Практическое применение и анализ влияния доплеровских радиолокационных датчиков в Индонезии.

Прорывные применения в спасении при стихийных бедствиях

Индонезия, крупнейшее в мире архипелажное государство, расположенное вдоль Тихоокеанского огненного кольца, постоянно сталкивается с угрозами землетрясений, цунами и других стихийных бедствий. Традиционные методы поиска и спасения часто оказываются неэффективными в сложных ситуациях, таких как полное обрушение зданий, где технология радиолокационного обнаружения на основе эффекта Доплера предлагает инновационные решения. В 2022 году совместная тайваньско-индонезийская исследовательская группа разработала радиолокационную систему, способную обнаруживать дыхание выживших сквозь бетонные стены, что представляет собой качественный скачок в возможностях обнаружения жизней после стихийных бедствий.

Ключевое новшество этой технологии заключается в интеграции радара с частотной модуляцией непрерывного излучения (FMCW) и передовых алгоритмов обработки сигналов. Система использует две последовательности точных измерений для преодоления помех сигнала от обломков: первая оценивает и компенсирует искажения, вызванные крупными препятствиями, а вторая фокусируется на обнаружении едва заметных движений грудной клетки (обычно амплитудой 0,5-1,5 см) от дыхания для точного определения местоположения выживших. Лабораторные испытания демонстрируют способность системы проникать сквозь бетонные стены толщиной 40 см и обнаруживать дыхание на расстоянии до 3,28 метров позади, с точностью позиционирования в пределах ±3,375 см – что значительно превосходит возможности обычного оборудования для обнаружения живых людей.

Эффективность работы системы была подтверждена в ходе моделирования спасательных операций. При размещении четырех добровольцев за бетонными стенами различной толщины система успешно обнаружила дыхательные сигналы всех испытуемых, демонстрируя надежную работу даже в самых сложных условиях — при толщине стены в 40 см. Этот бесконтактный подход исключает необходимость проникновения спасателей в опасные зоны, значительно снижая риск получения травм. В отличие от традиционных акустических, инфракрасных или оптических методов, доплеровский радар работает независимо от темноты, дыма или шума, обеспечивая круглосуточную работу в течение критически важного «золотого 72-часового» периода спасательных работ.

Таблица: Сравнительная оценка эффективности технологий обнаружения живых организмов при проникновении.

Инновационная ценность системы выходит за рамки технических характеристик и касается ее практической применимости. Устройство состоит всего из трех компонентов: радиолокационного модуля FMCW, компактного вычислительного блока и литий-ионного аккумулятора 12 В – все весом менее 10 кг, что позволяет одному оператору осуществлять его переноску. Эта легкая конструкция идеально подходит для архипелажной географии Индонезии и условий поврежденной инфраструктуры. Планы по интеграции технологии с дронами и роботизированными платформами позволят еще больше расширить ее применение в труднодоступных районах.

С точки зрения общества, проникающий радар обнаружения живых людей может значительно повысить возможности Индонезии по реагированию на стихийные бедствия. Во время землетрясения и цунами в Палу в 2018 году традиционные методы оказались неэффективными в бетонных обломках, что привело к предотвратимым жертвам. Широкое внедрение этой технологии может повысить показатели обнаружения выживших на 30-50% в подобных стихийных бедствиях, потенциально спасая сотни или тысячи жизней. Как подчеркнул профессор Алоиус Адья Прамудита из Университета Телком в Индонезии, конечная цель этой технологии идеально соответствует стратегии смягчения последствий стихийных бедствий Национального агентства по управлению стихийными бедствиями (BNPB): «снижение числа жертв и ускорение восстановления».

Активно ведутся работы по коммерциализации: исследователи сотрудничают с отраслевыми партнерами, чтобы превратить лабораторный прототип в надежное спасательное оборудование. Учитывая частую сейсмическую активность в Индонезии (в среднем более 5000 подземных толчков в год), эта технология может стать стандартным оборудованием для Национального управления по борьбе со стихийными бедствиями (BNPB) и региональных агентств по ликвидации последствий стихийных бедствий. Исследовательская группа прогнозирует развертывание в полевых условиях в течение двух лет, при этом ожидается снижение стоимости единицы продукции с нынешних 15 000 долларов за прототип до менее чем 5000 долларов в масштабах производства, что сделает ее доступной для местных органов власти во всех 34 провинциях Индонезии.

Приложения для интеллектуального управления транспортом

Хронические пробки в Джакарте (7-е место в мире по этому показателю) подтолкнули к инновационному применению доплеровского радара в интеллектуальных транспортных системах. В рамках городской инициативы «Умный город 4.0» на ключевых перекрестках установлено более 800 радарных датчиков, что позволило достичь следующих результатов:

• Снижение загруженности дорог в часы пик на 30% благодаря адаптивному управлению светофорами.
• Улучшение средней скорости движения транспортных средств на 12% (с 18 до 20,2 км/ч).
• Сокращение среднего времени ожидания на пилотных перекрестках на 45 секунд.

