تطبيق أجهزة استشعار الزيت في الماء في إدارة المياه في المملكة العربية السعودية

هذه دراسة حالة محددة وقيمة للغاية. فبسبب مناخها الجاف للغاية وصناعتها النفطية الضخمة، تواجه المملكة العربية السعودية تحديات فريدة ومتطلبات عالية للغاية في إدارة موارد المياه، لا سيما في رصد التلوث النفطي في المياه.

يتناول ما يلي بالتفصيل حالة تطبيق المملكة العربية السعودية لأجهزة استشعار الزيت في الماء في مراقبة إدارة المياه، بما في ذلك خلفيتها وتطبيقاتها التكنولوجية وحالات محددة وتحدياتها وتوجهاتها المستقبلية.

1. الخلفية والطلب: لماذا يعتبر رصد النفط في الماء أمراً بالغ الأهمية في المملكة العربية السعودية؟

1. ندرة المياه الحادة: تُعدّ المملكة العربية السعودية من أكثر دول العالم معاناةً من ندرة المياه، إذ تعتمد بشكل أساسي على تحلية مياه البحر والمياه الجوفية غير المتجددة. ويمكن لأي شكل من أشكال تلوث المياه، ولا سيما التلوث النفطي، أن يُلحق ضرراً كارثياً بإمدادات المياه المحدودة أصلاً.
2. صناعة نفطية ضخمة: باعتبارها واحدة من أكبر منتجي ومصدري النفط في العالم، تنتشر أنشطة المملكة العربية السعودية في استخراج النفط ونقله وتكريره وتصديره على نطاق واسع، لا سيما في المنطقة الشرقية وعلى طول ساحل الخليج العربي. وهذا يُشكل خطراً كبيراً لتسرب النفط الخام ومشتقاته.
3. حماية البنية التحتية الحيوية:
   • محطات تحلية مياه البحر: تُعدّ المملكة العربية السعودية أكبر منتج للمياه المحلاة في العالم. في حال تغطية مآخذ مياه البحر ببقعة نفطية، فقد يؤدي ذلك إلى انسداد وتلوث أغشية الترشيح والمبادلات الحرارية بشكل كبير، مما يتسبب في توقف المحطة عن العمل تماماً ونشوء أزمة مياه.
   • أنظمة تبريد محطات الطاقة: تستخدم العديد من محطات الطاقة مياه البحر للتبريد. يمكن أن يؤدي التلوث النفطي إلى إتلاف المعدات والتأثير على إمدادات الطاقة.
4. اللوائح البيئية ومتطلبات الامتثال: وضعت الحكومة السعودية، ولا سيما وزارة البيئة والمياه والزراعة والهيئة السعودية للمواصفات والمقاييس والجودة، معايير صارمة لجودة المياه تتطلب مراقبة مستمرة لمياه الصرف الصناعي والنفايات السائلة والمسطحات المائية البيئية.

2. التطبيقات التكنولوجية لأجهزة استشعار الزيت في الماء

في ظل الظروف البيئية القاسية في المملكة العربية السعودية (ارتفاع درجات الحرارة، وارتفاع نسبة الملوحة، والعواصف الرملية)، تُعدّ طرق أخذ العينات اليدوية التقليدية والتحليل المختبري غير كافية ولا تُلبي الحاجة إلى الإنذار المبكر الفوري. ولذلك، أصبحت أجهزة استشعار الزيت في الماء المتصلة بالإنترنت تقنية أساسية لرصد إدارة المياه.

