التطبيقات العملية وتحليل الأثر لأجهزة استشعار رادار دوبلر في إندونيسيا

تطبيقات رائدة في مجال الإنقاذ من الكوارث

باعتبارها أكبر دولة أرخبيلية في العالم، تقع على طول حزام النار في المحيط الهادئ، تواجه إندونيسيا تهديدات مستمرة من الزلازل والتسونامي والكوارث الطبيعية الأخرى. غالبًا ما تثبت أساليب البحث والإنقاذ التقليدية عدم فعاليتها في سيناريوهات معقدة مثل انهيار المباني بالكامل، حيث توفر تقنية استشعار الرادار القائمة على تأثير دوبلر حلولًا مبتكرة. في عام 2022، طوّر فريق بحثي مشترك بين تايوان وإندونيسيا نظام رادار قادرًا على رصد أنفاس الناجين عبر الجدران الخرسانية، ما يمثل نقلة نوعية في قدرات الكشف عن وجود ناجين بعد الكوارث.

يكمن الابتكار الأساسي لهذه التقنية في دمجها لرادار الموجة المستمرة المعدلة التردد (FMCW) مع خوارزميات معالجة الإشارات المتقدمة. يستخدم النظام سلسلتين من القياسات الدقيقة للتغلب على تداخل الإشارات الناتج عن الأنقاض: الأولى تُقدّر التشوه الناتج عن العوائق الكبيرة وتُعوضه، بينما تُركز الثانية على رصد حركات الصدر الطفيفة (عادةً ما تتراوح سعتها بين 0.5 و1.5 سم) الناتجة عن التنفس لتحديد مواقع الناجين بدقة متناهية. تُظهر الاختبارات المعملية قدرة النظام على اختراق جدران خرسانية بسماكة 40 سم ورصد التنفس على بُعد يصل إلى 3.28 متر خلفه، بدقة تحديد مواقع تصل إلى ±3.375 سم، متجاوزًا بذلك بكثير أجهزة الكشف التقليدية عن وجود ناجين.

تم التحقق من فعالية النظام التشغيلية من خلال سيناريوهات إنقاذ محاكاة. فمع وجود أربعة متطوعين خلف جدران خرسانية متفاوتة السماكة، نجح النظام في رصد إشارات تنفس جميع المتطوعين، محافظًا على أداء موثوق حتى في ظل أصعب الظروف، كوجود جدار بسماكة 40 سم. هذا النهج غير التلامسي يُغني رجال الإنقاذ عن دخول المناطق الخطرة، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر الإصابات الثانوية. وعلى عكس الطرق الصوتية أو الأشعة تحت الحمراء أو البصرية التقليدية، يعمل رادار دوبلر بشكل مستقل عن الظلام أو الدخان أو الضوضاء، مما يتيح تشغيله على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع خلال فترة الإنقاذ الحرجة التي تمتد لـ 72 ساعة.

جدول: مقارنة أداء تقنيات الكشف عن الحياة المخترقة

لا تقتصر القيمة الابتكارية للنظام على المواصفات التقنية فحسب، بل تمتد لتشمل سهولة نشره عمليًا. يتألف الجهاز بأكمله من ثلاثة مكونات فقط: وحدة رادار FMCW، ووحدة حاسوبية صغيرة، وبطارية ليثيوم 12 فولت - جميعها لا يتجاوز وزنها 10 كيلوغرامات، مما يسهل حملها بواسطة شخص واحد. يتناسب هذا التصميم خفيف الوزن تمامًا مع طبيعة إندونيسيا الجغرافية الأرخبيلية وظروف بنيتها التحتية المتضررة. ومن شأن خطط دمج هذه التقنية مع الطائرات المسيّرة والمنصات الروبوتية أن توسع نطاق استخدامها ليشمل المناطق النائية.