Система использует превосходные характеристики доплеровского радара 24 ГГц в условиях тропических дождей (точность обнаружения 99% против 85% у камер во время сильных ливней) для отслеживания скорости, плотности движения и длины очереди транспортных средств в режиме реального времени. Интеграция данных с Центром управления дорожным движением Джакарты позволяет динамически корректировать время работы светофоров каждые 2-5 минут в зависимости от фактического транспортного потока, а не от фиксированного расписания.

Пример из практики: Улучшение дорожного коридора Гатот-Суброто

• На участке протяженностью 4,3 км установлено 28 радарных датчиков.
• Адаптивные светофоры сократили время в пути с 25 до 18 минут.
• Выбросы CO₂ сократились на 1,2 тонны в сутки.
• На 35% меньше нарушений правил дорожного движения выявлено с помощью автоматизированных систем контроля.

Гидрологический мониторинг для предотвращения наводнений

В Индонезии в системы раннего предупреждения о наводнениях интегрирована технология доплеровского радара, применяемая в 18 крупных речных бассейнах. Проект в бассейне реки Чиливунг является ярким примером такого применения:

• Двенадцать радиолокационных станций измерения расхода воды измеряют скорость течения каждые 5 минут.
• В сочетании с ультразвуковыми датчиками уровня воды для расчета расхода
• Данные передаются по сетям GSM/LoRaWAN в центральные модели прогнозирования наводнений.
• В Большой Джакарте время предупреждения о приближении пожара увеличено с 2 до 6 часов.

Бесконтактное измерение с помощью радара оказывается особенно ценным в условиях наводнений, содержащих большое количество мусора, где традиционные измерители течения оказываются неэффективными. Установка на мостах позволяет избежать опасностей, связанных с нахождением предметов в воде, и обеспечивает непрерывный мониторинг, не зависящий от заиливания.

Сохранение лесов и защита дикой природы

В экосистеме Леусер на Суматре (последнем ареале обитания суматранских орангутанов) доплеровский радар помогает в следующем:

1. Наблюдение за борьбой с браконьерством

• Радар с частотой 60 ГГц обнаруживает движение людей сквозь густую листву.
• Отличает браконьеров от животных с точностью до 92%.
• Один блок обеспечивает покрытие в радиусе 5 км (против 500 м у инфракрасных камер).

2. Мониторинг растительного покрова

• Радар миллиметрового диапазона отслеживает характер качания деревьев.
• Выявляет незаконную вырубку леса в режиме реального времени.
• В пилотных районах удалось сократить несанкционированную вырубку леса на 43%.

Низкое энергопотребление системы (15 Вт/датчик) позволяет ей работать на солнечной энергии в удаленных местах, передавая оповещения через спутник при обнаружении подозрительной активности.

Вызовы и направления дальнейших исследований

Несмотря на многообещающие результаты, широкое внедрение сталкивается с рядом препятствий:

1. Технические ограничения

• Высокая влажность (>80% относительной влажности) может ослаблять сигналы высоких частот.
• Плотная городская застройка создает многолучевые помехи.
• Ограниченный местный технический опыт в области технического обслуживания.

2. Экономические факторы

• Текущая стоимость датчиков (3000–8000 долларов США за единицу) создает проблемы для местных бюджетов.
• Расчеты рентабельности инвестиций для муниципалитетов, испытывающих нехватку средств, неясны.
• Зависимость от иностранных поставщиков основных компонентов.

3. Институциональные препятствия

• Обмен данными между ведомствами по-прежнему сопряжен с проблемами.
• Отсутствие стандартизированных протоколов для интеграции радиолокационных данных.
• Задержки в регулировании распределения частотного спектра

К числу новых решений относятся:

• Разработка влагостойких систем на частоте 77 ГГц
• Создание местных сборочных предприятий для снижения затрат
• Создание программ обмена знаниями между правительством, академическими кругами и промышленностью.
• Внедрение поэтапных стратегий развертывания, начиная с регионов с наиболее значимыми последствиями.

В перспективе планируется внедрение следующих областей применения:

• Сети радаров на основе беспилотных летательных аппаратов для оценки последствий стихийных бедствий
• Автоматизированные системы обнаружения оползней
• Интеллектуальный мониторинг рыболовных зон для предотвращения перелова рыбы.
• Отслеживание эрозии побережья с точностью до миллиметровых волн.

При надлежащих инвестициях и государственной поддержке технология доплеровского радара может стать краеугольным камнем цифровой трансформации Индонезии, повышая устойчивость ее 17 000 островов и создавая новые высокотехнологичные рабочие места на местном уровне. Индонезийский опыт демонстрирует, как передовые сенсорные технологии могут быть адаптированы для решения уникальных проблем развивающихся стран при условии внедрения соответствующих стратегий локализации.

Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Веб-сайт компании:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582