როგორ ქმნიან ჰიდროლოგიური რადარის ნაკადის მრიცხველები რეალურ დროში ელექტროკარდიოგრამას ქალაქის „დაფარული სისხლძარღვოვანი სისტემისთვის“

როდესაც შტორმები იწყება, ზედაპირული წყალდიდობა მხოლოდ სიმპტომია - ნამდვილი კრიზისი მიწისქვეშეთში იფეთქებს. მიკროტალღური ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია ბეტონისა და ნიადაგის გარღვევა, ურბანული მიწისქვეშა მილსადენების ქსელების ყველაზე საშიშ საიდუმლოებებს ავლენს.

1870 წელს ლონდონის მუნიციპალურ ინჟინერს, ჯოზეფ ბაზალგეტს, ვერასდროს წარმოედგინა, რომ 150 წლის შემდეგ, მსოფლიოში პირველი თანამედროვე კანალიზაციის სისტემისთვის დაპროექტებული აგურის გვირაბების სიღრმეში, მიკროტალღური სხივი წყლის ყველა მორევს დაასკანირებდა.

დღეს, მსოფლიოს ქალაქების ზედაპირის ქვეშ, ადამიანების მიერ აგებული უდიდესი, თუმცა ნაკლებად შესწავლილი ეკოსისტემა - მიწისქვეშა მილსადენების ქსელი იმალება. ეს „ურბანული სისხლძარღვები“ მუდმივად ატარებს წვიმის წყალს, კანალიზაციას და ისტორიულ ნალექსაც კი, თუმცა ჩვენი გაგება მათ შესახებ ხშირად მხოლოდ ნახაზებითა და ვარაუდებით შემოიფარგლება.

მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ჰიდროლოგიური რადარის ნაკადის მრიცხველები მიწისქვეშ დაეშვნენ, დაიწყო ქალაქის „მიწისქვეშა პულსის“ შესახებ ნამდვილი კოგნიტური რევოლუცია.

ტექნოლოგიური გარღვევა: როდესაც მიკროტალღური ღუმელები ბნელ ტურბულენტობას ხვდება

მიწისქვეშა ნაკადის ტრადიციული გაზომვა სამი ძირითადი დილემის წინაშე დგას:

1. ოპერაციების შეწყვეტა შეუძლებელია: ქალაქების დახურვა აღჭურვილობის დასამონტაჟებლად შეუძლებელია
2. ექსტრემალური გარემო: კოროზიული, ნალექით სავსე, წნევით სავსე, ბიოგაზით მდიდარი პირობები
3. მონაცემთა შავი ხვრელები: ხელით შემოწმების შემთხვევითობა და შეფერხება

რადარის ნაკადის მრიცხველის გადაწყვეტა თავისი ფიზიკით პოეტურია:

მუშაობის პრინციპი:

1. უკონტაქტო შეღწევა: სენსორი დამონტაჟებულია საინსპექციო ლილვის ზედა ნაწილში; მიკროტალღური სხივი აღწევს ჰაერ-წყლის ინტერფეისში და ეცემა წყლის ნაკადს.
2. დოპლერული ტომოგრაფია: ზედაპირული ტალღებიდან და არეკლილი შეწონილი ნაწილაკებიდან სიხშირის ცვლილებების ანალიზით, ის ერთდროულად ითვლის ნაკადის სიჩქარეს და წყლის დონეს.
3. ინტელექტუალური ალგორითმები: ჩაშენებული ხელოვნური ინტელექტი ფილტრავს ხმაურს, როგორიცაა კედლის ანარეკლი და ბუშტების ჩარევა, და იღებს სუფთა ნაკადის სიგნალებს.

ძირითადი სპეციფიკაციები (ძირითადი აღჭურვილობის მაგალითი):

• გაზომვის სიზუსტე: სიჩქარე ±0.02 მ/წმ, წყლის დონე ±2 მმ
• შეღწევადობის დიაპაზონი: წყლის ზედაპირიდან მაქსიმალური მანძილი 10 მ
• გამომავალი დენი: 4-20mA + RS485 + LoRaWAN უსადენო
• ენერგომოხმარება: შეუძლია უწყვეტად მუშაობა მზის ენერგიაზე

ოთხი გამოყენების სცენარი, რომელიც ცვლის ურბანულ ბედს

სცენარი 1: ტოკიოს „მიწისქვეშა ტაძრის“ ჭკვიანი განახლება
ტოკიოს მეტროპოლიტენის გარე მიწისქვეშა გამტარი არხი — ცნობილი „მიწისქვეშა ტაძარი“ — 32 კრიტიკულ კვანძზე რადარის ნაკადის მრიცხველის ქსელი განათავსა. 2023 წლის სექტემბრის ტაიფუნის დროს სისტემამ იწინასწარმეტყველა, რომ C გვირაბი 47 წუთში მიაღწევდა გამტარუნარიანობას და ავტომატურად გაააქტიურა მესამე სატუმბი სადგური წინასწარ, რითაც თავიდან აიცილა წყალდიდობა ექვს ზედა დინების რაიონში. გადაწყვეტილების მიღება „რეალურ დროიდან“ „მომავლის პროგნოზირებაზე“ გადავიდა.

სცენარი 2: ნიუ-იორკის საუკუნოვანი ქსელი „ციფრული ფიზიკური“
ნიუ-იორკის გარემოს დაცვის დეპარტამენტმა ქვემო მანჰეტენში 1900 წლით დათარიღებული თუჯის მილების რადარით სკანირება ჩაატარა. მათ აღმოაჩინეს, რომ 1.2 მეტრი დიამეტრის მილი თავისი დაპროექტებული სიმძლავრის მხოლოდ 34%-ით მუშაობდა. მიზეზი: შიგნით კალციფიცირებული სტალაქტიტის მსგავსი დეპოზიტები (და არა ტრადიციული ნალექის დაგროვება). ამ მონაცემებზე დაყრდნობით მიზანმიმართულმა გამორეცხვამ აღდგენის ხარჯები 82%-ით შეამცირა.

სცენარი 3: შენჟენის „ღრუბლების ქალაქის“ შესრულების დადასტურება
შენჟენის გუანგმინის რაიონში, მშენებლობის დეპარტამენტმა ყველა „ღრუბლისებრი ობიექტის“ (გამტარი ტროტუარი, წვიმის ბაღები) გამოსასვლელ მილებთან მინი რადარის მრიცხველები დაამონტაჟა. მონაცემები დადასტურდა: 30 მმ ნალექის დროს, კონკრეტულმა ბიოშეკავების აუზმა პიკური ნაკადი 2.1 საათით შეაფერხა, დაპროექტებულ 1.5 საათამდე შედარებით. ამან შესაძლებელი გახადა ნახტომი „მშენებლობის მიღებიდან“ „შესრულების აუდიტზე“.

სცენარი 4: ქიმიური პარკის მიწისქვეშა დაცვის „მეორე დონის განგაში“
შანხაის ქიმიური მრეწველობის პარკის მიწისქვეშა საგანგებო მილსადენების ქსელში, რადარის ნაკადის მრიცხველები დაკავშირებულია წყლის ხარისხის სენსორებთან. როდესაც დაფიქსირდა ანომალიური ნაკადი + pH-ის უეცარი ცვლილება, სისტემა 12 წამის განმავლობაში ამოიცნობდა და ავტომატურად ხურავდა სამ ზედა დინების სარქველს, რითაც პოტენციური დაბინძურება შემოიფარგლებოდა მილის 200 მეტრიან მონაკვეთზე.

