التطبيقات العملية وتحليل تأثير أجهزة استشعار الرادار دوبلر في إندونيسيا

تطبيقات رائدة في مجال الإنقاذ من الكوارث

باعتبارها أكبر دولة أرخبيلية في العالم، تقع على طول حلقة النار في المحيط الهادئ، تواجه إندونيسيا تهديدات مستمرة من الزلازل وأمواج تسونامي وغيرها من الكوارث الطبيعية. غالبًا ما تثبت تقنيات البحث والإنقاذ التقليدية عدم فعاليتها في سيناريوهات معقدة مثل انهيار المباني بالكامل، حيث توفر تقنية الاستشعار بالرادار القائمة على تأثير دوبلر حلولًا مبتكرة. في عام ٢٠٢٢، طوّر فريق بحثي تايواني إندونيسي مشترك نظام رادار قادرًا على رصد تنفس الناجين عبر الجدران الخرسانية، مما يمثل نقلة نوعية في قدرات رصد الحياة بعد الكوارث.

يكمن الابتكار الجوهري لهذه التقنية في دمج رادار الموجة المستمرة المعدلة التردد (FMCW) مع خوارزميات معالجة إشارات متقدمة. يستخدم النظام سلسلتي قياس دقيقتين للتغلب على تداخل الإشارة من الأنقاض: الأولى تُقدّر التشوه الناتج عن العوائق الكبيرة وتُعوّضه، بينما تُركز الثانية على كشف حركات الصدر الطفيفة (عادةً ما تتراوح بين 0.5 و1.5 سم) الناتجة عن التنفس لتحديد مواقع الناجين بدقة. تُظهر الاختبارات المعملية قدرة النظام على اختراق جدران خرسانية بسمك 40 سم واكتشاف التنفس على بُعد يصل إلى 3.28 متر، بدقة تحديد مواقع في حدود ±3.375 سم، متجاوزةً بذلك بكثير أجهزة كشف الحياة التقليدية.

تم التحقق من فعالية التشغيل من خلال محاكاة سيناريوهات الإنقاذ. مع وجود أربعة متطوعين خلف جدران خرسانية متفاوتة السُمك، نجح النظام في رصد جميع إشارات تنفس المشاركين في الاختبار، محافظًا على أداء موثوق حتى في ظل أصعب ظروف جدار بسمك 40 سم. هذا النهج غير التلامسي يُغني عن دخول المنقذين إلى مناطق خطرة، مما يُقلل بشكل كبير من مخاطر الإصابات الثانوية. بخلاف الطرق الصوتية أو تحت الحمراء أو الضوئية التقليدية، يعمل رادار دوبلر بشكل مستقل عن الظلام أو الدخان أو الضوضاء، مما يُتيح العمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع خلال فترة الإنقاذ "الذهبية" البالغة 72 ساعة.

الجدول: مقارنة أداء تقنيات الكشف عن الحياة المخترقة

تتجاوز القيمة المبتكرة للنظام المواصفات الفنية لتشمل سهولة نشره عمليًا. يتكون الجهاز بالكامل من ثلاثة مكونات فقط: وحدة رادار FMCW، ووحدة حوسبة مدمجة، وبطارية ليثيوم 12 فولت - جميعها تزن أقل من 10 كجم لسهولة الحمل بواسطة مشغل واحد. يتناسب هذا التصميم خفيف الوزن تمامًا مع جغرافية أرخبيل إندونيسيا وظروف بنيتها التحتية المتضررة. ستؤدي خطط دمج هذه التقنية مع الطائرات بدون طيار والمنصات الروبوتية إلى توسيع نطاق وصولها إلى المناطق النائية.

من منظور مجتمعي، يُمكن لرادار كشف الأرواح النافذ أن يُعزز بشكل كبير قدرات إندونيسيا على الاستجابة للكوارث. خلال زلزال وتسونامي بالو عام ٢٠١٨، أثبتت الطرق التقليدية عدم كفاءتها في التعامل مع الأنقاض الخرسانية، مما أدى إلى إصابات كان من الممكن تجنبها. يُمكن أن يُحسّن النشر الواسع لهذه التقنية معدلات كشف الناجين بنسبة ٣٠-٥٠٪ في كوارث مماثلة، مما قد يُنقذ مئات أو آلاف الأرواح. وكما أكد البروفيسور ألويوس أديا براموديتا من جامعة تليكوم الإندونيسية، فإن الهدف النهائي لهذه التقنية يتماشى تمامًا مع استراتيجية التخفيف التي وضعتها الوكالة الوطنية لإدارة الكوارث (BNPB): "الحد من الخسائر في الأرواح وتسريع التعافي".

تجري حاليًا جهود تسويقية حثيثة، حيث يتعاون الباحثون مع شركاء الصناعة لتحويل النموذج الأولي المختبري إلى معدات إنقاذ متينة. ونظرًا للنشاط الزلزالي المتكرر في إندونيسيا (بمعدل أكثر من 5000 هزة أرضية سنويًا)، يمكن أن تصبح هذه التقنية معدات قياسية للهيئة الوطنية لإدارة الكوارث (BNPB) ووكالات الكوارث الإقليمية. ويقدر فريق البحث أن يتم نشرها ميدانيًا خلال عامين، مع توقع انخفاض تكلفة الوحدة من 15000 دولار أمريكي للنموذج الأولي الحالي إلى أقل من 5000 دولار أمريكي عند تطبيقه على نطاق واسع، مما يجعلها في متناول الحكومات المحلية في جميع أنحاء مقاطعات إندونيسيا الـ 34.

