Практичне застосування та аналіз впливу доплерівських радіолокаційних датчиків в Індонезії

Проривні застосування в рятувальних операціях під час стихійних лих

Як найбільша у світі архіпелажна держава, розташована вздовж Тихоокеанського вогняного кільця, Індонезія стикається з постійними загрозами землетрусів, цунамі та інших стихійних лих. Традиційні методи пошуку та порятунку часто виявляються неефективними у складних сценаріях, таких як повне обвалення будівель, де технологія радіолокаційного зондування на основі ефекту Доплера пропонує інноваційні рішення. У 2022 році спільна тайвансько-індонезійська дослідницька група розробила радіолокаційну систему, здатну виявляти дихання тих, хто вижив, крізь бетонні стіни, що стало квантовим стрибком у можливостях виявлення життя після катастроф.

Основна інновація технології полягає в інтеграції радіолокатора безперервної хвилі з частотною модуляцією (FMCW) з передовими алгоритмами обробки сигналів. Система використовує дві послідовності точних вимірювань для подолання перешкод сигналу від завалів: перша оцінює та компенсує спотворення, спричинені великими перешкодами, тоді як друга зосереджена на виявленні ледь помітних рухів грудної клітки (зазвичай амплітудою 0,5-1,5 см) від дихання для визначення місцезнаходження уцілілих. Лабораторні випробування демонструють здатність системи проникати крізь бетонні стіни товщиною 40 см та виявляти дихання на відстані до 3,28 метра позаду, з точністю позиціонування в межах ±3,375 см, що значно перевершує звичайне обладнання для виявлення життя.

Ефективність роботи було підтверджено за допомогою симульованих сценаріїв рятування. Завдяки розміщенню чотирьох добровольців за бетонними стінами різної товщини система успішно виявила всі дихальні сигнали учасників випробувань, забезпечуючи надійну роботу навіть за найскладніших умов – стіни завтовшки 40 см. Такий безконтактний підхід усуває необхідність для рятувальників входити в небезпечні зони, значно знижуючи ризики вторинних травм. На відміну від традиційних акустичних, інфрачервоних або оптичних методів, доплерівський радар працює незалежно від темряви, диму чи шуму, що дозволяє працювати цілодобово протягом критичного «золотого 72-годинного» рятувального вікна.

Таблиця: Порівняння продуктивності технологій проникного виявлення життя

Інноваційна цінність системи виходить за рамки технічних характеристик і виходить на її практичну можливість розгортання. Весь пристрій складається лише з трьох компонентів: радіолокаційного модуля FMCW, компактного обчислювального блоку та 12-вольтової літієвої батареї – всі вони важать менше 10 кг для портативності одним оператором. Ця легка конструкція ідеально відповідає географії архіпелагу Індонезії та умовам пошкодженої інфраструктури. Плани інтеграції технології з дронами та роботизованими платформами ще більше розширять її охоплення у важкодоступних районах.

З точки зору суспільства, проникаюча радарна система виявлення життя може значно покращити можливості Індонезії реагувати на стихійні лиха. Під час землетрусу та цунамі в Палу 2018 року традиційні методи виявилися неефективними в бетонних завалах, що призвело до жертв, яких можна було уникнути. Широке впровадження цієї технології може покращити показники виявлення тих, хто вижив, на 30-50% у подібних катастрофах, потенційно врятувавши сотні або тисячі життів. Як наголосив професор Алойюс Адья Прамудіта з Телкомського університету Індонезії, кінцева мета технології ідеально узгоджується зі стратегією пом'якшення наслідків Національного агентства з ліквідації наслідків стихійних лих (BNPB): «зменшення втрат життя та прискорення відновлення».

Активно тривають зусилля з комерціалізації, дослідники співпрацюють з галузевими партнерами, щоб перетворити лабораторний прототип на міцне рятувальне обладнання. Враховуючи часту сейсмічну активність Індонезії (в середньому понад 5000 землетрусів щорічно), ця технологія може стати стандартним обладнанням для BNPB та регіональних агентств з ліквідації наслідків стихійних лих. Дослідницька група оцінює розгортання польових робіт протягом двох років, при цьому, за прогнозами, собівартість одиниці обладнання знизиться з поточних 15 000 доларів США у прототипі до менш ніж 5000 доларів США у великих масштабах, що зробить його доступним для місцевих органів влади в 34 провінціях Індонезії.

