პიეზორეზისტული წყლის დონის სენსორები სინგაპურში: პრაქტიკული გამოყენება და შემთხვევების შესწავლა

პიეზორეზისტული წყლის დონის სენსორები სინგაპურის წყლის მართვის ყოვლისმომცველი სტრატეგიის განუყოფელი ნაწილი გახდა, რაც მხარს უჭერს ქვეყნის გადასვლას „ჭკვიანი წყლის ქსელზე“. ეს სტატია იკვლევს ამ მძლავრი და ზუსტი სენსორების მრავალფეროვან გამოყენებას სინგაპურის ურბანული წყლის სისტემებში, წყალდიდობის პრევენციიდან დაწყებული, წყალსაცავის მართვამდე და ჭკვიან წყლის ქსელებამდე. როგორც ტექნოლოგია, რომელიც წყლის წნევას ელექტრო სიგნალებად გარდაქმნის პიეზორეზისტული ელემენტების მეშვეობით, ეს სენსორები სინგაპურის საზოგადოებრივი კომუნალური მომსახურების საბჭოს (PUB) აწვდიან საიმედო, რეალურ დროში მონაცემებს ოპერაციების ოპტიმიზაციისთვის, სისტემის მდგრადობის გასაზრდელად და ქვეყნის რთულ წყლის ინფრასტრუქტურაში მომსახურების მიწოდების გასაუმჯობესებლად.

სინგაპურის წყლის სექტორში პიეზორეზისტული ზონდირების შესავალი

სინგაპურის გზა წყლის მართვის სფეროში გლობალური ლიდერის სტატუსის მოპოვების აუცილებლობამ განაპირობა. როგორც პატარა კუნძულოვანი ერი, შეზღუდული ბუნებრივი წყლის რესურსებით და კლიმატის ცვლილების ზემოქმედების, როგორიცაა ინტენსიური ნალექები და ზღვის დონის აწევა, მაღალი მგრძნობელობით, სინგაპურმა დიდი ინვესტიციები ჩადო ინოვაციურ წყლის ტექნოლოგიებში. მათ შორის, პიეზორეზისტული წყლის დონის სენსორები ქვეყნის წყლის მონიტორინგის ინფრასტრუქტურის კრიტიკულ კომპონენტად იქცა, რაც მრავალფეროვან წყლის გარემოში შეუდარებელ საიმედოობასა და სიზუსტეს გვთავაზობს.

პიეზორეზისტული სენსორები მუშაობენ იმ პრინციპით, რომ გარკვეული მასალები ცვლის ელექტრულ წინააღმდეგობას მექანიკური სტრესის ზემოქმედებისას. წყლის დონის აპლიკაციებში ეს სენსორები ზომავენ წყლის სვეტის მიერ განხორციელებულ ჰიდროსტატიკურ წნევას, რომელიც პირდაპირპროპორციულია წყლის სიმაღლისა. ეს ფიზიკური დამოკიდებულება საშუალებას იძლევა წყლის დონის ზუსტად განსაზღვრისა წყლის გამჭვირვალობის, სიმღვრივის ან შეწონილი მყარი ნაწილაკების არსებობის მიუხედავად - ფაქტორები, რომლებიც ხშირად გამოწვევას უქმნის ალტერნატიულ ტექნოლოგიებს, როგორიცაა ულტრაბგერითი ან ოპტიკური სენსორები.

სინგაპურის წყლის ეროვნულმა სააგენტომ, საზოგადოებრივი კომუნალური მომსახურების საბჭომ (PUB), სტრატეგიულად განათავსა პიეზორეზისტული სენსორები წყლის მართვის მრავალ სფეროში. ეს განლაგებები სინგაპურის რამდენიმე უნიკალურ გამოწვევას წყვეტს: წყალდიდობის ზუსტი პროგნოზირების საჭიროებას ტროპიკულ კლიმატში, რომელიც მიდრეკილია ინტენსიური ნალექებისკენ, წყალსაცავის ზუსტი მართვის მოთხოვნას უმიწოდიან ქვეყანაში, სადაც მრავალი ურბანული წყალსაცავი შეიქმნა და სანდო მონაცემების მოთხოვნას სულ უფრო რთული და ურთიერთდაკავშირებული წყალმომარაგების ქსელის ფუნქციონირებისთვის.

სინგაპურის წყლის ისტორია ტრანსფორმაციის ისტორიაა - წყლის დეფიციტიდან წყლის უსაფრთხოებამდე. ქვეყნის ოთხი ეროვნული ონკანი (ადგილობრივი წყალშემკრები აუზის წყალი, იმპორტირებული წყალი, ახალი წყალი და გაუმარილიანებული წყალი) წარმოადგენს წყალმომარაგების დივერსიფიცირებულ სტრატეგიას, სადაც თითოეული კომპონენტი საჭიროებს ფრთხილად მონიტორინგს. პიეზორეზისტული სენსორები ხელს უწყობენ ამ სტრატეგიას ზუსტი, რეალურ დროში მონაცემების მიწოდებით, რომლებიც საჭიროა ოთხივე ონკანში ოპერაციების ოპტიმიზაციისთვის, განსაკუთრებით ადგილობრივ წყალშემკრებ სისტემებში, რომლებიც ამჟამად წყალს სინგაპურის ტერიტორიის ორი მესამედიდან აგროვებენ.

პიეზორეზისტული ტექნოლოგიის დანერგვა შეესაბამება სინგაპურის უფრო ფართო ინიციატივას „ჭკვიანი ერი“, რომელიც ხაზს უსვამს მონაცემებზე დაფუძნებულ გადაწყვეტილების მიღებას ყველა სექტორში. წყლის მართვის სფეროში ეს ნიშნავს სენსორებს, რომლებიც არა მხოლოდ გაზომვებს უზრუნველყოფენ, არამედ შეუფერხებლად ინტეგრირდებიან მოწინავე ანალიტიკურ პლატფორმებთან, რაც უზრუნველყოფს პროგნოზირებად მოვლა-პატრონობას, ავტომატიზირებულ მართვის სისტემებს და ადრეული გაფრთხილების შესაძლებლობებს. პიეზორეზისტული სენსორების სიმტკიცე - მათი უნარი, შეინარჩუნონ სიზუსტე ბიოდაბინძურების, ტემპერატურის რყევების და გრძელვადიანი განლაგების მიუხედავად - მათ განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის სინგაპურის ტროპიკული გარემოსთვის და PUB-ის მიერ მონაცემთა ხარისხისა და სისტემის საიმედოობის მკაცრი სტანდარტებისთვის.

წყალდიდობის მონიტორინგისა და ადრეული გაფრთხილების სისტემები

სინგაპურის ტროპიკული კლიმატი ინტენსიურ ნალექებს იწვევს, რამაც შეიძლება სწრაფად გადატვირთოს სადრენაჟე სისტემები, რაც ქალაქის მდგრადობისთვის წყალდიდობის მყარ მონიტორინგს აუცილებელს ხდის. საზოგადოებრივი კომუნალური მომსახურების საბჭომ (PUB) წყალდიდობის რისკის მართვის სტრატეგიის ფარგლებში დანერგა პიეზორეზისტული წყლის დონის სენსორების ფართო ქსელი, რითაც შექმნა მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე მოწინავე ქალაქის წყალდიდობის გამაფრთხილებელი სისტემა. ეს სენსორები უზრუნველყოფენ კუნძულის მკვრივ ურბანულ ლანდშაფტში წყალდიდობის მოვლენების პროგნოზირების, მონიტორინგისა და მათზე რეაგირებისთვის საჭირო კრიტიკულ მონაცემებს.

სენსორების განლაგება მაღალი რისკის ზონებში

PUB-მა სტრატეგიულად დაამონტაჟა პიეზორეზისტული სენსორები სინგაპურის სადრენაჟე ქსელის დაახლოებით 200 საკვანძო ადგილას, განსაკუთრებით დაბლობ რაიონებსა და ისტორიულ წყალდიდობის კერებში57. ეს სენსორები განუწყვეტლივ აკონტროლებენ წყლის დონეს არხებში, სადრენაჟე სისტემებსა და მდინარეებში, რეალურ დროში აწვდიან მონაცემებს PUB-ის ცენტრალური მართვის სისტემებს. პიეზორეზისტული ტექნოლოგია ამ აპლიკაციებისთვის შეირჩა სინგაპურის რთულ გარემო პირობებში მისი განსაკუთრებული საიმედოობის გამო - მაღალი ტენიანობა, ხშირი ძლიერი წვიმები და ნარჩენებით დატვირთული წყალდიდობის პოტენციალი, რამაც შეიძლება სხვა ტიპის სენსორები დააბინძუროს.

სენსორები ინტეგრირებული წყალდიდობის მონიტორინგის სისტემის ნაწილს წარმოადგენენ, რომელიც მოიცავს ნალექის რადარს, ვიდეომეთვალყურეობის კამერებს და წყლის ხარისხის მონიტორებს. თუმცა, პიეზორეზისტული წყლის დონის სენსორები ფუნდამენტურ ელემენტს წარმოადგენს, რაც კონკრეტულ ადგილებში წყალდიდობის რეალური რისკის ყველაზე პირდაპირ გაზომვას უზრუნველყოფს. მათი გაზომვები განსაკუთრებით ღირებულია, რადგან ისინი აღრიცხავენ ყველა ზედა დინების ჰიდროლოგიური პროცესის ინტეგრირებულ შედეგს - ნალექების ინტენსივობას, წყალშემკრები აუზის ჩამონადენის მახასიათებლებს და სადრენაჟე სისტემის მუშაობას - ერთ, ადვილად ინტერპრეტირებად პარამეტრში: წყლის სიღრმეში.

ავტომატური განგაშის მექანიზმები

სინგაპურის წყალდიდობის მონიტორინგის სისტემა იყენებს პიეზორეზისტული სენსორების მონაცემებს, რათა მრავალი არხის მეშვეობით ავტომატური შეტყობინებები წარმოქმნას. როდესაც წყლის დონე წინასწარ განსაზღვრულ ზღვრებს მიაღწევს (როგორც წესი, კრიტიკული სიღრმის 50%-ზე, 75%-ზე, 90%-ზე და 100%-ზე), სისტემა ააქტიურებს შეტყობინებებს SMS-ის, MyWaters მობილური აპლიკაციის და შიდა PUB-ის მართვის ოთახის ეკრანების მეშვეობით7. ეს ეტაპობრივი განგაშის მიდგომა საშუალებას იძლევა ეტაპობრივი რეაგირების, რუტინული მონიტორინგიდან საგანგებო ჩარევებამდე.

პიეზორეზისტული სენსორების მაღალი სიზუსტე (სრული მასშტაბის ±0.1% ბევრ ინსტალაციაში) უზრუნველყოფს, რომ შეტყობინებები დაფუძნებული იყოს ზუსტ გაზომვებზე, რაც მინიმუმამდე ამცირებს ცრუ განგაშს და ამავდროულად უზრუნველყოფს ადეკვატურ გაფრთხილების დროს. მაცხოვრებლებსა და ბიზნესებს შეუძლიათ გამოიწერონ შეტყობინებები სამ კონკრეტულ სენსორზე, რაც საშუალებას იძლევა პერსონალიზებული წყალდიდობის გაფრთხილებები განსაკუთრებული შეშფოთების ზონებისთვის.7 პერსონალიზაციის ეს დონე შესაძლებელია მხოლოდ იმიტომ, რომ პიეზორეზისტული სენსორები უზრუნველყოფენ მუდმივად საიმედო მონაცემებს, რომლებსაც PUB-ი და საზოგადოება ენდობა.

ინტეგრაცია წყალდიდობის კონტროლის ინფრასტრუქტურასთან

გამაფრთხილებელი სისტემების გარდა, პიეზორეზისტული სენსორების მონაცემები პირდაპირ აკონტროლებს წყალდიდობის შემცირების ავტომატიზირებულ ინფრასტრუქტურას სინგაპურის რამდენიმე ადგილას. ისეთ ადგილებში, როგორიცაა ორჩარდ როუდი - სავაჭრო უბანი, რომელმაც 2010 და 2011 წლებში სერიოზული წყალდიდობა განიცადა - სენსორების მონაცემები ააქტიურებს დროებითი წყალდიდობის ბარიერების მუშაობას და ააქტიურებს ძლიერ ტუმბოებს წყალდიდობის წყლების გადასამისამართებლად. სენსორების სწრაფი რეაგირების დრო (როგორც წესი, ერთ წამზე ნაკლები) კრიტიკულად მნიშვნელოვანია ამ აპლიკაციებისთვის, რაც საშუალებას აძლევს კონტროლის სისტემებს რეაგირება მოახდინონ წყალდიდობის პირობების გამწვავებამდე.

ერთ-ერთი აღსანიშნავი გამოყენებაა „წყალდიდობისგან დამცავი“ სარდაფის პროგრამა წყალდიდობისკენ მიდრეკილ ადგილებში მდებარე შენობებისთვის. აქ, მიწისქვეშა ავტოსადგომებზე დამონტაჟებული პიეზორეზისტული სენსორები უკავშირდება შენობის სიგნალიზაციის სისტემებს, რაც პირდაპირ აფრთხილებს შენობის მენეჯერებსა და მაცხოვრებლებს წყალდიდობის საფრთხის შესახებ.5 სენსორების მყარი კონსტრუქცია უზრუნველყოფს საიმედო მუშაობას ნაწილობრივ დატბორვის დროსაც კი, რაც ნაკლებად გამძლე ტექნოლოგიების გაუმართაობის საერთო მიზეზია.

შესრულება ექსტრემალური ამინდის მოვლენების დროს

სინგაპურის პიეზორეზისტული სენსორების ქსელმა თავისი ღირებულება დაამტკიცა მრავალი ექსტრემალური ნალექის დროს. მაგალითად, 2018 წლის ქარიშხლის დროს, რომელმაც ოთხ საათში თითქმის 160 მმ ნალექი დაატყდა თავს - სინგაპურის ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე ინტენსიური ნალექი - სენსორების ქსელმა PUB-ს კუნძულზე წყლის დონის შესახებ წუთ-წუთიანი განახლებები მიაწოდა. ამ მონაცემებმა წყალდიდობაზე რეაგირების ჯგუფების მიზნობრივი განლაგება და საზოგადოებასთან ზუსტი კომუნიკაციის საშუალება მისცა იმის შესახებ, თუ რომელი ტერიტორიები იყო ყველაზე მეტად რისკის ქვეშ.

სენსორული მონაცემების შემდგომი ანალიზი ასევე დაეხმარა PUB-ს სადრენაჟე სისტემის შეფერხებების იდენტიფიცირებასა და მომავალი ინფრასტრუქტურული ინვესტიციების ოპტიმიზაციაში. პიეზორეზისტული სენსორების უნარი, უზრუნველყონ ზუსტი გაზომვები ექსტრემალურ პირობებშიც კი, მათ განსაკუთრებით ღირებულს ხდის ამ სასამართლო ექსპერტიზისთვის, რადგან ისინი აღბეჭდავენ წყალდიდობის მოვლენების სრულ ჰიდროგრაფს მონაცემთა ხარვეზების გარეშე პიკური ნაკადების დროს.

წყალსაცავის და წყლის შენახვის მართვა

სინგაპურის ინოვაციური მიდგომა წყლის შენახვისა და რეზერვუარების მართვის მიმართ დიდწილად ეფუძნება წყლის დონის ზუსტ მონიტორინგს, სადაც პიეზორეზისტული სენსორები ცენტრალურ როლს ასრულებენ ამ კრიტიკული წყლის რესურსების ეფექტურობისა და უსაფრთხოების უზრუნველყოფაში. როგორც კუნძულოვანი ქალაქ-სახელმწიფო შეზღუდული ბუნებრივი წყლის რესურსებით, სინგაპურმა გარდაქმნა თავისი ურბანული ლანდშაფტი, რათა ფუნქციონირება გაეწია წყლის შემკრები ტერიტორიის ფუნქციად, შექმნა რეზერვუარების ფართო ქსელი, რომელიც ამჟამად აგროვებს წყალს ქვეყნის ხმელეთის ზედაპირის ორი მესამედიდან. ამ რეზერვუარების მართვა მოითხოვს წყლის დონის ზუსტ, რეალურ დროში მონაცემებს - მოთხოვნას, რომელსაც იდეალურად აკმაყოფილებს პიეზორეზისტული სენსორების ტექნოლოგია.

