Doplera radaru sensoru praktiskie pielietojumi un ietekmes analīze Indonēzijā

Izrāviena pielietojumi katastrofu glābšanā

Indonēzija, kas ir pasaulē lielākā arhipelāga valsts, kas atrodas Klusā okeāna uguns gredzenā, pastāvīgi saskaras ar zemestrīču, cunami un citu dabas katastrofu draudiem. Tradicionālās meklēšanas un glābšanas metodes bieži vien izrādās neefektīvas sarežģītos scenārijos, piemēram, pilnīgas ēku sabrukšanas gadījumā, kur Doplera efekta radaru uztveršanas tehnoloģija piedāvā inovatīvus risinājumus. 2022. gadā kopīga Taivānas un Indonēzijas pētnieku komanda izstrādāja radaru sistēmu, kas spēj noteikt izdzīvojušo elpošanu caur betona sienām, kas ir kvantu lēciens dzīvības atklāšanas spējās pēc katastrofām.

Tehnoloģijas galvenā inovācija ir frekvences modulēta nepārtrauktā viļņa (FMCW) radara integrācija ar uzlabotiem signāla apstrādes algoritmiem. Sistēma izmanto divas precīzas mērīšanas secības, lai pārvarētu gruvešu radītos signāla traucējumus: pirmā novērtē un kompensē lielu šķēršļu radītos kropļojumus, bet otrā koncentrējas uz smalku krūškurvja kustību (parasti 0,5–1,5 cm amplitūda) noteikšanu no elpošanas līdz izdzīvojušo atrašanās vietas noteikšanai. Laboratorijas testi demonstrē sistēmas spēju iekļūt 40 cm biezās betona sienās un noteikt elpošanu līdz 3,28 metru attālumā aiz tām, ar pozicionēšanas precizitāti ±3,375 cm robežās, kas ievērojami pārsniedz parasto dzīvības noteikšanas iekārtu veiktspēju.

Darbības efektivitāte tika apstiprināta, izmantojot simulētus glābšanas scenārijus. Ar četriem brīvprātīgajiem, kas bija novietoti aiz dažāda biezuma betona sienām, sistēma veiksmīgi uztvēra visu testa subjektu elpošanas signālus, saglabājot uzticamu veiktspēju pat vissarežģītākajos 40 cm sienas apstākļos. Šī bezkontakta pieeja novērš nepieciešamību glābējiem ieiet bīstamajās zonās, ievērojami samazinot sekundāro traumu risku. Atšķirībā no tradicionālajām akustiskajām, infrasarkanajām vai optiskajām metodēm, Doplera radars darbojas neatkarīgi no tumsas, dūmiem vai trokšņa, nodrošinot darbību 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā kritiskajā "zelta 72 stundu" glābšanas periodā.

Tabula: Penetratīvo dzīvības atklāšanas tehnoloģiju veiktspējas salīdzinājums

Sistēmas inovatīvā vērtība sniedzas tālāk par tehniskajām specifikācijām, iekļaujot arī tās praktisko izvietojamību. Visa ierīce sastāv tikai no trim komponentiem: FMCW radara moduļa, kompaktas skaitļošanas vienības un 12 V litija akumulatora — visi kopā sver mazāk par 10 kg, lai to varētu pārnēsāt viens operators. Šis vieglais dizains lieliski atbilst Indonēzijas arhipelāga ģeogrāfijai un bojātās infrastruktūras apstākļiem. Plāni integrēt tehnoloģiju ar droniem un robotu platformām vēl vairāk paplašinās tās darbības rādiusu grūti sasniedzamās vietās.

