Aplikasi Teknologi Sensor Gas di Afrika Selatan untuk Menangani Cabaran Alam Sekitar dan Keselamatan

Abstrak

Sebagai salah sebuah negara paling maju di Afrika, Afrika Selatan menghadapi cabaran kualiti dan keselamatan udara yang teruk yang berpunca daripada perlombongan, pembuatan dan pembandaran. Teknologi sensor gas, sebagai alat pemantauan masa nyata dan tepat, digunakan secara meluas dalam beberapa sektor kritikal di Afrika Selatan. Kajian kes ini memberi tumpuan kepada aplikasi sensor gas dalam keselamatan lombong, pemantauan pencemaran udara bandar, kawalan pelepasan perindustrian dan rumah pintar, menganalisis impaknya terhadap peningkatan keselamatan, penambahbaikan alam sekitar dan faedah ekonomi.

1. Senario Aplikasi

Struktur ekonomi dan persekitaran sosial Afrika Selatan yang unik menyediakan pelbagai senario aplikasi untuk sensor gas:

1. Pemantauan Keselamatan Lombong

• Latar Belakang: Industri perlombongan merupakan tonggak ekonomi Afrika Selatan tetapi juga merupakan sektor berisiko tinggi. Operasi bawah tanah terdedah kepada pengumpulan gas toksik dan mudah terbakar (contohnya, metana (CH₄), karbon monoksida (CO), hidrogen sulfida (H₂S)), yang membawa kepada kejadian lemas, letupan dan keracunan.
• Permohonan:
  • Pengesan gas tetap dan mudah alih adalah wajib di semua lombong bawah tanah.
  • Pelombong memakai sensor berbilang gas peribadi untuk memantau persekitaran mereka dalam masa nyata.
  • Sensor tetap berangkaian dipasang di terowong utama dan permukaan kerja untuk memantau kepekatan CH₄ dan CO secara berterusan, menghantar data dalam masa nyata ke pusat kawalan permukaan.
• Jenis Sensor yang Digunakan: Pembakaran bermangkin (gas mudah terbakar), elektrokimia (gas toksik), sensor inframerah (CH₄, CO₂).

2. Pemantauan Kualiti Udara Bandar

• Latar Belakang: Bandar-bandar utama seperti Johannesburg dan Pretoria, serta kawasan perindustrian berkepadatan tinggi seperti "Lembah Karbon" di Wilayah Mpumalanga, mengalami pencemaran udara jangka panjang. Bahan pencemar utama termasuk sulfur dioksida (SO₂), nitrogen dioksida (NO₂), ozon (O₃), dan jirim zarahan (PM2.5, PM10).
• Permohonan:
  • Rangkaian Kerajaan: Kerajaan Afrika Selatan telah mewujudkan rangkaian pemantauan kualiti udara kebangsaan yang terdiri daripada stesen pemantauan tetap di beberapa bandar. Stesen-stesen ini dilengkapi dengan sensor gas berketepatan tinggi dan sensor jirim zarahan untuk pemantauan pematuhan dan amaran kesihatan awam.
  • Pemantauan Peringkat Komuniti: Di ​​bandar-bandar seperti Cape Town dan Durban, organisasi komuniti telah mula menggunakan nod sensor gas mudah alih berkos rendah untuk mengisi jurang dalam rangkaian pemantauan rasmi dan mendapatkan data pencemaran peringkat komuniti yang terperinci.
• Jenis Sensor yang Digunakan: Sensor semikonduktor oksida logam (MOS), sensor elektrokimia, sensor jirim zarah optik (penyerakan laser).

3. Kawalan Proses dan Pelepasan Industri

• Latar Belakang: Afrika Selatan menempatkan loji janakuasa terma berskala besar, kilang penapisan, loji kimia dan kemudahan metalurgi, yang merupakan sumber utama pelepasan ekzos perindustrian.
• Permohonan:
  • Sistem Pemantauan Pelepasan Berterusan (CEMS): Kilang-kilang besar yang diwajibkan oleh undang-undang memasang CEMS di cerobong asap, mengintegrasikan pelbagai sensor gas untuk memantau pelepasan bahan pencemar seperti SO₂, NOx, CO dan CO₂ secara berterusan, bagi memastikan pematuhan dengan piawaian pelepasan kebangsaan.
  • Keselamatan dan Pengoptimuman Proses: Dalam proses kimia dan penapisan, sensor digunakan untuk mengesan kebocoran gas mudah terbakar dan toksik dalam saluran paip dan tangki tindak balas, bagi memastikan keselamatan peralatan. Ia juga mengoptimumkan proses pembakaran, meningkatkan kecekapan bahan api dan mengurangkan penjanaan gas sisa.
• Jenis Sensor yang Digunakan: Spektroskopi ultraungu/inframerah (untuk CEMS), pembakaran bermangkin dan sensor elektrokimia (untuk pengesanan kebocoran).

4. Keselamatan Kediaman dan Komersial (Rumah Pintar)

• Latar Belakang: Di kawasan bandar, gas petroleum cecair (LPG) merupakan bahan api memasak yang biasa, dan penggunaan yang tidak betul boleh menyebabkan kebocoran dan letupan. Selain itu, CO2 yang dihasilkan oleh kebakaran merupakan "pembunuh" senyap.
• Permohonan:
  • Semakin ramai isi rumah kelas menengah dan pertubuhan komersial (contohnya, restoran, hotel) memasang penggera gas pintar dan penggera karbon monoksida.
  • Peranti ini biasanya mempunyai sensor oksida logam (MOS) atau elektrokimia terbina dalam. Jika kepekatan LPG atau CO melebihi tahap selamat, ia akan segera mencetuskan penggera audio-visual desibel tinggi. Sesetengah produk canggih juga boleh menghantar pemberitahuan tolak ke telefon pengguna melalui Wi-Fi untuk makluman jauh.
• Jenis Sensor yang Digunakan: Sensor semikonduktor oksida logam (MOS) (untuk LPG), sensor elektrokimia (untuk CO).

