Թունավոր գազերի մասին ահազանգերից մինչև շնչառության օպտիմալացում. Ինչպես են գազի սենսորները դարձել ժամանակակից հասարակության «թվային հոտառական համակարգը»

Անտեսանելի և անշոշափելի՝ դրանք պահպանում են անվտանգությունը խորը հանքերում, խոհանոցի անկյուններում, քաղաքային երկնքում և մարդկային շնչառությունում: «Անտեսանելին զգալու» վերաբերյալ տեխնոլոգիական հեղափոխությունը լուռ ծավալվում է:

1856 թվականին բրիտանացի հանքագործ Ջոն Հոջսոնը իջավ հանք՝ ձեռքին կանարի, որը մարդկության պատմության մեջ առաջին գազերի հայտնաբերման համակարգն էր։ Թռչնի շնչառությունը, որը զգայուն էր մեթանի նկատմամբ, դարձավ հանքագործների կյանքի վերջին պաշտպանության գիծը։

Այսօր դեղձանիկներին փոխարինում են մետաղադրամի չափի գազի սենսորները։ Դրանք փետուրներ չունեն, բայց ունեն ավելի սուր «հոտառություն». չեն երգում, այլ անընդհատ «խոսում» են օդի գաղտնիքների մասին տվյալների հոսքերի միջոցով։

Տեխնոլոգիական էվոլյուցիա. չորս «հոտառական սկզբունքների» մրցակցությունը և միաձուլումը

1. Կիսահաղորդչային տեսակ՝ «տնտեսական քիթը» զանգվածային շուկայի համար
   • Սկզբունք. Մետաղի օքսիդի դիմադրությունը փոխվում է գազի ազդեցության տակ
   • Սցենարներ՝ կենցաղային գազի ազդանշաններ, մեքենայի ներսում օդի որակի հայտնաբերում
   • Առավելություններ՝ ցածր գին, երկար ծառայության ժամկետ։ Թերություններ՝ միջին ճշգրտություն, զգայունություն ջերմաստիճանի/խոնավության նկատմամբ։
2. Էլեկտրաքիմիական տեսակ՝ արդյունաբերական անվտանգության «մասնագիտական ​​քիթ»
   • Սկզբունք՝ Գազը էլեկտրոդներում ենթարկվում է օքսիդա-վերականգնման ռեակցիաների, որոնք առաջացնում են հոսանք։
   • Սցենարներ՝ թունավոր գազերի մոնիթորինգ քիմիական գործարաններում, ալկոհոլաչափեր
   • Առավելություններ՝ լավ ընտրողականություն, բարձր զգայունություն։ Թերություններ՝ սահմանափակ կյանքի տևողություն (2-3 տարի)։
3. Ինֆրակարմիր տեսակ – «Գիտական ​​քիթ» ճշգրիտ չափման համար
   • Սկզբունք՝ Տարբեր գազեր կլանում են ինֆրակարմիր լույսի որոշակի ալիքի երկարություններ
   • Սցենարներ՝ ածխածնի արտանետումների մոնիթորինգ, մեթանի արտահոսքի հայտնաբերում
   • Առավելություններ՝ չափազանց բարձր ճշգրտություն, թունավորում չի առաջացնում։ Թերություններ՝ բարձր գին, մեծ չափսեր։
4. Ֆոտոիոնացում (PID) – «Ոստիկանական շան քիթ» հետքերի հայտնաբերման համար
   • Սկզբունք՝ ուլտրամանուշակագույն լույսը իոնացնում է գազի մոլեկուլները՝ հոսանքը չափելու համար
   • Սցենարներ՝ Ցնդող օրգանական միացությունների հայտնաբերում, վտանգավոր նյութերի արտակարգ իրավիճակներին արձագանքում
   • Առավելություններ՝ Գերցածր հայտնաբերման սահման (ppb մակարդակ); Թերություններ՝ Հնարավոր չէ տարբերակել գազի որոշակի տեսակները

Կիրառական հեղափոխություն. Երբ սենսորները լքում են լաբորատորիան

Սցենար 1. Խելացի քաղաքներ՝ օդի «թվային քարտեզը»
Լոնդոնը քաղաքում տեղակայեց 500 էժան NO₂ սենսորներ՝ ստեղծելով ժամ առ ժամ թարմացվող աղտոտվածության ջերմային քարտեզներ: 2023 թվականի տվյալները ցույց են տվել, որ այս տվյալները օգնել են ճշգրտել 17 ավտոբուսային երթուղիներ՝ այդ միջանցքներում ասթմայի արտակարգ իրավիճակների դեպքում այցելությունները 11%-ով կրճատելով:

Սցենար 2. Ճշգրիտ գյուղատնտեսություն՝ մշակաբույսերի «շնչառական կլինիկա»
Հոլանդական ջերմոցներում էթիլենի սենսորներ են օգտագործվում մրգերի հասունությունը վերահսկելու համար: Երբ էթիլենը հասնում է շեմային մակարդակի, համակարգը ավտոմատ կերպով ակտիվացնում է հավաքող ռոբոտները՝ 23%-ով երկարացնելով լոլիկի պահպանման ժամկետը և տարեկան 4700 տոննայով կրճատելով թափոնները:

Սցենար 3. Առողջապահական կրելի սարքավորումներ՝ մարմնի «նյութափոխանակության թարգմանիչը»
Փորձարարական կրելի ացետոնային սենսորները շնչառության միջոցով վերահսկում են ճարպերի նյութափոխանակության արդյունավետությունը՝ ապահովելով շաքարախտով հիվանդների համար արյան մեջ գլյուկոզի մակարդակի ոչ ինվազիվ կանխատեսումներ 89% ճշգրտությամբ, հայտնաբերելով աննորմալ տատանումները 40 րոպե ավելի վաղ, քան ավանդական մատի ծակծկման թեստերը։

Սցենար 4. Արդյունաբերական Ինտերնետային Իրերի Համակարգ – Սարքավորումների «Կանխարգելիչ Բժշկություն»
Գերմանիայի BASF գործարանը կոմպրեսորների ելքերում տեղադրել է ջրածնի սենսորային զանգվածներ: Արհեստական ​​բանականության միջոցով արտահոսքի հետքերի դիֆուզիայի օրինաչափությունները վերլուծելու համար նրանք հաջողությամբ կանխատեսել և կանխել են 2024 թվականին 30 միլիոն եվրոյի հնարավոր պայթյունի միջադեպը:

Վերջին առաջընթացները. Սենսորները դառնում են «խելացի»

Արհեստական ​​բանականության ինտեգրում. Սթենֆորդի թիմը մարզել է նեյրոնային ցանցերը սենսորների «մատնահետքերը» ճանաչելու համար, ինչը թույլ է տալիս մեկ էլեկտրաքիմիական սենսորին տարբերակել 12 խանգարող գազեր, բարելավելով ընտրողականությունը 400%-ով։

Ինքնամատակարարվող դիզայն. MIT-ի կողմից մշակված եռաբիոէլեկտրական նանոգեներատորները շրջակա միջավայրից հավաքում են տատանումների էներգիան՝ սենսորներին սնուցելու համար, հնարավորություն տալով ցմահ առանց սպասարկման մոնիթորինգի։

Ճկուն էլեկտրոնիկա. Տոկիոյի համալսարանի «էլեկտրոնային դաջվածքի» գազի սենսորները անմիջապես կպչում են մաշկին՝ անընդհատ վերահսկելով վերքերի վարակներից առաջացող ցնդող բիոմարկերները։

Մարտահրավերներ և ապագա. Քիթը դեռ բավականաչափ խելացի չէ

Ընթացիկ խոչընդոտներ՝

• Ընտրողականության դիլեմա. Խաչաձև միջամտություն բարդ գազային խառնուրդներում
• Դրիֆթի անեծք. ժամանակի ընթացքում ճշգրտության վատթարացում՝ սենսորի ծերացման պատճառով։
• Արժեքի պարադոքս. բարձր ճշգրտության և ցածր արժեքի հավասարակշռման դժվարություն

Հաջորդ սերնդի ուղղություններ.

1. Կենսամիմետիկ հոտառական չիպեր. Սպիտակուցային սենսորներ կաթնասունների հոտառական ընկալիչներ
2. Քվանտային գազի սենսոր. ատոմային էներգիայի մակարդակի անցումների օգտագործումը մոլեկուլային «մատնահետքի նույնականացման» համար
3. Տիեզերք-Երկիր համագործակցային ցանցեր. տվյալների միաձուլում արբանյակային հեռազննման և գետնի վրա հիմնված սենսորների միջև

Հումանիստական ​​արտացոլում. Երբ օդը դառնում է տվյալների հոսք

Գազային սենսորների տարածումը փոխում է մեր շրջակա միջավայրի հետ փոխազդեցության ձևը.

• Պասիվ զոհից դեպի ակտիվ կանխարգելում. 1984 թվականի Բհոպալի գազի ողբերգությունը խլեց 25,000 մարդու կյանք. այդ ժամանակ տարածված սենսորային ցանցը կարող էր կանխել աղետը։
• Մակրո վիճակագրությունից մինչև անձնական ազդեցություն. Ավանդական շրջակա միջավայրի տվյալները «տարածաշրջանային միջիններ» են, մինչդեռ անձնական սենսորները ձեզ ասում են, «ինչ եք շնչում այստեղ և հիմա»։
• Մասնագիտական ​​սարքավորումներից մինչև ժողովրդավարական գործիքներ. բաց կոդով գազի սենսորների նախագծերը հնարավորություն են տալիս աֆրիկյան ետնախորշերի բնակիչներին ինքնուրույն վերահսկել թափոնների այրման աղտոտվածությունը՝ խթանելով շրջակա միջավայրի արդարությունը։

Եզրակացություն. Անտեսանելի պահապանները

Երբ դուք մտնում եք ձեր ավտոտնակ, սենսորները հաստատում են, որ ածխածնի մոնօքսիդի կուտակում չկա։ Երբ դուք եփում եք, դրանք ցույց են տալիս գազի արտահոսք, իսկ երբ դուք քնում եք, դրանք օպտիմալացնում են ննջասենյակում CO₂-ի մակարդակը։

Այս լուռ էլեկտրոնային քթերը աննախադեպ խտությամբ ներթափանցում են մարդկային կյանքի յուրաքանչյուր անկյուն։ Դրանք օդ չեն արտադրում, բայց ճշմարտություն են ստեղծում օդի մասին. դրանք չեն փոխում աշխարհը, բայց փոխում են մեր այն ընկալելու ձևը։

Կլիմայի փոփոխության և արդյունաբերականացման փոխկապակցված դարաշրջանում այս աճող «թվային հոտառական համակարգը» կարող է լինել մեր օպտիմալ լուծումը անտեսանելի վտանգի հետ համակեցության 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