Doppler radarszenzorok gyakorlati alkalmazásai és hatásvizsgálata Indonéziában

Áttörő alkalmazások a katasztrófamentésben

Indonézia, mint a világ legnagyobb szigetcsoportja, amely a Csendes-óceáni Tűzgyűrű mentén fekszik, folyamatosan ki van téve a földrengések, szökőárak és más természeti katasztrófák veszélyeinek. A hagyományos kutatási és mentési technikák gyakran hatástalannak bizonyulnak összetett forgatókönyvekben, például teljes épületomlás esetén, ahol a Doppler-effektuson alapuló radarérzékelő technológia innovatív megoldásokat kínál. 2022-ben egy közös tajvani-indonéz kutatócsoport kifejlesztett egy radarrendszert, amely képes érzékelni a túlélők légzését a betonfalakon keresztül, ami kvantumugrást jelent a katasztrófa utáni életfelderítési képességekben.

A technológia alapvető újítása a frekvenciamodulált folyamatos hullámú (FMCW) radar és a fejlett jelfeldolgozó algoritmusok integrálása. A rendszer két precíziós mérési szekvenciát alkalmaz a törmelék okozta jelinterferencia kiküszöbölésére: az első a nagy akadályok okozta torzítást becsüli meg és kompenzálja, míg a második a légzésből adódó finom mellkasmozgások (jellemzően 0,5-1,5 cm amplitúdójú) érzékelésére összpontosít, hogy pontosan meghatározza a túlélők helyét. Laboratóriumi tesztek igazolják, hogy a rendszer képes behatolni 40 cm vastag betonfalakba, és akár 3,28 méter távolságból is érzékelni a légzést, ±3,375 cm-en belüli pozicionálási pontossággal – ami messze felülmúlja a hagyományos életfelderítő berendezéseket.

A működési hatékonyságot szimulált mentési forgatókönyvekkel validálták. Négy, különböző vastagságú betonfalak mögött elhelyezett önkéntes segítségével a rendszer sikeresen detektálta az összes tesztalany légzésjelét, megbízható teljesítményt nyújtva még a legnagyobb kihívást jelentő 40 cm-es falviszonyok között is. Ez az érintésmentes megközelítés kiküszöböli a mentők szükségességét a veszélyes zónákba való belépésre, jelentősen csökkentve a másodlagos sérülések kockázatát. A hagyományos akusztikus, infravörös vagy optikai módszerekkel ellentétben a Doppler radar a sötétségtől, a füsttől vagy a zajtól függetlenül működik, lehetővé téve a 24/7-es működést a kritikus „arany 72 órás” mentési időszak alatt.

Táblázat: A behatoló életérzékelési technológiák teljesítmény-összehasonlítása

A rendszer innovatív értéke túlmutat a műszaki specifikációkon, és a gyakorlati bevethetőségén is. A teljes eszköz mindössze három komponensből áll: egy FMCW radarmodulból, egy kompakt számítástechnikai egységből és egy 12 V-os lítium akkumulátorból – mindezek 10 kg alatt vannak, így egyetlen kezelő is könnyen hordozható. Ez a könnyűsúlyú kialakítás tökéletesen illeszkedik Indonézia szigetcsoport-földrajzához és sérült infrastrukturális körülményeihez. A technológia drónokkal és robotplatformokkal való integrálásának tervei tovább bővítik a hatókörét a nehezen megközelíthető területeken.

Társadalmi szempontból az áthatoló életfelderítő radarok drámaian növelhetik Indonézia katasztrófaelhárítási képességeit. A 2018-as palui földrengés és cunami során a hagyományos módszerek hatástalannak bizonyultak a betontörmelékek felderítésében, ami megelőzhető áldozatokat eredményezett. E technológia széles körű elterjedése 30-50%-kal javíthatná a túlélők felderítési arányát hasonló katasztrófák esetén, potenciálisan több száz vagy több ezer ember életét mentve meg. Ahogy Aloyius Adya Pramudita professzor, az indonéz Telkom Egyetem munkatársa hangsúlyozta, a technológia végső célja tökéletesen illeszkedik a Nemzeti Katasztrófavédelmi Ügynökség (BNPB) kárenyhítési stratégiájához: „az életveszteség csökkentése és a helyreállítás felgyorsítása”.

A kereskedelmi forgalomba hozatali erőfeszítések aktívan folyamatban vannak, a kutatók ipari partnerekkel együttműködve a laboratóriumi prototípust strapabíró mentőfelszereléssé alakítják. Tekintettel Indonézia gyakori szeizmikus aktivitására (átlagosan több mint 5000 rengés évente), a technológia standard felszereléssé válhat a BNPB és a regionális katasztrófavédelmi ügynökségek számára. A kutatócsoport becslései szerint a terepi telepítés két éven belül megtörténik, az egységköltségek várhatóan a jelenlegi 15 000 dolláros prototípusról 5000 dollár alá csökkennek majd nagy léptékben, így a technológia elérhetővé válik a helyi önkormányzatok számára Indonézia 34 tartományában.

