เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟในสิงคโปร์: การประยุกต์ใช้งานจริงและกรณีศึกษา

เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟได้กลายเป็นส่วนสำคัญของกลยุทธ์การจัดการน้ำแบบครบวงจรของสิงคโปร์ ซึ่งสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านของประเทศไปสู่ ​​“ระบบโครงข่ายน้ำอัจฉริยะ” บทความนี้จะสำรวจการใช้งานที่หลากหลายของเซ็นเซอร์ที่แข็งแรงและแม่นยำเหล่านี้ในระบบน้ำในเมืองของสิงคโปร์ ตั้งแต่การป้องกันน้ำท่วมไปจนถึงการจัดการอ่างเก็บน้ำและเครือข่ายน้ำอัจฉริยะ ในฐานะเทคโนโลยีที่แปลงแรงดันน้ำเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบเพียโซเรซิสทีฟ เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่เชื่อถือได้แก่การประปาสิงคโปร์ (PUB) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน เสริมสร้างความยืดหยุ่นของระบบ และปรับปรุงการให้บริการในโครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำที่ซับซ้อนของประเทศ

บทนำเกี่ยวกับการตรวจวัดความต้านทานไฟฟ้าแบบเพียโซในภาคอุตสาหกรรมน้ำของสิงคโปร์

เส้นทางการก้าวสู่การเป็นผู้นำระดับโลกด้านการจัดการน้ำของสิงคโปร์นั้นเกิดจากความจำเป็น ในฐานะประเทศเกาะขนาดเล็กที่มีทรัพยากรน้ำธรรมชาติจำกัดและมีความเปราะบางสูงต่อผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่น ปริมาณฝนที่ตกหนักและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น สิงคโปร์จึงลงทุนอย่างมากในเทคโนโลยีด้านน้ำที่ล้ำสมัย ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านั้น เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟได้กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงสร้างพื้นฐานการตรวจสอบน้ำของประเทศ โดยให้ความน่าเชื่อถือและความแม่นยำที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมทางน้ำที่หลากหลาย

เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟทำงานโดยอาศัยหลักการที่ว่าวัสดุบางชนิดจะเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าเมื่อได้รับแรงทางกล ในการใช้งานวัดระดับน้ำ เซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดความดันไฮโดรสแตติกที่เกิดจากคอลัมน์น้ำ ซึ่งแปรผันตรงกับความสูงของน้ำ ความสัมพันธ์ทางกายภาพนี้ช่วยให้สามารถกำหนดระดับน้ำได้อย่างแม่นยำโดยไม่คำนึงถึงความใส ความขุ่น หรือการมีอยู่ของของแข็งแขวนลอย ซึ่งเป็นปัจจัยที่มักเป็นอุปสรรคต่อเทคโนโลยีทางเลือกอื่นๆ เช่น เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหรือเซ็นเซอร์แบบออปติคอล

การประปาแห่งชาติสิงคโปร์ (PUB) ซึ่งเป็นหน่วยงานด้านน้ำแห่งชาติของสิงคโปร์ ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟอย่างมีกลยุทธ์ในหลายด้านของการจัดการน้ำ การติดตั้งเหล่านี้ช่วยแก้ปัญหาเฉพาะของสิงคโปร์หลายประการ ได้แก่ ความจำเป็นในการพยากรณ์น้ำท่วมอย่างแม่นยำในสภาพภูมิอากาศเขตร้อนที่มีฝนตกหนัก ความต้องการการจัดการอ่างเก็บน้ำอย่างแม่นยำในประเทศที่มีพื้นที่จำกัดซึ่งได้สร้างอ่างเก็บน้ำในเมืองจำนวนมาก และความต้องการข้อมูลที่เชื่อถือได้เพื่อการดำเนินงานเครือข่ายการจ่ายน้ำที่ซับซ้อนและเชื่อมโยงกันมากขึ้น

