Գազի սենսորային տեխնոլոգիայի կիրառումը Հարավային Աֆրիկայում՝ շրջակա միջավայրի և անվտանգության մարտահրավերները լուծելու համար

Աբստրակտ

Որպես Աֆրիկայի ամենաարդյունաբերական երկրներից մեկը՝ Հարավային Աֆրիկան ​​բախվում է լուրջ օդի որակի և անվտանգության մարտահրավերների, որոնք բխում են հանքարդյունաբերությունից, արտադրությունից և քաղաքաշինությունից: Գազի սենսորային տեխնոլոգիան, որպես իրական ժամանակի և ճշգրիտ մոնիթորինգի գործիք, լայնորեն կիրառվում է Հարավային Աֆրիկայի մի շարք կարևոր ոլորտներում: Այս ուսումնասիրությունը կենտրոնանում է գազի սենսորների կիրառման վրա հանքերի անվտանգության, քաղաքային օդի աղտոտվածության մոնիթորինգի, արդյունաբերական արտանետումների վերահսկման և խելացի տների մեջ՝ վերլուծելով դրանց ազդեցությունը անվտանգության բարելավման, շրջակա միջավայրի բարելավման և տնտեսական օգուտների վրա:

1. Կիրառման սցենարներ

Հարավային Աֆրիկայի եզակի տնտեսական կառուցվածքը և սոցիալական միջավայրը գազի սենսորների համար ապահովում են բազմազան կիրառման սցենարներ.

1. Հանքարդյունաբերության անվտանգության մոնիթորինգ

• Նախապատմություն. Հանքարդյունաբերությունը Հարավային Աֆրիկայի տնտեսության հենասյունն է, բայց նաև բարձր ռիսկային ոլորտ: Ստորգետնյա գործողությունները հակված են թունավոր և դյուրավառ գազերի կուտակմանը (օրինակ՝ մեթան (CH₄), ածխածնի մոնօքսիդ (CO), ջրածնի սուլֆիդ (H₂S)), ինչը հանգեցնում է խեղդման, պայթյունների և թունավորման դեպքերի:
• Դիմում.
  • Բոլոր ստորգետնյա հանքերում պարտադիր են ստացիոնար և շարժական գազի դետեկտորները։
  • Հանքագործները կրում են անձնական բազմագազային սենսորներ՝ իրական ժամանակում իրենց շրջապատը վերահսկելու համար։
  • Հիմնական թունելներում և աշխատանքային մակերեսներին տեղադրված են ցանցային ֆիքսված սենսորներ՝ CH₄-ի և CO-ի կոնցենտրացիաները անընդհատ վերահսկելու և տվյալները իրական ժամանակում մակերևութային կառավարման կենտրոններին փոխանցելու համար։
• Օգտագործվող սենսորների տեսակները՝ կատալիտիկ այրում (դյուրավառ գազեր), էլեկտրաքիմիական (թունավոր գազեր), ինֆրակարմիր սենսորներ (CH₄, CO₂):

2. Քաղաքային օդի որակի մոնիթորինգ

• Նախապատմություն. Յոհաննեսբուրգի և Պրետորիայի նման խոշոր քաղաքները, ինչպես նաև Մպումալանգա նահանգի «Ածխածնի հովիտը» նման բարձր խտությամբ արդյունաբերական տարածքները, տառապում են երկարատև օդի աղտոտվածությունից: Հիմնական աղտոտող նյութերն են ծծմբի երկօքսիդը (SO₂), ազոտի երկօքսիդը (NO₂), օզոնը (O₃) և մասնիկային նյութերը (PM2.5, PM10):
• Դիմում.
  • Կառավարական ցանցեր. Հարավային Աֆրիկայի կառավարությունը ստեղծել է օդի որակի ազգային մոնիթորինգի ցանց, որը բաղկացած է բազմաթիվ քաղաքներում տեղակայված ստացիոնար մոնիթորինգի կայաններից: Այս կայանները հագեցած են բարձր ճշգրտության գազի և մասնիկային նյութի սենսորներով՝ համապատասխանության մոնիթորինգի և հանրային առողջության մասին նախազգուշացումների համար:
  • Համայնքային մակարդակի մոնիթորինգ. Քեյփթաունի և Դուրբանի նման քաղաքներում համայնքային կազմակերպությունները սկսել են տեղակայել էժան, շարժական գազի սենսորային հանգույցներ՝ պաշտոնական մոնիթորինգի ցանցի բացերը լրացնելու և համայնքային մակարդակի աղտոտվածության մանրամասն տվյալներ ստանալու համար:
• Օգտագործվող սենսորների տեսակները՝ մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային (MOS) սենսորներ, էլեկտրաքիմիական սենսորներ, օպտիկական (լազերային ցրման) մասնիկային նյութի սենսորներ:

3. Արդյունաբերական արտանետումների և գործընթացների վերահսկում

• Նախապատմություն. Հարավային Աֆրիկայում կան խոշոր ջերմաէլեկտրակայաններ, վերամշակման գործարաններ, քիմիական գործարաններ և մետալուրգիական գործարաններ, որոնք արդյունաբերական արտանետումների հիմնական աղբյուրներն են։
• Դիմում.
  • Անընդհատ արտանետումների մոնիթորինգի համակարգեր (CEMS). Օրենքով սահմանված կարգով, խոշոր գործարանները տեղադրում են CEMS ծխնելույզների վրա՝ ինտեգրելով գազի մի շարք սենսորներ՝ աղտոտիչների, ինչպիսիք են SO₂-ը, NOx-ը, CO-ն և CO₂-ը, արտանետումները անընդհատ մոնիթորինգի ենթարկելու համար՝ ապահովելով ազգային արտանետումների ստանդարտներին համապատասխանությունը:
  • Գործընթացների անվտանգություն և օպտիմալացում. Քիմիական և զտման գործընթացներում սենսորներն օգտագործվում են խողովակաշարերում և ռեակցիայի բաքերում դյուրավառ և թունավոր գազերի արտահոսքերը հայտնաբերելու համար՝ ապահովելով սարքավորումների անվտանգությունը: Դրանք նաև օպտիմալացնում են այրման գործընթացները, բարելավում վառելիքի արդյունավետությունը և նվազեցնում արտանետվող գազերի առաջացումը:
• Օգտագործվող սենսորների տեսակները՝ ուլտրամանուշակագույն/ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիա (CEMS-ի համար), կատալիտիկ այրման և էլեկտրաքիմիական սենսորներ (արտահոսքի հայտնաբերման համար):

4. Բնակելի և առևտրային անվտանգություն (Խելացի տներ)

• Նախապատմություն. Քաղաքային տարածքներում հեղուկացված նավթային գազը (ՀՆԳ) խոհանոցային տարածված վառելիք է, և անպատշաճ օգտագործումը կարող է հանգեցնել արտահոսքերի և պայթյունների: Բացի այդ, հրդեհների հետևանքով առաջացող CO2-ը լուռ «մարդասպան» է:
• Դիմում.
  • Միջին խավի տնային տնտեսությունների և առևտրային հաստատությունների (օրինակ՝ ռեստորաններ, հյուրանոցներ) աճող թիվ է տեղադրում խելացի գազի և ածխածնի մոնօքսիդի ազդանշաններ։
  • Այս սարքերը սովորաբար ունեն ներկառուցված մետաղի օքսիդի (MOS) կամ էլեկտրաքիմիական սենսորներ: Եթե LPG-ի կամ CO-ի կոնցենտրացիաները գերազանցում են անվտանգ մակարդակները, դրանք անմիջապես ակտիվացնում են բարձր դեցիբելային աուդիո-վիզուալ ահազանգեր: Որոշ առաջադեմ արտադրանքներ կարող են նաև ուղարկել push ծանուցումներ օգտատերերի հեռախոսներին Wi-Fi-ի միջոցով՝ հեռակա ահազանգերի համար:
• Օգտագործվող սենսորների տեսակները՝ մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային (MOS) սենսորներ (LPG-ի համար), էլեկտրաքիմիական սենսորներ (CO):

2. Կիրառման արդյունավետություն

Գազի սենսորների լայն տարածումը զգալի օգուտներ է բերել Հարավային Աֆրիկայի բազմաթիվ տարածքներում.

1. Աշխատանքային անվտանգության զգալիորեն բարելավում

• Արդյունավետություն. հանքարդյունաբերության ոլորտում գազի սենսորները դարձել են կյանքեր փրկող տեխնոլոգիա: Իրական ժամանակի մոնիթորինգը և վաղ նախազգուշացումները զգալիորեն նվազեցրել են հանքերում դյուրավառ գազի պայթյունների և զանգվածային թունավորման դեպքերի հաճախականությունը: Երբ գազի կոնցենտրացիաները մոտենում են վտանգավոր շեմերին, համակարգերը ավտոմատ կերպով ակտիվացնում են օդափոխության սարքավորումները կամ տալիս են տարհանման հրամաններ՝ հանքագործներին տրամադրելով կարևորագույն փախուստի ժամանակ:

2. Տվյալների աջակցություն շրջակա միջավայրի կառավարման համար

• Արդյունավետություն. օդի որակի սենսորների համազգային ցանցը ստեղծում է հսկայական քանակությամբ անընդհատ շրջակա միջավայրի տվյալներ: Այս տվյալները ծառայում են որպես գիտական ​​հիմք կառավարության համար՝ օդի աղտոտվածության վերահսկման քաղաքականությունը (օրինակ՝ արտանետումների չափորոշիչները) մշակելու և գնահատելու համար: Միաժամանակ, օդի որակի ինդեքսի (AQI) իրական ժամանակում հրապարակումը օգնում է խոցելի խմբերին (օրինակ՝ ասթմայով հիվանդներին) պաշտպանիչ միջոցներ ձեռնարկել աղտոտված օրերին՝ պաշտպանելով հանրային առողջությունը:

3. Կորպորատիվ համապատասխանության և ծախսերի արդյունավետության խթանում

• Արդյունավետություն. Արդյունաբերական ձեռնարկությունների համար արտանետումների մոնիթորինգի համակարգերի տեղադրումը ապահովում է շահագործման օրինականությունը՝ խուսափելով չկատարման համար նախատեսված մեծ տուգանքներից: Բացի այդ, գործընթացների կառավարման մեջ սենսորների օգտագործումը օպտիմալացնում է աշխատանքային հոսքերը, նվազեցնում է հումքի թափոնները և էներգիայի սպառումը՝ ուղղակիորեն կրճատելով շահագործման ծախսերը:

4. Համայնքի իրազեկվածության և հանրային մասնակցության բարձրացում

• Արդյունավետություն. Համայնքային ցածրարժեք սենսորների ի հայտ գալը հնարավորություն է տալիս բնակիչներին ինտուիտիվ կերպով հասկանալ իրենց անմիջական շրջակա միջավայրի աղտոտվածության մակարդակը՝ նվազեցնելով կառավարության տվյալներին միայն կախվածությունը։ Սա բարձրացնում է հանրային բնապահպանական իրազեկությունը և լիազորում համայնքներին ապացույցների հիման վրա ճնշում գործադրել կառավարության և աղտոտող ձեռնարկությունների վրա՝ խթանելով բնապահպանական արդարադատությունը և հնարավորություն տալով ներքևից վերև վերահսկողություն իրականացնել։

5. Կյանքի և գույքի պաշտպանությունը տներում

• Արդյունավետություն. կենցաղային գազի/CO սենսորների տարածումը արդյունավետորեն կանխում է գազի արտահոսքի պատճառով տներում հրդեհներն ու պայթյունները, ինչպես նաև ձմեռային ջեռուցման ժամանակ CO թունավորման ողբերգությունները՝ քաղաքային բնակիչներին տրամադրելով պաշտպանության կարևորագույն վերջին գիծ։

3. Մարտահրավերներ և ապագա

Չնայած նշանակալի հաջողություններին, Հարավային Աֆրիկայում գազի սենսորային տեխնոլոգիաների խթանման գործում դեռևս մարտահրավերներ կան.

• Արժեք և սպասարկում. Բարձր ճշգրտության սենսորների ձեռքբերումը, տեղադրումը և պարբերաբար կարգաբերումը ենթադրում է զգալի շարունակական ծախսեր ինչպես կառավարության, այնպես էլ բիզնեսների համար։
• Տվյալների ճշգրտություն. Էժան սենսորները զգայուն են շրջակա միջավայրի գործոնների, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և խոնավությունը, նկատմամբ, ինչը երբեմն հարցեր է առաջացնում տվյալների ճշգրտության վերաբերյալ: Դրանք պետք է օգտագործվեն ավանդական մոնիթորինգի մեթոդների հետ համատեղ:
• Տեխնոլոգիական բացեր. Հեռավոր գյուղական տարածքները դժվարանում են հասանելիություն ունենալ հուսալի մոնիթորինգի ցանցերին։

Առաջ նայելով՝ «Իրերի ինտերնետի» (IoT), արհեստական ​​բանականության (AI) և սենսորային տեխնոլոգիաների առաջընթացը Հարավային Աֆրիկայի գազի մոնիթորինգի ցանցը կուղղորդի դեպի ավելի մեծ բանականություն, խտություն և ծախսարդյունավետություն: Սենսորները կմիավորվեն անօդաչու թռչող սարքերի և արբանյակային հեռազգացման հետ՝ ձևավորելով ինտեգրված «երկինք-երկիր» մոնիթորինգի ցանց: Արհեստական ​​բանականության ալգորիթմները հնարավորություն կտան ճշգրիտ հետևել աղտոտման աղբյուրներին և կանխատեսող նախազգուշացումներ տալ՝ ապահովելով ավելի ուժեղ աջակցություն Հարավային Աֆրիկայի կայուն զարգացմանը և նրա ժողովրդի անվտանգությանն ու բարեկեցությանը:

Եզրակացություն

Գազային սենսորային տեխնոլոգիայի լայնածավալ կիրառման միջոցով Հարավային Աֆրիկան ​​ուշագրավ արդյունքների է հասել հանքերի անվտանգության, շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի, արդյունաբերական համապատասխանության և տների պաշտպանության ոլորտներում: Այս «էլեկտրոնային քթերը» ոչ միայն ծառայում են որպես կյանքեր պաշտպանող պահակներ, այլև գործում են որպես կարևոր գործիքներ շրջակա միջավայրի կառավարման և կանաչ զարգացման խթանման համար: Հարավային Աֆրիկայի գործելակերպը արժեքավոր մոդել է այլ զարգացող երկրների համար, որոնք ձգտում են օգտագործել տեխնոլոգիական նորարարությունները՝ ավանդական մարտահրավերները լուծելու համար:

Սերվերների և ծրագրային անլար մոդուլի ամբողջական հավաքածու, աջակցում է RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN-ին

Ավելի շատ գազի սենսորների համար տեղեկատվություն,

խնդրում ենք կապվել Honde Technology Co., LTD-ի հետ։

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582