เซ็นเซอร์ระดับน้ำแบบเพียโซรีซิสทีฟในสิงคโปร์: การใช้งานจริงและกรณีศึกษา

เซ็นเซอร์ระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟได้กลายเป็นส่วนสำคัญของกลยุทธ์การจัดการน้ำที่ครอบคลุมของสิงคโปร์ ซึ่งสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านของประเทศสู่ “โครงข่ายน้ำอัจฉริยะ” บทความนี้จะสำรวจการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ที่ทนทานและแม่นยำเหล่านี้ในระบบน้ำในเขตเมืองของสิงคโปร์ ตั้งแต่การป้องกันน้ำท่วม การจัดการอ่างเก็บน้ำ ไปจนถึงเครือข่ายน้ำอัจฉริยะ ในฐานะเทคโนโลยีที่แปลงแรงดันน้ำเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบเพียโซเรซิสทีฟ เซ็นเซอร์เหล่านี้มอบข้อมูลที่เชื่อถือได้แบบเรียลไทม์แก่คณะกรรมการสาธารณูปโภค (PUB) ของสิงคโปร์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน เพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ และปรับปรุงการให้บริการในโครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำที่ซับซ้อนของประเทศ

การแนะนำการตรวจจับแบบเพียโซรีซิสทีฟในภาคส่วนน้ำของสิงคโปร์

การเดินทางของสิงคโปร์สู่การเป็นผู้นำระดับโลกด้านการบริหารจัดการน้ำนั้นขับเคลื่อนด้วยความจำเป็น ในฐานะประเทศเกาะขนาดเล็กที่มีทรัพยากรน้ำธรรมชาติจำกัดและมีความเสี่ยงสูงต่อผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่น ฝนตกหนักและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น สิงคโปร์จึงได้ลงทุนอย่างหนักในนวัตกรรมเทคโนโลยีน้ำ ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซรีซิสทีฟได้กลายมาเป็นองค์ประกอบสำคัญของโครงสร้างพื้นฐานการตรวจสอบคุณภาพน้ำของประเทศ ซึ่งมอบความน่าเชื่อถือและความแม่นยำที่เหนือชั้นในสภาพแวดล้อมทางน้ำที่หลากหลาย

เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟทำงานบนหลักการที่ว่าวัสดุบางชนิดจะเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าเมื่อได้รับแรงกดเชิงกล ในการใช้งานระดับน้ำ เซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดแรงดันไฮโดรสแตติกที่เกิดจากคอลัมน์น้ำ ซึ่งแปรผันตรงกับความสูงของน้ำ ความสัมพันธ์ทางกายภาพนี้ช่วยให้สามารถวัดระดับน้ำได้อย่างแม่นยำโดยไม่คำนึงถึงความใสของน้ำ ความขุ่น หรือการมีอยู่ของของแข็งแขวนลอย ซึ่งเป็นปัจจัยที่มักท้าทายเทคโนโลยีทางเลือก เช่น เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหรือเซ็นเซอร์ออปติคัล

คณะกรรมการสาธารณูปโภค (PUB) ซึ่งเป็นหน่วยงานน้ำแห่งชาติของสิงคโปร์ ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดค่าความนำไฟฟ้าแบบเพียโซรีซิสทีฟอย่างมีกลยุทธ์ในหลายด้านของการบริหารจัดการน้ำ การติดตั้งเซ็นเซอร์เหล่านี้ช่วยแก้ปัญหาความท้าทายเฉพาะตัวหลายประการของสิงคโปร์ ได้แก่ ความจำเป็นในการพยากรณ์น้ำท่วมที่แม่นยำในสภาพภูมิอากาศเขตร้อนที่มักมีฝนตกหนัก ความจำเป็นในการจัดการอ่างเก็บน้ำที่แม่นยำในประเทศที่ขาดแคลนที่ดินซึ่งมีอ่างเก็บน้ำในเขตเมืองจำนวนมาก และความต้องการข้อมูลที่เชื่อถือได้เพื่อการดำเนินงานเครือข่ายประปาที่ซับซ้อนและเชื่อมต่อถึงกันมากขึ้น

เรื่องราวเกี่ยวกับน้ำของสิงคโปร์คือการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ จากการขาดแคลนน้ำสู่ความมั่นคงด้านน้ำ ก๊อกน้ำแห่งชาติทั้งสี่ (น้ำประปาท้องถิ่น น้ำนำเข้า น้ำประปาใหม่ และน้ำกลั่นน้ำทะเล) ถือเป็นกลยุทธ์การจัดหาน้ำที่หลากหลาย ซึ่งแต่ละองค์ประกอบจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบ เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟมีส่วนช่วยในกลยุทธ์นี้ด้วยการให้ข้อมูลที่แม่นยำแบบเรียลไทม์ ซึ่งจำเป็นต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานของก๊อกน้ำทั้งสี่จุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบรับน้ำท้องถิ่นที่ปัจจุบันรวบรวมน้ำจากพื้นที่สองในสามของสิงคโปร์

การนำเทคโนโลยีเพียโซเรซิสทีฟมาใช้สอดคล้องกับโครงการ Smart Nation ของสิงคโปร์ ซึ่งเน้นการตัดสินใจโดยใช้ข้อมูลในทุกภาคส่วน ในด้านการบริหารจัดการน้ำ เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถวัดค่าได้เท่านั้น แต่ยังผสานรวมเข้ากับแพลตฟอร์มการวิเคราะห์ขั้นสูงได้อย่างราบรื่น ช่วยให้สามารถคาดการณ์การบำรุงรักษา ระบบควบคุมอัตโนมัติ และความสามารถในการเตือนภัยล่วงหน้าได้ ความทนทานของเซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟ ซึ่งสามารถรักษาความแม่นยำได้แม้จะมีไบโอฟาวล์ ความผันผวนของอุณหภูมิ และการติดตั้งใช้งานในระยะยาว ทำให้เซ็นเซอร์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมเขตร้อนของสิงคโปร์ และมาตรฐานที่เข้มงวดของ PUB ในด้านคุณภาพข้อมูลและความน่าเชื่อถือของระบบ

ระบบเฝ้าระวังและเตือนภัยน้ำท่วม

สภาพภูมิอากาศแบบเขตร้อนของสิงคโปร์ก่อให้เกิดฝนตกหนักซึ่งอาจท่วมระบบระบายน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การเฝ้าระวังน้ำท่วมอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นต่อความสามารถในการฟื้นตัวของเมือง คณะกรรมการสาธารณูปโภค (PUB) ได้นำเครือข่ายเซ็นเซอร์ระดับน้ำแบบเพียโซรีซิสทีฟมาใช้อย่างครอบคลุม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การจัดการความเสี่ยงน้ำท่วม ส่งผลให้ระบบเตือนภัยน้ำท่วมในเมืองที่ล้ำหน้าที่สุดแห่งหนึ่งของโลก เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ข้อมูลสำคัญที่จำเป็นต่อการคาดการณ์ ตรวจสอบ และรับมือกับเหตุการณ์น้ำท่วมทั่วพื้นที่เมืองที่หนาแน่นของสิงคโปร์

การติดตั้งเซ็นเซอร์ในพื้นที่เสี่ยงสูง

PUB ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟอย่างมีกลยุทธ์ในจุดสำคัญประมาณ 200 จุดทั่วเครือข่ายระบายน้ำของสิงคโปร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ลุ่มน้ำต่ำและจุดน้ำท่วมขังในอดีต57 เซ็นเซอร์เหล่านี้จะตรวจสอบระดับน้ำในคลอง ท่อระบายน้ำ และแม่น้ำอย่างต่อเนื่อง และส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ไปยังระบบควบคุมส่วนกลางของ PUB เทคโนโลยีเพียโซเรซิสทีฟถูกเลือกสำหรับการใช้งานเหล่านี้เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายของสิงคโปร์ เช่น ความชื้นสูง ฝนตกหนักบ่อยครั้ง และความเสี่ยงต่อน้ำท่วมที่มีเศษซากตกค้าง ซึ่งอาจทำให้เซ็นเซอร์ประเภทอื่นๆ เสียหายได้

เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบเฝ้าระวังน้ำท่วมแบบบูรณาการ ซึ่งประกอบด้วยเรดาร์ตรวจจับปริมาณน้ำฝน กล้องวงจรปิด และเครื่องตรวจวัดคุณภาพน้ำ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์ระดับน้ำแบบเพียโซรีซิสทีฟทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน ช่วยให้สามารถวัดความเสี่ยงน้ำท่วมจริง ณ จุดเฉพาะได้โดยตรงที่สุด การวัดค่าเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถบันทึกผลลัพธ์แบบบูรณาการของกระบวนการทางอุทกวิทยาต้นน้ำทั้งหมด ได้แก่ ความเข้มข้นของน้ำฝน ลักษณะการไหลบ่าของพื้นที่ลุ่มน้ำ และประสิทธิภาพของระบบระบายน้ำ ไว้ในพารามิเตอร์เดียวที่เข้าใจง่าย นั่นคือ ความลึกของน้ำ

กลไกการแจ้งเตือนอัตโนมัติ

ระบบเฝ้าระวังน้ำท่วมของสิงคโปร์ใช้ประโยชน์จากข้อมูลเซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟเพื่อสร้างการแจ้งเตือนอัตโนมัติผ่านหลายช่องทาง เมื่อระดับน้ำสูงขึ้นถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (โดยทั่วไปอยู่ที่ 50%, 75%, 90% และ 100% ของระดับความลึกวิกฤต) ระบบจะส่งการแจ้งเตือนผ่าน SMS แอปพลิเคชันมือถือ MyWaters และจอแสดงผลภายในห้องควบคุม PUB7 วิธีการแจ้งเตือนแบบแบ่งระดับนี้ช่วยให้สามารถตอบสนองต่อเหตุการณ์ได้แบบค่อยเป็นค่อยไป ตั้งแต่การเฝ้าระวังตามปกติไปจนถึงการแทรกแซงฉุกเฉิน

เซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟมีความแม่นยำสูง (±0.1% ของสเกลเต็มในการติดตั้งหลายแบบ) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการแจ้งเตือนจะอิงตามการวัดที่แม่นยำ ลดการเกิดสัญญาณเตือนที่ผิดพลาดให้น้อยที่สุด พร้อมทั้งให้เวลาแจ้งเตือนที่เพียงพอ ผู้อยู่อาศัยและธุรกิจสามารถสมัครรับการแจ้งเตือนสำหรับตำแหน่งเซ็นเซอร์เฉพาะได้สูงสุดสามตำแหน่ง ทำให้สามารถกำหนดการแจ้งเตือนน้ำท่วมเฉพาะบุคคลสำหรับพื้นที่ที่มีปัญหาเฉพาะเจาะจงได้7 การปรับแต่งระดับนี้เป็นไปได้ก็เพราะเซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่ง PUB และสาธารณชนสามารถไว้วางใจได้

การบูรณาการกับโครงสร้างพื้นฐานการควบคุมน้ำท่วม

นอกเหนือจากระบบเตือนภัยแล้ว ข้อมูลเซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟยังควบคุมโครงสร้างพื้นฐานบรรเทาน้ำท่วมอัตโนมัติโดยตรงในหลายพื้นที่ทั่วสิงคโปร์ ในพื้นที่อย่างถนนออร์ชาร์ด ซึ่งเป็นย่านช้อปปิ้งที่ประสบอุทกภัยร้ายแรงในปี พ.ศ. 2553 และ พ.ศ. 2554 ข้อมูลเซ็นเซอร์จะกระตุ้นการทำงานของแนวกั้นน้ำท่วมชั่วคราวและสั่งการให้ปั๊มกำลังสูงเปลี่ยนทิศทางน้ำท่วม5 เวลาตอบสนองที่รวดเร็วของเซ็นเซอร์ (โดยทั่วไปน้อยกว่าหนึ่งวินาที) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานเหล่านี้ ช่วยให้ระบบควบคุมสามารถตอบสนองได้ก่อนที่ภาวะน้ำท่วมจะรุนแรง

การประยุกต์ใช้งานที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือโปรแกรม “ป้องกันน้ำท่วม” สำหรับอาคารใต้ดินในพื้นที่เสี่ยงน้ำท่วม เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟที่ติดตั้งในที่จอดรถใต้ดินจะเชื่อมต่อกับระบบเตือนภัยของอาคาร แจ้งเตือนไปยังผู้จัดการอาคารและผู้อยู่อาศัยโดยตรงเมื่อน้ำท่วมคุกคาม5 โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานของเซ็นเซอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือแม้จะจมอยู่ใต้น้ำเพียงบางส่วน ซึ่งเป็นจุดบกพร่องที่พบบ่อยสำหรับเทคโนโลยีที่ทนทานน้อยกว่า

ประสิทธิภาพการทำงานระหว่างเหตุการณ์สภาพอากาศเลวร้าย

เครือข่ายเซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟของสิงคโปร์ได้พิสูจน์คุณค่าแล้วในเหตุการณ์ฝนตกหนักหลายครั้ง ยกตัวอย่างเช่น ในช่วงพายุในปี 2018 ที่ทำให้ฝนตกหนักเกือบ 160 มิลลิเมตรภายในสี่ชั่วโมง ซึ่งเป็นหนึ่งในฝนตกหนักที่สุดในประวัติศาสตร์ของสิงคโปร์ เครือข่ายเซ็นเซอร์ได้ส่งข้อมูลอัปเดตระดับน้ำทั่วเกาะแบบนาทีต่อนาทีไปยัง PUB ข้อมูลนี้ช่วยให้สามารถส่งทีมรับมือน้ำท่วมได้อย่างตรงเป้าหมาย และสื่อสารสาธารณะได้อย่างแม่นยำเกี่ยวกับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูงสุด

การวิเคราะห์ข้อมูลเซ็นเซอร์หลังเหตุการณ์ยังช่วยให้ PUB ระบุจุดคอขวดของระบบระบายน้ำและเพิ่มประสิทธิภาพการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานในอนาคต ความสามารถของเซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟที่ให้การวัดที่แม่นยำแม้ในสภาวะที่รุนแรง ทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบทางนิติวิทยาศาสตร์ เนื่องจากสามารถบันทึกข้อมูลอุทกศาสตร์ของเหตุการณ์น้ำท่วมได้ครบถ้วนโดยไม่มีช่องว่างของข้อมูลในช่วงที่มีน้ำสูงสุด

การจัดการอ่างเก็บน้ำและการเก็บกักน้ำ

แนวทางเชิงนวัตกรรมของสิงคโปร์ในการกักเก็บน้ำและการจัดการอ่างเก็บน้ำอาศัยการตรวจสอบระดับน้ำที่แม่นยำเป็นหลัก โดยเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟมีบทบาทสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพและความปลอดภัยของทรัพยากรน้ำที่สำคัญเหล่านี้ ในฐานะนครรัฐเกาะที่มีทรัพยากรน้ำธรรมชาติจำกัด สิงคโปร์ได้ปรับเปลี่ยนภูมิทัศน์เมืองให้ทำหน้าที่เป็นพื้นที่รับน้ำ สร้างเครือข่ายอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่ปัจจุบันรวบรวมน้ำจากพื้นผิวดินสองในสามของประเทศ การจัดการอ่างเก็บน้ำเหล่านี้ต้องการข้อมูลระดับน้ำที่แม่นยำและแบบเรียลไทม์ ซึ่งเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

การตรวจสอบระบบอ่างเก็บน้ำท่าจอดเรือ

อ่างเก็บน้ำมารีน่า ซึ่งเป็นพื้นที่รับน้ำที่มีการพัฒนาเป็นเมืองมากที่สุดของสิงคโปร์ เป็นตัวอย่างการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟที่ซับซ้อนในโรงเก็บน้ำขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์หลายตัวถูกติดตั้งอย่างมีกลยุทธ์ในระดับความลึกและตำแหน่งต่างๆ ทั่วอ่างเก็บน้ำ เพื่อตรวจสอบไม่เพียงแต่ระดับน้ำโดยรวมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลกระทบจากการแบ่งชั้นน้ำและความแปรปรวนเฉพาะพื้นที่ด้วย3 การวัดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิบัติงานในหลายด้าน:

• การจัดการน้ำประปา: ข้อมูลระดับที่แม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีอัตราการใช้น้ำที่เหมาะสมที่สุดเพื่อรักษาปริมาณน้ำไว้ในขณะที่หลีกเลี่ยงการใช้น้ำที่ไม่จำเป็น
• การจับกักน้ำฝน: ในระหว่างที่มีฝนตก เซ็นเซอร์จะช่วยกำหนดว่าอ่างเก็บน้ำสามารถดูดซับน้ำฝนเพิ่มเติมได้อย่างปลอดภัยเพียงใด
• การควบคุมความเค็ม: ที่เขื่อน Marina ข้อมูลเซ็นเซอร์จะแจ้งการดำเนินการประตูเพื่อป้องกันการรุกล้ำของน้ำทะเลในขณะที่ยังอนุญาตให้ระบายน้ำได้อย่างเหมาะสม

เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟในอ่างเก็บน้ำมารีน่าได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อทนต่อสภาพน้ำกร่อยที่น้ำจืดไหลลงสู่ทะเล โดยเลือกใช้วัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายนี้ โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยแทบไม่ต้องบำรุงรักษา แม้จะแช่น้ำและสัมผัสกับสารเคมีในน้ำที่หลากหลายอยู่ตลอดเวลา

การตรวจสอบถังเก็บแบบกระจายอำนาจ

นอกเหนือจากอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่แล้ว เซ็นเซอร์แบบเพียโซรีซิสทีฟยังตรวจสอบระดับน้ำในถังเก็บน้ำแบบกระจายศูนย์จำนวนมากของสิงคโปร์ ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำคัญในการรักษาแรงดันน้ำและสำรองน้ำฉุกเฉินทั่วทั้งเครือข่ายจ่ายน้ำของเกาะ37 การใช้งานเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความคล่องตัวของเซ็นเซอร์:

• ถังเก็บน้ำบนดาดฟ้าในเมือง: ในอาคารสูง เซ็นเซอร์จะทำหน้าที่ให้แน่ใจว่ามีน้ำจ่ายไปยังชั้นบนอย่างเพียงพอในขณะที่ป้องกันไม่ให้น้ำล้น
• อ่างเก็บน้ำบริการ: สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บระดับกลางเหล่านี้ใช้ข้อมูลเซ็นเซอร์เพื่อปรับตารางการสูบน้ำและการใช้พลังงานให้เหมาะสม
• การจัดเก็บฉุกเฉิน: สำรองเชิงยุทธศาสตร์ที่รักษาไว้สำหรับสถานการณ์ภัยแล้งหรือโครงสร้างพื้นฐานล้มเหลวจะได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเพื่อความพร้อม

PUB ได้กำหนดมาตรฐานเซ็นเซอร์เพียโซรีซิสทีฟสำหรับการใช้งานเหล่านี้เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอในรูปทรงถังที่แตกต่างกันและมีความสามารถในการเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบ SCADA ที่ทำให้เครือข่ายจ่ายน้ำของสิงคโปร์เป็นระบบอัตโนมัติ

เรายังสามารถให้บริการโซลูชั่นที่หลากหลายสำหรับ

1. เครื่องวัดคุณภาพน้ำแบบพกพาสำหรับคุณภาพน้ำหลายพารามิเตอร์

2. ระบบทุ่นลอยน้ำเพื่อคุณภาพน้ำหลายพารามิเตอร์

3. แปรงทำความสะอาดอัตโนมัติสำหรับเซ็นเซอร์น้ำหลายพารามิเตอร์

4. ชุดเซิร์ฟเวอร์และโมดูลซอฟต์แวร์ไร้สายครบชุด รองรับ RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

สำหรับเซ็นเซอร์น้ำเพิ่มเติม ข้อมูล,

กรุณาติดต่อ บริษัท ฮอนเดะ เทคโนโลยี จำกัด

Email: info@hondetech.com

เว็บไซต์บริษัท :www.hondetechco.com

โทร: +86-15210548582