เรื่องราวของน้ำในสิงคโปร์คือเรื่องราวของการเปลี่ยนแปลง จากภาวะขาดแคลนน้ำไปสู่ความมั่นคงทางน้ำ ระบบน้ำประปาหลัก 4 แหล่งของประเทศ (น้ำจากแหล่งกักเก็บน้ำในท้องถิ่น น้ำที่นำเข้า น้ำ NEWater และน้ำจืด) แสดงถึงกลยุทธ์การจัดหาน้ำที่หลากหลาย ซึ่งแต่ละส่วนจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟมีส่วนช่วยในกลยุทธ์นี้โดยการให้ข้อมูลที่แม่นยำและแบบเรียลไทม์ ซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานในระบบน้ำประปาทั้ง 4 แหล่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบกักเก็บน้ำในท้องถิ่นที่ปัจจุบันรวบรวมน้ำจากพื้นที่สองในสามของประเทศสิงคโปร์

การนำเทคโนโลยีเพียโซเรซิสทีฟมาใช้สอดคล้องกับโครงการ Smart Nation ของสิงคโปร์ ซึ่งเน้นการตัดสินใจโดยใช้ข้อมูลในทุกภาคส่วน ในด้านการจัดการน้ำ เทคโนโลยีนี้หมายถึงเซ็นเซอร์ที่ไม่เพียงแต่ให้การวัดค่าเท่านั้น แต่ยังผสานรวมเข้ากับแพลตฟอร์มการวิเคราะห์ขั้นสูงได้อย่างราบรื่น ทำให้สามารถบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ระบบควบคุมอัตโนมัติ และความสามารถในการเตือนภัยล่วงหน้าได้ ความทนทานของเซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟ—ความสามารถในการรักษาความแม่นยำแม้จะมีคราบจุลินทรีย์ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และการใช้งานในระยะยาว—ทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้เหมาะสมอย่างยิ่งกับสภาพแวดล้อมเขตร้อนของสิงคโปร์และมาตรฐานที่เข้มงวดของ PUB ในด้านคุณภาพข้อมูลและความน่าเชื่อถือของระบบ

ระบบติดตามและเตือนภัยน้ำท่วมล่วงหน้า

สภาพภูมิอากาศแบบเขตร้อนของสิงคโปร์นำมาซึ่งปริมาณน้ำฝนที่มากและอาจล้นระบบระบายน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การเฝ้าระวังน้ำท่วมอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรับมือกับภัยพิบัติในเขตเมือง คณะกรรมการสาธารณูปโภค (PUB) ได้ติดตั้งเครือข่ายเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟอย่างกว้างขวาง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การจัดการความเสี่ยงจากน้ำท่วม ทำให้เกิดระบบเตือนภัยน้ำท่วมในเขตเมืองที่ทันสมัยที่สุดแห่งหนึ่งของโลก เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ข้อมูลที่สำคัญที่จำเป็นในการคาดการณ์ ตรวจสอบ และตอบสนองต่อเหตุการณ์น้ำท่วมทั่วพื้นที่เมืองที่มีความหนาแน่นสูงของเกาะ

การติดตั้งเซ็นเซอร์ในพื้นที่เสี่ยงสูง

PUB ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟอย่างมีกลยุทธ์ในจุดสำคัญประมาณ 200 แห่งทั่วเครือข่ายระบายน้ำของสิงคโปร์ โดยเน้นเป็นพิเศษในพื้นที่ต่ำและจุดเสี่ยงน้ำท่วมในอดีต57 เซ็นเซอร์เหล่านี้จะตรวจสอบระดับน้ำในคลอง ท่อระบายน้ำ และแม่น้ำอย่างต่อเนื่อง และส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ไปยังระบบควบคุมส่วนกลางของ PUB เทคโนโลยีเพียโซเรซิสทีฟถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานเหล่านี้เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายของสิงคโปร์ เช่น ความชื้นสูง ฝนตกหนักบ่อยครั้ง และศักยภาพของน้ำท่วมที่มีเศษซากปนเปื้อนซึ่งอาจทำให้เซ็นเซอร์ประเภทอื่นเสียหายได้

เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบตรวจสอบน้ำท่วมแบบบูรณาการ ซึ่งประกอบด้วยเรดาร์วัดปริมาณน้ำฝน กล้องวงจรปิด และเครื่องตรวจสอบคุณภาพน้ำ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเพียโซเรซิสทีฟทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน โดยให้การวัดความเสี่ยงน้ำท่วมที่แท้จริง ณ ตำแหน่งที่กำหนดได้อย่างแม่นยำที่สุด การวัดค่าของเซ็นเซอร์เหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่ง เพราะสามารถบันทึกผลลัพธ์แบบบูรณาการของกระบวนการทางอุทกวิทยาต้นน้ำทั้งหมด ได้แก่ ความเข้มของปริมาณน้ำฝน ลักษณะการไหลของน้ำในพื้นที่รับน้ำ และประสิทธิภาพของระบบระบายน้ำ ไว้ในพารามิเตอร์เดียวที่ตีความได้ง่าย นั่นคือ ระดับน้ำ

กลไกการแจ้งเตือนอัตโนมัติ

ระบบตรวจสอบน้ำท่วมของสิงคโปร์ใช้ข้อมูลจากเซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟเพื่อสร้างการแจ้งเตือนอัตโนมัติผ่านหลายช่องทาง เมื่อระดับน้ำสูงขึ้นถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (โดยทั่วไปคือ 50%, 75%, 90% และ 100% ของระดับน้ำวิกฤต) ระบบจะส่งการแจ้งเตือนผ่านทาง SMS แอปพลิเคชันมือถือ MyWaters และจอแสดงผลในห้องควบคุมภายในของ PUB7 แนวทางการแจ้งเตือนแบบแบ่งระดับนี้ช่วยให้สามารถตอบสนองได้หลายระดับ ตั้งแต่การตรวจสอบตามปกติไปจนถึงการแทรกแซงฉุกเฉิน

เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟมีความแม่นยำสูง (±0.1% ของค่าเต็มสเกลในหลายๆ การติดตั้ง) ทำให้มั่นใจได้ว่าการแจ้งเตือนจะอิงตามการวัดที่แม่นยำ ลดการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดให้น้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็ให้เวลาเตือนที่เพียงพอ ผู้อยู่อาศัยและธุรกิจสามารถสมัครรับการแจ้งเตือนสำหรับตำแหน่งเซ็นเซอร์ที่ระบุได้สูงสุดสามตำแหน่ง ทำให้สามารถรับคำเตือนน้ำท่วมแบบเฉพาะบุคคลสำหรับพื้นที่ที่น่าเป็นห่วงเป็นพิเศษ7 ระดับการปรับแต่งนี้เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้อย่างสม่ำเสมอซึ่ง PUB และสาธารณชนสามารถไว้วางใจได้

การบูรณาการกับโครงสร้างพื้นฐานควบคุมอุทกภัย

นอกเหนือจากระบบเตือนภัยแล้ว ข้อมูลจากเซ็นเซอร์เพียโซเรซิสทีฟยังควบคุมโครงสร้างพื้นฐานบรรเทาอุทกภัยอัตโนมัติโดยตรงในหลายพื้นที่ทั่วสิงคโปร์ ในพื้นที่อย่างเช่นถนนออร์ชาร์ด ซึ่งเป็นย่านช้อปปิ้งที่ประสบอุทกภัยร้ายแรงในปี 2553 และ 2554 ข้อมูลจากเซ็นเซอร์จะกระตุ้นการทำงานของกำแพงกั้นน้ำชั่วคราวและเปิดใช้งานปั๊มกำลังสูงเพื่อเบี่ยงเบนน้ำท่วม5 เวลาตอบสนองที่รวดเร็วของเซ็นเซอร์ (โดยทั่วไปน้อยกว่าหนึ่งวินาที) มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเหล่านี้ ทำให้ระบบควบคุมสามารถตอบสนองได้ก่อนที่สถานการณ์น้ำท่วมจะรุนแรงขึ้น

