Santrauka
Pietų Afrika, kaip viena labiausiai išsivysčiusių Afrikos šalių, susiduria su dideliais oro kokybės ir saugos iššūkiais, kylančiais dėl kasybos, gamybos ir urbanizacijos. Dujų jutiklių technologija, kaip realaus laiko ir tiksli stebėjimo priemonė, yra plačiai naudojama keliuose svarbiuose Pietų Afrikos sektoriuose. Šiame atvejo tyrime daugiausia dėmesio skiriama dujų jutiklių taikymui kasyklose, miesto oro taršos stebėjimui, pramoninių išmetamųjų teršalų kontrolei ir išmaniesiems namams, analizuojant jų poveikį saugos gerinimui, aplinkos gerinimui ir ekonominei naudai.
1. Taikymo scenarijai
Unikali Pietų Afrikos ekonominė struktūra ir socialinė aplinka suteikia įvairių pritaikymo scenarijų dujų jutikliams:
1. Kasyklų saugos stebėsena
- Kontekstas: Kasybos pramonė yra Pietų Afrikos ekonomikos ramstis, tačiau kartu ir didelės rizikos sektorius. Požeminių operacijų metu gali kauptis toksiškos ir degios dujos (pvz., metanas (CH₄), anglies monoksidas (CO), vandenilio sulfidas (H₂S)), dėl kurių gali kilti uždusimo, sprogimų ir apsinuodijimų atvejų.
- Taikymas:
- Stacionarūs ir nešiojami dujų detektoriai yra privalomi visose požeminėse kasyklose.
- Kalnakasiai nešioja asmeninius daugialypius dujų jutiklius, kad realiuoju laiku stebėtų savo aplinką.
- Pagrindiniuose tuneliuose ir darbo vietose įrengti tinkliniai stacionarūs jutikliai, skirti nuolat stebėti CH₄ ir CO koncentracijas, realiuoju laiku perduodant duomenis į paviršiaus valdymo centrus.
- Naudojami jutiklių tipai: katalizinio degimo (degios dujos), elektrocheminiai (toksiškos dujos), infraraudonųjų spindulių jutikliai (CH₄, CO₂).
2. Miesto oro kokybės stebėsena
- Kontekstas: Dideli miestai, tokie kaip Johanesburgas ir Pretorija, taip pat didelio gyventojų tankumo pramonės rajonai, tokie kaip „Anglies slėnis“ Mpumalangos provincijoje, kenčia nuo ilgalaikės oro taršos. Pagrindiniai teršalai yra sieros dioksidas (SO₂), azoto dioksidas (NO₂), ozonas (O₃) ir kietosios dalelės (PM2,5, PM10).
- Taikymas:
- Vyriausybės tinklai: Pietų Afrikos vyriausybė sukūrė nacionalinį oro kokybės stebėjimo tinklą, kurį sudaro stacionarios stebėjimo stotys keliuose miestuose. Šiose stotyse įrengti didelio tikslumo dujų ir kietųjų dalelių jutikliai, skirti atitikties stebėjimui ir visuomenės sveikatos įspėjimams.
- Bendruomenės lygmens stebėsena: tokiuose miestuose kaip Keiptaunas ir Durbanas bendruomenės organizacijos pradėjo diegti nebrangius, nešiojamus dujų jutiklių mazgus, kad užpildytų oficialaus stebėsenos tinklo spragas ir gautų išsamius bendruomenės lygmens taršos duomenis.
- Naudojami jutiklių tipai: metalo oksido puslaidininkiniai (MOS) jutikliai, elektrocheminiai jutikliai, optiniai (lazerinio sklaidos) kietųjų dalelių jutikliai.
3. Pramoninių išmetamųjų teršalų ir procesų kontrolė
- Kontekstas: Pietų Afrikoje yra didelių šiluminių elektrinių, naftos perdirbimo gamyklų, chemijos gamyklų ir metalurgijos įrenginių, kurie yra pagrindiniai pramoninių išmetamųjų teršalų šaltiniai.