أنواع التكنولوجيا الشائعة:

1. مستشعرات التألق بالأشعة فوق البنفسجية:
   • المبدأ: يُسلط ضوء فوق بنفسجي ذو طول موجي محدد على عينة الماء. تمتص الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والمركبات الأخرى الموجودة في الزيت الطاقة وتُصدر تألقًا. يُقدّر تركيز الزيت بقياس شدة التألق.
   • التقديم في المملكة العربية السعودية:
     • المراقبة حول منصات النفط البحرية وخطوط الأنابيب تحت سطح البحر: تستخدم للكشف المبكر عن التسربات ومراقبة انتشار بقع النفط.
     • مراقبة مياه الموانئ والمرافئ: مراقبة تصريف مياه الصابورة أو تسرب الوقود من السفن.
     • مراقبة مصارف مياه الأمطار: مراقبة جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية بحثًا عن التلوث النفطي.
2. أجهزة الاستشعار الضوئية بالأشعة تحت الحمراء (IR):
   • المبدأ: يقوم مذيب باستخلاص الزيت من عينة الماء. ثم يتم قياس قيمة الامتصاص عند نطاق معين من الأشعة تحت الحمراء، والذي يتوافق مع امتصاص اهتزاز روابط CH في الزيت.
   • التقديم في المملكة العربية السعودية:
     • نقاط تصريف مياه الصرف الصناعي: هذه طريقة قياسية معترف بها دوليًا لمراقبة الامتثال وفرض رسوم على النفايات السائلة، مع بيانات قابلة للدفاع عنها قانونيًا.
     • مراقبة تدفق المياه الداخلة والخارجة من محطة معالجة مياه الصرف الصحي: ضمان أن جودة المياه المعالجة تفي بالمعايير.

3. حالات تطبيق محددة

الحالة الأولى: شبكة مراقبة مياه الصرف الصناعي في مدينة الجبيل الصناعية

• الموقع: مدينة الجبيل الصناعية هي واحدة من أكبر المجمعات الصناعية البتروكيماوية في العالم.
• التحدي: تقوم مئات شركات البتروكيماويات بتصريف مياه الصرف الصحي المعالجة في شبكة مشتركة أو في البحر. لذا، يُعد ضمان امتثال كل شركة للحدود التنظيمية أمراً بالغ الأهمية.
• حل:
  • تركيب أجهزة تحليل الزيت في الماء بالأشعة تحت الحمراء عبر الإنترنت عند مخارج مياه الصرف الصحي للمصانع الكبرى.
  • تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة تركيز الزيت في الوقت الفعلي، ويتم نقل البيانات لاسلكيًا عبر نظام SCADA إلى مركز الرصد البيئي التابع للهيئة الملكية للجبيل وينبع.
• النتائج:
  • إنذار فوري: يتم إطلاق تنبيهات فورية إذا تجاوز تركيز الزيت الحدود المسموح بها، مما يسمح للسلطات البيئية بالاستجابة بسرعة، وتتبع المصدر، واتخاذ الإجراءات اللازمة.
  • الإدارة القائمة على البيانات: توفر سجلات البيانات طويلة الأجل أساسًا علميًا للإدارة البيئية وصنع السياسات.
  • الأثر الرادع: يشجع الشركات على صيانة مرافق معالجة مياه الصرف الصحي الخاصة بها بشكل استباقي لتجنب المخالفات.

الحالة الثانية: حماية مدخل محطة رابغ الكبيرة لتحلية مياه البحر

• الموقع: محطة رابغ لتحلية المياه على ساحل البحر الأحمر تزود المدن الرئيسية مثل جدة بالمياه.
• التحدي: يقع المصنع بالقرب من ممرات الشحن، مما يُشكل خطراً لتسرب النفط من السفن. دخول النفط إلى مدخل المياه سيُسبب أضراراً للمعدات تُقدر بمئات الملايين من الدولارات، وسيُعطل إمدادات المياه في المدينة.
• حل:
  • إنشاء "حاجز استشعار" حول مدخل مياه البحر عن طريق تركيب أجهزة مراقبة أغشية الزيت الفلورية بالأشعة فوق البنفسجية.
  • تُغمر أجهزة الاستشعار مباشرة في البحر، وتراقب باستمرار تركيز الزيت على عمق محدد تحت السطح.
• النتائج:
  • الإنذار المبكر: يوفر وقت إنذار حرج (من دقائق إلى ساعات) قبل وصول بقعة الزيت إلى المدخل، مما يسمح للمصنع ببدء الاستجابات الطارئة.
  • تأمين إمدادات المياه: يُعدّ عنصراً تقنياً بالغ الأهمية في حماية البنية التحتية الوطنية الحيوية.

