Wat als aardverschuivingen voorspeld kunnen worden voordat een helling instort? Onderzoekers aan de Universiti Malaya denken dat het mogelijk is

KUALA LUMPUR, 22 juni — Onderzoekers aan de Universiti Malaya hebben een op optische vezel gebaseerd monitoringsysteem getest dat subtiele grondbewegingen kan voorspellen, waardoor mogelijk vroegtijdige waarschuwingssignalen van instabiliteit worden gegeven voordat een ramp toeslaat.

Muhammad Syamil Mohd Sa'ad van het Photonics Research Centre (PRCUM) van de universiteit zei dat de technologie is ontworpen om geleidelijke bewegingen te voorspellen die kunnen aangeven dat een helling instabiel wordt, zodat ingenieurs en autoriteiten potentiële risico's in de loop van de tijd kunnen bewaken.

Hoe werkt het systeem?

"In tegenstelling tot conventionele sensoren die sterk afhankelijk zijn van elektronische componenten die in het veld zijn geïnstalleerd, gebruikt het systeem licht dat door optische vezels wordt verzonden om veranderingen in de omgeving te meten.

"Wanneer de grond verschuift, kantelt of vervormt, verandert het lichtsignaal dat door de vezel reist. 

"Deze veranderingen kunnen vervolgens worden geanalyseerd om bewegingen binnen de helling te identificeren," vertelde Syamil aan de Malay Mail. 

Bij nadere beschrijving van het systeem zei hij dat het meetpunt zelf geen actieve elektronische componenten vereist.

"Informatie wordt overgedragen naar een monitoringstation waar gegevens op afstand en continu kunnen worden geanalyseerd," zei hij.

Hoe verschilt het van bestaande monitoringsystemen?

Maleisië gebruikt al een reeks hellingsmonitoringtechnologieën, waaronder geotechnische instrumenten, regenmeters en LiDAR (Light Detection and Ranging). Syamil zei echter dat optische vezeldetectie een andere aanpak biedt door de afhankelijkheid van elektronica op het meetpunt zelf te verminderen.

In tropische omgevingen zijn elektronische componenten vaak kwetsbaar voor vocht, hitte, blikseminslag en elektrische pieken, die allemaal de betrouwbaarheid kunnen beïnvloeden en de onderhoudsvereisten kunnen verhogen.

"In buitenomgevingen, vooral in tropische landen zoals Maleisië, zijn elektronica vaak de eerste componenten die uitvallen na langdurige blootstelling aan vocht, hitte of elektrische pieken," zei hij.

Door de elektronische componenten op de helling te minimaliseren, is het systeem beter bestand tegen bliksem en elektromagnetische interferentie, terwijl minder frequent onderhoud nodig is.

"Gegevens worden ook 'live' verzameld, en dit is waar het ook een verschil maakt, waarbij een voorafgaande waarschuwing kan worden verzonden voordat een ramp plaatsvindt," voegde hij eraan toe. 

Waarom is continue monitoring belangrijk?

Volgens Syamil ligt de waarde van hellingsmonitoring niet in het voorspellen van het exacte moment waarop een aardverschuiving zal plaatsvinden, maar in het identificeren van waarschuwingssignalen die gedurende weken, maanden of zelfs jaren kunnen optreden.

"Kleine grondbewegingen lijken aanvankelijk misschien niet gevaarlijk, maar langdurige monitoring kan soms patronen onthullen die nadere aandacht verdienen voordat de situatie verslechtert," zei hij.

Dit stelt ingenieurs in staat geleidelijke veranderingen in hellingsomstandigheden te observeren en te bepalen of nader onderzoek of mitigerende maatregelen noodzakelijk kunnen zijn.

Het systeem kan ook op afstand worden bewaakt, waardoor de noodzaak voor personeel om herhaaldelijk potentieel gevaarlijke gebieden te betreden wordt verminderd.

"Voor veel gebieden die ramprisico's vormen, is het op zich al een risico voor een ingenieur om naar het terrein te gaan om gegevens te verzamelen. 

"Wat wij hebben ontwikkeld, vereist niet dat een persoon fysiek gegevens verzamelt in een getroffen gebied," zei hij. 

Getest onder praktijkomstandigheden

De technologie is al buiten het laboratorium getest.

Een van de belangrijkste pilotlocaties is Blue Valley in Cameron Highlands, waar onderzoekers samenwerkten met Pintas Utama Sdn Bhd om te evalueren hoe het systeem presteert onder werkelijke terrein- en weersomstandigheden.

"De locatie werd een belangrijk testterrein omdat het systeem werd blootgesteld aan werkelijke terrein- en omgevingsomstandigheden. 

"Het project stelde de technologie bloot aan uitdagingen waarmee hellingsmonitoringsystemen vaak worden geconfronteerd, waaronder zware regenval, onstabiele grond, onderbrekingen in de stroomvoorziening en vereisten voor gegevenstransmissie op afstand," zei Syamil. 

Aanvullende monitoringsystemen werden later geïnstalleerd op verschillende locaties binnen de campus van Universiti Malaya, waaronder gebieden nabij de Faculteit Geneeskunde en de Academie voor Maleisische Studies. 

"Deze installaties hielpen ons te observeren hoe de sensoren zich gedroegen gedurende langere perioden onder veranderende weersomstandigheden en nabijgelegen bouwactiviteiten," voegde hij eraan toe. 

"Een andere locatie waar we het systeem hebben geïnstalleerd, zijn de hellingsgebieden op Bukit Nanas," zei Syamil. 

Waarom lokale technologie ontwikkelen?

Voorbij de technologie zelf gelooft Syamil dat er waarde ligt in het ontwikkelen van monitoringsystemen die zijn afgestemd op Maleisische omstandigheden.

Geïmporteerde systemen kunnen goed presteren in andere omgevingen, maar vereisen vaak aanpassingen voordat ze betrouwbaar kunnen werken op tropische hellingen die worden blootgesteld aan frequente regenval en uitdagende onderhoudsomstandigheden.

"Er is een groeiende waarde in het ontwikkelen van lokale monitoringtechnologieën die zijn ontworpen rond Maleisische omstandigheden in plaats van volledig afhankelijk te zijn van geïmporteerde systemen," zei hij.

Voor onderzoekers die in het veld werken, voegde hij eraan toe, is de uitdaging niet alleen het ontwikkelen van geavanceerde sensoren, maar het zorgen dat ze lang na de installatie betrouwbaar blijven functioneren.

"De belangrijkere uitdaging is het bouwen van systemen die maanden en jaren na installatie betrouwbaar blijven functioneren," zei hij.

Vooruitkijken 

Op dit moment identificeert het team van Syamil gebieden in het hele land waar behoefte is aan een dergelijk systeem om de hellingsmonitoring te verbeteren. 

"We zijn in gesprek met verschillende lokale raden; als alles goed gaat, zal ons systeem op bepaalde locaties worden geïnstalleerd. 

"Bukit Nanas is een voorbeeld, een van de locaties die we hebben geïdentificeerd waar nog geen monitoringsysteem aanwezig was," zei hij. 

Naast de opvallende functies die 'live' gegevensverzameling bieden, zei Syamil dat het de kosten zal helpen verlagen die worden besteed aan de bestaande geïmporteerde apparaten. 

"Dit is ook een van de redenen waarom we een lokaal product wilden ontwikkelen, om hellingsmonitoring toegankelijker te maken voor alle lokale raden en zelfs particuliere instellingen," zei hij.