդակը, դյուրավառ գազերը և որոշակի թունավոր գազերը ստուգելու համար։
  • Գործընթացների օպտիմալացում և որակի վերահսկում. Սննդի և խմիչքի խմորման և կիսահաղորդիչների արտադրության նման գործընթացներում որոշակի գազերի (օրինակ՝ ածխաթթու գազի, թթվածնի) կոնցենտրացիայի ճշգրիտ վերահսկում՝ արտադրանքի որակը և արտադրության արդյունավետությունն ապահովելու համար։
• Ուսումնասիրություններ.
  • Վիետնամի խոշոր նավթավերամշակման գործարանը իր ողջ տարածքում տեղադրել է հարյուրավոր ֆիքսված գազի սենսորներից բաղկացած ցանց, որոնք միացված են կենտրոնական կառավարման համակարգին: Եթե հայտնաբերվում է ածխաջրածնային գազի արտահոսք, համակարգը անմիջապես ակտիվացնում է լսելի և տեսողական ահազանգերը և կարող է ավտոմատ կերպով ակտիվացնել օդափոխման համակարգերը կամ փակել համապատասխան փականները՝ նվազագույնի հասցնելով վթարների ռիսկերը:
  • Սինգապուրի Ջուրոնգ կղզու քիմիական պարկը, որը աշխարհի առաջատար քիմիական կենտրոններից է, լայնորեն կիրառվում են առաջադեմ ֆոտոիոնացման դետեկտորի (PID) սենսորներ՝ ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) հետքային արտահոսքերը հայտնաբերելու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս վաղ նախազգուշացման և շրջակա միջավայրի պահպանման։

2. Քաղաքային օդի որակի մոնիթորինգ և հանրային առողջություն

Հարավարևելյան Ասիայի շատ խոշոր քաղաքներ, ինչպիսիք են Ջակարտան, Բանգկոկը և Մանիլան, բախվում են երթևեկության գերբեռնվածության և արդյունաբերական արտանետումների պատճառով առաջացող օդի աղտոտվածության մշտական ​​խնդիրների։ Առողջ շնչառական միջավայրի վերաբերյալ հանրային մտահոգությունը կայուն աճում է։

• Կիրառման սցենարներ՝
  • Քաղաքային մթնոլորտային օդի մոնիթորինգի կայաններ. Բարձր ճշգրտության մոնիթորինգի կայաններ, որոնք ստեղծվել են պետական ​​​​բնապահպանական գործակալությունների կողմից՝ չափելու ստանդարտ աղտոտիչները, ինչպիսիք են PM2.5-ը, PM10-ը, ծծմբի երկօքսիդը (SO₂), ազոտի երկօքսիդը (NO₂), օզոնը (O₃) և ածխածնի մոնօքսիդը (CO): Նրանք հրապարակում են Օդի որակի ինդեքսը (AQI)՝ հանրային քաղաքականությանը տեղեկատվություն տրամադրելու համար:
  • Միկրոսենսորային ցանցեր. ցածրարժեք, կոմպակտ միկրոգազային սենսորային հանգույցների տեղակայում համայնքներում, դպրոցների շրջակայքում և հիվանդանոցների մոտակայքում՝ բարձր խտության մոնիթորինգի ցանց ձևավորելու համար, որը տրամադրում է ավելի մանրամասն, իրական ժամանակում տեղական օդի որակի տվյալներ։
  • Անձնական փոխադրելի սարքեր. Անհատները օգտագործում են կրելի կամ ձեռքի օդի որակի մոնիտորներ՝ իրենց անմիջական միջավայրում աղտոտվածության մակարդակը ստուգելու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս կայացնել պաշտպանիչ որոշումներ, ինչպիսիք են դիմակ կրելը կամ բացօթյա գործունեության կրճատումը:
• Ուսումնասիրություններ.
  • Թաիլանդի Բանգկոկի մետրոպոլիտենի վարչակազմը համագործակցել է հետազոտական ​​հաստատությունների հետ՝ քաղաքում IoT-ի վրա հիմնված հարյուրավոր միկրոօդի որակի սենսորներ տեղակայելու համար: Այս սենսորները տվյալները իրական ժամանակում վերբեռնում են ամպային հարթակ, թույլ տալով քաղաքացիներին ստուգել PM2.5-ի և օզոնի մակարդակը իրենց թաղամասերում բջջային հավելվածի միջոցով՝ ապահովելով ավելի խիտ և հաճախակի թարմացումներ, քան ավանդական կայանները:
  • Ինդոնեզիայի Ջակարտա քաղաքում անցկացվող «Խելացի դպրոց» նախագծի շրջանակներում դասարաններում տեղադրվել են ածխաթթու գազի (CO₂) սենսորներ: Երբ CO₂-ի մակարդակը բարձրանում է մարդկանց գերծանրաբեռնվածության պատճառով, սենսորները ավտոմատ կերպով ակտիվացնում են օդափոխության համակարգերը՝ օդը թարմացնելու համար, ինչը նպաստում է աշակերտների կենտրոնացմանը և առողջության բարելավմանը:

3. Գյուղատնտեսություն և անասնապահություն

Գյուղատնտեսությունը Հարավարևելյան Ասիայի շատ երկրներում տնտեսության անկյունաքարն է։ Գազային սենսորների կիրառումը խթանում է ավանդական գյուղատնտեսության վերափոխումը ճշգրիտ և խելացի գյուղատնտեսության։

• Կիրառման սցենարներ՝
  • Ջերմոցային միջավայրի վերահսկողություն. CO₂ մակարդակի մոնիթորինգ ժամանակակից ջերմոցներում և CO₂-ի արտազատում որպես «գազային պարարտանյութ»՝ ֆոտոսինթեզը բարելավելու համար, ինչը զգալիորեն բարձրացնում է բանջարեղենի և ծաղիկների բերքատվությունն ու որակը։
  • Հացահատիկի պահպանման անվտանգություն. Մեծ սիլոսներում ածխաթթու գազի կամ ֆոսֆինի կոնցենտրացիաների մոնիթորինգ: CO₂-ի աննորմալ աճը կարող է վկայել վնասատուների կամ բորբոսի ակտիվության պատճառով փչացման մասին: Ֆոսֆինը տարածված ֆումիգանտ է, և դրա կոնցենտրացիան պետք է ճշգրիտ վերահսկվի վնասատուների արդյունավետ դեմ պայքարի և շահագործման անվտանգության համար:
  • Անասնապահական միջավայրի մոնիթորինգ. փակ թռչնաբուծական և անասնապահական գոմերում վնասակար գազերի, ինչպիսիք են ամոնիակը (NH₃) և ջրածնի սուլֆիդը (H₂S), մակարդակի անընդհատ մոնիթորինգ: Այս գազերը ազդում են կենդանիների առողջության վրա՝ հանգեցնելով հիվանդությունների և աճի դանդաղեցման: Սենսորները կարող են գործարկել օդափոխության համակարգերը՝ ներքին միջավայրը բարելավելու համար:
• Ուսումնասիրություններ.
  • Մալայզիայում գործող «Խելացի ջերմոցային ֆերման» օգտագործում է NDIR (ոչ դիսպերսիվ ինֆրակարմիր) տեխնոլոգիայի վրա հիմնված CO₂ սենսորներ՝ զուգորդված ավտոմատ կառավարման համակարգի հետ՝ բույսերի աճի համար CO₂-ի օպտիմալ մակարդակը (օրինակ՝ 800-1200 ppm) պահպանելու համար, ինչը գրեթե 30%-ով մեծացնում է լոլիկի բերքատվությունը։
  • Թաիլանդի մի խոշոր թռչնաբուծական ֆերմա իր հավանոցներում տեղադրել է ամոնիակի սենսորների ցանց: Երբ ամոնիակի կոնցենտրացիաները գերազանցում են նախապես սահմանված շեմը, օդափոխիչները և սառեցման բարձիկները ավտոմատ կերպով ակտիվանում են՝ արդյունավետորեն նվազեցնելով շնչառական հիվանդությունները երամում և նվազագույնի հասցնելով հակաբիոտիկների օգտագործումը:

4. Շրջակա միջավայրի մոնիթորինգ և աղետների մասին նախազգուշացում

Հարավարևելյան Ասիան հակված է երկրաբանական աղետների և կլիմայի փոփոխության հետ կապված մտահոգության հիմնական տարածաշրջան է։