หนึ่งในแอปพลิเคชันที่โดดเด่นคือโครงการ "ห้องใต้ดินกันน้ำท่วม" สำหรับอาคารในพื้นที่เสี่ยงน้ำท่วม ในโครงการนี้ เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟที่ติดตั้งในที่จอดรถใต้ดินจะเชื่อมต่อกับระบบเตือนภัยของอาคาร ทำให้ผู้จัดการอาคารและผู้พักอาศัยได้รับคำเตือนโดยตรงเมื่อน้ำท่วมคุกคาม5 โครงสร้างที่แข็งแรงของเซ็นเซอร์ช่วยให้การทำงานเชื่อถือได้แม้ในขณะที่จมอยู่ใต้น้ำบางส่วน ซึ่งเป็นจุดที่เทคโนโลยีที่ไม่ทนทานมักจะล้มเหลว

ประสิทธิภาพการทำงานในระหว่างเหตุการณ์สภาพอากาศรุนแรง

เครือข่ายเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟของสิงคโปร์ได้พิสูจน์คุณค่าของมันในช่วงเหตุการณ์ฝนตกหนักหลายครั้ง ตัวอย่างเช่น ในพายุปี 2018 ที่ทำให้ฝนตกหนักเกือบ 160 มิลลิเมตรในเวลาสี่ชั่วโมง ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ฝนตกหนักที่สุดในประวัติศาสตร์ของสิงคโปร์ เครือข่ายเซ็นเซอร์ได้ให้ข้อมูลระดับน้ำทั่วเกาะแบบนาทีต่อนาทีแก่ PUB (หน่วยงานจัดการน้ำของสิงคโปร์) ข้อมูลนี้ช่วยให้สามารถส่งทีมรับมืออุทกภัยไปยังเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ และสื่อสารกับประชาชนได้อย่างถูกต้องเกี่ยวกับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงมากที่สุด

การวิเคราะห์ข้อมูลจากเซ็นเซอร์หลังเกิดเหตุการณ์ยังช่วยให้ PUB สามารถระบุจุดคอขวดของระบบระบายน้ำและเพิ่มประสิทธิภาพการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานในอนาคตได้ ความสามารถของเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟในการให้การวัดที่แม่นยำแม้ในสภาวะสุดขั้ว ทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการสืบสวนเชิงนิติวิทยาศาสตร์เหล่านี้ เนื่องจากสามารถบันทึกกราฟแสดงปริมาณน้ำไหลทั้งหมดของเหตุการณ์น้ำท่วมได้โดยไม่มีช่องว่างของข้อมูลในช่วงที่มีปริมาณน้ำไหลสูงสุด

การจัดการอ่างเก็บน้ำและการกักเก็บน้ำ

แนวทางการจัดการน้ำและอ่างเก็บน้ำที่เป็นนวัตกรรมของสิงคโปร์นั้นอาศัยการตรวจสอบระดับน้ำอย่างแม่นยำเป็นอย่างมาก โดยเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟมีบทบาทสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแหล่งน้ำที่สำคัญเหล่านี้ ในฐานะที่เป็นนครรัฐที่เป็นเกาะซึ่งมีทรัพยากรน้ำธรรมชาติจำกัด สิงคโปร์ได้เปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์เมืองให้ทำหน้าที่เป็นพื้นที่รับน้ำ สร้างเครือข่ายอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่ปัจจุบันรวบรวมน้ำจากพื้นที่สองในสามของประเทศ การจัดการอ่างเก็บน้ำเหล่านี้ต้องการข้อมูลระดับน้ำที่แม่นยำและแบบเรียลไทม์ ซึ่งเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

การตรวจสอบระบบอ่างเก็บน้ำมารีน่า

อ่างเก็บน้ำมารีน่า ซึ่งเป็นแหล่งต้นน้ำที่มีความเป็นเมืองมากที่สุดของสิงคโปร์ เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟอย่างชาญฉลาดในสิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์หลายตัวถูกวางตำแหน่งอย่างมีกลยุทธ์ในระดับความลึกและตำแหน่งต่างๆ ทั่วทั้งอ่างเก็บน้ำ เพื่อตรวจสอบไม่เพียงแต่ระดับน้ำโดยรวมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลกระทบจากการแบ่งชั้นของน้ำและการเปลี่ยนแปลงเฉพาะจุดด้วย3 การวัดเหล่านี้มีความสำคัญต่อแง่มุมการดำเนินงานหลายประการ:

• การจัดการระบบประปา: ข้อมูลระดับน้ำที่แม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ว่าอัตราการดึงน้ำจะอยู่ในระดับที่เหมาะสม รักษาปริมาณน้ำให้เพียงพอ และหลีกเลี่ยงการลดปริมาณน้ำโดยไม่จำเป็น
• การกักเก็บน้ำฝน: ในระหว่างที่มีฝนตก เซ็นเซอร์จะช่วยกำหนดว่าอ่างเก็บน้ำสามารถรองรับน้ำไหลบ่าเพิ่มเติมได้มากแค่ไหนอย่างปลอดภัย
• การควบคุมความเค็ม: ที่เขื่อนกั้นน้ำมารีน่า ข้อมูลจากเซ็นเซอร์จะแจ้งการทำงานของประตูระบายน้ำเพื่อป้องกันน้ำทะเลรุกเข้ามา ในขณะเดียวกันก็ควบคุมการระบายน้ำให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟในอ่างเก็บน้ำมารีน่าได้รับการออกแบบเป็นพิเศษให้ทนทานต่อสภาพน้ำกร่อยบริเวณที่น้ำจืดไหลลงสู่ทะเล โดยใช้วัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายนี้ โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานช่วยให้สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องโดยต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย แม้จะจุ่มอยู่ในน้ำและสัมผัสกับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา

การตรวจสอบถังเก็บแบบกระจายศูนย์

นอกเหนือจากอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่แล้ว เซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟยังตรวจสอบระดับน้ำในถังเก็บน้ำแบบกระจายศูนย์จำนวนมากของสิงคโปร์ ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการรักษาระดับแรงดันน้ำและสำรองน้ำฉุกเฉินทั่วทั้งเครือข่ายการจ่ายน้ำของเกาะ37 การใช้งานเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความอเนกประสงค์ของเซ็นเซอร์:

• ถังเก็บน้ำบนดาดฟ้าอาคารสูง: ในอาคารสูง เซ็นเซอร์จะช่วยตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการจ่ายน้ำอย่างเพียงพอไปยังชั้นบนๆ พร้อมทั้งป้องกันน้ำล้น
• อ่างเก็บน้ำสำรอง: สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บน้ำระดับกลางเหล่านี้ใช้ข้อมูลจากเซ็นเซอร์เพื่อปรับตารางการสูบน้ำและการใช้พลังงานให้เหมาะสม
• การจัดเก็บสำรองฉุกเฉิน: คลังสำรองเชิงกลยุทธ์ที่จัดเก็บไว้สำหรับสถานการณ์ภัยแล้งหรือความเสียหายของโครงสร้างพื้นฐานได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบเพื่อให้มั่นใจว่าพร้อมใช้งาน

การประปาแห่งสิงคโปร์ (PUB) ได้กำหนดมาตรฐานเซ็นเซอร์แบบเพียโซเรซิสทีฟสำหรับการใช้งานเหล่านี้ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอในรูปทรงถังที่แตกต่างกัน และสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบ SCADA ที่ควบคุมระบบจ่ายน้ำอัตโนมัติของสิงคโปร์ได้

เรายังสามารถนำเสนอโซลูชันที่หลากหลายสำหรับ

1. เครื่องวัดแบบพกพาสำหรับวัดคุณภาพน้ำหลายพารามิเตอร์

2. ระบบทุ่นลอยน้ำสำหรับตรวจวัดคุณภาพน้ำหลายพารามิเตอร์

3. แปรงทำความสะอาดอัตโนมัติสำหรับเซ็นเซอร์วัดค่าน้ำหลายพารามิเตอร์

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

สำหรับเซ็นเซอร์น้ำเพิ่มเติม ข้อมูล,

โปรดติดต่อบริษัท Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

เว็บไซต์ของบริษัท:www.hondetechco.com

โทร: +86-15210548582