من منظور مجتمعي، يُمكن لرادار الكشف عن الناجين ذي القدرة على اختراق الأرض أن يُعزز بشكلٍ كبير قدرات إندونيسيا على الاستجابة للكوارث. فخلال زلزال وتسونامي بالو عام 2018، أثبتت الطرق التقليدية عدم فعاليتها في التعامل مع الأنقاض الخرسانية، مما أدى إلى خسائر بشرية كان يُمكن تجنبها. ومن شأن الانتشار الواسع لهذه التقنية أن يُحسّن معدلات اكتشاف الناجين بنسبة تتراوح بين 30 و50% في كوارث مماثلة، مما قد يُنقذ مئات أو آلاف الأرواح. وكما أكد البروفيسور ألويوس أديا براموديتا من جامعة تيلكوم الإندونيسية، فإن الهدف النهائي لهذه التقنية يتوافق تمامًا مع استراتيجية التخفيف من آثار الكوارث التي تتبناها الوكالة الوطنية لإدارة الكوارث (BNPB): "الحد من الخسائر في الأرواح وتسريع التعافي".

تُبذل جهودٌ حثيثة لتسويق هذه التقنية، حيث يتعاون الباحثون مع شركاء صناعيين لتحويل النموذج الأولي المختبري إلى معدات إنقاذ متينة. ونظرًا للنشاط الزلزالي المتكرر في إندونيسيا (بمعدل يزيد عن 5000 هزة أرضية سنويًا)، يُمكن لهذه التقنية أن تُصبح معدات أساسية لدى الوكالة الوطنية لإدارة الكوارث (BNPB) ووكالات إدارة الكوارث الإقليمية. ويتوقع فريق البحث نشرها ميدانيًا خلال عامين، مع انخفاض تكلفة الوحدة من 15000 دولار أمريكي للنموذج الأولي الحالي إلى أقل من 5000 دولار أمريكي عند التوسع في الإنتاج، مما يجعلها في متناول الحكومات المحلية في جميع أنحاء محافظات إندونيسيا البالغ عددها 34 محافظة.

تطبيقات إدارة النقل الذكية

أدى الازدحام المروري المزمن في جاكرتا (المصنفة سابع أسوأ مدينة في العالم) إلى تطبيقات مبتكرة لرادار دوبلر في أنظمة النقل الذكية. وتتضمن مبادرة "المدينة الذكية 4.0" في المدينة أكثر من 800 جهاز استشعار راداري عند التقاطعات الرئيسية، مما يحقق ما يلي:

• انخفاض بنسبة 30% في ازدحام ساعات الذروة من خلال التحكم التكيفي في الإشارات
• تحسن بنسبة 12% في متوسط ​​سرعات المركبات (من 18 إلى 20.2 كم/ساعة)
• انخفاض متوسط ​​وقت الانتظار عند التقاطعات التجريبية بمقدار 45 ثانية

يستفيد النظام من الأداء المتميز لرادار دوبلر بتردد 24 جيجاهرتز في ظروف الأمطار الاستوائية (دقة رصد تصل إلى 99% مقابل 85% للكاميرات أثناء هطول الأمطار الغزيرة) لتتبع سرعة المركبات وكثافتها وطول طوابير الانتظار في الوقت الفعلي. ويتيح تكامل البيانات مع مركز إدارة المرور في جاكرتا إجراء تعديلات ديناميكية على توقيت الإشارات المرورية كل 2-5 دقائق بناءً على حركة المرور الفعلية بدلاً من الجداول الزمنية الثابتة.

دراسة حالة: تحسين ممر طريق جاتوت سوبروتو

• تم تركيب 28 جهاز استشعار راداري على امتداد 4.3 كيلومتر
• ساهمت الإشارات التكيفية في تقليل وقت السفر من 25 إلى 18 دقيقة
• انخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 1.2 طن يومياً
• انخفاض بنسبة 35% في رصد المخالفات المرورية عبر نظام الإنفاذ الآلي

الرصد الهيدرولوجي للوقاية من الفيضانات

دمجت أنظمة الإنذار المبكر بالفيضانات في إندونيسيا تقنية رادار دوبلر في 18 حوضًا نهريًا رئيسيًا. ويُعد مشروع حوض نهر سيليونغ مثالًا على هذا التطبيق.

