Пьезорезистивті су деңгейінің сенсорлары елдің «ақылды су жүйесіне» көшуін қолдайтын Сингапурдың кешенді суды басқару стратегиясының ажырамас бөлігіне айналды. Бұл мақалада су тасқынының алдын алудан су қоймаларын басқару мен ақылды су желілеріне дейін Сингапурдың қалалық су жүйелерінде осы сенімді және дәл сенсорлардың әртүрлі қолданбалары зерттеледі. Су қысымын пьезорезистивті элементтер арқылы электрлік сигналдарға түрлендіретін технология ретінде бұл сенсорлар Сингапурдың коммуналдық қызметтері кеңесіне (PUB) операцияларды оңтайландыру, жүйенің тұрақтылығын арттыру және елдің күрделі су инфрақұрылымында қызмет көрсетуді жақсарту үшін сенімді, нақты уақыттағы деректермен қамтамасыз етеді.
Сингапурдың су секторындағы пьезорезистивті зондауға кіріспе
Сингапурдың су ресурстарын басқаруда жаһандық көшбасшыға айналуы қажеттіліктен туындады. Табиғи су ресурстары шектеулі және жауын-шашын мен теңіз деңгейінің көтерілуі сияқты климаттың өзгеруіне жоғары осалдығы бар шағын арал мемлекеті ретінде Сингапур инновациялық су технологияларына көп инвестиция салды. Олардың ішінде пьезорезистивті су деңгейінің сенсорлары елдің су мониторингі инфрақұрылымының маңызды құрамдас бөлігі ретінде пайда болды, әртүрлі су орталарында теңдесі жоқ сенімділік пен дәлдікті ұсынады.
Пьезорезистивті сенсорлар белгілі бір материалдар механикалық кернеуге ұшыраған кезде олардың электр кедергісін өзгертетін принцип бойынша жұмыс істейді. Су деңгейінің қолданбаларында бұл сенсорлар судың биіктігіне тікелей пропорционалды су бағанының гидростатикалық қысымын өлшейді. Бұл физикалық қатынас судың мөлдірлігіне, лайлылығына немесе тоқтатылған қатты заттардың болуына қарамастан су деңгейін дәл анықтауға мүмкіндік береді - ультрадыбыстық немесе оптикалық сенсорлар сияқты баламалы технологияларға жиі қарсы тұратын факторлар.
Коммуналдық қызметтер басқармасы (PUB), Сингапурдың ұлттық су агенттігі, суды басқарудың көптеген салаларында стратегиялық түрде пьезорезистивті сенсорларды орналастырды. Бұл орналастырулар Сингапурдың бірнеше бірегей мәселелерін шешеді: қарқынды жауын-шашынға бейім тропикалық климатта су тасқынын дәл болжау қажеттілігі, көптеген қалалық су қоймаларын құрған жері тапшы елде су қоймаларын дәл басқару талабы және барған сайын күрделі және өзара байланысты сумен жабдықтау желісін басқару үшін сенімді деректерге сұраныс.
Сингапурдың су тарихы - су тапшылығынан су қауіпсіздігіне дейінгі өзгерістердің бірі. Елдегі төрт ұлттық шүмек (жергілікті су жинау суы, импорттық су, NEWater және тұщыландырылған су) әр компонент мұқият бақылауды қажет ететін әртараптандырылған сумен жабдықтау стратегиясын білдіреді. Пьезорезистивті сенсорлар осы стратегияға барлық төрт шүмектегі, әсіресе қазір Сингапур жерінің үштен екі бөлігінен су жинайтын жергілікті су жинау жүйелерінде жұмыстарды оңтайландыру үшін қажет нақты, нақты деректерді қамтамасыз ету арқылы үлес қосады.