No sabiedrības viedokļa caururbjošs dzīvības atklāšanas radars varētu ievērojami uzlabot Indonēzijas reaģēšanas spējas katastrofu gadījumos. 2018. gada Palu zemestrīces un cunami laikā tradicionālās metodes izrādījās neefektīvas betona gruvešu apstrādē, kā rezultātā radās novēršami upuri. Plaša šīs tehnoloģijas ieviešana varētu uzlabot izdzīvojušo atklāšanas rādītājus līdzīgās katastrofās par 30–50 %, potenciāli glābjot simtiem vai tūkstošiem dzīvību. Kā uzsvēra Indonēzijas Telkom universitātes profesors Aloyius Adya Pramudita, tehnoloģijas galvenais mērķis lieliski atbilst Nacionālās katastrofu pārvaldības aģentūras (BNPB) seku mazināšanas stratēģijai: “samazināt dzīvības zaudējumus un paātrināt atveseļošanos”.

Aktīvi tiek īstenoti komercializācijas centieni, pētniekiem sadarbojoties ar nozares partneriem, lai pārveidotu laboratorijas prototipu par izturīgu glābšanas aprīkojumu. Ņemot vērā Indonēzijas biežo seismisko aktivitāti (vidēji vairāk nekā 5000 zemestrīču gadā), šī tehnoloģija varētu kļūt par standarta aprīkojumu BNPB un reģionālajām katastrofu seku likvidēšanas aģentūrām. Pētnieku komanda lēš, ka ieviešana uz vietas notiks divu gadu laikā, un paredzams, ka vienības izmaksas samazināsies no pašreizējiem 15 000 USD prototipa izmaksām līdz mazāk nekā 5000 USD, padarot to pieejamu vietējām pašvaldībām visās 34 Indonēzijas provincēs.

Viedās transporta pārvaldības lietojumprogrammas

Džakartas hroniskie satiksmes sastrēgumi (7. vietā pasaulē) ir veicinājuši Doplera radara inovatīvu pielietojumu intelektiskās transporta sistēmās. Pilsētas iniciatīva “Viedā pilsēta 4.0” ietver vairāk nekā 800 radaru sensorus kritiskos krustojumos, panākot:

• 30% sastrēgumu samazinājums sastrēgumstundās, pateicoties adaptīvai signālu vadībai
• Vidējā transportlīdzekļa ātruma uzlabojums par 12 % (no 18 līdz 20,2 km/h)
• Vidējā gaidīšanas laika samazinājums pilotu krustojumos par 45 sekundēm

Sistēma izmanto 24 GHz Doplera radara izcilo veiktspēju tropiskajā lietū (99% noteikšanas precizitāte salīdzinājumā ar 85% kamerām spēcīgu lietusgāžu laikā), lai reāllaikā izsekotu transportlīdzekļu ātrumu, blīvumu un rindas garumu. Datu integrācija ar Džakartas Satiksmes pārvaldības centru nodrošina dinamiskas signāla laika korekcijas ik pēc 2–5 minūtēm, pamatojoties uz faktisko satiksmes plūsmu, nevis fiksētiem grafikiem.

Gadījuma izpēte: Gatot Subroto ceļa koridora uzlabošana

• 4,3 km garā posmā uzstādīti 28 radaru sensori
• Adaptīvie signāli samazināja ceļojuma laiku no 25 līdz 18 minūtēm
• CO₂ emisijas samazinājās par 1,2 tonnām dienā
• Par 35% mazāk atklātu ceļu satiksmes noteikumu pārkāpumu, izmantojot automātisko uzraudzību

Hidroloģiskā uzraudzība plūdu novēršanai

Indonēzijas plūdu agrīnās brīdināšanas sistēmās ir integrēta Doplera radara tehnoloģija 18 galvenajos upju baseinos. Čilivunas upes baseina projekts ir šīs lietojumprogrammas piemērs:

• 12 plūsmas radaru stacijas mēra virsmas ātrumu ik pēc 5 minūtēm
• Apvienojumā ar ultraskaņas ūdens līmeņa sensoriem izplūdes aprēķināšanai
• Dati, kas tiek pārsūtīti, izmantojot GSM/LoRaWAN, uz centrālajiem plūdu prognozēšanas modeļiem
• Brīdinājuma sagatavošanas laiks Džakartas lielajā daļā pagarināts no 2 līdz 6 stundām

Radara bezkontakta mērījumi izrādās īpaši vērtīgi plūdu apstākļos, kad ir daudz gružu, un tradicionālie strāvas mērītāji nedarbojas. Uzstādīšana uz tiltiem novērš apdraudējumus ūdenī, vienlaikus nodrošinot nepārtrauktu uzraudzību, ko neietekmē nogulumi.

