Пьезорезистивті су деңгейінің сенсорлары Сингапурдың кешенді суды басқару стратегиясының ажырамас бөлігіне айналды, бұл елдің «Ақылды су желісі» жүйесіне көшуін қолдайды. Бұл мақалада Сингапурдың қалалық су жүйелерінде осы сенімді және дәл сенсорлардың әртүрлі қолданылуы, су тасқынының алдын алудан бастап су қоймаларын басқаруға және ақылды су желілеріне дейін қарастырылады. Су қысымын пьезорезистивті элементтер арқылы электр сигналдарына айналдыратын технология ретінде бұл сенсорлар Сингапурдың Коммуналдық қызметтер кеңесіне (ПКҚ) операцияларды оңтайландыру, жүйенің тұрақтылығын арттыру және елдің күрделі су инфрақұрылымында қызмет көрсетуді жақсарту үшін сенімді, нақты уақыт режиміндегі деректер береді.
Сингапурдың су секторындағы пьезорезистивті сенсорға кіріспе
Сингапурдың су ресурстарын басқару саласындағы әлемдік көшбасшыға айналу жолындағы қадамы қажеттіліктен туындады. Табиғи су ресурстары шектеулі және қарқынды жауын-шашын мен теңіз деңгейінің көтерілуі сияқты климаттың өзгеруінің әсеріне жоғары осалдығы бар шағын аралдық мемлекет ретінде Сингапур инновациялық су технологияларына көп инвестиция салды. Солардың ішінде пьезорезистивті су деңгейінің сенсорлары елдің су мониторингі инфрақұрылымының маңызды құрамдас бөлігі ретінде пайда болды, бұл әртүрлі су орталарында теңдесі жоқ сенімділік пен дәлдікті қамтамасыз етеді.
Пьезорезистивті сенсорлар белгілі бір материалдар механикалық кернеуге ұшыраған кезде электрлік кедергісін өзгертеді деген қағида бойынша жұмыс істейді. Су деңгейіндегі қолданбаларда бұл сенсорлар су бағанының гидростатикалық қысымын өлшейді, ол судың биіктігіне тікелей пропорционалды. Бұл физикалық байланыс судың мөлдірлігіне, лайлылығына немесе қалқымалы қатты заттардың болуына қарамастан су деңгейін дәл анықтауға мүмкіндік береді — бұл факторлар ультрадыбыстық немесе оптикалық сенсорлар сияқты балама технологияларға жиі қиындық тудырады.
Сингапурдың ұлттық су агенттігі болып табылатын Қоғамдық коммуналдық қызметтер кеңесі (ҚКК) суды басқарудың бірнеше саласында пьезорезистивті сенсорларды стратегиялық тұрғыдан орналастырды. Бұл орналастырулар Сингапурдың бірнеше ерекше мәселелерін шешеді: қарқынды жауын-шашынға бейім тропикалық климатта су тасқынын дәл болжау қажеттілігі, көптеген қалалық су қоймаларын құрған жер тапшылығы бар елде су қоймаларын дәл басқару қажеттілігі және күрделі және өзара байланысты сумен жабдықтау желісін басқару үшін сенімді деректерге деген қажеттілік.
Сингапурдың су тарихы – су тапшылығынан су қауіпсіздігіне дейінгі трансформацияның бірі. Елдің төрт ұлттық шүмегі (жергілікті су жинаушы су, импортталған су, жаңа су және тұщыландырылған су) әр компонент мұқият бақылауды қажет ететін әртараптандырылған сумен жабдықтау стратегиясын білдіреді. Пьезорезистивті сенсорлар бұл стратегияға төрт шүмектің барлығындағы, әсіресе қазір Сингапур жерінің үштен екісінен су жинайтын жергілікті су жинау жүйелеріндегі операцияларды оңтайландыру үшін қажетті дәл, нақты уақыт режиміндегі деректерді ұсыну арқылы үлес қосады.