• Կիրառման սցենարներ՝
  • Աղբավայրի և կեղտաջրերի մաքրման կայանների մոնիթորինգ. մեթանի առաջացման և արտանետումների մոնիթորինգ՝ պայթյունի ռիսկերը կանխելու և բիոգազի վերականգնման և էլեկտրաէներգիայի արտադրության նախագծերի համար տվյալներ տրամադրելու համար: Նաև մոնիթորինգ է իրականացվում հոտավետ գազերի, ինչպիսին է ջրածնի սուլֆիդը, շրջակա համայնքների վրա ազդեցությունը մեղմելու համար:
  • Հրաբխային ակտիվության մոնիթորինգ. Ինդոնեզիայի և Ֆիլիպինների նման հրաբխային ակտիվ երկրներում գիտնականները հրաբուխների շուրջ տեղադրում են ծծմբի երկօքսիդի (SO₂) սենսորներ: SO₂ արտանետումների աճը հաճախ ազդարարում է հրաբխային ակտիվության ուժեղացման մասին, ինչը կարևոր տվյալներ է տրամադրում ժայթքումների մասին նախազգուշացումների համար:
  • Անտառային հրդեհների վաղ նախազգուշացում. Ինդոնեզիայի Սումատրա և Կալիմանտան տորֆային անտառային տարածքներում ածխածնի մոնօքսիդի և ծխի սենսորների տեղադրումը կարող է հայտնաբերել մխացող հրդեհները տեսանելի բոցերի հայտնվելուց առաջ, ինչը հնարավորություն է տալիս իրականացնել կարևոր վաղ միջամտություն։
• Ուսումնասիրություններ.
  • Ֆիլիպինների հրաբխագիտության և սեյսմոլոգիայի ինստիտուտը (PHIVOLCS) Մայոնի նման ակտիվ հրաբուխների շուրջ ստեղծել է համապարփակ մոնիթորինգի ցանցեր, այդ թվում՝ գազի սենսորներ: SO₂-ի իրական ժամանակի տվյալները նրանց օգնում են ավելի ճշգրիտ գնահատել հրաբխային վիճակը և անհրաժեշտության դեպքում տարհանել բնակիչներին:
  • Սինգապուրի շրջակա միջավայրի ազգային գործակալությունը (NEA) օգտագործում է արբանյակային հեռազննման և գետնային սենսորներ՝ հարևան երկրներից եկող անդրսահմանային մշուշոտ աղտոտվածությունը ուշադիր վերահսկելու համար: Գազային սենսորները (օրինակ՝ CO և PM2.5-ի համար) կարևոր գործիքներ են մշուշոտ աղտոտվածության տեղափոխումը հետևելու և դրա ազդեցությունը գնահատելու համար:

Մարտահրավերներ և ապագա միտումներ

Չնայած լայն կիրառմանը, Հարավարևելյան Ասիայում գազային սենսորների կիրառումը բախվում է այնպիսի մարտահրավերների, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանի և խոնավության ազդեցությունը սենսորների կյանքի տևողության և կայունության վրա, սպասարկման և կարգաբերման համար որակավորված անձնակազմի պակասը, ինչպես նաև ցածր գնով սենսորներից տվյալների ճշգրտության ստուգման անհրաժեշտությունը։

Առաջ նայելով՝ իրերի ինտերնետի, մեծ տվյալների և արհեստական ​​բանականության (AI) զարգացմանը զուգընթաց, գազի սենսորների կիրառությունները կդառնան ավելի խորը։

• Տվյալների միաձուլում և վերլուծություն. Գազի սենսորների տվյալների ինտեգրում այլ աղբյուրների հետ, ինչպիսիք են օդերևութաբանական, երթևեկության և արբանյակային տվյալները, և արհեստական ​​բանականության ալգորիթմների օգտագործում կանխատեսողական վերլուծության համար (օրինակ՝ օդի որակի կամ արդյունաբերական սարքավորումների խափանման ռիսկերի կանխատեսում):
• Շարունակական ծախսերի կրճատում և տարածում. Միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերի (MEMS) տեխնոլոգիայի առաջընթացը սենսորները կդարձնի ավելի էժան և փոքր, ինչը կնպաստի խելացի քաղաքներում և խելացի տներում դրանց լայնածավալ կիրառմանը։

Եզրակացություն

Հարավարևելյան Ասիայի դինամիկ լանդշաֆտում գազի սենսորները պարզ արդյունաբերական անվտանգության սարքերից վերածվել են բազմակողմանի գործիքների՝ հանրային առողջությունը պաշտպանելու, գյուղատնտեսության արդյունավետությունը բարձրացնելու և շրջակա միջավայրը պաշտպանելու համար: Քանի որ տեխնոլոգիաները շարունակում են զարգանալ և կիրառման սցենարները ընդլայնվել, այս «էլեկտրոնային քթերը» կմնան անտեսանելի պահապաններ՝ ապահովելով Հարավարևելյան Ասիայի կայուն զարգացման համար տվյալների ամուր հիմք: