ماژول جانبی سیستم زنده‌یاب با سنسورهای صوتی و لرزه‌ای برند لیدر مدل Leader SEARCH PERIPHERAL

توضیحات

معرفی ماژول جانبی سیستم زنده‌یاب با سنسورهای صوتی و لرزه‌ای لیدر Leader SEARCH

در حوزه عملیات جست‌وجو و نجات شهری (USAR)، زمان و دقت دو عامل حیاتی برای نجات جان انسان‌ها محسوب می‌شوند. در شرایطی که سازه‌ها به‌دلیل زلزله، انفجار یا فروپاشی تخریب شده‌اند، یافتن قربانیان زنده زیر آوار نیازمند تجهیزاتی است که بتوانند کوچک‌ترین نشانه‌های حیات را تشخیص دهند. در این میان، ماژول جانبی سیستم زنده‌یاب لیدر مدل Leader SEARCH با سنسورهای صوتی و لرزه‌ای نقطه عطفی در فناوری لرزه‌ای و شنود فنی محسوب می‌شود. این سامانه با استفاده از فناوری پیشرفته ثبت امواج لرزه‌ای و صوتی، قادر است حرکات بسیار ظریف انسان زیر آوار را شناسایی کرده و محل دقیق او را مشخص کند.

سنسورهای این دستگاه همان‌طور که از نامشان پیداست، ترکیبی هستند از حسگرهای آکوستیکی (صوتی) و لرزه‌ای، که در مجموع به‌عنوان «تجهیز جانبی شنود» شناخته می‌شوند. این سنسورها با حساسیت بسیار بالا طراحی شده‌اند تا بتوانند امواج ضعیف حاصل از خراشیدن، کوبیدن، فریاد یا حتی ضربه آرام قربانی به سازه اطراف را دریافت کنند. امواج فوق پس از عبور از مواد سنگین و متراکم ساختارهای تخریب‌شده، توسط سنسورها جذب شده و به واحد مرکزی منتقل می‌شوند. این واحد مرکزی یا همان جعبه کنترل، داده‌های لرزشی را تقویت می‌کند و خروجی آن را در دو شکل قابل فهم برای تیم نجات ارائه می‌دهد: نخست، به‌صورت صدا از طریق هدفون‌های ضد نویز و دوم، به‌صورت نمایش تصویری (نمودار میله‌ای) بر روی صفحه نمایش. ترکیب شنود هم‌زمان صدا و مشاهده بصری شدت امواج، موجب می‌شود که نجاتگران بتوانند موقعیت فرد زنده را با دقت و اطمینان بالا مشخص کنند.

ساختار ماژول و عملکرد دوگانه سنسورها

این ماژول به‌گونه‌ای طراحی شده که حداکثر انعطاف‌پذیری را در عملیات میدانی فراهم آورد. مهندسان لیدر در طراحی این سامانه، دو نوع سنسور لرزه‌ای را در نظر گرفته‌اند: نوع بی‌سیم و نوع کابلی. هر دو نوع عملکرد یکسانی در کیفیت شنود دارند، اما کاربردشان بسته به شرایط محیطی متفاوت است.

در مأموریت‌هایی که زمان بسیار حیاتی است، سنسورهای بی‌سیم امکان استقرار سریع در محیط را فراهم می‌کنند. این سنسورها قادرند تا فاصله صد متر در محیط باز و حدود سی متر در شرایط موانع و خرابه‌ها را پوشش دهند. انرژی مورد نیاز آن‌ها از باتری‌های استاندارد AAA تأمین می‌شود که حدود هشت ساعت دوام دارند. این مدت زمان، برای یک شیفت کامل عملیات نجات کافی است و نیاز به تعویض مکرر باتری را از بین می‌برد.

در مقابل، سنسورهای کابلی مناسب مأموریت‌های طولانی‌تر هستند. هر یک از این حسگرها از طریق کابل هشت‌متری به جعبه کنترل متصل می‌شوند و می‌توانند در صورت اتصال سه‌تایی، شعاع عملیاتی بیست‌و‌چهار متر را پوشش دهند. این سنسورها نیازی به باتری ندارند و انرژی خود را مستقیماً از جعبه کنترل دریافت می‌کنند. در مجموع، سیستم لیدر SEARCH قادر است هم‌زمان تا شش سنسور فعال (سه سنسور بی‌سیم و سه سنسور کابلی) را به واحد کنترل متصل نماید. چنین آرایشی نه‌تنها پوشش گسترده‌تری از محیط آوار ایجاد می‌کند، بلکه دقت مکان‌یابی قربانی را از طریق مثلث‌بندی لرزه‌ای به‌طور چشم‌گیری افزایش می‌دهد.

فیلترهای هوشمند حذف نویز و تمرکز بر صدای انسان

یکی از ویژگی‌های برجسته این سامانه، توانایی فوق‌العاده آن در حذف نویزهای محیطی است. در صحنه‌های حادثه، سروصدای ماشین‌های سنگین، ابزارهای حفاری، وزش باد یا منبع‌های برق می‌تواند سیگنال‌های مهم انسانی را پنهان کند. اما جعبه کنترل لیدر SEARCH مجهز به دو فیلتر تخصصی برای پالایش سیگنال‌هاست:

• فیلتر پایین‌گذر (Low-Pass Filter) جهت حذف صداهای تیز و فرکانس‌های بالا که میزان آن از ۶۰۰ تا ۳۰۰۰ هرتز قابل تنظیم است.
• فیلتر بالا‌گذر (High-Pass Filter) که صداهای بم و فرکانس‌های پایین بین ۲۰ تا ۳۰۰ هرتز را حذف می‌کند.

با تنظیم هم‌زمان این دو فیلتر، محدوده شنیداری نجاتگر کاملاً بر بازه خاصی از فرکانس‌ها متمرکز می‌شود؛ یعنی از ۱ تا ۳۰۰۰ هرتز، همان منطقه‌ای که خصوصیات صوتی انسان در آن قابل تشخیص است. در نتیجه، تیم نجات می‌تواند با اطمینان کامل، صداهای مربوط به قربانی را از سایر صداهای محیطی جدا کرده و به آن واکنش نشان دهد. علاوه‌بر این، سیستم دارای حالت شنود مونو و استریو است، تا کاربران بتوانند در یک یا هر دو گوش به‌طور هم‌زمان از یک یا چند سنسور مجزا شنود داشته باشند.

طراحی ارگونومیک و مقاوم جعبه کنترل

قلب حقیقی عملکرد این سامانه، جعبه کنترل MONO-APP است. این واحد اصلی با وزن تنها یک‌کیلو و دویست و بیست‌وپنج گرم و جنس پلی‌پروپیلن تقویت‌شده طراحی شده تا سبک و مقاوم باشد. دور آن نوار لاستیکی ضد ضربه نصب شده و توان تحمل سقوط از ارتفاع دو متر را دارد. مقاومت در برابر آب و گرد‌وغبار نیز با استاندارد IP54 تضمین شده است.

صفحه‌نمایش رنگی دستگاه از نوع TFT LCD با وضوح بالا (۸۰۰×۴۸۰ پیکسل WVGA) و شدت روشنایی هزار کاندلا بر مترمربع است، تا حتی زیر نور شدید خورشید نیز خوانایی تصویر حفظ شود. روشنایی پس‌زمینه LED آن با مصرف کم انرژی وظیفه نمایش داده‌ها را در هر شرایط نوری انجام می‌دهد. سرعت راه‌اندازی جعبه کمتر از یک دقیقه است، که در مأموریت‌های اضطراری، موجب صرفه‌جویی ارزشمند در زمان می‌شود.

صفحه‌کلید فسفرسنت برای کار در تاریکی و رابط گرافیکی ساده و شهودی طراحی شده که شامل نشانگر قرمز مخصوص لحظه ثبت بیشترین موج لرزه‌ای نیز می‌شود. این نشانگر چند ثانیه روی صفحه باقی مانده و در تعیین محل قربانی کمک زیادی به نجاتگر می‌کند.