ეკონომიკა: „უხილავი აქტივის“ დაზღვევა

გლობალური მუნიციპალური პრობლემების მოგვარების გზები:

• აშშ-ის გარემოს დაცვის სააგენტოს შეფასებით, მილების უცნობი დეფექტების გამო აშშ-ის წყლის რესურსების წლიური დანაკარგები 7 მილიარდ დოლარს შეადგენს.
• ევროკომისიის ანგარიში: მუნიციპალური წყალდიდობების 30% სინამდვილეში გამოწვეულია მიწისქვეშა ფარული პრობლემებით, როგორიცაა არასწორი შეერთებები და უკუდინება.

რადარის მონიტორინგის ეკონომიკური ლოგიკა (10 კმ-იანი მილსადენის ქსელის მაგალითისთვის):

• ტრადიციული ხელით შემოწმება: წლიური ღირებულება ~$150 ათასი, მონაცემები <50/წელიწადში, დაგვიანებული რეაგირება
• რადარის მონიტორინგის ქსელი: საწყისი ინვესტიცია 250 ათასი აშშ დოლარი (25 მონიტორინგის წერტილი), წლიური ექსპლუატაციისა და მოვლა-შენახვის ღირებულება 30 ათასი აშშ დოლარი
• რაოდენობრივი სარგებელი:
  • ერთი საშუალო მასშტაბის წყალდიდობის პრევენცია: 500 ათასი დოლარიდან 2 მილიონ დოლარამდე
  • არასაჭირო გათხრების შემოწმების 10%-ით შემცირება: $80 ათასი წელიწადში
  • ქსელის სიცოცხლის ხანგრძლივობის 15-20%-ით გაზრდა: მილიონობით ღირებულების აქტივების შენარჩუნება
• ანაზღაურების პერიოდი: საშუალოდ 1.8–3 წელი

მონაცემთა რევოლუცია: „მილებიდან“ „ურბანულ ჰიდროლოგიურ ნერვულ სისტემამდე“

ერთი კვანძის მონაცემებს შეზღუდული ღირებულება აქვს, მაგრამ როდესაც რადარის ქსელები ყალიბდება:

ლონდონის DeepMap პროექტი:
1860 წლიდან დღემდე მილსადენების ქსელის ციფრული რუკები, რომლებიც გადაფარულია რეალურ დროში რადარის ნაკადის მონაცემებით და გაერთიანებულია მიწისქვეშა ამინდის რადარსა და ჩაძირვის მონიტორინგთან, რათა შეიქმნას მსოფლიოში პირველი ურბანული 4D ჰიდროლოგიური მოდელი. 2024 წლის იანვარში, ამ მოდელმა ზუსტად იწინასწარმეტყველა ზღვის წყლის უკუდინება ჩელსის რაიონის მიწისქვეშა მდინარეში კონკრეტული მოქცევისა და ნალექის პირობებში, რამაც შესაძლებელი გახადა დროებითი წყალდიდობის ბარიერების განთავსება 72 საათით ადრე.

სინგაპურის „Pipe Digital Twin“:
მილის თითოეულ სეგმენტს აქვს არა მხოლოდ 3D მოდელი, არამედ „ჯანმრთელობის ჩანაწერიც“: ნაკადის საბაზისო დონე, დანალექის სიჩქარის მრუდი, სტრუქტურული ვიბრაციის სპექტრი. რეალურ დროში რადარის მონაცემების ამ ჩანაწერებთან შედარებით, ხელოვნურ ინტელექტს შეუძლია 26 ქვეჯანმრთელობის მდგომარეობის იდენტიფიცირება, როგორიცაა „მილის ხველა“ (პათოლოგიური წყლის ჩაქუჩი) და „ათეროსკლეროზი“ (დაჩქარებული აქერცვლა).

გამოწვევები და მომავალი: ბნელი სამყაროს ტექნოლოგიური საზღვარი

მიმდინარე შეზღუდვები:

• სიგნალის სირთულე: სრული მილის ნაკადის, წნევითი ნაკადის და აირადი-თხევადი ორფაზიანი ნაკადის ალგორითმები კვლავ საჭიროებს ოპტიმიზაციას.
• ინსტალაციის დამოკიდებულება: საწყისი ინსტალაცია კვლავ მოითხოვს ინსპექტირების ლილვებში ხელით შესვლას.
• მონაცემთა სილოსები: მილსადენების ქსელის მონაცემები წყლის, დრენაჟის, მეტროსა და ენერგეტიკის დეპარტამენტებში კვლავ ფრაგმენტულია.

