Praktična uporaba in analiza vpliva Dopplerjevih radarskih senzorjev v Indoneziji

Prebojne aplikacije pri reševanju ob nesrečah

Indonezija, največja arhipelaška država na svetu, ki leži vzdolž Pacifiškega ognjenega obroča, se nenehno sooča z grožnjami potresov, cunamijev in drugih naravnih nesreč. Tradicionalne tehnike iskanja in reševanja se pogosto izkažejo za neučinkovite v kompleksnih scenarijih, kot so popolna porušitve stavb, kjer tehnologija radarske zaznave na osnovi Dopplerjevega efekta ponuja inovativne rešitve. Leta 2022 je skupna tajvansko-indonezijska raziskovalna skupina razvila radarski sistem, ki lahko zazna dihanje preživelih skozi betonske stene, kar predstavlja kvantni preskok v zmogljivostih zaznavanja življenja po nesreči.

Osrednja inovacija tehnologije je v integraciji frekvenčno moduliranega radarja z neprekinjenim valovanjem (FMCW) z naprednimi algoritmi za obdelavo signalov. Sistem uporablja dve natančni merilni sekvenci za premagovanje motenj signalov zaradi ruševin: prva ocenjuje in kompenzira popačenje, ki ga povzročajo velike ovire, druga pa se osredotoča na zaznavanje subtilnih gibov prsnega koša (običajno z amplitudo 0,5–1,5 cm) zaradi dihanja, da bi natančno določil lokacije preživelih. Laboratorijski testi dokazujejo, da sistem lahko prodre skozi 40 cm debele betonske stene in zazna dihanje do 3,28 metra za seboj, z natančnostjo pozicioniranja znotraj ±3,375 cm – kar daleč presega konvencionalno opremo za zaznavanje življenja.

Operativna učinkovitost je bila potrjena s simuliranimi scenariji reševanja. S štirimi prostovoljci, nameščenimi za betonskimi stenami različnih debelin, je sistem uspešno zaznal dihalne signale vseh preiskovancev in ohranil zanesljivo delovanje tudi v najzahtevnejših pogojih s 40 cm debelim zidom. Ta brezkontaktni pristop odpravlja potrebo po vstopu reševalcev v nevarna območja, kar znatno zmanjša tveganje za sekundarne poškodbe. Za razliko od tradicionalnih akustičnih, infrardečih ali optičnih metod Dopplerjev radar deluje neodvisno od teme, dima ali hrupa, kar omogoča 24-urno delovanje v kritičnem "zlatem 72-urnem" reševalnem oknu.

Tabela: Primerjava učinkovitosti tehnologij za penetracijsko zaznavanje življenja

Inovativna vrednost sistema sega preko tehničnih specifikacij do njegove praktične uporabnosti. Celotna naprava je sestavljena iz le treh komponent: radarskega modula FMCW, kompaktne računalniške enote in 12V litijeve baterije – vse tehta manj kot 10 kg za prenosljivost z enim samim operaterjem. Ta lahka zasnova se odlično ujema z geografijo in poškodovano infrastrukturo Indonezije. Načrti za integracijo tehnologije z droni in robotskimi platformami bodo še razširili njen doseg na nedostopna območja.

Z družbenega vidika bi lahko penetracijski radar za zaznavanje življenj dramatično izboljšal zmogljivosti Indonezije za odzivanje na nesreče. Med potresom in cunamijem v Paluju leta 2018 so se konvencionalne metode izkazale za neučinkovite v betonskih ruševinah, kar je povzročilo preprečljive žrtve. Široka uporaba te tehnologije bi lahko v podobnih nesrečah izboljšala stopnjo odkrivanja preživelih za 30–50 %, kar bi lahko rešilo stotine ali tisoče življenj. Kot je poudaril profesor Aloyius Adya Pramudita z indonezijske univerze Telkom, se končni cilj tehnologije popolnoma ujema s strategijo blaženja Nacionalne agencije za obvladovanje nesreč (BNPB): »zmanjšanje izgube življenj in pospešitev okrevanja«.

Prizadevanja za komercializacijo so v polnem teku, raziskovalci pa sodelujejo z industrijskimi partnerji pri preoblikovanju laboratorijskega prototipa v robustno reševalno opremo. Glede na pogosto seizmično aktivnost v Indoneziji (v povprečju več kot 5000 potresov letno) bi lahko tehnologija postala standardna oprema za BNPB in regionalne agencije za nesreče. Raziskovalna skupina ocenjuje, da bo uvedba na terenu v dveh letih, stroški na enoto pa naj bi se s trenutnih 15.000 dolarjev prototipa znižali na manj kot 5000 dolarjev, s čimer bi bila tehnologija dostopna lokalnim oblastem v 34 indonezijskih provincah.

