Уже несколько лет глобальное изменение климата приводит к увеличению количества сильных штормов в прибрежных районах. Эти штормы все больше и больше воздействуют на прибрежную среду, вызывая сильные наводнения и цунами. Для предотвращения таких бедствий многие прибрежные дамбы в настоящее время оснащены преобразователями давления, что позволяет проводить непрерывные полевые измерения и отслеживать движения волн. Это способ предупредить и защитить регионы, находящихся под угрозой, и их жителей на ранней стадии.
Один из таких проектов мониторинга береговой зоны был реализован с использованием преобразователей KELLER на юге Франции, на дамбе Арта в заливе Сен-Жан-де-Люз. Дамба Арта представляет собой изолированный прибрежный участок, это означает, что он не электрофицирован. Погодные условия во время штормовых периодов также могут быть экстремальными. Следовательно, для обеспечения электроснабжения на месте должна была быть установлена автономная система. Эта система должна была быть достаточно прочной и гарантировать достаточную гибкость в будущем, чтобы можно было проводить надежные измерения полевых данных в экстремальных погодных условиях.
Установленная система состоит из трех основных частей: источника питания, записи данных датчика и передачи данных. На дамбе была установлена фотогальваническая система для выработки необходимой электроэнергии. Беспроводная связь дополнительному контроллеру заряда для солнечных батарей и высокопроизводительному аккумулятору обеспечивается через маршрутизатор 3G и виртуальную частную сеть (VPN).
Все измерения должны проводиться в экологических условиях, которые постоянно меняются. Кроме того, требуется непрерывная и частая запись данных как по времени, так и по интервалу времени. Использование пьезорезистивных преобразователей давления KELLER с высокой собственной частотой > 1 кГц дает преимущества благодаря низкой постоянной времени и высокой частоте.
В дамбу были встроены два преобразователя давления KELLER PAA-25. Вертикальное расстояние между ними составляет 1,90 м. Нижний преобразователь находится на высоте 1,10 м над нижним уровнем бермы, а в самый высокий прилив – примерно на 10–20 см ниже уровня моря.
Измеряется давление, высота, скорость и ускорение воды, а также длина волны. С этой целью были установлены волновой буй для измерения зыби и мареограф для контроля уровня моря, о преобладающих скоростях ветра также предоставляет информацию метеостанция.
Все эти данные об окружающей среде записываются и анализируются вместе с коррелированным ударным давлением волн на дамбу. Наблюдения и анализ показали, что менее 20% данных имеют значительное волновое воздействие на нижний преобразователь KELLER и только 20% этих наборов данных влияют на верхний преобразователь. Это означает, что верхний преобразователь срабатывает менее чем в 4% случаев, поэтому на оба преобразователя давления фактически влияют только наводнения и бури.
Кроме того, соответствующие эксперименты показали, что перед ударом волны в сигналах часто появляется кратковременное отрицательное давление. Оно падает ниже атмосферного значения 1 бар. Обнаружение этой задержки удара между двумя преобразователями KELLER помогает позже классифицировать профили удара (профили воздействия волны).
В идеале, целью было бы иметь возможность надежно прогнозировать возможные удары и их последствия на основе максимальных нагрузок. Планируется дополнительная установка камер и еще 22х преобразователей KELLER. Это изменение позволит визуализировать формы сигналов и дополнительно записывать воздействие волн давления в 2D. Таким образом, возможное распространение волн, с учетом всех собранных данных, можно было бы рассчитать и визуализировать в будущем. Это позволит делать ранние прогнозы для защиты прибрежного ландшафта, своевременно предупреждая жителей.