Դոպլերային ռադարային սենսորների գործնական կիրառությունները և ազդեցության վերլուծությունը Ինդոնեզիայում

Հեղափոխական կիրառություններ աղետների փրկարարական ոլորտում

Որպես աշխարհի ամենամեծ արշիպելագային պետություն, որը գտնվում է Խաղաղօվկիանոսյան կրակե օղակի երկայնքով, Ինդոնեզիան անընդհատ բախվում է երկրաշարժերի, ցունամիների և այլ բնական աղետների սպառնալիքների: Ավանդական որոնողական-փրկարարական տեխնիկաները հաճախ անարդյունավետ են լինում բարդ սցենարներում, ինչպիսիք են շենքերի ամբողջական փլուզումները, որտեղ Դոպլերի էֆեկտի վրա հիմնված ռադարային զգայունության տեխնոլոգիան ապահովում է նորարարական լուծումներ: 2022 թվականին թայվանա-ինդոնեզական համատեղ հետազոտական ​​խումբը մշակեց ռադարային համակարգ, որը կարող է հայտնաբերել փրկվածների շնչառությունը բետոնե պատերի միջով, ինչը ներկայացնում է աղետից հետո կյանքի հայտնաբերման հնարավորությունների քվանտային ցատկ:

Տեխնոլոգիայի հիմնական նորարարությունը կայանում է հաճախականության մոդուլացված անընդհատ ալիքային (FMCW) ռադարի և առաջադեմ ազդանշանների մշակման ալգորիթմների ինտեգրման մեջ: Համակարգն օգտագործում է երկու ճշգրիտ չափման հաջորդականություն՝ փլատակներից առաջացող ազդանշանային միջամտությունը հաղթահարելու համար. առաջինը գնահատում և փոխհատուցում է մեծ խոչընդոտներից առաջացած աղավաղումը, մինչդեռ երկրորդը կենտրոնանում է կրծքավանդակի նուրբ շարժումների (սովորաբար 0.5-1.5 սմ ամպլիտուդով) հայտնաբերման վրա՝ շնչառությունից մինչև փրկվածների գտնվելու վայրը որոշելը: Լաբորատոր փորձարկումները ցույց են տալիս համակարգի կարողությունը թափանցել 40 սմ հաստությամբ բետոնե պատեր և հայտնաբերել շնչառությունը մինչև 3.28 մետր հեռավորության վրա՝ դիրքավորման ճշգրտությամբ ±3.375 սմ սահմաններում՝ զգալիորեն գերազանցելով կյանքի հայտնաբերման ավանդական սարքավորումները:

Գործառնական արդյունավետությունը ստուգվել է փրկարարական սիմուլյացիոն սցենարների միջոցով: Չորս կամավորներ, որոնք տեղակայված էին տարբեր հաստությունների բետոնե պատերի ետևում, հաջողությամբ հայտնաբերել են բոլոր փորձարկվողների շնչառական ազդանշանները՝ պահպանելով հուսալի աշխատանքը նույնիսկ ամենադժվար 40 սմ պատի պայմաններում: Այս անհպում մոտեցումը վերացնում է փրկարարների համար վտանգավոր գոտիներ մտնելու անհրաժեշտությունը՝ զգալիորեն նվազեցնելով երկրորդային վնասվածքների ռիսկերը: Ի տարբերություն ավանդական ակուստիկ, ինֆրակարմիր կամ օպտիկական մեթոդների, Դոպլերային ռադարը գործում է անկախ մթությունից, ծխից կամ աղմուկից՝ հնարավորություն տալով 24/7 աշխատանք կրիտիկական «ոսկե 72-ժամյա» փրկարարական պատուհանի ընթացքում:

Աղյուսակ՝ Կյանքի թափանցող հայտնաբերման տեխնոլոգիաների կատարողականի համեմատություն

Համակարգի նորարարական արժեքը գերազանցում է տեխնիկական բնութագրերը՝ հասնելով մինչև դրա գործնական տեղակայման հնարավորությունները: Ամբողջ սարքը բաղկացած է ընդամենը երեք բաղադրիչից՝ FMCW ռադարային մոդուլ, կոմպակտ հաշվողական բլոկ և 12 Վ լիթիումային մարտկոց՝ բոլորը կշռում են 10 կգ-ից պակաս՝ մեկ օպերատորի համար փոխադրելիության համար: Այս թեթև դիզայնը կատարելապես համապատասխանում է Ինդոնեզիայի արշիպելագի աշխարհագրությանը և վնասված ենթակառուցվածքների պայմաններին: Տեխնոլոգիան անօդաչու թռչող սարքերի և ռոբոտացված հարթակների հետ ինտեգրելու ծրագրերը կընդլայնեն դրա հասանելիությունը անհասանելի տարածքներում:

Հասարակական տեսանկյունից, թափանցող կյանքի հայտնաբերման ռադարը կարող է զգալիորեն բարելավել Ինդոնեզիայի աղետներին արձագանքման կարողությունները: 2018 թվականի Պալուի երկրաշարժի և ցունամիի ժամանակ ավանդական մեթոդները անարդյունավետ էին բետոնե ավերակների վրա, ինչը հանգեցրեց կանխարգելելի զոհերի: Այս տեխնոլոգիայի լայն տարածումը կարող է 30-50%-ով բարելավել փրկվածների հայտնաբերման մակարդակը նմանատիպ աղետների դեպքում՝ հնարավոր է՝ փրկելով հարյուրավոր կամ հազարավոր կյանքեր: Ինչպես ընդգծել է Ինդոնեզիայի Թելքոմ համալսարանի պրոֆեսոր Ալոյիուս Ադյա Պրամուդիտան, տեխնոլոգիայի վերջնական նպատակը կատարելապես համապատասխանում է Ազգային աղետների կառավարման գործակալության (BNPB) մեղմացման ռազմավարությանը՝ «կյանքի կորուստների կրճատում և վերականգնման արագացում»:

Առևտրայնացման աշխատանքները ակտիվորեն ընթացքի մեջ են, և հետազոտողները համագործակցում են արդյունաբերական գործընկերների հետ՝ լաբորատոր նախատիպը վերածելու ամուր փրկարարական սարքավորումների: Հաշվի առնելով Ինդոնեզիայի հաճախակի սեյսմիկ ակտիվությունը (տարեկան միջինում 5000+ ցնցում), տեխնոլոգիան կարող է դառնալ BNPB-ի և տարածաշրջանային աղետների դեմ պայքարի գործակալությունների ստանդարտ սարքավորում: Հետազոտական ​​խումբը գնահատում է դաշտային տեղակայումը երկու տարվա ընթացքում, ընդ որում՝ միավորի արժեքը, կանխատեսումների համաձայն, կնվազի ներկայիս 15,000 դոլար նախատիպից մինչև 5000 դոլարից պակաս՝ այն հասանելի դարձնելով Ինդոնեզիայի 34 նահանգների տեղական ինքնակառավարման մարմինների համար:

Խելացի տրանսպորտային կառավարման կիրառություններ

Ջակարտայի քրոնիկ երթևեկության գերբեռնվածությունը (որը աշխարհում զբաղեցնում է 7-րդ տեղը վատագույնների շարքում) խթանել է Դոպլերյան ռադարի նորարարական կիրառումը ինտելեկտուալ տրանսպորտային համակարգերում: Քաղաքի «Խելացի քաղաք 4.0» նախաձեռնությունը ներառում է 800+ ռադարային սենսորներ կարևոր խաչմերուկներում՝ հասնելով հետևյալին.

• Ադապտիվ ազդանշանային կառավարման միջոցով գագաթնակետային ժամերին գերբեռնվածության 30%-ով կրճատում
• Միջին տրանսպորտային միջոցների արագության 12% բարելավում (18-ից մինչև 20.2 կմ/ժ)
• Փորձնական խաչմերուկներում միջին սպասման ժամանակի 45 վայրկյանով կրճատում

Համակարգն օգտագործում է 24 ԳՀց հաճախականությամբ Դոպլերային ռադարի գերազանց կատարողականությունը արևադարձային անձրևների ժամանակ (99% հայտնաբերման ճշգրտություն՝ ընդդեմ ուժեղ անձրևների ժամանակ տեսախցիկների 85%-ի)՝ իրական ժամանակում հետևելու տրանսպորտային միջոցների արագությանը, խտությանը և հերթի երկարությանը: Ջակարտայի երթևեկության կառավարման կենտրոնի հետ տվյալների ինտեգրումը հնարավորություն է տալիս դինամիկ կերպով կարգավորել ազդանշանի ժամանակացույցը յուրաքանչյուր 2-5 րոպեն մեկ՝ հիմնվելով իրական երթևեկության հոսքի վրա, այլ ոչ թե ֆիքսված ժամանակացույցերի վրա:

Ուսումնասիրություն. Գատոտ Սուբրոտոյի ճանապարհային միջանցքի բարելավում

• 4.3 կմ երկարությամբ հատվածում տեղադրված են 28 ռադարային սենսորներ
• Ադապտիվ ազդանշանները կրճատեցին ճանապարհորդության ժամանակը 25-ից մինչև 18 րոպե
• CO₂ արտանետումները նվազել են օրական 1.2 տոննայով
• Ավտոմատացված վերահսկողության միջոցով հայտնաբերված երթևեկության կանոնների 35%-ով պակաս խախտումներ

Հիդրոլոգիական մոնիթորինգ ջրհեղեղների կանխարգելման համար

Ինդոնեզիայի ջրհեղեղների վաղ նախազգուշացման համակարգերը ինտեգրել են Դոպլերի ռադարային տեխնոլոգիան 18 խոշոր գետավազաններում: Ցիլիվունգ գետի ավազանի նախագիծը այս կիրառման օրինակ է.