Пьезорезистивті технологияны қабылдау Сингапурдың кеңірек Smart Nation бастамасына сәйкес келеді, ол барлық секторлардағы деректерге негізделген шешім қабылдауға баса назар аударады. Суды басқаруда бұл өлшеулерді қамтамасыз етіп қана қоймай, болжамды техникалық қызмет көрсетуге, автоматтандырылған басқару жүйелеріне және ерте ескерту мүмкіндіктеріне мүмкіндік беретін жетілдірілген аналитикалық платформалармен үздіксіз біріктірілген сенсорларға аударылады. Пьезорезистивті сенсорлардың беріктігі — олардың биологиялық ластануға, температура ауытқуларына және ұзақ мерзімді орналастыруға қарамастан дәлдікті сақтау қабілеті — оларды әсіресе Сингапурдың тропикалық ортасына және PUB деректер сапасы мен жүйе сенімділігіне қатысты қатаң стандарттарына сай етеді.
Су тасқынын бақылау және ерте хабарлау жүйелері
Сингапурдың тропикалық климаты дренаждық жүйелерді тез басып кетуі мүмкін қарқынды жауын-шашын әкеледі, бұл қалалық тұрақтылық үшін сенімді су тасқынын бақылауды қажет етеді. Коммуналдық шаруашылық басқармасы (PUB) су тасқыны қаупін басқару стратегиясының бөлігі ретінде пьезорезистивті су деңгейі датчиктерінің кең желісін енгізді, бұл әлемдегі ең озық қалалық су тасқыны туралы ескерту жүйелерінің бірін құрады. Бұл сенсорлар аралдың тығыз қалалық ландшафтындағы су тасқыны оқиғаларын болжау, бақылау және әрекет ету үшін қажетті маңызды деректерді қамтамасыз етеді.
Сенсорды қауіпті аймақтарда орналастыру
PUB стратегиялық тұрғыда пьезорезистивті сенсорларды Сингапурдың дренаждық желісінің бүкіл 200-ге жуық негізгі орындарында орнатқан, әсіресе төмен орналасқан аудандарда және тарихи су тасқыны нүктелерінде шоғырланған57. Бұл сенсорлар арналардағы, дренаждардағы және өзендердегі су деңгейін үздіксіз бақылап, нақты уақыттағы деректерді PUB орталық басқару жүйелеріне береді. Пьезорезистивті технология бұл қолданбалар үшін Сингапурдың күрделі экологиялық жағдайларында – жоғары ылғалдылықта, жиі жауатын жаңбырда және басқа да сенсор түрлерін ластауы мүмкін қоқыспен толтырылған су тасқынының әлеуетінде ерекше сенімділігіне байланысты таңдалды.
Сенсорлар жауын-шашын радарын, бейнебақылау камераларын және су сапасының мониторларын қамтитын су тасқынын бақылаудың біріктірілген жүйесінің бір бөлігін құрайды. Дегенмен, пьезорезистивті су деңгейінің сенсорлары белгілі бір жерлерде нақты су тасқыны қаупін ең тікелей өлшеуді қамтамасыз ететін негізгі элемент ретінде қызмет етеді. Олардың өлшемдері ерекше құнды, өйткені олар ағынның жоғарғы жағындағы барлық гидрологиялық процестердің біртұтас нәтижесін – жауын-шашынның қарқындылығын, су жинау суларының сипаттамаларын және дренаж жүйесінің өнімділігін – бір, оңай түсіндірілетін параметрде: су тереңдігінде алады.
Автоматтандырылған ескерту механизмдері
Сингапурдың су тасқынын бақылау жүйесі көптеген арналар арқылы автоматтандырылған ескертулерді жасау үшін пьезорезистивті сенсор деректерін пайдаланады. Су деңгейі алдын ала белгіленген шектерге көтерілгенде (әдетте 50%, 75%, 90% және 100% сыни тереңдікте), жүйе SMS, MyWaters мобильді қолданбасы және ішкі PUB басқару бөлмесінің дисплейлері арқылы хабарландыруларды іске қосады7. Бұл деңгейлі ескерту тәсілі әдеттегі бақылаудан төтенше шараларға дейін кезең-кезеңімен жауап беруге мүмкіндік береді.