Розумні програми для управління транспортом

Хронічні затори на дорогах Джакарти (7-е місце у світі) спонукали до інноваційного застосування доплерівського радара в інтелектуальних транспортних системах. Ініціатива міста «Розумне місто 4.0» включає понад 800 радарних датчиків на критично важливих перехрестях, що дозволяє досягти:

• Зменшення заторів у години пік на 30% завдяки адаптивному керуванню сигналами
• Збільшення середньої швидкості руху транспортних засобів на 12% (з 18 до 20,2 км/год)
• Зменшення середнього часу очікування на пілотних перехрестях на 45 секунд

Система використовує чудову продуктивність доплерівського радара 24 ГГц під час тропічних дощів (точність виявлення 99% проти 85% для камер під час сильних злив) для відстеження швидкості, щільності та довжини черги транспортних засобів у режимі реального часу. Інтеграція даних з Центром управління дорожнім рухом Джакарти дозволяє динамічно коригувати час сигналів кожні 2-5 хвилин на основі фактичного потоку транспорту, а не фіксованих графіків.

Тематичне дослідження: Покращення дорожнього коридору Гатот Суброто

• 28 радарних датчиків встановлено вздовж ділянки довжиною 4,3 км
• Адаптивні сигнали скоротили час подорожі з 25 до 18 хвилин
• Викиди CO₂ зменшилися на 1,2 тонни щодня
• На 35% менше порушень правил дорожнього руху виявлено за допомогою автоматизованих систем контролю

Гідрологічний моніторинг для запобігання повеням

Системи раннього попередження про повені в Індонезії інтегрували технологію доплерівського радара у 18 великих річкових басейнах. Проект басейну річки Чілівунг є прикладом такого застосування:

• 12 радіолокаційних станцій потоку вимірюють швидкість поверхні кожні 5 хвилин
• У поєднанні з ультразвуковими датчиками рівня води для розрахунку витрати
• Дані, що передаються через GSM/LoRaWAN до центральних моделей прогнозування повеней
• Час попередження у Великій Джакарті подовжено з 2 до 6 годин

Безконтактне вимірювання радара виявляється особливо цінним під час повеней із завалами, коли традиційні вимірювачі струму не працюють. Встановлення радара на мостах дозволяє уникнути небезпек у воді, забезпечуючи при цьому безперервний моніторинг, незалежний від осадових відкладень.

Охорона лісів та захист дикої природи

В екосистемі Лейзер на Суматрі (останнє середовище проживання суматранських орангутанів) доплерівський радар допомагає в:

1. Спостереження за боротьбою з браконьєрством

• Радар 60 ГГц виявляє рухи людини крізь густе рослинність
• Відрізняє браконьєрів від тварин з точністю 92%
• Охоплює радіус 5 км на один пристрій (порівняно з 500 м для інфрачервоних камер)

2. Моніторинг крони

• Міліметровий радар відстежує візерунки коливань дерев
• Виявляє незаконну лісозаготівельну діяльність у режимі реального часу
• Зменшив несанкціоновану вирубку лісу на 43% у пілотних районах

Низьке енергоспоживання системи (15 Вт/датчик) дозволяє працювати на сонячній енергії у віддалених місцях, передаючи сповіщення через супутник у разі виявлення підозрілої активності.

Виклики та майбутні напрямки

Незважаючи на багатообіцяючі результати, широке впровадження стикається з кількома перешкодами для впровадження:

1. Технічні обмеження

• Висока вологість (>80% відносної вологості) може послаблювати сигнали вищих частот
• Щільне міське середовище створює багатопроменеві перешкоди
• Обмежена місцева технічна експертиза для технічного обслуговування

2. Економічні фактори

• Поточна вартість датчиків ($3000-$8000/одиниця) є викликом для місцевих бюджетів
• Розрахунки рентабельності інвестицій незрозумілі для муніципалітетів, які мають обмежені кошти
• Залежність від іноземних постачальників основних компонентів

3. Інституційні перешкоди

• Міжвідомчий обмін даними залишається проблематичним
• Відсутність стандартизованих протоколів для інтеграції радіолокаційних даних
• Регуляторні затримки у розподілі спектру

Нові рішення включають:

• Розробка вологостійких систем 77 ГГц
• Створення місцевих складальних потужностей для зменшення витрат
• Створення програм передачі знань між урядом, академічними колами та промисловістю
• Впровадження стратегій поетапного розгортання, починаючи з областей з високим рівнем впливу

Майбутні застосування на горизонті включають:

• Мережі радіолокаційних систем на базі дронів для оцінки стихійних лих
• Автоматизовані системи виявлення зсувів
• Розумний моніторинг риболовної зони для запобігання перелову риби
• Відстеження ерозії узбережжя з точністю до міліметрових хвиль

За належних інвестицій та політичної підтримки, технологія доплерівського радара може стати наріжним каменем цифрової трансформації Індонезії, підвищуючи стійкість на її 17 000 островах, водночас створюючи нові високотехнологічні робочі місця на місцевому рівні. Досвід Індонезії демонструє, як передові технології зондування можуть бути адаптовані для вирішення унікальних проблем країн, що розвиваються, за умови впровадження з відповідними стратегіями локалізації.

Будь ласка, зв'яжіться з компанією Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Вебсайт компанії:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582