การประยุกต์ใช้งานจริงและการวิเคราะห์ผลกระทบของเซ็นเซอร์เรดาร์ดอปเปลอร์ในอินโดนีเซีย

การประยุกต์ใช้ที่ก้าวล้ำในการกู้ภัยจากภัยพิบัติ

อินโดนีเซียเป็นประเทศหมู่เกาะที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตั้งอยู่ตามแนววงแหวนแห่งไฟในมหาสมุทรแปซิฟิก จึงเผชิญกับภัยคุกคามจากแผ่นดินไหว สึนามิ และภัยพิบัติทางธรรมชาติอื่นๆ อย่างต่อเนื่อง เทคนิคการค้นหาและกู้ภัยแบบดั้งเดิมมักไม่ได้ผลในสถานการณ์ที่ซับซ้อน เช่น การพังทลายของอาคารทั้งหมด ซึ่งเทคโนโลยีเรดาร์ตรวจจับแบบดอปเปลอร์ให้แนวทางแก้ไขที่ล้ำสมัย ในปี 2022 ทีมวิจัยร่วมระหว่างไต้หวันและอินโดนีเซียได้พัฒนาระบบเรดาร์ที่สามารถตรวจจับลมหายใจของผู้รอดชีวิตผ่านกำแพงคอนกรีต ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการตรวจจับชีวิตหลังภัยพิบัติ

นวัตกรรมหลักของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่การบูรณาการเรดาร์คลื่นต่อเนื่องแบบปรับความถี่ (FMCW) เข้ากับอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณขั้นสูง ระบบใช้ลำดับการวัดที่แม่นยำสองลำดับเพื่อเอาชนะการรบกวนของสัญญาณจากเศษซากปรักหักพัง: ลำดับแรกจะประมาณและชดเชยความผิดเพี้ยนที่เกิดจากสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่ ในขณะที่ลำดับที่สองมุ่งเน้นไปที่การตรวจจับการเคลื่อนไหวของหน้าอกที่ละเอียดอ่อน (โดยทั่วไปมีแอมพลิจูด 0.5-1.5 ซม.) จากการหายใจเพื่อระบุตำแหน่งของผู้รอดชีวิต การทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นถึงความสามารถของระบบในการเจาะทะลุกำแพงคอนกรีตหนา 40 ซม. และตรวจจับการหายใจได้ไกลถึง 3.28 เมตร โดยมีความแม่นยำในการระบุตำแหน่งภายใน ±3.375 ซม. ซึ่งเหนือกว่าอุปกรณ์ตรวจจับชีวิตแบบดั้งเดิมอย่างมาก

ประสิทธิภาพการทำงานได้รับการตรวจสอบผ่านสถานการณ์จำลองการช่วยเหลือ โดยมีอาสาสมัคร 4 คนอยู่หลังกำแพงคอนกรีตที่มีความหนาต่างกัน ระบบสามารถตรวจจับสัญญาณการหายใจของผู้ทดสอบทั้งหมดได้สำเร็จ และรักษาประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะกำแพงหนา 40 เซนติเมตร ซึ่งเป็นสภาวะที่ท้าทายที่สุด วิธีการแบบไม่สัมผัสนี้ช่วยขจัดความจำเป็นที่เจ้าหน้าที่กู้ภัยจะต้องเข้าไปในพื้นที่อันตราย ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บเพิ่มเติมได้อย่างมาก แตกต่างจากวิธีการทางเสียง อินฟราเรด หรือแสงแบบดั้งเดิม เรดาร์ดอปเปลอร์ทำงานได้โดยไม่ขึ้นกับความมืด ควัน หรือเสียงรบกวน ทำให้สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ในช่วงเวลาสำคัญ "72 ชั่วโมงทอง" ของการช่วยเหลือ

ตาราง: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการตรวจจับสิ่งมีชีวิตแบบทะลุทะลวง

