Пиезорезистивните сензори за ниво на вода станаа составен дел од сеопфатната стратегија за управување со водите на Сингапур, поддржувајќи ја транзицијата на нацијата кон „паметна водна мрежа“. Оваа статија ги истражува различните примени на овие робусни и прецизни сензори низ урбаните водоводни системи на Сингапур, од спречување на поплави до управување со резервоари и паметни водоводни мрежи. Како технологија што го претвора притисокот на водата во електрични сигнали преку пиезорезистивни елементи, овие сензори му обезбедуваат на Одборот за јавни комунални услуги (PUB) на Сингапур сигурни податоци во реално време за оптимизирање на работењето, подобрување на отпорноста на системот и подобрување на испораката на услуги во сложената водна инфраструктура на земјата.
Вовед во пиезорезистивното мерење во водниот сектор на Сингапур
Патот на Сингапур да стане глобален лидер во управувањето со водите е водено од неопходност. Како мала островска нација со ограничени природни водни ресурси и висока ранливост на влијанијата од климатските промени, како што се интензивните врнежи од дожд и зголемувањето на нивото на морето, Сингапур инвестираше многу во иновативни технологии за вода. Меѓу нив, пиезорезистивните сензори за нивото на водата се појавија како критична компонента на инфраструктурата за следење на водите во земјата, нудејќи неспоредлива сигурност и точност во разновидни водни средини.
Пиезорезистивните сензори работат на принципот дека одредени материјали го менуваат својот електричен отпор кога се подложени на механички стрес. Во апликациите за ниво на вода, овие сензори го мерат хидростатскиот притисок што го врши столб вода, кој е директно пропорционален на висината на водата. Оваа физичка врска овозможува прецизно одредување на нивото на водата без оглед на бистрината на водата, заматеноста или присуството на суспендирани цврсти материи - фактори што честопати претставуваат предизвик за алтернативни технологии како што се ултразвучните или оптичките сензори.
Одборот за јавни комунални услуги (PUB), националната агенција за вода на Сингапур, стратешки распореди пиезорезистивни сензори низ повеќе домени на управување со водите. Овие распоредувања се справуваат со неколку од уникатните предизвици на Сингапур: потребата од прецизно предвидување на поплавите во тропска клима склона кон интензивни врнежи од дожд, барањето за прецизно управување со резервоарите во земја со оскудно земјиште која создаде бројни урбани резервоари и побарувачката за сигурни податоци за управување со сè посложена и меѓусебно поврзана мрежа за водоснабдување.
Приказната за водата во Сингапур е приказна за трансформација - од недостиг на вода до безбедност на водата. Четирите национални чешми во земјата (локална вода од сливот, увезена вода, нова вода и десалинизирана вода) претставуваат диверзифицирана стратегија за водоснабдување каде што секоја компонента бара внимателно следење. Пиезорезистивните сензори придонесуваат за оваа стратегија со обезбедување точни податоци во реално време потребни за оптимизирање на работењето на сите четири чешми, особено во локалните системи за слив кои сега собираат вода од две третини од површината на Сингапур.
Усвојувањето на пиезорезистивната технологија е во согласност со пошироката иницијатива „Паметна нација“ на Сингапур, која нагласува донесување одлуки базирани на податоци во сите сектори. Во управувањето со водите, ова се преведува во сензори кои не само што обезбедуваат мерења, туку и беспрекорно се интегрираат со напредни аналитички платформи, овозможувајќи предвидливо одржување, автоматизирани системи за контрола и можности за рано предупредување. Робусноста на пиезорезистивните сензори - нивната способност да одржуваат точност и покрај биозагадувањето, температурните флуктуации и долгорочното распоредување - ги прави особено погодни за тропската средина на Сингапур и строгите стандарди на PUB за квалитет на податоците и сигурност на системот.
Системи за следење на поплави и рано предупредување
Тропската клима на Сингапур носи интензивни врнежи од дожд кои можат брзо да ги преоптоварат системите за одводнување, што го прави робусното следење на поплавите од суштинско значење за отпорноста на урбаните средини. Одборот за јавни комунални услуги (PUB) имплементираше широка мрежа на пиезорезистивни сензори за нивото на водата како дел од својата стратегија за управување со ризик од поплави, создавајќи еден од најнапредните системи за предупредување од поплави во урбаните средини во светот. Овие сензори обезбедуваат критични податоци потребни за предвидување, следење и реагирање на поплави низ густиот урбан пејзаж на островот.
Распоредување на сензори во области со висок ризик
PUB стратешки инсталираше пиезорезистивни сензори на приближно 200 клучни локации низ целата дренажна мрежа на Сингапур, со посебна концентрација во ниските области и историските жаришта на поплави57. Овие сензори континуирано ги следат нивоата на водата во каналите, одводите и реките, доставувајќи податоци во реално време до централните контролни системи на PUB. Пиезорезистивната технологија беше избрана за овие апликации поради нејзината исклучителна сигурност во предизвикувачките еколошки услови на Сингапур - висока влажност, чести обилни дождови и потенцијал за поплавни води полни со отпад што би можеле да ги загадат другите видови сензори.
Сензорите се дел од интегриран систем за следење на поплави кој вклучува радар за врнежи од дожд, CCTV камери и монитори за квалитет на водата. Сепак, пиезорезистивните сензори за нивото на водата служат како основен елемент, обезбедувајќи најдиректно мерење на реалниот ризик од поплави на одредени локации. Нивните мерења се особено вредни бидејќи го доловуваат интегрираниот резултат од сите хидролошки процеси низводно - интензитет на врнежи од дожд, карактеристики на истекување на сливот и перформанси на дренажниот систем - во еден единствен, лесно интерпретирачки параметар: длабочина на водата.
Автоматизирани механизми за предупредување
Системот за следење на поплави во Сингапур користи податоци од пиезорезистивни сензори за генерирање автоматски предупредувања преку повеќе канали. Кога нивото на водата ќе се искачи до однапред одредени прагови (обично на 50%, 75%, 90% и 100% од критичните длабочини), системот активира известувања преку СМС-порака, мобилната апликација MyWaters и внатрешните дисплеи во контролната соба на PUB7. Овој пристап на алармирање со повеќе нивоа овозможува постепени одговори, од рутинско следење до итни интервенции.
Високата точност на пиезорезистивните сензори (±0,1% од полната скала во многу инсталации) гарантира дека предупредувањата се базираат на прецизни мерења, минимизирајќи ги лажните аларми, а воедно обезбедувајќи соодветно време за предупредување. Жителите и бизнисите можат да се претплатат за да добиваат предупредувања за до три специфични локации на сензорите, овозможувајќи персонализирани предупредувања за поплави за области од особен интерес7. Ова ниво на прилагодување е можно само затоа што пиезорезистивните сензори обезбедуваат постојано сигурни податоци на кои PUB и јавноста можат да веруваат.
Интеграција со инфраструктурата за контрола на поплави
Освен системите за предупредување, податоците од пиезорезистивните сензори директно ја контролираат автоматската инфраструктура за ублажување на поплавите на неколку локации низ Сингапур. Во области како што е Орчард Роуд - трговски округ кој доживеа сериозни поплави во 2010 и 2011 година - податоците од сензорите ја активираат работата на привремените бариери за поплави и активираат моќни пумпи за пренасочување на поплавните води5. Брзото време на одговор на сензорите (обично помалку од една секунда) е клучно за овие апликации, дозволувајќи им на контролните системи да реагираат пред условите на поплавата да станат сериозни.
Една значајна примена е програмата за „заштита од поплави“ на подруми за згради во области склони кон поплави. Тука, пиезорезистивните сензори инсталирани на подземни паркинзи се поврзуваат со алармните системи на зградата, обезбедувајќи директни предупредувања до управителите на зградите и станарите кога се закануваат поплавни води5. Робусната конструкција на сензорите обезбедува сигурно работење дури и кога се делумно потопени, што е честа точка на дефект кај помалку издржливите технологии.
Перформанси за време на екстремни временски настани
Сингапурската пиезорезистивна сензорска мрежа ја докажа својата вредност за време на повеќекратни екстремни врнежи од дожд. На пример, за време на бурата во 2018 година, која падна речиси 160 мм дожд за четири часа - едни од најинтензивните врнежи од дожд во историјата на Сингапур - сензорската мрежа му обезбеди на PUB ажурирања од минута во минута за нивото на водата низ целиот остров. Овие податоци овозможија целно распоредување на тимови за одговор на поплави и точни јавни комуникации за тоа кои области се најмногу изложени на ризик.