Pametne aplikacije za upravljanje prevoza

Kronični prometni zastoji v Džakarti (ki so na 7. mestu na svetu) so spodbudili inovativne aplikacije Dopplerjevega radarja v inteligentnih prometnih sistemih. Mestna pobuda »Pametno mesto 4.0« vključuje več kot 800 radarskih senzorjev na kritičnih križiščih in dosega:

• 30-odstotno zmanjšanje zastojev v prometnih konicah s prilagodljivim nadzorom signala
• 12-odstotno izboljšanje povprečne hitrosti vozil (z 18 na 20,2 km/h)
• 45-sekundno zmanjšanje povprečnega čakalnega časa na pilotnih križiščih

Sistem uporablja vrhunsko zmogljivost 24 GHz Dopplerjevega radarja v tropskem deževju (99-odstotna natančnost zaznavanja v primerjavi s 85-odstotno za kamere med močnimi nalivi) za spremljanje hitrosti, gostote in dolžine čakalne vrste vozil v realnem času. Integracija podatkov s centrom za upravljanje prometa v Džakarti omogoča dinamično prilagajanje časa signalov vsakih 2–5 minut glede na dejanski prometni tok in ne na fiksne urnike.

Študija primera: Izboljšanje cestnega koridorja Gatot Subroto

• 28 radarskih senzorjev nameščenih vzdolž 4,3 km dolgega odseka
• Prilagodljivi signali so skrajšali čas potovanja s 25 na 18 minut
• Emisije CO₂ so se zmanjšale za 1,2 tone na dan
• 35 % manj prometnih prekrškov, odkritih z avtomatiziranim nadzorom

Hidrološki monitoring za preprečevanje poplav

Indonezijski sistemi za zgodnje opozarjanje na poplave imajo integrirano Dopplerjevo radarsko tehnologijo v 18 večjih rečnih porečjih. Projekt porečja reke Ciliwung je primer te uporabe:

• 12 radarskih postaj za pretok vode meri hitrost površine vsakih 5 minut
• V kombinaciji z ultrazvočnimi senzorji nivoja vode za izračun pretoka
• Podatki, poslani prek GSM/LoRaWAN, v centralne modele za napovedovanje poplav
• Predhodni čas za opozorilo v širši Džakarti podaljšan z 2 na 6 ur

Brezkontaktno merjenje radarja se izkaže za še posebej dragoceno med poplavami, obremenjenimi z naplavinami, kjer tradicionalni merilniki pretoka odpovejo. Namestitev na mostovih preprečuje nevarnosti v vodi, hkrati pa zagotavlja neprekinjeno spremljanje, na katero ne vpliva sedimentacija.

Varstvo gozdov in zaščita prostoživečih živali

V ekosistemu Leuser na Sumatri (zadnjem habitatu sumatranskih orangutanov) Dopplerjev radar pomaga pri:

1. Nadzor proti krivolovu

• 60GHz radar zaznava gibanje ljudi skozi gosto rastlinje
• Razlikuje krivolovce od živali z 92-odstotno natančnostjo
• Pokriva radij 5 km na enoto (v primerjavi s 500 m za infrardeče kamere)

2. Spremljanje krošenj

• Milimetrski radar spremlja vzorce nihanja dreves
• V realnem času prepozna nezakonito sečnjo
• Na pilotnih območjih je zmanjšala nepooblaščeno sečnjo za 43 %

Nizka poraba energije sistema (15 W/senzor) omogoča delovanje na sončno energijo na oddaljenih lokacijah in pošiljanje opozoril prek satelita ob zaznavi sumljivih dejavnosti.

Izzivi in ​​prihodnje smeri

Kljub obetavnim rezultatom se široka uporaba sooča z več ovirami pri izvajanju:

1. Tehnične omejitve

• Visoka vlažnost (>80 % relativne vlažnosti) lahko oslabi signale višjih frekvenc
• Gosta urbana okolja ustvarjajo večpotne motnje
• Omejeno lokalno tehnično znanje za vzdrževanje

2. Ekonomski dejavniki

• Trenutni stroški senzorjev (3.000–8.000 USD/enoto) predstavljajo izziv za lokalne proračune.
• Izračuni donosnosti naložbe niso jasni za občine v finančnih težavah
• Odvisnost od tujih dobaviteljev ključnih komponent

3. Institucionalne ovire

• Izmenjava podatkov med agencijami ostaja problematična
• Pomanjkanje standardiziranih protokolov za integracijo radarskih podatkov
• Regulativne zamude pri dodeljevanju spektra

Nove rešitve vključujejo:

• Razvoj sistemov s frekvenco 77 GHz, odpornih na vlago
• Vzpostavitev lokalnih montažnih obratov za zmanjšanje stroškov
• Ustvarjanje programov prenosa znanja med vlado, akademskimi krogi in industrijo
• Izvajanje strategij postopnega uvajanja, začenši z območji z velikim vplivom

Prihodnje aplikacije na obzorju vključujejo:

• Radarska omrežja na osnovi dronov za oceno nesreč
• Avtomatizirani sistemi za zaznavanje zemeljskih plazov
• Pametno spremljanje ribolovnih območij za preprečevanje prelova
• Sledenje obalne erozije z natančnostjo milimetrskih valov

Z ustreznimi naložbami in politično podporo bi lahko Dopplerjeva radarska tehnologija postala temelj digitalne preobrazbe Indonezije, s čimer bi se povečala odpornost na njenih 17.000 otokih, hkrati pa bi se ustvarile nove visokotehnološke zaposlitvene možnosti na lokalni ravni. Indonezijske izkušnje kažejo, kako je mogoče napredne tehnologije zaznavanja prilagoditi za reševanje edinstvenih izzivov držav v razvoju, če se izvajajo z ustreznimi strategijami lokalizacije.

Prosimo, obrnite se na podjetje Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Spletna stran podjetja:www.hondetechco.com

Tel.: +86-15210548582