2. Keberkesanan Aplikasi

Penggunaan sensor gas yang meluas telah memberikan manfaat yang ketara merentasi pelbagai kawasan di Afrika Selatan:

1. Keselamatan Tempat Kerja yang Dipertingkatkan dengan Ketara

• Keberkesanan: Dalam sektor perlombongan, sensor gas telah menjadi teknologi yang menyelamatkan nyawa. Pemantauan masa nyata dan amaran awal telah mengurangkan kejadian letupan gas mudah terbakar dan insiden keracunan besar-besaran di lombong secara drastik. Apabila kepekatan gas menghampiri ambang berbahaya, sistem secara automatik mengaktifkan peralatan pengudaraan atau mengeluarkan arahan pemindahan, memberikan pelombong masa melarikan diri yang kritikal.

2. Sokongan Data untuk Tadbir Urus Alam Sekitar

• Keberkesanan: Rangkaian sensor kualiti udara di seluruh negara menjana sejumlah besar data alam sekitar yang berterusan. Data ini berfungsi sebagai asas saintifik untuk kerajaan merangka dan menilai dasar kawalan pencemaran udara (contohnya, piawaian pelepasan). Pada masa yang sama, penerbitan Indeks Kualiti Udara (AQI) dalam masa nyata membantu kumpulan yang terdedah (contohnya, pesakit asma) mengambil langkah perlindungan pada hari-hari yang tercemar, demi menjaga kesihatan awam.

3. Memudahkan Pematuhan Korporat dan Kecekapan Kos

• Keberkesanan: Bagi perusahaan perindustrian, pemasangan sistem pemantauan pelepasan memastikan kesahan operasi, mengelakkan denda yang besar bagi ketidakpatuhan. Di samping itu, penggunaan sensor dalam kawalan proses mengoptimumkan aliran kerja, mengurangkan pembaziran bahan mentah dan mengurangkan penggunaan tenaga, sekali gus mengurangkan kos operasi secara langsung.

4. Kesedaran Komuniti dan Penyertaan Awam yang Dipertingkatkan

• Keberkesanan: Kemunculan sensor komuniti berkos rendah membolehkan penduduk memahami secara intuitif tahap pencemaran di persekitaran terdekat mereka, sekali gus mengurangkan pergantungan sepenuhnya pada data kerajaan. Ini meningkatkan kesedaran alam sekitar awam dan memperkasakan komuniti untuk memberi tekanan kepada kerajaan dan perusahaan yang mencemarkan alam sekitar berdasarkan bukti, menggalakkan keadilan alam sekitar dan membolehkan penyeliaan dari bawah ke atas.

5. Perlindungan Nyawa dan Harta di Rumah

• Keberkesanan: Peningkatan sensor gas/CO isi rumah berkesan mencegah kebakaran dan letupan rumah yang disebabkan oleh kebocoran gas, serta tragedi keracunan CO semasa pemanasan musim sejuk, menyediakan penduduk bandar dengan barisan pertahanan terakhir yang kritikal.

3. Cabaran dan Masa Depan

Walaupun terdapat kejayaan yang ketara, cabaran masih wujud dalam mempromosikan teknologi sensor gas di Afrika Selatan:

• Kos dan Penyelenggaraan: Perolehan, pemasangan dan penentukuran berkala sensor berketepatan tinggi melibatkan kos berterusan yang ketara untuk kerajaan dan perniagaan.
• Ketepatan Data: Sensor kos rendah mudah terdedah kepada faktor persekitaran seperti suhu dan kelembapan, kadangkala menimbulkan persoalan tentang ketepatan data. Ia perlu digunakan bersama kaedah pemantauan tradisional.
• Jurang Teknologi: Kawasan luar bandar terpencil menghadapi kesukaran untuk mengakses rangkaian pemantauan yang boleh dipercayai.

Menjelang masa hadapan, kemajuan dalam Internet Pelbagai Benda (IoT), kecerdasan buatan (AI) dan teknologi sensor akan memacu rangkaian pemantauan gas Afrika Selatan ke arah kecerdasan, ketumpatan dan keberkesanan kos yang lebih tinggi. Sensor akan disepadukan dengan dron dan penderiaan jauh satelit untuk membentuk rangkaian pemantauan "langit-tanah" bersepadu. Algoritma AI akan membolehkan pengesanan sumber pencemaran dan amaran ramalan yang tepat, memberikan sokongan yang lebih kukuh untuk pembangunan mampan Afrika Selatan dan keselamatan serta kesejahteraan rakyatnya.

Kesimpulan

Melalui aplikasi teknologi sensor gas yang meluas, Afrika Selatan telah mencapai keputusan yang luar biasa dalam keselamatan lombong, pemantauan alam sekitar, pematuhan industri dan perlindungan rumah. "Hidung elektronik" ini bukan sahaja berfungsi sebagai pengawal yang melindungi nyawa tetapi juga bertindak sebagai alat penting untuk menggalakkan tadbir urus alam sekitar dan pembangunan hijau. Amalan Afrika Selatan menawarkan model berharga untuk negara membangun lain yang ingin memanfaatkan inovasi teknologi bagi menangani cabaran tradisional.

Set lengkap pelayan dan modul tanpa wayar perisian, menyokong RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Untuk lebih banyak sensor gas maklumat,

sila hubungi Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Laman web syarikat:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582