Պիեզոռեզիստիվ ջրի մակարդակի սենսորներ Սինգապուրում. Գործնական կիրառություններ և ուսումնասիրություններ

Պիեզոռեզիստիվ ջրի մակարդակի սենսորները դարձել են Սինգապուրի ջրային ռեսուրսների կառավարման համապարփակ ռազմավարության անբաժանելի մասը՝ աջակցելով երկրի անցմանը դեպի «Խելացի ջրային ցանց»: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է այս հզոր և ճշգրիտ սենսորների բազմազան կիրառությունները Սինգապուրի քաղաքային ջրային համակարգերում՝ ջրհեղեղների կանխարգելումից մինչև ջրամբարների կառավարում և խելացի ջրային ցանցեր: Որպես տեխնոլոգիա, որը ջրի ճնշումը պիեզոռեզիստիվ տարրերի միջոցով վերածում է էլեկտրական ազդանշանների, այս սենսորները Սինգապուրի Հանրային ծառայությունների խորհրդին (PUB) տրամադրում են հուսալի, իրական ժամանակի տվյալներ՝ գործողությունները օպտիմալացնելու, համակարգի դիմադրողականությունը բարձրացնելու և երկրի բարդ ջրային ենթակառուցվածքներում ծառայությունների մատուցումը բարելավելու համար:

Սինգապուրի ջրային ոլորտում պիեզոռեզիստիվ զոնդավորման ներածություն

Սինգապուրի ճանապարհը դեպի ջրային ռեսուրսների կառավարման ոլորտում համաշխարհային առաջատար դառնալը պայմանավորված է անհրաժեշտությամբ։ Որպես փոքր կղզային ազգ՝ սահմանափակ բնական ջրային ռեսուրսներով և կլիմայի փոփոխության հետևանքների, ինչպիսիք են ինտենսիվ անձրևները և ծովի մակարդակի բարձրացումը, նկատմամբ բարձր խոցելիությամբ, Սինգապուրը մեծ ներդրումներ է կատարել նորարարական ջրային տեխնոլոգիաների մեջ։ Դրանց թվում են պիեզոռեզիստիվ ջրի մակարդակի սենսորները, որոնք դարձել են երկրի ջրային մոնիթորինգի ենթակառուցվածքների կարևորագույն բաղադրիչ՝ առաջարկելով աննախադեպ հուսալիություն և ճշգրտություն բազմազան ջրային միջավայրերում։

Պիեզոռեզիստիվ սենսորները գործում են այն սկզբունքով, որ որոշակի նյութեր փոխում են իրենց էլեկտրական դիմադրությունը մեխանիկական լարվածության ենթարկվելիս: Ջրի մակարդակի կիրառություններում այս սենսորները չափում են ջրի սյան կողմից առաջացող հիդրոստատիկ ճնշումը, որը ուղիղ համեմատական է ջրի բարձրությանը: Այս ֆիզիկական կապը թույլ է տալիս ճշգրիտ որոշել ջրի մակարդակը՝ անկախ ջրի մաքրությունից, պղտորությունից կամ կախված պինդ մասնիկների առկայությունից՝ գործոններ, որոնք հաճախ մարտահրավեր են նետում այլընտրանքային տեխնոլոգիաներին, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային կամ օպտիկական սենսորները:

Սինգապուրի ազգային ջրային գործակալությունը՝ Հանրային ծառայությունների խորհուրդը (PUB), ռազմավարական առումով տեղակայել է պիեզոռեզիստիվ սենսորներ ջրային ռեսուրսների կառավարման բազմաթիվ ոլորտներում: Այս տեղակայումները լուծում են Սինգապուրի մի քանի եզակի մարտահրավերներ՝ ջրհեղեղների ճշգրիտ կանխատեսման անհրաժեշտությունը արևադարձային կլիմայում, որը հակված է ինտենսիվ տեղումների, ջրամբարների ճշգրիտ կառավարման պահանջը սակավահող երկրում, որտեղ ստեղծվել են բազմաթիվ քաղաքային ջրամբարներ, և հուսալի տվյալների պահանջարկը՝ ավելի ու ավելի բարդ և փոխկապակցված ջրամատակարարման ցանցը շահագործելու համար:

Սինգապուրի ջրային պատմությունը վերափոխման պատմություն է՝ ջրի սակավությունից մինչև ջրային անվտանգություն: Երկրի չորս ազգային ջրհավաքները (տեղական ջրհավաք ջուր, ներմուծված ջուր, նոր ջուր և աղազրկված ջուր) ներկայացնում են ջրամատակարարման բազմազան ռազմավարություն, որտեղ յուրաքանչյուր բաղադրիչ պահանջում է ուշադիր մոնիթորինգ: Պիեզոռեզիստիվ սենսորները նպաստում են այս ռազմավարությանը՝ տրամադրելով ճշգրիտ, իրական ժամանակի տվյալներ, որոնք անհրաժեշտ են բոլոր չորս ջրհավաքներում գործողությունները օպտիմալացնելու համար, մասնավորապես տեղական ջրհավաք համակարգերում, որոնք այժմ ջուր են հավաքում Սինգապուրի ցամաքային տարածքի երկու երրորդից:

Պիեզոռեզիստիվ տեխնոլոգիայի կիրառումը համահունչ է Սինգապուրի ավելի լայն «Խելացի ազգ» նախաձեռնությանը, որը շեշտը դնում է տվյալների վրա հիմնված որոշումների կայացման վրա բոլոր ոլորտներում: Ջրային ռեսուրսների կառավարման ոլորտում սա նշանակում է սենսորներ, որոնք ոչ միայն չափումներ են ապահովում, այլև անխափան ինտեգրվում են առաջադեմ վերլուծական հարթակների հետ՝ հնարավորություն տալով կանխատեսողական սպասարկում, ավտոմատ կառավարման համակարգեր և վաղ նախազգուշացման հնարավորություններ: Պիեզոռեզիստիվ սենսորների կայունությունը՝ նրանց ունակությունը պահպանելու ճշգրտությունը՝ չնայած բիոֆուլինգին, ջերմաստիճանի տատանումներին և երկարաժամկետ տեղակայմանը, դրանք դարձնում է հատկապես հարմար Սինգապուրի արևադարձային միջավայրի և PUB-ի տվյալների որակի և համակարգի հուսալիության խիստ չափանիշների համար:

Ջրհեղեղի մոնիթորինգի և վաղ նախազգուշացման համակարգեր

Սինգապուրի արևադարձային կլիման բերում է ուժեղ տեղումներ, որոնք կարող են արագորեն ծանրաբեռնել ջրահեռացման համակարգերը, ինչը ջրհեղեղների հուսալի մոնիթորինգը դարձնում է կարևոր քաղաքային դիմադրողականության համար: Հանրային ծառայությունների խորհուրդը (PUB) իր ջրհեղեղի ռիսկի կառավարման ռազմավարության շրջանակներում ներդրել է պիեզոռեզիստիվ ջրի մակարդակի սենսորների լայն ցանց՝ ստեղծելով աշխարհի ամենաառաջադեմ քաղաքային ջրհեղեղների մասին նախազգուշացման համակարգերից մեկը: Այս սենսորները տրամադրում են կարևոր տվյալներ, որոնք անհրաժեշտ են կղզու խիտ քաղաքային լանդշաֆտում ջրհեղեղների կանխատեսման, մոնիթորինգի և դրանց արձագանքման համար:

Սենսորների տեղակայում բարձր ռիսկի գոտիներում

PUB-ը ռազմավարական առումով տեղադրել է պիեզոռեզիստիվ սենսորներ Սինգապուրի ջրահեռացման ցանցի մոտ 200 հիմնական վայրերում, մասնավորապես՝ ցածրադիր տարածքներում և պատմականորեն ջրհեղեղների կիզակետերում57: Այս սենսորները անընդհատ վերահսկում են ջրանցքներում, կոյուղիներում և գետերում ջրի մակարդակը՝ իրական ժամանակի տվյալներ փոխանցելով PUB-ի կենտրոնական կառավարման համակարգերին: Պիեզոռեզիստիվ տեխնոլոգիան ընտրվել է այս կիրառությունների համար՝ Սինգապուրի դժվարին շրջակա միջավայրի պայմաններում՝ բարձր խոնավություն, հաճախակի ուժեղ անձրևներ և այլ տեսակի սենսորների աղտոտման հնարավորությամբ պայմանավորված իր բացառիկ հուսալիության շնորհիվ:

Սենսորները կազմում են ջրհեղեղների մոնիթորինգի ինտեգրված համակարգի մի մասը, որը ներառում է տեղումների ռադար, տեսախցիկներ և ջրի որակի մոնիտորներ: Այնուամենայնիվ, պիեզոռեզիստիվ ջրի մակարդակի սենսորները ծառայում են որպես հիմնարար տարր՝ ապահովելով որոշակի վայրերում ջրհեղեղի իրական ռիսկի առավել անմիջական չափումը: Դրանց չափումները հատկապես արժեքավոր են, քանի որ դրանք արտացոլում են վերին հոսանքի բոլոր հիդրոլոգիական գործընթացների՝ տեղումների ինտենսիվության, ջրհավաք ավազանի հոսքի բնութագրերի և ջրահեռացման համակարգի աշխատանքի ինտեգրված արդյունքը՝ մեկ, հեշտությամբ մեկնաբանվող պարամետրով՝ ջրի խորությամբ:

Ավտոմատացված ահազանգման մեխանիզմներ

Սինգապուրի ջրհեղեղների մոնիթորինգի համակարգը օգտագործում է պիեզոռեզիստիվ սենսորների տվյալները՝ բազմաթիվ ալիքներով ավտոմատացված ահազանգեր ստեղծելու համար: Երբ ջրի մակարդակը բարձրանում է նախապես որոշված շեմերի (սովորաբար կրիտիկական խորությունների 50%, 75%, 90% և 100% դեպքում), համակարգը ծանուցումներ է ուղարկում SMS-ի, MyWaters բջջային հավելվածի և ներքին PUB կառավարման սենյակի էկրանների միջոցով7: Այս աստիճանական ահազանգման մոտեցումը թույլ է տալիս աստիճանական արձագանքներ՝ սկսած սովորական մոնիթորինգից մինչև արտակարգ միջամտություններ:

Պիեզոռեզիստիվ սենսորների բարձր ճշգրտությունը (շատ տեղադրումներում լրիվ մասշտաբի ±0.1%) ապահովում է, որ ահազանգերը հիմնված լինեն ճշգրիտ չափումների վրա՝ նվազագույնի հասցնելով կեղծ ահազանգերը՝ միաժամանակ ապահովելով բավարար նախազգուշացման ժամանակ։ Բնակիչներն ու բիզնեսները կարող են բաժանորդագրվել՝ մինչև երեք կոնկրետ սենսորների տեղակայման վերաբերյալ ահազանգեր ստանալու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս անհատականացված ջրհեղեղի նախազգուշացումներ ստանալ հատկապես մտահոգիչ տարածքների համար։7 Այս մակարդակի հարմարեցումը հնարավոր է միայն այն պատճառով, որ պիեզոռեզիստիվ սենսորները տրամադրում են հետևողականորեն հուսալի տվյալներ, որոնց կարող են վստահել PUB-ը և հանրությունը։

Ինտեգրացիա ջրհեղեղի կառավարման ենթակառուցվածքի հետ

Բացի նախազգուշացման համակարգերից, պիեզոռեզիստիվ սենսորների տվյալները անմիջականորեն կառավարում են ջրհեղեղների մեղմացման ավտոմատացված ենթակառուցվածքները Սինգապուրի մի քանի վայրերում: Օրչարդ Ռոուդի նման տարածքներում՝ առևտրի թաղամասում, որը 2010 և 2011 թվականներին լուրջ ջրհեղեղներ է ապրել, սենսորների տվյալները գործարկում են ժամանակավոր ջրհեղեղի արգելապատնեշները և ակտիվացնում հզոր պոմպերը՝ ջրհեղեղի ջրերը շեղելու համար5: Սենսորների արագ արձագանքման ժամանակը (սովորաբար մեկ վայրկյանից պակաս) կարևոր է այս կիրառությունների համար, թույլ տալով կառավարման համակարգերին արձագանքել, նախքան ջրհեղեղի պայմանների լրջացումը:

Մեկ նշանակալի կիրառություն է ջրհեղեղի հակված տարածքներում գտնվող շենքերի համար նախատեսված «ջրհեղեղակայուն» նկուղային ծրագիրը: Այստեղ ստորգետնյա ավտոկայանատեղիներում տեղադրված պիեզոռեզիստիվ սենսորները միանում են շենքերի ահազանգման համակարգերին, ապահովելով անմիջական նախազգուշացումներ շենքի կառավարիչներին և բնակիչներին, երբ ջրհեղեղի վտանգ է սպառնում:5 Սենսորների ամուր կառուցվածքը ապահովում է հուսալի աշխատանք նույնիսկ մասամբ ջրասույզ վիճակում, ինչը տարածված խափանման կետ է պակաս դիմացկուն տեխնոլոգիաների համար:

Արդյունավետություն ծայրահեղ եղանակային իրադարձությունների ժամանակ

Սինգապուրի պիեզոռեզիստիվ սենսորային ցանցը ապացուցել է իր արժեքը բազմաթիվ ծայրահեղ անձրևների ժամանակ։ Օրինակ՝ 2018 թվականի փոթորկի ժամանակ, որը չորս ժամում տեղաց գրեթե 160 մմ անձրև, որը Սինգապուրի պատմության մեջ ամենաուժեղ անձրևներից մեկն էր, սենսորային ցանցը PUB-ին րոպե առ րոպե թարմացումներ էր տրամադրում կղզում ջրի մակարդակի վերաբերյալ։ Այս տվյալները թույլ տվեցին նպատակային տեղակայել ջրհեղեղների արձագանքման խմբեր և ճշգրիտ հանրային հաղորդակցություն այն մասին, թե որ տարածքներն են առավել ռիսկի տակ։

Սենսորային տվյալների հետմիջոցառումային վերլուծությունը նաև օգնել է PUB-ին բացահայտել ջրահեռացման համակարգի խցանումները և օպտիմալացնել ապագա ենթակառուցվածքային ներդրումները: Պիեզոռեզիստիվ սենսորների կարողությունը ճշգրիտ չափումներ ապահովելու նույնիսկ ծայրահեղ պայմաններում դրանք դարձնում է հատկապես արժեքավոր այս դատաբժշկական հետազոտությունների համար, քանի որ դրանք գրանցում են ջրհեղեղի իրադարձությունների ամբողջական հիդրոգրաֆիան առանց տվյալների բացերի գագաթնակետային հոսքի ժամանակ:

Ջրամբարների և ջրամբարների կառավարում

Սինգապուրի ջրի կուտակման և ջրամբարների կառավարման նորարարական մոտեցումը մեծապես հիմնված է ջրի մակարդակի ճշգրիտ մոնիթորինգի վրա, որտեղ պիեզոռեզիստիվ սենսորները կենտրոնական դեր են խաղում այս կարևոր ջրային ակտիվների արդյունավետության և անվտանգության ապահովման գործում: Որպես սահմանափակ բնական ջրային պաշարներով կղզի-քաղաք-պետություն՝ Սինգապուրը վերափոխել է իր քաղաքային լանդշաֆտը և այն վերածել ջրհավաք տարածքի՝ ստեղծելով ջրամբարների լայն ցանց, որն այժմ ջուր է հավաքում երկրի ցամաքային մակերեսի երկու երրորդից: Այս ջրամբարների կառավարումը պահանջում է ճշգրիտ, իրական ժամանակի ջրի մակարդակի տվյալներ, որոնք կատարելապես բավարարվում են պիեզոռեզիստիվ սենսորային տեխնոլոգիայի կողմից:

Մարինայի ջրամբարի համակարգի մոնիթորինգ

Սինգապուրի ամենաքաղաքայնացված ջրհավաք ավազանը, Մարինայի ջրամբարը, օրինակ է ծառայում պիեզոռեզիստիվ սենսորների բարդ կիրառման համար խոշորածավալ ջրամբարային կառույցներում: Ջրամբարի տարբեր խորություններում և վայրերում ռազմավարական առումով տեղադրված են բազմաթիվ սենսորներ՝ ոչ միայն ջրի ընդհանուր մակարդակը, այլև շերտավորման ազդեցությունները և տեղայնացված տատանումները վերահսկելու համար3: Այս չափումները կարևոր են մի շարք գործառնական ասպեկտների համար.