- Taikymas:
- Nuolatinės išmetamųjų teršalų stebėsenos sistemos (CEMS): Teisiškai įpareigotos didelės gamyklos ant kaminų montuoti CEMS, integruodamos įvairius dujų jutiklius, kad nuolat stebėtų tokių teršalų kaip SO₂, NOx, CO ir CO₂ išmetimą, užtikrindamos atitiktį nacionaliniams išmetamųjų teršalų standartams.
- Proceso sauga ir optimizavimas: Chemijos ir rafinavimo procesuose jutikliai naudojami degių ir toksiškų dujų nuotėkiams vamzdynuose ir reakcijos bakuose aptikti, užtikrinant įrangos saugą. Jie taip pat optimizuoja degimo procesus, pagerina degalų naudojimo efektyvumą ir sumažina išmetamųjų dujų susidarymą.
- Naudojamų jutiklių tipai: ultravioletinė / infraraudonoji spektroskopija (CEMS), katalizinio degimo ir elektrocheminiai jutikliai (nuotėkių aptikimui).
4. Gyvenamųjų ir komercinių patalpų sauga (išmanieji namai)
- Kontekstas: Miesto teritorijose suskystintos naftos dujos (SND) yra įprastas kuras maisto ruošimui, o netinkamas jų naudojimas gali sukelti nuotėkius ir sprogimus. Be to, gaisrų metu išsiskiriantis CO yra tylus „žudikas“.
- Taikymas:
- Vis daugiau viduriniosios klasės namų ūkių ir komercinių įstaigų (pvz., restoranų, viešbučių) įsirengia išmaniuosius dujų ir anglies monoksido detektorius.
- Šie įrenginiai paprastai turi įmontuotus metalo oksido (MOS) arba elektrocheminius jutiklius. Jei SGD arba CO koncentracija viršija saugų lygį, jie nedelsdami įjungia didelio decibelo garso ir vaizdo signalizaciją. Kai kurie pažangūs produktai taip pat gali siųsti tiesioginius pranešimus į vartotojų telefonus per „Wi-Fi“, kad būtų galima gauti nuotolinius įspėjimus.
- Naudojami jutiklių tipai: metalo oksido puslaidininkiniai (MOS) jutikliai (SND), elektrocheminiai jutikliai (CO).
2. Taikymo efektyvumas
Plačiai paplitę dujų jutikliai davė didelės naudos daugelyje Pietų Afrikos regionų:
1. Žymiai pagerinta sauga darbo vietoje
- Efektyvumas: Kasybos sektoriuje dujų jutikliai tapo gyvybes gelbstinčia technologija. Stebėjimas realiuoju laiku ir ankstyvieji įspėjimai smarkiai sumažino degių dujų sprogimų ir masinio apsinuodijimo incidentų kasyklose skaičių. Kai dujų koncentracija pasiekia pavojingas ribas, sistemos automatiškai įjungia vėdinimo įrangą arba duoda evakuacijos įsakymus, suteikdamos kalnakasiams kritinį evakuacijos laiką.
2. Duomenų palaikymas aplinkosaugos valdymui
- Efektyvumas: visoje šalyje veikiantis oro kokybės jutiklių tinklas nuolat generuoja didžiulius kiekius aplinkos duomenų. Šie duomenys yra mokslinis pagrindas vyriausybei formuoti ir vertinti oro taršos kontrolės politiką (pvz., išmetamųjų teršalų standartus). Tuo pačiu metu, oro kokybės indekso (OKI) skelbimas realiuoju laiku padeda pažeidžiamoms grupėms (pvz., astma sergantiems pacientams) imtis apsaugos priemonių užterštomis dienomis, taip saugant visuomenės sveikatą.