Пьезорезистивті технологияны енгізу Сингапурдың барлық салаларда деректерге негізделген шешім қабылдауға баса назар аударатын кең ауқымды Smart Nation бастамасымен үйлеседі. Суды басқаруда бұл тек өлшеулерді қамтамасыз етіп қана қоймай, сонымен қатар болжамды техникалық қызмет көрсетуді, автоматтандырылған басқару жүйелерін және ерте ескерту мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін озық аналитикалық платформалармен үйлесімді интеграцияланатын сенсорларға айналады. Пьезорезистивті сенсорлардың беріктігі - биологиялық ластануға, температураның ауытқуына және ұзақ мерзімді орналастыруға қарамастан дәлдікті сақтау қабілеті - оларды Сингапурдың тропикалық ортасына және PUB-тың деректер сапасы мен жүйенің сенімділігі бойынша қатаң стандарттарына ерекше сәйкес келеді.
Су тасқынын бақылау және ерте ескерту жүйелері
Сингапурдың тропикалық климаты дренаж жүйелерін тез басып тастайтын қатты жаңбыр әкеледі, бұл қалалардың тұрақтылығы үшін су тасқынын бақылауды маңызды етеді. Коммуналдық қызметтер кеңесі (PUB) су тасқыны қаупін басқару стратегиясының бөлігі ретінде пьезорезистивті су деңгейінің сенсорларының кең желісін енгізді, бұл әлемдегі ең озық қалалық су тасқыны туралы ескерту жүйелерінің бірін жасады. Бұл сенсорлар аралдың тығыз қалалық ландшафтындағы су тасқыны оқиғаларын болжау, бақылау және оларға жауап беру үшін қажетті маңызды деректерді береді.
Қауіптілігі жоғары аймақтарда сенсорларды орналастыру
PUB Сингапурдың дренаждық желісі бойынша шамамен 200 негізгі орынға пьезорезистивті сенсорларды стратегиялық тұрғыдан орнатты, әсіресе ойпатты аудандарда және тарихи су тасқыны ошақтарында57. Бұл сенсорлар каналдардағы, дренаждардағы және өзендердегі су деңгейін үздіксіз бақылап, PUB орталық басқару жүйелеріне нақты уақыт режимінде деректерді береді. Пьезорезистивті технология Сингапурдың күрделі қоршаған орта жағдайларындағы - жоғары ылғалдылық, жиі жауатын қатты жаңбырлар және басқа сенсор түрлерін ластауы мүмкін қоқыспен толтырылған су тасқыны суларының ықтималдығы сияқты ерекше сенімділігіне байланысты осы қолданбалар үшін таңдалды.
Датчиктер жауын-шашын радарын, бейнебақылау камераларын және су сапасын бақылаушыларды қамтитын интеграцияланған су тасқынын бақылау жүйесінің бөлігі болып табылады. Дегенмен, пьезорезистивті су деңгейінің датчиктері негізгі элемент ретінде қызмет етеді, белгілі бір жерлерде нақты су тасқыны қаупін ең тікелей өлшеуді қамтамасыз етеді. Олардың өлшеулері әсіресе құнды, себебі олар барлық жоғарғы ағыстағы гидрологиялық процестердің интеграцияланған нәтижесін - жауын-шашынның қарқындылығын, су жинау ағынының сипаттамаларын және дренаж жүйесінің өнімділігін - бірыңғай, оңай түсіндірілетін параметрде: су тереңдігінде көрсетеді.
Автоматтандырылған ескерту механизмдері
Сингапурдың су тасқынын бақылау жүйесі пьезорезистивті сенсор деректерін пайдаланып, бірнеше арналар арқылы автоматтандырылған ескертулер жасайды. Су деңгейі алдын ала белгіленген шекті мәндерге жеткенде (әдетте критикалық тереңдіктің 50%, 75%, 90% және 100%), жүйе SMS, MyWaters мобильді қосымшасы және ішкі PUB басқару бөлмесінің дисплейлері арқылы хабарландыруларды іске қосады7. Бұл деңгейлі ескерту тәсілі күнделікті бақылаудан бастап төтенше жағдайларға дейінгі кезең-кезеңмен жауап беруге мүмкіндік береді.
