Kopsavilkums
Dienvidāfrika, kas ir viena no industrializētākajām valstīm Āfrikā, saskaras ar nopietnām gaisa kvalitātes un drošības problēmām, kas izriet no ieguves rūpniecības, ražošanas un urbanizācijas. Gāzes sensoru tehnoloģija kā reāllaika un precīzs uzraudzības rīks tiek plaši izmantota vairākās kritiski svarīgās nozarēs Dienvidāfrikā. Šis gadījuma pētījums koncentrējas uz gāzes sensoru izmantošanu raktuvju drošībā, pilsētu gaisa piesārņojuma uzraudzībā, rūpniecisko emisiju kontrolē un viedajās mājās, analizējot to ietekmi uz drošības uzlabošanu, vides uzlabošanu un ekonomiskajiem ieguvumiem.
1. Lietojumprogrammas scenāriji
Dienvidāfrikas unikālā ekonomiskā struktūra un sociālā vide nodrošina dažādus gāzes sensoru pielietojuma scenārijus:
1. Mīnu drošības uzraudzība
- Konteksts: Kalnrūpniecība ir Dienvidāfrikas ekonomikas pīlārs, taču arī augsta riska nozare. Pazemes darbos ir tendence uzkrāties toksiskām un viegli uzliesmojošām gāzēm (piemēram, metānam (CH₄), oglekļa monoksīdam (CO), sērūdeņradim (H₂S)), kas izraisa nosmakšanu, sprādzienus un saindēšanās gadījumus.
- Pielietojums:
- Stacionārie un pārnēsājamie gāzes detektori ir obligāti visās pazemes raktuvēs.
- Kalnrači valkā personiskos daudzgāzu sensorus, lai reāllaikā uzraudzītu apkārtni.
- Galvenajos tuneļos un darba vietās ir uzstādīti tīklā savienoti fiksēti sensori, lai nepārtraukti uzraudzītu CH₄ un CO koncentrāciju, reāllaikā pārraidot datus uz virszemes vadības centriem.
- Izmantotie sensoru veidi: katalītiskā sadegšana (viegli uzliesmojošas gāzes), elektroķīmiskie (toksiskas gāzes), infrasarkanie sensori (CH₄, CO₂).
2. Pilsētu gaisa kvalitātes monitorings
- Konteksts: Lielas pilsētas, piemēram, Johannesburga un Pretorija, kā arī augsta blīvuma rūpniecības zonas, piemēram, Mpumalangas provinces “Oglekļa ieleja”, cieš no ilgstoša gaisa piesārņojuma. Galvenie piesārņotāji ir sēra dioksīds (SO₂), slāpekļa dioksīds (NO₂), ozons (O₃) un cietās daļiņas (PM2,5, PM10).
- Pielietojums:
- Valdības tīkli: Dienvidāfrikas valdība ir izveidojusi valsts gaisa kvalitātes monitoringa tīklu, kas sastāv no fiksētām monitoringa stacijām vairākās pilsētās. Šīs stacijas ir aprīkotas ar augstas precizitātes gāzes sensoriem un daļiņu sensoriem atbilstības uzraudzībai un sabiedrības veselības brīdinājumiem.
- Kopienas līmeņa monitorings: Pilsētās, piemēram, Keiptaunā un Durbanā, kopienas organizācijas ir sākušas izvietot lētus, pārnēsājamus gāzes sensoru mezglus, lai aizpildītu oficiālā monitoringa tīkla nepilnības un iegūtu detalizētus kopienas līmeņa piesārņojuma datus.
- Izmantotie sensoru veidi: metāla oksīda pusvadītāju (MOS) sensori, elektroķīmiskie sensori, optiskie (lāzera izkliedes) daļiņu sensori.
3. Rūpniecisko emisiju un procesu kontrole
- Konteksts: Dienvidāfrikā atrodas liela mēroga termoelektrostacijas, naftas pārstrādes rūpnīcas, ķīmiskās rūpnīcas un metalurģijas iekārtas, kas ir galvenie rūpniecisko izplūdes gāzu emisiju avoti.