الحالة الثالثة: مراقبة شبكة تصريف مياه الأمطار في مبادرة المدينة الذكية بالرياض

• الموقع: العاصمة الرياض.
• التحدي: يمكن أن تحمل مياه الأمطار المتدفقة في المناطق الحضرية الزيوت والشحوم من الطرق ومواقف السيارات وورش الإصلاح، مما يؤدي إلى تلوث المسطحات المائية المستقبلة.
• حل:
  • كجزء من شبكة مراقبة الهيدرولوجيا في المدينة الذكية، تم تركيب مجسات جودة المياه متعددة المعايير المدمجة مع أجهزة استشعار الزيت بالأشعة فوق البنفسجية في العقد الرئيسية في شبكة تصريف مياه الأمطار.
  • يتم دمج البيانات في منصة إدارة المدينة.
• النتائج:
  • تتبع مصادر التلوث: يساعد في تحديد مواقع إلقاء النفط بشكل غير قانوني في المجاري.
  • إدارة مستجمعات المياه: تقييم حالة التلوث غير المحدد المصدر، وتوجيه التخطيط والإدارة الحضرية.

4. التحديات والتوجهات المستقبلية

على الرغم من الإنجازات الكبيرة، فإن تطبيق أجهزة استشعار الزيت في الماء في المملكة العربية السعودية يواجه تحديات:

1. القدرة على التكيف مع البيئة: يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة والملوحة العالية والتلوث البيولوجي على دقة واستقرار المستشعر، مما يتطلب معايرة وصيانة متكررة.
2. دقة البيانات: تنتج أنواع الزيوت المختلفة إشارات مختلفة. قد تتأثر قراءات المستشعرات بمواد أخرى في الماء، مما يتطلب خوارزميات ذكية لتعويض البيانات وتحديدها.
3. التكاليف التشغيلية: يتطلب إنشاء شبكة مراقبة على مستوى الدولة استثمارًا أوليًا كبيرًا ودعمًا تشغيليًا مستمرًا.

التوجهات المستقبلية:

• التكامل مع إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي: ستعمل أجهزة الاستشعار كعُقد لإنترنت الأشياء، حيث يتم تحميل البيانات إلى السحابة. وسيتم استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالاتجاهات، واكتشاف الحالات الشاذة، وتشخيص الأعطال، مما يتيح الصيانة التنبؤية.
• المراقبة المتنقلة باستخدام الطائرات بدون طيار / السفن السطحية غير المأهولة: استكمال نقاط المراقبة الثابتة من خلال توفير مسوحات مرنة وسريعة لمساحات بحرية وخزانات شاسعة.
• تحديثات تكنولوجيا أجهزة الاستشعار: تطوير أجهزة استشعار أكثر متانة ودقة ومقاومة للتداخل لا تتطلب أي مواد كيميائية.

خاتمة

يُعدّ دمج المملكة العربية السعودية لأجهزة استشعار وجود النفط في الماء ضمن إطارها الوطني لرصد إدارة المياه نموذجًا يُحتذى به في مواجهة تحدياتها البيئية والاقتصادية الفريدة. فمن خلال تقنية الرصد الفوري عبر الإنترنت، عززت المملكة الرقابة البيئية على قطاع النفط، وحافظت بفعالية على مواردها المائية الثمينة وبنيتها التحتية الحيوية، ووفرت أساسًا تقنيًا متينًا لتحقيق أهداف الاستدامة البيئية الواردة في رؤية السعودية 2030. ويُقدم هذا النموذج دروسًا قيّمة للدول والمناطق الأخرى ذات الهياكل الصناعية المماثلة والضغوط على موارد المياه.

كما يمكننا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ

1. جهاز قياس محمول باليد لقياس جودة المياه متعددة المعايير

2. نظام العوامات العائمة لقياس جودة المياه متعددة المعايير

3. فرشاة تنظيف تلقائية لمستشعر المياه متعدد المعايير

4. مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN

للحصول على مزيد من المعلومات حول مستشعرات المياه،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582