Mežu aizsardzība un savvaļas dzīvnieku aizsardzība

Sumatras Leusera ekosistēmā (pēdējā Sumatras orangutānu dzīvotne) Doplera radars palīdz:

1. Malumedniecības apkarošanas uzraudzība

• 60 GHz radars nosaka cilvēku kustības caur blīvu lapotni
• Atšķir malumedniekus no dzīvniekiem ar 92% precizitāti
• Aptver 5 km rādiusu viena vienība (salīdzinājumā ar 500 m infrasarkanajām kamerām)

2. Lapu nojumes uzraudzība

• Milimetru viļņu radars izseko koku šūpošanās modeļus
• Identificē nelegālu mežizstrādi reāllaikā
• Ir samazinājis neatļautu mežizstrādi izmēģinājuma teritorijās par 43 %

Sistēmas zemais enerģijas patēriņš (15 W/sensors) ļauj to darbināt ar saules enerģiju attālās vietās, pārraidot brīdinājumus, izmantojot satelītu, ja tiek konstatētas aizdomīgas darbības.

Izaicinājumi un nākotnes virzieni

Neskatoties uz daudzsološajiem rezultātiem, plaša mēroga ieviešana saskaras ar vairākiem ieviešanas šķēršļiem:

1. Tehniskie ierobežojumi

• Augsts mitrums (>80% relatīvais mitrums) var vājināt augstākas frekvences signālus
• Blīva pilsētvide rada daudzceļu traucējumus
• Ierobežota vietējā tehniskā pieredze apkopē

2. Ekonomiskie faktori

• Pašreizējo sensoru izmaksas (3000–8000 USD par vienību) ir izaicinājums vietējiem budžetiem
• Ieguldījumu atdeves aprēķini nav skaidri pašvaldībām, kurām ir finansiālu grūtību nasta
• Atkarība no ārvalstu piegādātājiem galveno komponentu iegādei

3. Institucionālie šķēršļi

• Starpaģentūru datu apmaiņa joprojām ir problemātiska
• Standartizētu radara datu integrācijas protokolu trūkums
• Regulējošo iestāžu kavēšanās spektra piešķiršanā

Jaunie risinājumi ietver:

• Izstrādā mitruma izturīgas 77 GHz sistēmas
• Vietējo montāžas iekārtu izveide izmaksu samazināšanai
• Valdības, akadēmisko aprindu un rūpniecības zināšanu pārneses programmu izveide
• Pakāpeniskas ieviešanas stratēģiju ieviešana, sākot ar apgabaliem ar lielu ietekmi

Nākotnes pielietojumi apvārsnī ietver:

• Uz droniem balstīti radaru tīkli katastrofu novērtēšanai
• Automatizētas zemes nogruvumu noteikšanas sistēmas
• Vieda zvejas zonu uzraudzība, lai novērstu pārzveju
• Piekrastes erozijas izsekošana ar milimetra viļņu precizitāti

Ar pienācīgām investīcijām un politikas atbalstu Doplera radaru tehnoloģija varētu kļūt par Indonēzijas digitālās transformācijas stūrakmeni, uzlabojot noturību visās tās 17 000 salās, vienlaikus radot jaunas augsto tehnoloģiju nodarbinātības iespējas vietējā līmenī. Indonēzijas pieredze parāda, kā progresīvas sensoru tehnoloģijas var pielāgot, lai risinātu jaunattīstības valstu unikālās problēmas, ja tās tiek īstenotas kopā ar atbilstošām lokalizācijas stratēģijām.

Lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com

Tālrunis: +86-15210548582