• Ջրամատակարարման կառավարում. Ջրի մակարդակի ճշգրիտ տվյալները ապահովում են օպտիմալ ջրառի տեմպեր, որոնք պահպանում են մատակարարումը՝ միաժամանակ խուսափելով ավելորդ ջրազրկումից։
• Անձրևաջրերի հավաքում. Անձրևների ժամանակ սենսորները օգնում են որոշել, թե որքան լրացուցիչ հոսք կարող է անվտանգ կերպով կլանել ջրամբարը։
• Աղիության վերահսկում. Մարինայի ամբարտակում սենսորների տվյալները տեղեկացնում են դարպասների շահագործմանը՝ կանխելու ծովի ջրի ներթափանցումը և միաժամանակ թույլ տալու համապատասխան արտահոսք։

Մարինա ջրամբարի պիեզոռեզիստիվ սենսորները հատուկ նախագծված են քաղցրահամ ջրի և ծովի միջև աղի ջրի պայմաններին դիմակայելու համար, իսկ նյութերը ընտրված են այս դժվարին միջավայրում կոռոզիային դիմակայելու համար: Դրանց ամուր կառուցվածքը թույլ է տալիս անընդհատ շահագործում՝ նվազագույն սպասարկմամբ, չնայած մշտական ​​սուզմանը և ջրի քիմիական կազմի փոփոխությանը:

Ապակենտրոնացված պահեստային բաքի մոնիթորինգ

Խոշոր ջրամբարներից զատ, պիեզոռեզիստիվ սենսորները վերահսկում են Սինգապուրի բազմաթիվ ապակենտրոնացված պահեստարանների ջրի մակարդակը, որոնք կարևոր ենթակառուցվածք են կղզու ջրամատակարարման ցանցում ջրի ճնշումը և արտակարգ պաշարները պահպանելու համար37: Այս կիրառությունները ցույց են տալիս սենսորների բազմակողմանիությունը.

• Քաղաքային տանիքային ջրամբարներ. Բարձրահարկ շենքերում սենսորները ապահովում են վերին հարկերի բավարար ջրամատակարարումը՝ միաժամանակ կանխելով արտահոսքը։
• Սպասարկման ջրամբարներ. Այս միջանկյալ պահեստավորման կառույցները օգտագործում են սենսորային տվյալներ՝ պոմպային գրաֆիկները և էներգիայի օգտագործումը օպտիմալացնելու համար։
• Արտակարգ պահեստավորում. Երաշտի կամ ենթակառուցվածքների խափանման սցենարների համար պահպանվող ռազմավարական պաշարները ուշադիր մոնիթորինգի են ենթարկվում պատրաստվածության տեսանկյունից։

PUB-ն ունի ստանդարտացված պիեզոռեզիստիվ սենսորներ այս կիրառությունների համար՝ տարբեր բաքերի երկրաչափությունների վրա դրանց կայուն աշխատանքի և Սինգապուրի ջրամատակարարման ցանցը ավտոմատացնող SCADA համակարգերի հետ անմիջականորեն միանալու ունակության շնորհիվ։

Մենք կարող ենք նաև առաջարկել բազմազան լուծումներ՝

1. Ձեռքի ջրաչափ՝ բազմաչափ ջրի որակի համար

2. Լողացող բու համակարգ՝ բազմաչափ ջրի որակի համար

3. Ավտոմատ մաքրող խոզանակ բազմապարամետր ջրի սենսորի համար

4. Սերվերների և ծրագրային անլար մոդուլի ամբողջական հավաքածու, աջակցում է RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN

Ավելի շատ ջրի սենսորների համար տեղեկատվություն,

խնդրում ենք կապվել Honde Technology Co., LTD-ի հետ։

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582