Пьезорезистивті сенсорлардың жоғары дәлдігі (көптеген қондырғыларда толық масштабтың ±0,1%) дабылдардың дәл өлшеулерге негізделгенін, жалған дабылдарды азайтып, ескерту уақытын қамтамасыз ететінін қамтамасыз етеді. Тұрғындар мен кәсіпорындар үш нақты сенсор орны үшін дабылдар алуға жазыла алады, бұл ерекше алаңдаушылық тудыратын аймақтар үшін жекелендірілген су тасқыны туралы ескертулерді қамтамасыз етеді7. Бұл деңгейдегі теңшеу тек пьезорезистивті сенсорлар PUB және көпшілік сенім арта алатын тұрақты сенімді деректерді беретіндіктен мүмкін болады.
Су тасқынына қарсы инфрақұрылыммен интеграция
Ескерту жүйелерінен басқа, пьезорезистивті сенсор деректері Сингапур бойынша бірнеше жердегі су тасқынын азайтудың автоматтандырылған инфрақұрылымын тікелей басқарады. 2010 және 2011 жылдары қатты су тасқынын бастан кешірген сауда ауданы - Orchard Road сияқты аудандарда сенсор деректері уақытша су тасқынына қарсы тосқауылдардың жұмысын іске қосады және су тасқынын бұру үшін қуатты сорғыларды іске қосады5. Сенсорлардың жылдам әрекет ету уақыты (әдетте бір секундтан аз) бұл қолданбалар үшін өте маңызды, бұл басқару жүйелерінің су тасқыны жағдайлары ауыр болғанға дейін әрекет етуіне мүмкіндік береді.
Су тасқыны қаупі бар аймақтардағы ғимараттарға арналған «су тасқынына төзімді» жертөле бағдарламасының маңызды қолданылуының бірі болып табылады. Мұнда жер асты автотұрақтарына орнатылған пьезорезистивті датчиктер ғимараттың дабыл жүйелеріне қосылып, су тасқыны қаупі төнген кезде ғимарат басшылары мен тұрғындарына тікелей ескертулер береді5. Датчиктердің берік конструкциясы жартылай су астында қалған кезде де сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді, бұл онша төзімді емес технологиялар үшін жиі кездесетін ақаулық.
Экстремалды ауа райы жағдайлары кезіндегі өнімділік
Сингапурдың пьезорезистивті сенсорлық желісі бірнеше рет қатты жаңбыр жауған кезде өзінің құндылығын дәлелдеді. Мысалы, 2018 жылы төрт сағат ішінде шамамен 160 мм жаңбыр жауған дауыл кезінде - Сингапур тарихындағы ең қатты жаңбырлардың бірі - сенсорлық желі PUB-қа аралдағы су деңгейі туралы минут сайын жаңартулар берді. Бұл деректер су тасқынына қарсы күрес топтарын мақсатты түрде орналастыруға және қай аудандар ең қауіпті екендігі туралы дәл ақпарат беруге мүмкіндік берді.
Оқиғадан кейінгі сенсорлық деректерді талдау PUB-қа дренаждық жүйенің кедергілерін анықтауға және болашақ инфрақұрылымға инвестицияларды оңтайландыруға көмектесті. Пьезорезистивті сенсорлардың тіпті экстремалды жағдайларда да дәл өлшеулерді қамтамасыз ету қабілеті оларды осы сот-медициналық зерттеулер үшін ерекше құнды етеді, себебі олар шың ағындары кезінде деректердегі үзіліссіз су тасқыны оқиғаларының толық гидрографиясын түсіреді.
Су қоймасын және су қоймасын басқару
Сингапурдың суды сақтау және су қоймаларын басқаруға инновациялық тәсілі су деңгейін дәл бақылауға негізделген, пьезорезистивті сенсорлар осы маңызды су ресурстарының тиімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз етуде орталық рөл атқарады. Табиғи су ресурстары шектеулі аралдық қала-мемлекет ретінде Сингапур қалалық ландшафтын су жинау аймағы ретінде жұмыс істеуге өзгертті, қазір елдің жер бетінің үштен екісінен су жинайтын су қоймаларының кең желісін құрды. Бұл су қоймаларын басқару үшін су деңгейі туралы дәл, нақты уақыт режиміндегі деректер қажет - бұл талап пьезорезистивті сенсор технологиясымен толық қанағаттандырылады.