سامانه تأمین انرژی قابل اعتماد و هماهنگ

در عملیات جست‌وجو، عملکرد مستمر تجهیزات حیاتی است. جعبه کنترل لیدر SEARCH از باتری لیتیوم-یون پلیمری چهارسلولی با ظرفیت ۲۵۰۰ میلی‌آمپر‌ساعت بهره می‌برد که تا پنج ساعت عملکرد پیوسته را تأمین می‌کند. این باتری قابل شارژ و قابل تعویض است و با دیگر کنترل‌باکس‌های برند لیدر مانند Hasty، Cam و Scan سازگار است. این استانداردسازی سبب می‌شود تیم‌های نجات که چند دستگاه لیدر مختلف دارند بتوانند باتری‌ها را بین واحدها جابه‌جا کنند و از توقف کار جلوگیری نمایند.

زمان شارژ کامل باتری حدود سه ساعت و نیم است و طول عمر آن تا پانصد چرخه شارژ تخمین زده می‌شود. علاوه بر این، برای مواقع اضطراری که دسترسی به برق محدود است، ماژول دارای بسته جانبی با ده عدد باتری AAA می‌باشد که تا یک ساعت و نیم توان پشتیبانی ارائه می‌دهد. برای سنسورهای بی‌سیم نیز سه عدد باتری AAA کافی است تا حدود هشت ساعت عملیات مداوم پوشش داده شود. سطح شارژ تمام باتری‌ها به‌صورت زنده بر روی نمایشگر جعبه کنترل قابل مشاهده است تا اپراتور از میزان انرژی باخبر باشد.

تجهیزات جانبی و لوازم کاربردی در مأموریت‌های نجات

موفقیت عملیات جست‌وجو تنها به عملکرد اصلی دستگاه محدود نمی‌شود؛ بلکه به لوازم جانبی طراحی‌شده نیز بستگی دارد. در بسته کامل ماژول، قطعاتی برای تثبیت بهتر سنسورها وجود دارد. آهنرباهای مخصوص برای اتصال سریع به قطعات فلزی آوار و میخ‌های فولادی برای نفوذ در خاک یا آوار نرم تعبیه شده‌اند تا انتقال ارتعاشات با بیشترین دقت انجام شود.

برای شنود مطمئن، هدفون‌های حرفه‌ای ضد نویز با ضریب کاهش نویز ۲۳ دسی‌بل ارائه شده‌اند که دو جفت آن را می‌توان هم‌زمان به دستگاه وصل کرد. این ویژگی امکان می‌دهد تاکتیک شنود توسط دو نفر، شامل اپراتور و ناظر، به‌صورت هم‌زمان انجام شود. علاوه بر این، پروب ارتباطی IP67 با کابل هشت‌متری در مجموعه وجود دارد که دارای میکروفون و بلندگو برای برقراری ارتباط دوطرفه با قربانی است. امکان صحبت مستقیم با فرد زیر آوار نه‌تنها از نظر روانی آرامش‌بخش است، بلکه به هدایت وی برای انجام حرکات لازم جهت تسهیل نجات نیز کمک می‌کند.

کل مجموعه شامل سنسورها، جعبه کنترل و لوازم جانبی درون کوله نجاتگران قرار گیرد و سپس در کیف حمل مقاوم در برابر ضربه و نفوذ آب (IP67) محافظت می‌شود. این کیف از جنس پلی‌پروپیلن سخت با شیر تنظیم فشار هوا ساخته شده و برای حمل هوایی کاملاً ایمن است. همچنین برای حمل دستی، بند مخصوص و سایه‌بان اختیاری برای صفحه‌نمایش نیز در نظر گرفته شده تا در شرایط پرنور یا بارانی، کاربری آسان حفظ شود.