• 12 հոսքի ռադարային կայաններ չափում են մակերևույթի արագությունը յուրաքանչյուր 5 րոպեն մեկ
• Համակցված է ուլտրաձայնային ջրի մակարդակի սենսորների հետ՝ արտահոսքի հաշվարկի համար
• Տվյալները GSM/LoRaWAN-ի միջոցով փոխանցվել են կենտրոնական ջրհեղեղի կանխատեսման մոդելներին
• Մեծ Ջակարտայում նախազգուշացման ժամկետը 2 ժամից երկարաձգվել է մինչև 6 ժամ

Ռադարի անհպում չափումը հատկապես արժեքավոր է ապացուցվում աղբով լի ջրհեղեղի պայմաններում, երբ ավանդական հոսանքի չափիչները խափանվում են: Կամուրջների վրա տեղադրումը խուսափում է ջրի մեջ վտանգներից՝ միաժամանակ ապահովելով նստվածքագոյացումից անկախ շարունակական մոնիթորինգ:

Անտառների պահպանություն և վայրի բնության պաշտպանություն

Սումատրայի Լոյզերի էկոհամակարգում (սումատրական օրանգուտանների վերջին բնակավայրը) Դոպլերային ռադարը օգնում է.

1. Հակաորսագողության հսկողություն

• 60 ԳՀց հաճախականությամբ ռադարը հայտնաբերում է մարդու շարժումը խիտ տերևների միջով
• Տարբերակում է որսագողերին կենդանիներից 92% ճշգրտությամբ
• Ծածկում է 5 կմ շառավղով մեկ միավորի համար (ի տարբերություն ինֆրակարմիր տեսախցիկների 500 մ-ի)

2. Ծածկի մոնիթորինգ

• Միլիմետրային ալիքային ռադարը հետևում է ծառերի տատանման օրինաչափություններին
• Իրական ժամանակում հայտնաբերում է անօրինական անտառահատման գործունեությունը
• Փորձնական տարածքներում չարտոնված անտառահատումները կրճատվել են 43%-ով

Համակարգի ցածր էներգիայի սպառումը (15 Վտ/սենսոր) թույլ է տալիս աշխատել արևային էներգիայով հեռավոր վայրերում՝ կասկածելի գործունեություն հայտնաբերելիս արբանյակի միջոցով ահազանգեր փոխանցելով։

Մարտահրավերներ և ապագայի ուղղություններ

Չնայած խոստումնալից արդյունքներին, լայն տարածումը բախվում է մի շարք ներդրման խոչընդոտների.

1. Տեխնիկական սահմանափակումներ

• Բարձր խոնավությունը (>80% հարաբերական խոնավություն) կարող է թուլացնել բարձր հաճախականության ազդանշանները
• Խիտ քաղաքային միջավայրերը ստեղծում են բազմաուղի միջամտություն
• Սահմանափակ տեղական տեխնիկական փորձագիտություն սպասարկման համար

2. Տնտեսական գործոններ

• Սենսորների ներկայիս արժեքը ($3,000-$8,000/միավոր) մարտահրավեր է տեղական բյուջեների համար
• Ֆինանսական խնդիրներ ունեցող համայնքների համար ROI հաշվարկները անհասկանալի են
• Կախվածություն արտասահմանյան մատակարարներից հիմնական բաղադրիչների համար

3. Ինստիտուցիոնալ խոչընդոտներ

• Միջգերատեսչական տվյալների փոխանակումը շարունակում է խնդրահարույց լինել
• Ռադարային տվյալների ինտեգրման համար ստանդարտացված արձանագրությունների բացակայություն
• Սպեկտրի բաշխման կարգավորման ուշացումներ

Զարգացող լուծումները ներառում են.

• Խոնավության դիմացկուն 77 ԳՀց հաճախականությամբ համակարգերի մշակում
• Տեղական հավաքատեղիների ստեղծում՝ ծախսերը կրճատելու համար
• Կառավարության, ակադեմիայի և արդյունաբերության միջև գիտելիքների փոխանցման ծրագրերի ստեղծում
• Փուլային ներդրման ռազմավարությունների իրականացում՝ սկսած բարձր ազդեցություն ունեցող տարածքներից

Ապագայում հորիզոնում առկա կիրառությունները ներառում են.

• Անօդաչու թռչող սարքերի վրա հիմնված ռադարային ցանցեր աղետների գնահատման համար
• Ավտոմատացված սողանքների հայտնաբերման համակարգեր
• Խելացի ձկնորսական գոտու մոնիթորինգ՝ գերձկնորսությունը կանխելու համար
• Ափամերձ էրոզիայի հետևում միլիմետրային ալիքային ճշգրտությամբ

Համապատասխան ներդրումների և քաղաքականության աջակցության դեպքում, Դոպլերային ռադարային տեխնոլոգիան կարող է դառնալ Ինդոնեզիայի թվային վերափոխման անկյունաքարը՝ բարձրացնելով նրա 17,000 կղզիների դիմադրողականությունը, միաժամանակ ստեղծելով տեղական բարձր տեխնոլոգիական նոր աշխատատեղեր: Ինդոնեզիայի փորձը ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող են առաջադեմ զգայուն տեխնոլոգիաները հարմարեցվել զարգացող երկրների եզակի մարտահրավերներին, երբ դրանք ներդրվեն համապատասխան տեղայնացման ռազմավարություններով:

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

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582