Praktische toepassingen en impactanalyse van Doppler-radarsensoren in Indonesië

Baanbrekende toepassingen bij rampenbestrijding

Als 's werelds grootste archipelstaat, gelegen aan de Pacifische Ring van Vuur, wordt Indonesië constant bedreigd door aardbevingen, tsunami's en andere natuurrampen. Traditionele zoek- en reddingstechnieken blijken vaak ontoereikend in complexe scenario's zoals complete gebouwinstortingen, waar radartechnologie gebaseerd op het Doppler-effect innovatieve oplossingen biedt. In 2022 ontwikkelde een gezamenlijk Taiwanees-Indonesisch onderzoeksteam een ​​radarsysteem dat de ademhaling van overlevenden door betonnen muren heen kan detecteren, wat een enorme sprong voorwaarts betekende in de mogelijkheden voor het opsporen van leven na een ramp.

De kerninnovatie van de technologie ligt in de integratie van Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW) radar met geavanceerde signaalverwerkingsalgoritmen. Het systeem maakt gebruik van twee nauwkeurige meetsequenties om signaalinterferentie door puin te compenseren: de eerste schat en compenseert de vervorming veroorzaakt door grote obstakels, terwijl de tweede zich richt op het detecteren van subtiele borstbewegingen (doorgaans met een amplitude van 0,5-1,5 cm) als gevolg van de ademhaling om de locatie van overlevenden te bepalen. Laboratoriumtests tonen aan dat het systeem in staat is om door 40 cm dikke betonnen muren te dringen en ademhaling tot 3,28 meter daarachter te detecteren, met een positioneringsnauwkeurigheid van ±3,375 cm – wat veel beter is dan conventionele apparatuur voor het detecteren van overlevenden.

De operationele effectiviteit werd gevalideerd aan de hand van gesimuleerde reddingsscenario's. Met vier vrijwilligers achter betonnen muren van verschillende diktes detecteerde het systeem met succes de ademhalingssignalen van alle proefpersonen en bleef het betrouwbaar presteren, zelfs onder de meest uitdagende omstandigheden met een muur van 40 cm dik. Deze contactloze aanpak elimineert de noodzaak voor redders om gevaarlijke zones te betreden, waardoor het risico op secundair letsel aanzienlijk wordt verminderd. In tegenstelling tot traditionele akoestische, infrarood- of optische methoden werkt Doppler-radar onafhankelijk van duisternis, rook of lawaai, waardoor 24/7-gebruik mogelijk is gedurende het cruciale reddingsvenster van 72 uur.

Tabel: Prestatievergelijking van penetrerende levensduurdetectietechnologieën

De innovatieve waarde van het systeem reikt verder dan de technische specificaties; het zit hem ook in de praktische inzetbaarheid. Het hele apparaat bestaat uit slechts drie componenten: een FMCW-radarmodule, een compacte computerunit en een 12V-lithiumbatterij – alles samen minder dan 10 kg, waardoor het door één persoon te bedienen is. Dit lichtgewicht ontwerp is perfect geschikt voor de archipelachtige geografie van Indonesië en de beschadigde infrastructuur. Plannen om de technologie te integreren met drones en robotplatforms zullen het bereik ervan verder uitbreiden naar moeilijk bereikbare gebieden.

Vanuit maatschappelijk oogpunt zou een radar met doordringende levensdetectie de rampenbestrijdingscapaciteit van Indonesië aanzienlijk kunnen verbeteren. Tijdens de aardbeving en tsunami van Palu in 2018 bleken conventionele methoden ontoereikend in het puin van beton, wat leidde tot vermijdbare slachtoffers. De wijdverspreide inzet van deze technologie zou de detectie van overlevenden bij soortgelijke rampen met 30-50% kunnen verbeteren, waardoor mogelijk honderden of duizenden levens gered zouden kunnen worden. Zoals benadrukt door professor Aloyius Adya Pramudita van de Telkom Universiteit in Indonesië, sluit het uiteindelijke doel van de technologie perfect aan bij de strategie van het Indonesische Agentschap voor Rampenbestrijding (BNPB): "het verminderen van het aantal doden en het versnellen van het herstel."

Er wordt actief gewerkt aan de commercialisering, waarbij onderzoekers samenwerken met industriële partners om het laboratoriumprototype om te vormen tot robuuste reddingsapparatuur. Gezien de frequente seismische activiteit in Indonesië (gemiddeld meer dan 5.000 aardbevingen per jaar), zou de technologie standaarduitrusting kunnen worden voor de BNPB en regionale rampenbestrijdingsdiensten. Het onderzoeksteam schat dat de technologie binnen twee jaar in het veld kan worden ingezet, waarbij de eenheidskosten naar verwachting zullen dalen van de huidige $15.000 voor het prototype tot minder dan $5.000 bij massaproductie – waardoor het toegankelijk wordt voor lokale overheden in alle 34 provincies van Indonesië.

Slimme toepassingen voor transportmanagement

De chronische verkeersopstoppingen in Jakarta (wereldwijd de 7e ergste) hebben geleid tot innovatieve toepassingen van Doppler-radar in intelligente transportsystemen. Het "Smart City 4.0"-initiatief van de stad omvat meer dan 800 radarsensoren op cruciale kruispunten, waarmee het volgende wordt bereikt:

• 30% minder verkeersdrukte tijdens de spits door adaptieve verkeerslichtregeling
• Een verbetering van 12% in de gemiddelde voertuigsnelheid (van 18 naar 20,2 km/u).
• Gemiddelde wachttijd met 45 seconden verkort bij proefkruispunten.

Het systeem maakt gebruik van de superieure prestaties van 24 GHz Doppler-radar in tropische regen (99% detectienauwkeurigheid versus 85% voor camera's tijdens zware stortbuien) om de snelheid, dichtheid en lengte van voertuigen en files in realtime te volgen. Dankzij data-integratie met het verkeersmanagementcentrum van Jakarta kunnen de verkeerslichten elke 2-5 minuten dynamisch worden aangepast op basis van de actuele verkeersstroom in plaats van vaste schema's.

Casestudie: Verbetering van de Gatot-Subroto-wegcorridor

• Er zijn 28 radarsensoren geïnstalleerd langs een traject van 4,3 km.
• Dankzij adaptieve verkeerslichten werd de reistijd verkort van 25 naar 18 minuten.
• De CO₂-uitstoot daalde met 1,2 ton per dag.
• 35% minder verkeersovertredingen geconstateerd dankzij geautomatiseerde handhaving.

Hydrologische monitoring voor overstromingspreventie

De Indonesische systemen voor vroegtijdige waarschuwing voor overstromingen hebben Doppler-radartechnologie geïntegreerd in 18 grote rivierbekkens. Het project in het Ciliwung-rivierbekken is een goed voorbeeld van deze toepassing:

• Twaalf radarstations meten elke 5 minuten de stroomsnelheid aan het oppervlak.
• Gecombineerd met ultrasone waterniveausensoren voor debietberekening.
• Gegevens worden via GSM/LoRaWAN naar centrale modellen voor overstromingsvoorspellingen verzonden.
• De waarschuwingstijd in Groot-Jakarta is verlengd van 2 naar 6 uur.

De contactloze meting van de radar is bijzonder waardevol tijdens overstromingen met veel puin, waar traditionele stroommeters tekortschieten. Installatie op bruggen voorkomt gevaren in het water en zorgt voor continue monitoring die niet wordt beïnvloed door sedimentatie.

Bosbehoud en bescherming van wilde dieren

In het Leuser-ecosysteem van Sumatra (het laatste leefgebied van de Sumatraanse orang-oetans) helpt Doppler-radar bij:

1. Anti-stroperijtoezicht

• 60GHz-radar detecteert menselijke bewegingen door dicht gebladerte.
• Onderscheidt stropers van dieren met een nauwkeurigheid van 92%.
• Dekkingsgebied van 5 km per unit (versus 500 m voor infraroodcamera's)

2. Controle van het bladerdak

• Millimetergolfradar registreert de bewegingspatronen van bomen.
• Identificeert illegale inlogactiviteiten in realtime.
• Heeft de ongeoorloofde houtkap in de proefgebieden met 43% teruggedrongen.

Het systeem heeft een laag energieverbruik (15W/sensor), waardoor het op zonne-energie kan werken op afgelegen locaties en via satelliet waarschuwingen kan verzenden wanneer verdachte activiteiten worden gedetecteerd.

Uitdagingen en toekomstige richtingen

Ondanks veelbelovende resultaten stuit de grootschalige invoering op verschillende implementatiebarrières:

1. Technische beperkingen

• Hoge luchtvochtigheid (>80% RH) kan signalen met hogere frequenties verzwakken.
• Dichtbevolkte stedelijke omgevingen veroorzaken meerpadinterferentie.
• Beperkte lokale technische expertise voor onderhoud

2. Economische factoren

• De huidige kosten van sensoren (3.000 tot 8.000 dollar per stuk) vormen een uitdaging voor lokale budgetten.
• ROI-berekeningen zijn onduidelijk voor gemeenten met beperkte financiële middelen.
• Afhankelijkheid van buitenlandse leveranciers voor kerncomponenten

3. Institutionele hindernissen

• Het delen van gegevens tussen verschillende instanties blijft problematisch.
• Gebrek aan gestandaardiseerde protocollen voor de integratie van radargegevens
• Regelgevingsvertragingen bij de toewijzing van frequentiespectrum

Nieuwe oplossingen zijn onder meer:

• Het ontwikkelen van vochtbestendige 77GHz-systemen
• Het opzetten van lokale assemblagefaciliteiten om de kosten te verlagen.
• Het opzetten van kennisoverdrachtsprogramma's tussen overheid, academische wereld en bedrijfsleven.
• Het implementeren van gefaseerde uitrolstrategieën, te beginnen met de gebieden met de grootste impact.

Toekomstige toepassingen die in het verschiet liggen, zijn onder andere:

• Drone-gebaseerde radarnetwerken voor rampenbeoordeling
• Geautomatiseerde systemen voor het detecteren van aardverschuivingen
• Slimme monitoring van visgebieden om overbevissing te voorkomen
• Kusterosie volgen met millimetergolfnauwkeurigheid

Met de juiste investeringen en beleidsondersteuning kan Doppler-radartechnologie een hoeksteen worden van de digitale transformatie van Indonesië, de weerbaarheid op de 17.000 eilanden versterken en tegelijkertijd nieuwe, hoogtechnologische banen creëren. De Indonesische ervaring laat zien hoe geavanceerde sensortechnologieën kunnen worden aangepast aan de unieke uitdagingen van ontwikkelingslanden, mits ze worden geïmplementeerd met de juiste lokalisatiestrategieën.

Neem contact op met Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582