Анализата на податоците од сензорите по настанот, исто така, му помогна на PUB да ги идентификува тесните грла во системот за одводнување и да ги оптимизира идните инвестиции во инфраструктурата. Способноста на пиезорезистивните сензори да обезбедат точни мерења дури и во екстремни услови ги прави особено вредни за овие форензички истражувања, бидејќи тие го доловуваат целиот хидрограф на поплавни настани без празнини во податоците за време на врвните протоци.
Управување со резервоари и складирање на вода
Иновативниот пристап на Сингапур кон складирањето вода и управувањето со резервоарите во голема мера се потпира на прецизно следење на нивото на водата, при што пиезорезистивните сензори играат централна улога во обезбедувањето на ефикасноста и безбедноста на овие критични водни ресурси. Како островски град-држава со ограничени природни водни ресурси, Сингапур го трансформираше својот урбан пејзаж за да функционира како сливно подрачје, создавајќи широка мрежа на резервоари кои сега собираат вода од две третини од површината на земјата. Управувањето со овие резервоари бара точни податоци за нивото на водата во реално време - барање совршено исполнето од технологијата на пиезорезистивните сензори.
Мониторинг на системот за резервоар Марина
Резервоарот Марина, најурбанизираниот слив во Сингапур, е пример за софистицирана примена на пиезорезистентни сензори во големи капацитети за складирање вода. Повеќе сензори се стратешки позиционирани на различни длабочини и локации низ целиот резервоар за да се следат не само целокупните нивоа на водата, туку и ефектите на стратификација и локализираните варијации3. Овие мерења се клучни за неколку оперативни аспекти:
- Управување со снабдувањето со вода: Точните податоци за нивото обезбедуваат оптимални стапки на повлекување што го одржуваат снабдувањето, а воедно го избегнуваат непотребното намалување.
- Зафаќање на атмосферски води: За време на врнежи од дожд, сензорите помагаат да се утврди колку дополнителен истек може безбедно да апсорбира резервоарот.
- Контрола на соленоста: На баражата на пристаништето, податоците од сензорите ги информираат операциите на портата за да спречат навлегување на морска вода, а воедно да овозможат соодветно испуштање.
Пиезорезистивните сензори во резервоарот Марина се специјално дизајнирани да издржат услови на солена вода каде што слатката вода се среќава со морето, со материјали избрани да бидат отпорни на корозија во оваа предизвикувачка средина. Нивната робусна конструкција овозможува континуирано работење со минимално одржување, и покрај постојаното потопување и изложеноста на различни хемиски состави на водата.
Мониторинг на децентрализиран резервоар за складирање
Надвор од големите резервоари, пиезорезистивните сензори ги следат нивоата на водата во бројните децентрализирани резервоари за складирање во Сингапур - критична инфраструктура за одржување на притисокот на водата и резервите за итни случаи низ целата мрежа за дистрибуција на вода на островот37. Овие апликации ја демонстрираат разновидноста на сензорите:
- Урбани резервоари на покриви: Во високи згради, сензорите обезбедуваат соодветно снабдување со вода до горните катови, а воедно спречуваат прелевање.
- Резервоари за сервисирање: Овие постројки за средно складирање користат сензорски податоци за да ги оптимизираат распоредите за пумпање и потрошувачката на енергија.
- Складирање во итни случаи: Стратешките резерви што се одржуваат за сценарија на суша или дефект на инфраструктурата внимателно се следат за подготвеност.
PUB има стандардизирани пиезорезистивни сензори за овие апликации поради нивните конзистентни перформанси низ различни геометрии на резервоарите и нивната способност директно да се поврзат со SCADA системите што ја автоматизираат мрежата за дистрибуција на вода во Сингапур.
Исто така, можеме да понудиме различни решенија за
1. Рачен мерач за квалитет на вода со повеќе параметри
2. Систем на пловечки пловци за квалитет на вода со повеќе параметри
3. Автоматска четка за чистење за сензор за вода со повеќе параметри
4. Комплетен сет на сервери и софтверски безжичен модул, поддржува RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN
За повеќе сензори за вода информации,
ве молиме контактирајте ја Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-страница на компанијата:www.hondetechco.com
Тел: +86-15210548582
Време на објавување: 27 јуни 2025 година