Пьезорезистивті сенсорлардың жоғары дәлдігі (көптеген қондырғылардағы толық шкаланың ±0,1%) ескертулердің сәйкес уақытты қамтамасыз ете отырып, жалған дабылдарды азайтып, дәл өлшеулерге негізделгенін қамтамасыз етеді. Тұрғындар мен кәсіпорындар ерекше алаңдаушылық тудыратын аймақтар үшін жекелендірілген су тасқыны туралы ескертулерді қоса отырып, үш нақты сенсорлық орынға дейін ескертулерді алуға жазыла алады7. Бұл теңшеу деңгейі тек пьезорезистивті сенсорлар PUB және жұртшылық сенетін сенімді деректерді қамтамасыз ететіндіктен ғана мүмкін.
Су тасқынын бақылау инфрақұрылымымен интеграция
Ескерту жүйелерінен басқа, пьезорезистивті сенсор деректері Сингапурдың бірнеше жеріндегі су тасқынының салдарын азайтудың автоматтандырылған инфрақұрылымын тікелей басқарады. Orchard Road (2010 және 2011 жылдары қатты су тасқынын бастан өткерген сауда ауданы) сияқты аудандарда сенсорлық деректер уақытша су тасқынына тосқауылдарды іске қосады және су тасқынын бұру үшін қуатты сорғыларды іске қосады5. Датчиктердің жылдам жауап беру уақыты (әдетте бір секундтан аз) бұл қолданбалар үшін өте маңызды, бұл басқару жүйелеріне су тасқыны жағдайлары ауыр болмай тұрып әрекет етуге мүмкіндік береді.
Бір көрнекті қосымшаның бірі - су тасқыны қаупі бар аймақтардағы ғимараттарға арналған «су тасқынына қарсы» жертөле бағдарламасы. Мұнда жерасты автотұрақтарында орнатылған пьезорезистивті сенсорлар ғимараттың дабыл жүйелеріне қосылып, су тасқыны қаупі төнген кезде ғимарат басшылары мен тұрғындарға тікелей ескертулер береді5. Датчиктердің берік конструкциясы жартылай су астында болса да сенімді жұмысты қамтамасыз етеді, бұл төзімділігі төмен технологиялар үшін ортақ істен шығу нүктесі.
Төтенше ауа райы оқиғалары кезіндегі қойылым
Сингапурдың пьезорезистивті сенсорлық желісі бірнеше төтенше жауын-шашын оқиғалары кезінде өзінің құндылығын дәлелдеді. Мысалы, 2018 жылы төрт сағат ішінде 160 мм-ге жуық жаңбыр жауған дауыл кезінде - Сингапур тарихындағы ең қарқынды жауын-шашынның бірі - сенсорлық желі PUB-ке аралдағы су деңгейі туралы минут сайын жаңартуларды берді. Бұл деректер су тасқынына қарсы әрекет ету топтарын мақсатты түрде орналастыруға және қай аймақтар көбірек қауіп төніп тұрғаны туралы нақты хабарлауға мүмкіндік берді.
Оқиғадан кейінгі сенсор деректерін талдау PUB-қа дренаж жүйесінің кедергілерін анықтауға және болашақ инфрақұрылымдық инвестицияларды оңтайландыруға көмектесті. Пьезорезистивті сенсорлардың тіпті төтенше жағдайлар кезінде де дәл өлшемдерді қамтамасыз ету қабілеті оларды осы сот-медициналық зерттеулер үшін ерекше құнды етеді, өйткені олар су тасқыны оқиғаларының толық гидрографиясын ең жоғары ағындар кезінде деректердің бос уақытынсыз түсіреді.
Су қоймалары мен су қоймаларын басқару
Сингапурдың суды сақтау және резервуарларды басқарудағы инновациялық тәсілі негізінен су деңгейінің дәл мониторингіне сүйенеді, пьезорезистивті сенсорлар осы маңызды су активтерінің тиімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз етуде орталық рөл атқарады. Табиғи су ресурстары шектеулі аралдық қала-мемлекет ретінде Сингапур өзінің қалалық ландшафтын су жинау аймағы ретінде қызмет ету үшін өзгертті, қазір ел жер бетінің үштен екі бөлігінен су жинайтын су қоймаларының кең желісін құрады. Бұл резервуарларды басқару су деңгейінің нақты, нақты уақыт деректерін талап етеді - бұл талап пьезорезистивті сенсорлық технологиямен өте жақсы қанағаттандырылған.