• تقوم 12 محطة رادار لقياس تدفق المياه بقياس سرعة المياه السطحية كل 5 دقائق
• بالإضافة إلى مستشعرات مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية لحساب التصريف
• يتم إرسال البيانات عبر GSM/LoRaWAN إلى نماذج التنبؤ بالفيضانات المركزية
• تم تمديد فترة التحذير من ساعتين إلى ست ساعات في جاكرتا الكبرى

تُعدّ خاصية القياس عن بُعد التي يوفرها الرادار ذات قيمة بالغة، لا سيما في حالات الفيضانات التي تكثر فيها الحطام، حيث تعجز أجهزة قياس التيار التقليدية عن العمل. كما أن تركيبه على الجسور يجنّب مخاطر المياه، مع توفير مراقبة مستمرة لا تتأثر بالترسبات.

حماية الغابات والحياة البرية

في نظام لوسر البيئي في سومطرة (الموطن الأخير لإنسان الغاب السومطري)، يساعد رادار دوبلر في:

1. مراقبة مكافحة الصيد الجائر

• يرصد رادار بتردد 60 جيجاهرتز حركة الإنسان عبر أوراق الشجر الكثيفة
• يميز بين الصيادين غير الشرعيين والحيوانات بدقة 92%
• يغطي نطاقًا نصف قطره 5 كيلومترات لكل وحدة (مقابل 500 متر للكاميرات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء)

2. مراقبة الغطاء النباتي

• يتتبع رادار الموجات المليمترية أنماط تمايل الأشجار
• يحدد أنشطة قطع الأشجار غير القانونية في الوقت الفعلي
• وقد خفضت عمليات قطع الأشجار غير المصرح بها بنسبة 43% في المناطق التجريبية

يسمح استهلاك الطاقة المنخفض للنظام (15 واط/مستشعر) بالتشغيل بالطاقة الشمسية في المواقع النائية، وإرسال التنبيهات عبر الأقمار الصناعية عند اكتشاف أنشطة مشبوهة.

التحديات والتوجهات المستقبلية

على الرغم من النتائج الواعدة، إلا أن التبني الواسع النطاق يواجه العديد من عوائق التنفيذ:

1. القيود الفنية

• يمكن أن تؤدي الرطوبة العالية (أكثر من 80٪ رطوبة نسبية) إلى إضعاف الإشارات ذات الترددات العالية
• تُسبب البيئات الحضرية الكثيفة تداخلًا متعدد المسارات
• خبرة فنية محلية محدودة للصيانة

2. العوامل الاقتصادية

• تُشكّل تكاليف أجهزة الاستشعار الحالية (3000-8000 دولار/للوحدة) تحديًا للميزانيات المحلية
• حسابات العائد على الاستثمار غير واضحة بالنسبة للبلديات التي تعاني من ضائقة مالية
• الاعتماد على الموردين الأجانب للمكونات الأساسية

3. العقبات المؤسسية

• لا تزال عملية تبادل البيانات بين الوكالات تمثل مشكلة.
• عدم وجود بروتوكولات موحدة لدمج بيانات الرادار
• التأخيرات التنظيمية في تخصيص الطيف الترددي

تشمل الحلول الناشئة ما يلي:

• تطوير أنظمة مقاومة للرطوبة بتردد 77 جيجاهرتز
• إنشاء مرافق تجميع محلية لخفض التكاليف
• إنشاء برامج لنقل المعرفة بين الحكومة والأوساط الأكاديمية والصناعة
• تنفيذ استراتيجيات طرح تدريجية تبدأ بالمناطق ذات التأثير الكبير

تشمل التطبيقات المستقبلية المتوقعة ما يلي:

• شبكات الرادار القائمة على الطائرات بدون طيار لتقييم الكوارث
• أنظمة الكشف الآلي عن الانهيارات الأرضية
• مراقبة ذكية لمناطق الصيد لمنع الصيد الجائر
• تتبع التعرية الساحلية بدقة الموجات المليمترية

بفضل الاستثمار المناسب والدعم السياسي، يُمكن لتقنية رادار دوبلر أن تُصبح ركيزة أساسية في التحول الرقمي لإندونيسيا، مما يُعزز قدرتها على الصمود في جميع جزرها البالغ عددها 17,000 جزيرة، ويُوفر في الوقت نفسه فرص عمل جديدة في مجال التكنولوجيا المتقدمة محلياً. تُبرهن التجربة الإندونيسية على كيفية تكييف تقنيات الاستشعار المتقدمة لمواجهة التحديات الفريدة التي تواجه الدول النامية عند تطبيقها باستراتيجيات محلية مناسبة.

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582