3. Įmonių atitikties ir sąnaudų efektyvumo skatinimas
- Efektyvumas: Pramonės įmonėms išmetamųjų teršalų stebėjimo sistemų diegimas užtikrina veiklos teisėtumą, išvengiant didelių baudų už neatitikimą. Be to, jutiklių naudojimas procesų valdyme optimizuoja darbo eigą, sumažina žaliavų švaistymą ir energijos suvartojimą, tiesiogiai sumažindamas veiklos sąnaudas.
4. Didesnis bendruomenės informuotumas ir visuomenės dalyvavimas
- Efektyvumas: Pigių bendruomenės jutiklių atsiradimas leidžia gyventojams intuityviai suprasti taršos lygį savo artimiausioje aplinkoje, sumažinant vien vyriausybės duomenų naudojimą. Tai didina visuomenės aplinkosauginį sąmoningumą ir suteikia bendruomenėms galių daryti spaudimą vyriausybei ir teršiančioms įmonėms remiantis įrodymais, skatinant aplinkosauginį teisingumą ir sudarant sąlygas priežiūrai pagal principą „iš apačios į viršų“.
5. Gyvybės ir turto apsauga namuose
- Efektyvumas: Buitinių dujų / CO jutiklių paplitimas veiksmingai užkerta kelią dujų nuotėkio sukeltiems gaisrams ir sprogimams namuose, taip pat apsinuodijimo CO tragedijoms žiemos šildymo metu, suteikdamas miesto gyventojams svarbią paskutinę gynybos liniją.
3. Iššūkiai ir ateitis
Nepaisant pastebimų laimėjimų, dujų jutiklių technologijų propagavimo Pietų Afrikoje srityje vis dar kyla iššūkių:
- Sąnaudos ir priežiūra: Didelio tikslumo jutiklių įsigijimas, įrengimas ir reguliarus kalibravimas reiškia dideles nuolatines išlaidas tiek vyriausybei, tiek įmonėms.
- Duomenų tikslumas: Pigūs jutikliai yra jautrūs aplinkos veiksniams, tokiems kaip temperatūra ir drėgmė, todėl kartais kyla klausimų dėl duomenų tikslumo. Juos reikia naudoti kartu su tradiciniais stebėjimo metodais.
- Technologinės spragos: Atokiose kaimo vietovėse sunku pasiekti patikimus stebėjimo tinklus.
Žvelgiant į ateitį, daiktų interneto (IoT), dirbtinio intelekto (DI) ir jutiklių technologijų pažanga skatins Pietų Afrikos dujų stebėjimo tinklo išmanumą, tankumą ir ekonomiškumą. Jutikliai bus integruojami su dronais ir palydoviniu nuotoliniu stebėjimu, kad būtų sukurtas integruotas „dangaus ir žemės“ stebėjimo tinklas. DI algoritmai leis tiksliai atsekti taršos šaltinius ir teikti prognozinius įspėjimus, taip užtikrinant tvarų Pietų Afrikos vystymąsi ir jos gyventojų saugumą bei gerovę.
Išvada
Plačiai taikydama dujų jutiklių technologiją, Pietų Afrika pasiekė puikių rezultatų kasyklų saugos, aplinkos stebėsenos, pramonės atitikties reikalavimams ir namų apsaugos srityse. Šios „elektroninės nosys“ ne tik tarnauja kaip gyvybes saugantys sargybiniai, bet ir yra svarbios priemonės skatinant aplinkos valdymą ir žaliąją plėtrą. Pietų Afrikos praktika yra vertingas modelis kitoms besivystančioms šalims, siekiančioms pasitelkti technologines inovacijas tradiciniams iššūkiams spręsti.
Pilnas serverių ir programinės įrangos belaidžio modulio rinkinys, palaikantis RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Daugiau dujų jutiklių informacija,
prašome susisiekti su „Honde Technology Co., LTD.“
Email: info@hondetech.com
Įmonės svetainė:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 27 d.