کاربردهای تخصصی در عملیات جست‌وجو و نجات انسانی

فناوری لرزه‌ای سامانه لیدر SEARCH توسط بسیاری از سازمان‌های بین‌المللی نجات از جمله تیم‌های INSARAG، FEMA و UKSAR مورد استفاده قرار گرفته است. کاربرد اصلی این دستگاه، شناسایی قربانیان زنده در زیر آوار پس از فروپاشی سازه‌هاست؛ جایی که دوربین‌های حرارتی یا رنگی نمی‌توانند در فضاهای کاملاً بسته یا عایق‌صوتی کاری انجام دهند. سنسورهای لرزه‌ای این سیستم قادرند کوچک‌ترین لرزش حاصل از حرکت، صدا یا خراش دست انسان را در لایه‌های بتنی و فلزی تشخیص دهند و محل دقیق آن را روی نمایشگر گرافیکی به‌صورت نمودار میله‌ای نشان دهند.

افزون‌بر کاربرد در عملیات پس از زلزله، این فناوری در نجات افراد گیر‌افتاده در گودال‌ها، رانش زمین یا تونل‌های فروپاشیده نیز استفاده می‌شود. توانایی شنود لرزه‌های انسانی در فواصل تا صد متر، موجب می‌گردد که تیم نجات بتواند بدون ورود خطرناک به محدوده ناپایدار، محدوده احتمالی حضور قربانی را با دقت بالای جغرافیایی تشخیص دهد.

ویژگی‌های فنی اصلی

این ماژول از فناوری تشخیص لرزه‌ای برای شناسایی ارتعاشات انسانی استفاده می‌کند. حداکثر تعداد سنسورهای قابل اتصال به جعبه کنترل شش عدد است که شامل سه سنسور بی‌سیم و سه سنسور کابلی می‌باشد. محدوده عملکرد سنسورهای بی‌سیم در فضای باز تا صد متر است و در محیط‌های پرتراکم حدود سی متر کارایی دارد. سنسورهای کابلی هرکدام دارای کابل هشت متری هستند که مجموعاً شعاع ۲۴ متر را پوشش می‌دهند.

جعبه کنترل با مقاومت IP54 و سنسورها با حفاظت IP67 در برابر آب و گرد‌وغبار مقاوم‌اند. دوام کاری سنسورهای بی‌سیم در هر چرخه شارژ حدود هشت ساعت و دوام جعبه کنترل با باتری اصلی حدود پنج ساعت است. این دستگاه از تست سقوط دو متری با موفقیت عبور کرده و دوام بدنه آن برای شرایط سخت محیطی اثبات شده است.

فیلترهای صوتی شامل محدوده بالا‌گذر ۲۰ تا ۳۰۰ هرتز و پایین‌گذر ۶۰۰ تا ۳۰۰۰ هرتز هستند. هدفون‌های دستگاه با ضریب کاهش نویز ۲۳ دسی‌بل عملکرد شنود را کاملاً شفاف می‌سازند. کیف حمل از جنس پلی‌پروپیلن سخت با استاندارد IP67 ساخته شده و در برابر لرزش و فشار هوا مقاوم است.

جمع‌بندی

ماژول جانبی سیستم زنده‌یاب با سنسورهای صوتی و لرزه‌ای لیدر مدل Leader SEARCH، حاصل تلفیق فناوری دقیق حسگر، مهندسی آکوستیک و طراحی نظامی برای عملیات نجات انسانی است. این دستگاه قادر است کوچک‌ترین نشانه‌های حیات را از میان زباله‌های ساختمانی و آوار تشخیص دهد، مسیر ارتباط با قربانی را برقرار کند و به تیم جست‌وجو در تعیین موضع دقیق وی یاری رساند.

مقاومت بالا، طراحی سبک و قابل حمل، عملکرد پایدار بی‌سیم و کابلی، فیلترهای دقیق حذف نویز، قابلیت ارتباط دوطرفه با قربانی و تداوم انرژی در شرایط دشوار، همگی این ماژول را به یکی از پیشرفته‌ترین ابزارهای زنده‌یابی در جهان تبدیل کرده‌اند. این سیستم، نماد مهندسی دقیق و انسان‌محور برای لحظاتی است که هر ثانیه، ارزش نجات یک جان را دارد.