მარინა რეზერვუარის სისტემის მონიტორინგი

სინგაპურის ყველაზე ურბანიზებული წყალშემკრები აუზი, მარინას წყალსაცავი, წარმოადგენს პიეზორეზისტული სენსორების დახვეწილ გამოყენებას მასშტაბური წყლის შესანახ ობიექტებში. წყალსაცავის მასშტაბით სხვადასხვა სიღრმესა და ადგილას სტრატეგიულად განლაგებულია მრავალი სენსორი, რათა აკონტროლონ არა მხოლოდ წყლის საერთო დონე, არამედ სტრატიფიკაციის ეფექტები და ლოკალიზებული ვარიაციები3. ეს გაზომვები გადამწყვეტია რამდენიმე ოპერაციული ასპექტისთვის:

• წყალმომარაგების მართვა: წყლის დონის ზუსტი მონაცემები უზრუნველყოფს წყლის ოპტიმალური ამოღების მაჩვენებლებს, რაც ინარჩუნებს მიწოდებას და ამავდროულად თავიდან აგაცილებთ არასაჭირო შემცირებას.
• წვიმის წყლის შეგროვება: ნალექების დროს სენსორები ხელს უწყობენ იმის დადგენას, თუ რამდენი დამატებითი ჩამონადენი შეუძლია წყალსაცავს უსაფრთხოდ შეიწოვოს.
• მარილიანობის კონტროლი: მარინის კაშხალზე სენსორების მონაცემები უზრუნველყოფს კარიბჭის მუშაობას, რათა თავიდან იქნას აცილებული ზღვის წყლის შეღწევა და ამავდროულად უზრუნველყოფილი იყოს შესაბამისი გამონადენი.

მარინას წყალსაცავში არსებული პიეზორეზისტული სენსორები სპეციალურად შექმნილია იმისთვის, რომ გაუძლოს მლაშე წყლის პირობებს, სადაც მტკნარი წყალი ზღვას ხვდება, მასალები შერჩეულია ამ რთულ გარემოში კოროზიისადმი მდგრადი. მათი მტკიცე კონსტრუქცია საშუალებას იძლევა უწყვეტი მუშაობისა მინიმალური მოვლით, მუდმივი ჩაძირვისა და წყლის სხვადასხვა ქიმიურ შემადგენლობაში ზემოქმედების მიუხედავად.

დეცენტრალიზებული შენახვის ავზის მონიტორინგი

ძირითადი წყალსაცავების გარდა, პიეზორეზისტული სენსორები აკონტროლებენ წყლის დონეს სინგაპურის მრავალ დეცენტრალიზებულ საცავ ავზებში - კრიტიკულ ინფრასტრუქტურას კუნძულის წყალმომარაგების ქსელში წყლის წნევისა და საგანგებო რეზერვების შესანარჩუნებლად37. ეს გამოყენებები აჩვენებს სენსორების მრავალფეროვნებას:

• ქალაქის სახურავებზე დამონტაჟებული ავზები: მაღალსართულიან შენობებში სენსორები უზრუნველყოფენ ზედა სართულების წყლის ადეკვატურ მიწოდებას და ამავდროულად ხელს უშლიან გადმოდინებას.
• მომსახურების რეზერვუარები: ეს შუალედური შენახვის ობიექტები იყენებენ სენსორულ მონაცემებს ტუმბოს გრაფიკებისა და ენერგიის გამოყენების ოპტიმიზაციისთვის.
• საგანგებო შენახვა: გვალვის ან ინფრასტრუქტურის გაუმართაობის სცენარებისთვის შენარჩუნებული სტრატეგიული რეზერვები მზადყოფნაზე ყურადღებით კონტროლდება.

PUB-ს ამ აპლიკაციებისთვის აქვს სტანდარტიზებული პიეზორეზისტული სენსორები, რაც განპირობებულია მათი თანმიმდევრული მუშაობით სხვადასხვა ავზის გეომეტრიაში და SCADA სისტემებთან პირდაპირი ურთიერთქმედების შესაძლებლობით, რომლებიც ავტომატიზირებენ სინგაპურის წყლის განაწილების ქსელს.

ჩვენ ასევე შეგვიძლია შემოგთავაზოთ სხვადასხვა სახის გადაწყვეტილებები,

1. ხელის მრიცხველი მრავალპარამეტრიანი წყლის ხარისხისთვის

2. მცურავი ბუის სისტემა მრავალპარამეტრიანი წყლის ხარისხისთვის

3. ავტომატური საწმენდი ჯაგრისი მრავალპარამეტრიანი წყლის სენსორისთვის

4. სერვერებისა და პროგრამული უზრუნველყოფის უსადენო მოდულის სრული კომპლექტი, მხარს უჭერს RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN-ს

მეტი წყლის სენსორისთვის ინფორმაცია,

გთხოვთ, დაუკავშირდეთ Honde Technology Co., LTD-ს.

Email: info@hondetech.com

კომპანიის ვებსაიტი:www.hondetechco.com

ტელ: +86-15210548582