Марина су қоймасы жүйесін бақылау
Сингапурдың ең урбанизацияланған су жинау алаңы болып табылатын Марина су қоймасы ірі көлемді су қоймаларында пьезорезистивті сенсорлардың күрделі қолданылуының мысалы болып табылады. Бірнеше сенсорлар су қоймасының әртүрлі тереңдіктерінде және орындарында стратегиялық тұрғыдан орналастырылған, бұл тек жалпы су деңгейін ғана емес, сонымен қатар стратификация әсерлері мен жергілікті ауытқуларды да бақылауға мүмкіндік береді. Бұл өлшемдер бірнеше пайдалану аспектілері үшін өте маңызды:
- Сумен жабдықтауды басқару: Дәл деңгей деректері қажетсіз судың азаюына жол бермей, сумен жабдықтауды ұстап тұрудың оңтайлы жылдамдығын қамтамасыз етеді.
- Нөсер суын жинау: Жауын-шашын кезінде сенсорлар су қоймасының қаншалықты қосымша ағынды қауіпсіз сіңіре алатынын анықтауға көмектеседі.
- Тұздылықты бақылау: Марина бөгетінде сенсорлық деректер теңіз суының енуіне жол бермеу және тиісті ағызу мүмкіндігін беру үшін қақпаның жұмысына ақпарат береді.
Марина су қоймасындағы пьезорезистивті сенсорлар тұщы су теңізбен түйісетін жердегі тұзды су жағдайларына төтеп беру үшін арнайы жасалған, ал материалдар осы қиын ортада коррозияға төзімді болу үшін таңдалған. Олардың берік конструкциясы үнемі батыруға және әртүрлі су химиялық заттарына ұшырауға қарамастан, минималды техникалық қызмет көрсетумен үздіксіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Орталықтандырылмаған сақтау цистерналарын бақылау
Ірі су қоймаларынан басқа, пьезорезистивті сенсорлар Сингапурдың көптеген орталықсыздандырылған сақтау резервуарларындағы су деңгейін бақылайды - бұл аралдың су тарату желісінде су қысымын және төтенше жағдайлар қорын ұстап тұру үшін маңызды инфрақұрылым37. Бұл қолданбалар сенсорлардың әмбебаптығын көрсетеді:
- Қалалық шатырдағы бактар: Көп қабатты ғимараттарда сенсорлар жоғарғы қабаттарға жеткілікті су жеткізілуін қамтамасыз етеді, сонымен қатар судың толып кетуіне жол бермейді.
- Қызмет көрсету резервуарлары: Бұл аралық сақтау қоймалары айдау кестелері мен энергияны пайдалануды оңтайландыру үшін сенсорлық деректерді пайдаланады.
- Төтенше жағдайлардағы қойма: Құрғақшылық немесе инфрақұрылымның істен шығу жағдайларына арналған стратегиялық қорлар дайындық үшін мұқият бақыланады.
PUB әртүрлі резервуар геометрияларындағы тұрақты өнімділігіне және Сингапурдың су тарату желісін автоматтандыратын SCADA жүйелерімен тікелей өзара әрекеттесу мүмкіндігіне байланысты осы қолданбалар үшін стандартталған пьезорезистивті сенсорларға ие.
Біз сондай-ақ әртүрлі шешімдерді ұсына аламыз
1. Көп параметрлі су сапасын өлшейтін қол өлшегіш
2. Көп параметрлі су сапасына арналған қалқымалы буй жүйесі
3. Көп параметрлі су сенсорына арналған автоматты тазалау щеткасы
4. Серверлердің толық жиынтығы және бағдарламалық сымсыз модуль, RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN қолдайды
Су сенсорын көбірек алу үшін ақпарат,
Honde Technology Co., LTD компаниясына хабарласыңыз.
Email: info@hondetech.com
Компания веб-сайты:www.hondetechco.com
Тел: +86-15210548582
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 27 маусым