- Pielietojums:
- Nepārtrauktas emisiju uzraudzības sistēmas (CEMS): Likumīgi noteiktas, lielas rūpnīcas uzstāda CEMS uz dūmvadiem, integrējot dažādus gāzes sensorus, lai nepārtraukti uzraudzītu tādu piesārņotāju kā SO₂, NOx, CO un CO₂ emisijas, nodrošinot atbilstību valsts emisiju standartiem.
- Procesa drošība un optimizācija: Ķīmiskajos un rafinēšanas procesos sensorus izmanto, lai atklātu viegli uzliesmojošu un toksisku gāzu noplūdes cauruļvados un reakcijas tvertnēs, nodrošinot iekārtu drošību. Tie arī optimizē sadegšanas procesus, uzlabo degvielas patēriņa efektivitāti un samazina atkritumgāzu veidošanos.
- Izmantotie sensoru veidi: ultravioletā/infrasarkanā spektroskopija (CEMS), katalītiskās sadegšanas un elektroķīmiskie sensori (noplūžu noteikšanai).
4. Dzīvojamo un komerciālo telpu drošība (viedās mājas)
- Konteksts: Pilsētu teritorijās sašķidrinātā naftas gāze (SNG) ir izplatīta kurināmā gatavošanai, un nepareiza lietošana var izraisīt noplūdes un sprādzienus. Turklāt ugunsgrēku radītais CO ir kluss “slepkava”.
- Pielietojums:
- Arvien vairāk vidusšķiras mājsaimniecību un komerciālu iestāžu (piemēram, restorānu, viesnīcu) uzstāda viedās gāzes detektorus un oglekļa monoksīda detektorus.
- Šīm ierīcēm parasti ir iebūvēti metāla oksīda (MOS) vai elektroķīmiskie sensori. Ja sašķidrinātās naftas gāzes (SNG) vai CO koncentrācija pārsniedz drošu līmeni, tās nekavējoties aktivizē augstas decibelu audiovizuālās trauksmes. Daži uzlaboti produkti var arī nosūtīt push paziņojumus uz lietotāju tālruņiem, izmantojot Wi-Fi, attālinātai brīdinājumu saņemšanai.
- Izmantotie sensoru veidi: metāla oksīda pusvadītāju (MOS) sensori (sašķidrinātai naftas gāzei), elektroķīmiskie sensori (CO).
2. Lietojuma efektivitāte
Gāzes sensoru plaša izmantošana ir sniegusi ievērojamus ieguvumus vairākās Dienvidāfrikas teritorijās:
1. Ievērojami uzlabota drošība darba vietā
- Efektivitāte: Kalnrūpniecības nozarē gāzes sensori ir kļuvuši par dzīvību glābjošu tehnoloģiju. Reāllaika uzraudzība un agrīnās brīdināšanas sistēmas ir ievērojami samazinājušas viegli uzliesmojošu gāzu sprādzienu un masveida saindēšanās gadījumu biežumu raktuvēs. Kad gāzes koncentrācija sasniedz bīstamu robežvērtību, sistēmas automātiski aktivizē ventilācijas iekārtas vai izdod evakuācijas rīkojumus, nodrošinot kalnračiem kritisku evakuācijas laiku.
2. Datu atbalsts vides pārvaldībai
- Efektivitāte: Valsts mēroga gaisa kvalitātes sensoru tīkls ģenerē milzīgu apjomu nepārtrauktu vides datu. Šie dati kalpo par zinātnisku pamatu valdībai, lai formulētu un novērtētu gaisa piesārņojuma kontroles politiku (piemēram, emisiju standartus). Vienlaikus gaisa kvalitātes indeksa (AQI) publicēšana reāllaikā palīdz neaizsargātām grupām (piemēram, astmas slimniekiem) veikt aizsardzības pasākumus piesārņotās dienās, aizsargājot sabiedrības veselību.