تطبيقات إدارة النقل الذكية

أدى الازدحام المروري المزمن في جاكرتا (المصنف سابع أسوأ ازدحام مروري عالميًا) إلى تطبيقات مبتكرة لرادار دوبلر في أنظمة النقل الذكية. تتضمن مبادرة "المدينة الذكية 4.0" في المدينة أكثر من 800 جهاز استشعار راداري عند التقاطعات الرئيسية، مما يحقق:

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

يستخدم النظام الأداء المتفوق لرادار دوبلر بتردد 24 جيجاهرتز في الأمطار الاستوائية (دقة الكشف 99% مقابل 85% للكاميرات أثناء هطول الأمطار الغزيرة) لتتبع سرعة المركبات وكثافتها وطول الطابور آنيًا. يتيح تكامل البيانات مع مركز إدارة حركة المرور في جاكرتا تعديلات ديناميكية لتوقيت الإشارة كل دقيقتين إلى خمس دقائق بناءً على تدفق حركة المرور الفعلي بدلاً من الجداول الزمنية الثابتة.

دراسة حالة: تحسين ممر طريق جاتوت سوبروتو

• تم تركيب 28 جهاز استشعار راداري على طول مسافة 4.3 كم
• أدت الإشارات التكيفية إلى تقليل وقت السفر من 25 إلى 18 دقيقة
• انخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 1.2 طن يوميًا
• تم اكتشاف انخفاض بنسبة 35% في مخالفات المرور من خلال التنفيذ الآلي

الرصد الهيدرولوجي للوقاية من الفيضانات

دمجت أنظمة الإنذار المبكر بالفيضانات في إندونيسيا تقنية رادار دوبلر عبر 18 حوضًا نهريًا رئيسيًا. ويُجسّد مشروع حوض نهر سيليونغ هذا التطبيق:

• 12 محطة رادار لتدفق المياه تقيس سرعة السطح كل 5 دقائق
• مُدمج مع أجهزة استشعار مستوى المياه بالموجات فوق الصوتية لحساب التفريغ
• البيانات المنقولة عبر GSM/LoRaWAN إلى نماذج التنبؤ بالفيضانات المركزية
• تم تمديد مهلة التحذير من ساعتين إلى 6 ساعات في منطقة جاكرتا الكبرى

يُثبت قياس الرادار بدون تلامس أهميته البالغة في ظروف الفيضانات المثقلة بالحطام، حيث تتعطل عدادات التيار التقليدية. يُجنّب تركيب الرادار على الجسور مخاطر الفيضانات، مع توفير مراقبة مستمرة دون أن تتأثر بالترسيب.

حماية الغابات والحياة البرية

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

1. مراقبة مكافحة الصيد الجائر

• رادار 60 جيجاهرتز يكتشف الحركة البشرية من خلال أوراق الشجر الكثيفة
• يميز الصيادين عن الحيوانات بنسبة دقة 92٪
• يغطي دائرة نصف قطرها 5 كم لكل وحدة (مقابل 500 متر لكاميرات الأشعة تحت الحمراء)

2. مراقبة المظلة

• رادار الموجات المليمترية يتتبع أنماط تمايل الأشجار
• يحدد نشاط قطع الأشجار غير القانوني في الوقت الفعلي
• تم تخفيض قطع الأشجار غير المصرح به بنسبة 43٪ في المناطق التجريبية

يسمح استهلاك النظام المنخفض للطاقة (15 واط/المستشعر) بالعمل بالطاقة الشمسية في المواقع النائية، وإرسال التنبيهات عبر الأقمار الصناعية عند اكتشاف أنشطة مشبوهة.

التحديات والتوجهات المستقبلية

وعلى الرغم من النتائج الواعدة، فإن التبني الواسع النطاق يواجه العديد من العوائق التنفيذية:

1. القيود الفنية

• يمكن أن تؤدي الرطوبة العالية (>80% رطوبة نسبية) إلى إضعاف إشارات التردد الأعلى
• البيئات الحضرية الكثيفة تخلق تداخلاً متعدد المسارات
• خبرة فنية محلية محدودة في الصيانة

2. العوامل الاقتصادية

• تشكل تكاليف أجهزة الاستشعار الحالية (3000-8000 دولار أمريكي/وحدة) 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 يزال تبادل البيانات بين الوكالات يمثل مشكلة
• عدم وجود بروتوكولات موحدة لدمج بيانات الرادار
• التأخيرات التنظيمية في تخصيص الطيف

وتشمل الحلول الناشئة ما يلي:

• تطوير أنظمة 77 جيجاهرتز مقاومة للرطوبة
• إنشاء مرافق التجميع المحلية لتقليل التكاليف
• إنشاء برامج نقل المعرفة بين الحكومة والأوساط الأكاديمية والصناعة
• تنفيذ استراتيجيات الطرح التدريجي بدءًا بالمناطق ذات التأثير العالي

وتشمل التطبيقات المستقبلية في الأفق ما يلي:

• شبكات الرادار المعتمدة على الطائرات بدون طيار لتقييم الكوارث
• أنظمة الكشف الآلي عن الانهيارات الأرضية
• مراقبة ذكية لمنطقة الصيد لمنع الصيد الجائر
• تتبع تآكل السواحل بدقة الموجات المليمترية

بفضل الاستثمار المناسب ودعم السياسات، يُمكن أن تُصبح تقنية رادار دوبلر حجر الزاوية في التحول الرقمي في إندونيسيا، مما يُعزز المرونة في جميع جزرها البالغ عددها 17 ألف جزيرة، ويُوفر فرص عمل جديدة عالية التقنية محليًا. تُوضح التجربة الإندونيسية كيف يُمكن تكييف تقنيات الاستشعار المتقدمة لمواجهة التحديات الفريدة التي تواجهها الدول النامية عند تطبيقها مع استراتيجيات توطين مُناسبة.

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology المحدودة.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة:www.hondetechco.com

هاتف: +86-15210548582