Intelligens közlekedésirányítási alkalmazások

Jakarta krónikus közlekedési torlódása (amely a 7. legrosszabb a világon) a Doppler-radar innovatív alkalmazását ösztönözte az intelligens közlekedési rendszerekben. A város „Smart City 4.0” kezdeményezése több mint 800 radarérzékelőt foglal magában a kritikus kereszteződésekben, ami a következőket eredményezi:

• 30%-os csúcsforgalmi torlódáscsökkentés adaptív jelzőfény-vezérléssel
• 12%-os javulás az átlagos járműsebességben (18-ról 20,2 km/h-ra)
• 45 másodperces csökkenés az átlagos várakozási időben a kísérleti kereszteződésekben

A rendszer a 24 GHz-es Doppler radar trópusi esőben nyújtott kiváló teljesítményét (99%-os észlelési pontosság a heves esőzések során mért 85%-kal szemben) használja ki a járművek sebességének, sűrűségének és a sor hosszának valós idejű nyomon követésére. A jakartai Forgalomirányítási Központtal való adatintegráció lehetővé teszi a jelzőlámpák időzítésének dinamikus módosítását 2-5 percenként a tényleges forgalom alapján, a fix menetrend helyett.

Esettanulmány: Gatot Subroto úti folyosó fejlesztése

• 28 radarérzékelőt telepítettek 4,3 km-es szakaszon
• Az adaptív jelzőlámpák 25 percről 18 percre csökkentették az utazási időt
• A CO₂-kibocsátás napi 1,2 tonnával csökkent
• 35%-kal kevesebb közlekedési szabálysértést észlelnek az automatikus ellenőrzések során

Hidrológiai monitoring az árvízmegelőzés érdekében

Indonézia árvízi korai előrejelző rendszerei 18 nagyobb folyómedencében integrált Doppler radar technológiát alkalmaznak. A Ciliwung folyó medencéjére vonatkozó projekt jó példa erre az alkalmazásra:

• 12 áramlási radarállomás méri a felszíni sebességet 5 percenként
• Ultrahangos vízszint-érzékelőkkel kombinálva a folyásszámításhoz
• GSM/LoRaWAN-on keresztül központi árvíz-előrejelző modellekbe továbbított adatok
• A figyelmeztetési időt 2 óráról 6 órára meghosszabbították Nagy-Jakartában

A radar érintésmentes mérése különösen értékesnek bizonyul törmelékkel teli árvízi körülmények között, ahol a hagyományos árammérők meghibásodnak. A hidakra történő telepítés elkerüli a vízben fellépő veszélyeket, miközben folyamatos, üledékképződéstől mentes megfigyelést biztosít.

Erdővédelem és vadvédelem

Szumátra Leuser-ökoszisztémájában (a szumátrai orangutánok utolsó élőhelyén) a Doppler radar a következőkben nyújt segítséget:

1. Orvvadászat elleni felügyelet

• 60 GHz-es radar érzékeli az emberi mozgást sűrű lombozaton keresztül
• 92%-os pontossággal különbözteti meg az orvvadászokat az állatoktól
• Egységenként 5 km-es sugarú kört fed le (szemben az infravörös kamerák 500 méterével)

2. Lombkorona-megfigyelés

• Milliméteres hullámú radar követi nyomon a fák kilengésének mintázatát
• Valós időben azonosítja az illegális fakitermelési tevékenységet
• A kísérleti területeken 43%-kal csökkent a jogosulatlan fakitermelés

A rendszer alacsony energiafogyasztása (15 W/érzékelő) lehetővé teszi a napelemes működést távoli helyszíneken, gyanús tevékenységek észlelésekor pedig műholdon keresztül küld riasztásokat.

Kihívások és jövőbeli irányok

Az ígéretes eredmények ellenére a széles körű elterjedés számos megvalósítási akadályba ütközik:

1. Technikai korlátok

• A magas páratartalom (>80% relatív páratartalom) gyengítheti a magasabb frekvenciájú jeleket
• A sűrű városi környezet többutas interferenciát hoz létre
• Korlátozott helyi műszaki szakértelem a karbantartáshoz

2. Gazdasági tényezők

• Az áramérzékelők költségei (3000–8000 dollár/egység) kihívást jelentenek a helyi költségvetések számára
• A pénzügyi nehézségekkel küzdő önkormányzatok megtérülési számításai nem egyértelműek
• A külföldi beszállítóktól való függőség az alapvető alkatrészek tekintetében

3. Intézményi akadályok

• Az ügynökségek közötti adatmegosztás továbbra is problémás
• Szabványosított protokollok hiánya a radaradatok integrációjához
• Szabályozási késedelmek a spektrumkiosztásban

A felmerülő megoldások közé tartoznak:

• Páratartalomnak ellenálló 77 GHz-es rendszerek fejlesztése
• Helyi összeszerelő létesítmények létrehozása a költségek csökkentése érdekében
• Kormányzati-akadémiai-ipari tudástranszfer programok létrehozása
• Fokozatos bevezetési stratégiák megvalósítása, kezdve a nagy hatású területekkel

A jövőbeli alkalmazások a következők:

• Drón alapú radarhálózatok katasztrófa-felméréshez
• Automatizált földcsuszamlás-észlelő rendszerek
• Intelligens halászati övezet-megfigyelés a túlhalászás megelőzése érdekében
• Tengerparti eróziókövetés milliméteres hullámhosszú pontossággal

Megfelelő beruházásokkal és szakpolitikai támogatással a Doppler radartechnológia Indonézia digitális átalakulásának sarokkövévé válhat, növelve a 17 000 sziget ellenálló képességét, miközben új, csúcstechnológiás munkahelyeket teremtve helyben. Az indonéz tapasztalatok azt mutatják, hogy a fejlett érzékelő technológiák hogyan adaptálhatók a fejlődő országok egyedi kihívásainak kezelésére, ha megfelelő lokalizációs stratégiákkal alkalmazzák őket.

Kérjük, vegye fel a kapcsolatot a Honde Technology Co., LTD.-vel.

Email: info@hondetech.com

Cég weboldala:www.hondetechco.com

Tel.: +86-15210548582