3. Uzņēmumu atbilstības un izmaksu efektivitātes veicināšana
- Efektivitāte: Rūpniecības uzņēmumiem emisiju uzraudzības sistēmu uzstādīšana nodrošina darbības likumību, izvairoties no lieliem sodiem par neatbilstību. Turklāt sensoru izmantošana procesa kontrolē optimizē darbplūsmas, samazina izejvielu atkritumus un samazina enerģijas patēriņu, tieši samazinot ekspluatācijas izmaksas.
4. Uzlabota sabiedrības informētība un sabiedrības līdzdalība
- Efektivitāte: Lētu kopienas sensoru parādīšanās ļauj iedzīvotājiem intuitīvi izprast piesārņojuma līmeni savā tiešajā vidē, samazinot paļaušanos tikai uz valdības datiem. Tas palielina sabiedrības izpratni par vidi un dod kopienām iespēju izdarīt spiedienu uz valdību un piesārņojošiem uzņēmumiem, pamatojoties uz pierādījumiem, veicinot vides taisnīgumu un nodrošinot augšupēju uzraudzību.
5. Dzīvības un īpašuma aizsardzība mājās
- Efektivitāte: Mājsaimniecību gāzes/CO sensoru izplatība efektīvi novērš mājas ugunsgrēkus un sprādzienus, ko izraisa gāzes noplūdes, kā arī CO saindēšanās traģēdijas ziemas apkures laikā, nodrošinot pilsētu iedzīvotājiem kritiski svarīgu pēdējo aizsardzības līniju.
3. Izaicinājumi un nākotne
Neskatoties uz ievērojamiem panākumiem, joprojām pastāv problēmas gāzes sensoru tehnoloģiju popularizēšanā Dienvidāfrikā:
- Izmaksas un uzturēšana: Augstas precizitātes sensoru iegāde, uzstādīšana un regulāra kalibrēšana rada ievērojamas pastāvīgas izmaksas gan valdībai, gan uzņēmumiem.
- Datu precizitāte: Lēti sensori ir jutīgi pret tādiem vides faktoriem kā temperatūra un mitrums, kas dažkārt rada jautājumus par datu precizitāti. Tie jāizmanto kopā ar tradicionālajām uzraudzības metodēm.
- Tehnoloģiskās nepilnības: Attāliem lauku apgabaliem ir grūtības piekļūt uzticamiem monitoringa tīkliem.
Raugoties nākotnē, lietu interneta (IoT), mākslīgā intelekta (MI) un sensoru tehnoloģiju attīstība virzīs Dienvidāfrikas gāzes monitoringa tīklu uz lielāku intelektu, blīvumu un rentabilitāti. Sensori integrēsies ar droniem un satelītu tālizpēti, veidojot integrētu “debess-zemes” monitoringa tīklu. MI algoritmi nodrošinās precīzu piesārņojuma avotu izsekojamību un paredzošus brīdinājumus, sniedzot spēcīgāku atbalstu Dienvidāfrikas ilgtspējīgai attīstībai un tās iedzīvotāju drošībai un labklājībai.
Secinājums
Pateicoties plašajam gāzes sensoru tehnoloģijas pielietojumam, Dienvidāfrika ir sasniegusi ievērojamus rezultātus raktuvju drošībā, vides monitoringā, rūpnieciskajā atbilstībā un māju aizsardzībā. Šie "elektroniskie deguni" kalpo ne tikai kā sargi, kas aizsargā dzīvības, bet arī ir svarīgi instrumenti vides pārvaldības un zaļās attīstības veicināšanai. Dienvidāfrikas prakse piedāvā vērtīgu modeli citām jaunattīstības valstīm, kas vēlas izmantot tehnoloģiskās inovācijas, lai risinātu tradicionālās problēmas.
Pilns serveru un programmatūras bezvadu moduļa komplekts, atbalsta RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Lai iegūtu vairāk gāzes sensoru informācija,
lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com
Tālrunis: +86-15210548582
Publicēšanas laiks: 2025. gada 27. augusts