ახალი თაობის რევოლუციური მიმართულებები:

1. დრონზე დამონტაჟებული რადარი: ავტომატურად სკანირებადია რამდენიმე საინსპექციო ლილვი ხელით შეყვანის გარეშე.
2. განაწილებული ოპტიკურ-ბოჭკოვანი + რადარის შერწყმა: ზომავს როგორც ნაკადს, ასევე მილის კედლის სტრუქტურულ დაძაბულობას.
3. კვანტური რადარის პროტოტიპი: იყენებს კვანტური ჩახლართულობის პრინციპებს, რაც თეორიულად საშუალებას აძლევს „ნიადაგის გავლით“ პირდაპირ განსაზღვროს სამგანზომილებიანი ნაკადის მიმართულება დამარხულ მილებში.

ფილოსოფიური რეფლექსია: როდესაც ქალაქი იწყებს „შინაგანად ყურებას“

ძველ საბერძნეთში დელფის ტაძარზე წარწერა იყო „შეიცან თავი შენი“. თანამედროვე ქალაქისთვის ყველაზე რთული „შემეცნება“ სწორედ მისი მიწისქვეშა ნაწილია - ეს ინფრასტრუქტურები, რომლებიც აშენდა, დამარხეს და შემდეგ დავიწყებას მიეცა.

ჰიდროლოგიური რადარის ნაკადის მრიცხველები არა მხოლოდ მონაცემთა ნაკადებს, არამედ კოგნიტური შესაძლებლობების გაფართოებასაც უზრუნველყოფენ. ისინი ქალაქს პირველად საშუალებას აძლევს, უწყვეტად და ობიექტურად „იგრძნოს“ საკუთარი მიწისქვეშა პულსი, გადავიდეს „სიბრმავიდან“ „გამჭვირვალობაზე“ საკუთარი მიწისქვეშა სამყაროს მიმართ.

დასკვნა: „მიწისქვეშა ლაბირინთიდან“ „ინტელექტუალურ ორგანომდე“

ყოველი ნალექი ქალაქის მიწისქვეშა სისტემისთვის „სტრეს-ტესტია“. წარსულში ტესტის შედეგების დანახვა მხოლოდ ზედაპირზე შეგვეძლო (ტბორვა, წყალდიდობა); ახლა კი საბოლოოდ შეგვიძლია დავაკვირდეთ თავად ტესტირების პროცესს.

ბნელ მიწისქვეშა შახტებში დამონტაჟებული ეს სენსორები ქალაქის სისხლძარღვებში ჩანერგილი „ნანორობოტების“ მსგავსია, რომლებიც უძველეს ინფრასტრუქტურას უახლეს მონაცემთა წყაროდ გარდაქმნიან. ისინი ბეტონის ქვეშ მომდინარე წყალს საშუალებას აძლევს, სინათლის სიჩქარით (მიკროტალღური ღუმელები) და ბიტების სახით შევიდეს ადამიანის გადაწყვეტილების მიღების ციკლში.

როდესაც ქალაქის „მიწისქვეშა სისხლის ნაკადი“ რეალურ დროში ჩურჩულს იწყებს, ჩვენ ვხედავთ არა მხოლოდ ტექნოლოგიურ განახლებას, არამედ ურბანული მმართველობის პარადიგმების ღრმა ტრანსფორმაციას - ხილულ სიმპტომებზე რეაგირებიდან უხილავი ესენციების გაგებამდე.

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

მეტი წყლის რადარის სენსორებისთვის ინფორმაცია,

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

Email: info@hondetech.com

კომპანიის ვებსაიტი:www.hondetechco.com

ტელ: +86-15210548582