คุณค่าด้านนวัตกรรมของระบบนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ข้อกำหนดทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการใช้งานจริงด้วย อุปกรณ์ทั้งหมดประกอบด้วยส่วนประกอบเพียงสามชิ้น ได้แก่ โมดูลเรดาร์ FMCW หน่วยประมวลผลขนาดกะทัดรัด และแบตเตอรี่ลิเธียม 12 โวลต์ ซึ่งทั้งหมดมีน้ำหนักไม่ถึง 10 กิโลกรัม ทำให้ผู้ใช้งานเพียงคนเดียวสามารถพกพาได้ การออกแบบที่มีน้ำหนักเบานี้เหมาะสมกับภูมิประเทศที่เป็นหมู่เกาะและสภาพโครงสร้างพื้นฐานที่เสียหายของอินโดนีเซียเป็นอย่างยิ่ง แผนการที่จะบูรณาการเทคโนโลยีนี้กับโดรนและแพลตฟอร์มหุ่นยนต์จะช่วยขยายขอบเขตการใช้งานไปยังพื้นที่ที่เข้าถึงยากได้มากยิ่งขึ้น

จากมุมมองทางสังคม เรดาร์ตรวจจับสิ่งมีชีวิตที่สามารถทะลุทะลวงได้จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการรับมือภัยพิบัติของอินโดนีเซียได้อย่างมาก ในเหตุการณ์แผ่นดินไหวและสึนามิที่ปาลูในปี 2018 วิธีการแบบดั้งเดิมพิสูจน์แล้วว่าไม่มีประสิทธิภาพในซากปรักหักพังที่เป็นคอนกรีต ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตที่สามารถป้องกันได้ การใช้งานเทคโนโลยีนี้อย่างแพร่หลายจะช่วยเพิ่มอัตราการตรวจจับผู้รอดชีวิตได้ 30-50% ในภัยพิบัติที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งอาจช่วยชีวิตผู้คนได้หลายร้อยหรือหลายพันคน ดังที่ศาสตราจารย์ Aloyius Adya Pramudita จากมหาวิทยาลัย Telkom ของอินโดนีเซียเน้นย้ำ เป้าหมายสูงสุดของเทคโนโลยีนี้สอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับกลยุทธ์การบรรเทาภัยพิบัติของสำนักงานจัดการภัยพิบัติแห่งชาติ (BNPB) คือ “ลดการสูญเสียชีวิตและเร่งการฟื้นฟู”

ขณะนี้กำลังมีการดำเนินการเชิงพาณิชย์อย่างแข็งขัน โดยนักวิจัยกำลังร่วมมือกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมเพื่อเปลี่ยนต้นแบบในห้องปฏิบัติการให้เป็นอุปกรณ์กู้ภัยที่ทนทาน เมื่อพิจารณาถึงกิจกรรมแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในอินโดนีเซีย (เฉลี่ยมากกว่า 5,000 ครั้งต่อปี) เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับ BNPB และหน่วยงานจัดการภัยพิบัติระดับภูมิภาค ทีมวิจัยคาดการณ์ว่าจะสามารถนำไปใช้งานจริงได้ภายในสองปี โดยคาดว่าต้นทุนต่อหน่วยจะลดลงจากต้นแบบปัจจุบันที่ 15,000 ดอลลาร์ เหลือต่ำกว่า 5,000 ดอลลาร์เมื่อผลิตในปริมาณมาก ทำให้รัฐบาลท้องถิ่นใน 34 จังหวัดของอินโดนีเซียสามารถเข้าถึงได้

แอปพลิเคชันการจัดการขนส่งอัจฉริยะ

ปัญหาการจราจรติดขัดเรื้อรังของจาการ์ตา (ติดอันดับ 7 ของโลก) ได้ผลักดันให้เกิดการประยุกต์ใช้เรดาร์ดอปเปลอร์อย่างสร้างสรรค์ในระบบขนส่งอัจฉริยะ โครงการ "เมืองอัจฉริยะ 4.0" ของเมืองนี้ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์เรดาร์กว่า 800 ตัวในสี่แยกสำคัญๆ ส่งผลให้:

• ลดความแออัดในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนได้ 30% ด้วยการควบคุมสัญญาณไฟจราจรแบบปรับได้
• ความเร็วเฉลี่ยของยานพาหนะดีขึ้น 12% (จาก 18 เป็น 20.2 กม./ชม.)
• ลดเวลาการรอโดยเฉลี่ยที่ทางแยกนำร่องลง 45 วินาที

ระบบนี้ใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของเรดาร์ดอปเปลอร์ 24GHz ในสภาพฝนตกหนักในเขตร้อน (ความแม่นยำในการตรวจจับ 99% เทียบกับ 85% สำหรับกล้องในระหว่างฝนตกหนัก) เพื่อติดตามความเร็ว ความหนาแน่น และความยาวของแถวรถแบบเรียลไทม์ การบูรณาการข้อมูลกับศูนย์จัดการจราจรของจาการ์ตาช่วยให้สามารถปรับเวลาสัญญาณไฟจราจรแบบไดนามิกทุก 2-5 นาทีตามปริมาณการจราจรจริง แทนที่จะใช้ตารางเวลาคงที่

กรณีศึกษา: การปรับปรุงเส้นทางถนนกาตอต ซูโบรโต

• มีการติดตั้งเซ็นเซอร์เรดาร์ 28 ตัว ตลอดแนวถนนยาว 4.3 กิโลเมตร
• สัญญาณไฟจราจรแบบปรับเปลี่ยนได้ช่วยลดเวลาเดินทางจาก 25 นาทีเหลือ 18 นาที
• ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง 1.2 ตันต่อวัน
• ตรวจพบการฝ่าฝืนกฎจราจรน้อยลง 35% ผ่านระบบบังคับใช้กฎหมายอัตโนมัติ

การเฝ้าระวังทางอุทกวิทยาเพื่อป้องกันอุทกภัย

ระบบเตือนภัยน้ำท่วมล่วงหน้าของอินโดนีเซียได้บูรณาการเทคโนโลยีเรดาร์ดอปเปลอร์เข้ากับลุ่มแม่น้ำสายหลัก 18 แห่ง โครงการลุ่มแม่น้ำซีลีวุงเป็นตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้:

• สถานีเรดาร์วัดการไหลของน้ำ 12 แห่ง วัดความเร็วของกระแสน้ำผิวดินทุกๆ 5 นาที
• เมื่อใช้ร่วมกับเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบอัลตราโซนิกเพื่อคำนวณปริมาณการไหล
• ข้อมูลที่ส่งผ่านระบบ GSM/LoRaWAN ไปยังแบบจำลองการพยากรณ์น้ำท่วมส่วนกลาง
• ระยะเวลาเตือนภัยล่วงหน้าขยายจาก 2 ชั่วโมงเป็น 6 ชั่วโมงในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล

การวัดแบบไม่สัมผัสของเรดาร์มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาวะน้ำท่วมที่มีเศษซากจำนวนมาก ซึ่งเครื่องวัดกระแสน้ำแบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้งานได้ การติดตั้งบนสะพานช่วยหลีกเลี่ยงอันตรายในน้ำ ขณะเดียวกันก็ให้การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องโดยไม่ได้รับผลกระทบจากการตกตะกอน

การอนุรักษ์ป่าไม้และการคุ้มครองสัตว์ป่า

ในระบบนิเวศเลอเซอร์ของเกาะสุมาตรา (แหล่งที่อยู่อาศัยสุดท้ายของอุรังอุตังสุมาตรา) เรดาร์ดอปเปลอร์ช่วยในเรื่องต่อไปนี้:

1. การเฝ้าระวังป้องกันการล่าสัตว์ผิดกฎหมาย

• เรดาร์ 60GHz ตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์ผ่านพุ่มไม้หนาทึบ
• สามารถแยกแยะผู้ลักลอบล่าสัตว์ออกจากสัตว์ได้อย่างแม่นยำถึง 92%
• ครอบคลุมรัศมี 5 กิโลเมตรต่อหน่วย (เทียบกับ 500 เมตรสำหรับกล้องอินฟราเรด)

2. การตรวจสอบเรือนยอด

• เรดาร์คลื่นมิลลิเมตรติดตามรูปแบบการแกว่งของต้นไม้
• ตรวจจับกิจกรรมการตัดไม้ทำลายป่าอย่างผิดกฎหมายแบบเรียลไทม์
• สามารถลดการตัดไม้โดยไม่ได้รับอนุญาตลงได้ 43% ในพื้นที่นำร่อง

ระบบนี้ใช้พลังงานต่ำ (15 วัตต์ต่อเซ็นเซอร์) ทำให้สามารถทำงานได้ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ห่างไกล และส่งสัญญาณแจ้งเตือนผ่านดาวเทียมเมื่อตรวจพบกิจกรรมที่น่าสงสัย

ความท้าทายและทิศทางในอนาคต

แม้ว่าจะได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ แต่การนำไปใช้ในวงกว้างยังคงเผชิญกับอุปสรรคหลายประการ:

1. ข้อจำกัดทางเทคนิค

• ความชื้นสูง (>80% RH) สามารถลดทอนสัญญาณความถี่สูงได้
• สภาพแวดล้อมในเมืองที่มีความหนาแน่นสูงก่อให้เกิดการรบกวนแบบหลายเส้นทาง
• ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคในพื้นที่สำหรับการบำรุงรักษาค่อนข้างจำกัด

2. ปัจจัยทางเศรษฐกิจ

• ต้นทุนของเซ็นเซอร์ในปัจจุบัน (3,000-8,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อหน่วย) เป็นความท้าทายสำหรับงบประมาณของท้องถิ่น
• การคำนวณผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ยังไม่ชัดเจนสำหรับเทศบาลที่มีงบประมาณจำกัด
• การพึ่งพาซัพพลายเออร์ต่างประเทศสำหรับชิ้นส่วนหลัก

3. อุปสรรคเชิงสถาบัน

• การแบ่งปันข้อมูลระหว่างหน่วยงานยังคงเป็นปัญหาอยู่
• ขาดโปรโตคอลที่เป็นมาตรฐานสำหรับการบูรณาการข้อมูลเรดาร์
• ความล่าช้าด้านกฎระเบียบในการจัดสรรคลื่นความถี่

แนวทางแก้ไขที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ได้แก่:

• การพัฒนาระบบ 77GHz ที่ทนต่อความชื้น
• จัดตั้งโรงงานประกอบชิ้นส่วนในท้องถิ่นเพื่อลดต้นทุน
• การสร้างโปรแกรมถ่ายทอดความรู้ระหว่างภาครัฐ สถาบันการศึกษา และภาคอุตสาหกรรม
• การนำกลยุทธ์การทยอยเปิดใช้งานมาใช้ โดยเริ่มจากพื้นที่ที่มีผลกระทบสูง

การประยุกต์ใช้งานในอนาคตที่กำลังจะเกิดขึ้น ได้แก่:

• เครือข่ายเรดาร์บนโดรนสำหรับการประเมินภัยพิบัติ
• ระบบตรวจจับดินถล่มอัตโนมัติ
• ระบบตรวจสอบเขตประมงอัจฉริยะเพื่อป้องกันการจับปลามากเกินไป
• การติดตามการกัดเซาะชายฝั่งด้วยความแม่นยำระดับคลื่นมิลลิเมตร

ด้วยการลงทุนและการสนับสนุนเชิงนโยบายที่เหมาะสม เทคโนโลยีเรดาร์ดอปเปลอร์สามารถกลายเป็นรากฐานสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลของอินโดนีเซีย เสริมสร้างความยืดหยุ่นทั่วทั้ง 17,000 เกาะ ขณะเดียวกันก็สร้างโอกาสการจ้างงานด้านเทคโนโลยีขั้นสูงใหม่ๆ ในท้องถิ่น ประสบการณ์ของอินโดนีเซียแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการตรวจจับขั้นสูงสามารถปรับใช้เพื่อแก้ไขความท้าทายเฉพาะของประเทศกำลังพัฒนาได้อย่างไร เมื่อนำไปใช้ด้วยกลยุทธ์การปรับให้เข้ากับท้องถิ่นอย่างเหมาะสม

โปรดติดต่อบริษัท Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

เว็บไซต์ของบริษัท:www.hondetechco.com

โทร: +86-15210548582