Марина су қоймасы жүйесінің мониторингі
Сингапурдағы ең урбанизацияланған су қоймасы Марина су қоймасы ірі көлемдегі су қоймаларында пьезорезистивті сенсорлардың күрделі қолданылуын көрсетеді. Көптеген сенсорлар су қоймасының жалпы деңгейін ғана емес, сонымен қатар стратификация әсерлері мен локализацияланған вариацияларды бақылау үшін резервуардың әр түрлі тереңдіктері мен орындарында стратегиялық түрде орналастырылған. Бұл өлшемдер бірнеше операциялық аспектілер үшін өте маңызды:
- Сумен жабдықтауды басқару: Дәл деңгей деректері қажетсіз сусыздандыруды болдырмай, қамтамасыз етуді сақтай отырып, оңтайлы алу жылдамдығын қамтамасыз етеді.
- Дауыл суын түсіру: жауын-шашын оқиғалары кезінде сенсорлар резервуардың қаншалықты қосымша ағынды қауіпсіз сіңіре алатынын анықтауға көмектеседі.
- Тұздылықты бақылау: Марина Барражында сенсор деректері теңіз суының енуіне жол бермеу және тиісті ағызуға мүмкіндік беру үшін қақпаның жұмысы туралы хабарлайды.
Марина резервуарындағы пьезорезистивті сенсорлар тұщы су теңізбен кездесетін тұщы су жағдайларына төтеп беру үшін арнайы әзірленген, материалдар осы қиын ортада коррозияға қарсы тұру үшін таңдалған. Олардың берік конструкциясы судың әртүрлі химиялық заттардың тұрақты суға түсуіне және әсер етуіне қарамастан, аз техникалық қызмет көрсетумен үздіксіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Орталықтандырылмаған резервуардың мониторингі
Ірі резервуарлардан басқа, пьезорезистивті сенсорлар Сингапурдың көптеген орталықтандырылмаған резервуарларындағы су деңгейін бақылайды — су қысымын ұстап тұру үшін маңызды инфрақұрылым және аралдың су тарату желісіндегі апаттық резервтер37. Бұл қолданбалар сенсорлардың әмбебаптығын көрсетеді:
- Қалалық шатырдағы резервуарлар: көп қабатты ғимараттарда сенсорлар толып кетуді болдырмай, жоғарғы қабаттарға жеткілікті су беруді қамтамасыз етеді.
- Қызмет көрсету резервуарлары: Бұл аралық сақтау орындары сорғы кестелері мен энергияны пайдалануды оңтайландыру үшін сенсор деректерін пайдаланады.
- Төтенше жағдайды сақтау: Құрғақшылық немесе инфрақұрылымның істен шығу сценарийлері үшін сақталған стратегиялық резервтер дайын болу үшін мұқият бақыланады.
PUB бұл қолданбалар үшін стандартталған пьезорезистивті сенсорларға ие, себебі олардың әртүрлі резервуарлар геометриялары бойынша тұрақты өнімділігі және Сингапурдың су тарату желісін автоматтандыратын SCADA жүйелерімен тікелей интерфейс жасау мүмкіндігі.
Біз сондай-ақ әртүрлі шешімдерді ұсына аламыз
1. Көп параметрлі су сапасына арналған қолдық есептегіш
2. Көп параметрлі су сапасына арналған қалқымалы қалқымалы жүйе
3. Көп параметрлі су сенсорына арналған автоматты тазалау щеткасы
4. Серверлердің және сымсыз модульдің толық жиынтығы, RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN қолдайды
Қосымша су сенсоры үшін ақпарат,
Honde Technology Co., LTD компаниясына хабарласыңыз.
Email: info@hondetech.com
Компанияның веб-сайты:www.hondetechco.com
Тел: +86-15210548582
Жіберу уақыты: 27 маусым-2025 ж