Комплексна система моніторингу повеней та раннього попередження в басейні річки Чаопхрая, Південно-Східна Азія

Передумови проекту

Південно-Східна Азія, що характеризується тропічним мусонним кліматом, щорічно стикається з серйозними загрозами повеней під час сезону дощів. Візьмемо як приклад «басейн річки Чаопхрая» в репрезентативній країні, цей басейн протікає через найбільш густонаселену та економічно розвинену столицю країни та навколишні регіони. Історично склалося так, що взаємодія раптових зливових дощів, швидкого стоку з гірських районів вище за течією та заболочення міст зробила традиційні, ручні та засновані на досвіді методи гідрологічного моніторингу неадекватними, що часто призводило до несвоєчасних попереджень, значної шкоди майну та навіть жертв.

Щоб відмовитися від такого реактивного підходу, національний департамент водних ресурсів у співпраці з міжнародними партнерами запустив проєкт «Інтегрована система моніторингу та раннього попередження про повені для басейну річки Чао Прайя». Метою було створення сучасної системи боротьби з повенями, яка працюватиме в режимі реального часу, точно та ефективно, використовуючи Інтернет речей, сенсорні технології та аналітику даних.

Основні технології та застосування датчиків

Система інтегрує різні передові датчики, утворюючи «очі та вуха» рівня сприйняття.

1. Дощомір з перекидним ковшем – «передовий вартовий» для виявлення джерел повеней

• Місця розгортання: Широко розгортаються у гірських районах вище за течією, лісових заповідниках, водосховищах середнього розміру та ключових водозбірних зонах на міській периферії.
• Функція та роль:
  • Моніторинг опадів у режимі реального часу: Збирає дані про кількість опадів щохвилини з точністю до 0,1 мм. Дані передаються в режимі реального часу до центрального центру керування через GPRS/4G/супутниковий зв'язок.
  • Штормове попередження: Коли опадомір фіксує надзвичайно високу інтенсивність опадів за короткий період (наприклад, понад 50 мм за годину), система автоматично спрацьовує початкове сповіщення, що вказує на ризик раптових повеней або швидкого стоку в цій місцевості.
  • Злиття даних: Дані про кількість опадів є одним із найважливіших вхідних параметрів для гідрологічних моделей, що використовуються для прогнозування обсягу стоку в річки та часу настання піків паводків.

2. Радарний витратомір – «монітор пульсу» річки

• Місця розгортання: Встановлено на всіх основних річкових руселях, ключових місцях злиття приток, нижче за течією від водосховищ, а також на критично важливих мостах або вежах на в'їздах до міста.
• Функція та роль:
  • Безконтактне вимірювання швидкості: використовує принципи відбиття радіолокаційних хвиль для точного вимірювання швидкості поверхневих вод, незалежно від якості води чи вмісту осаду, що вимагає мінімального обслуговування.
  • Вимірювання рівня води та поперечного перерізу: У поєднанні з вбудованими датчиками рівня води під тиском або ультразвуковими вимірювачами рівня води він отримує дані про рівень води в режимі реального часу. Використовуючи попередньо завантажені дані топографії поперечного перерізу русла річки, він розраховує швидкість потоку в режимі реального часу (м³/с).
  • Основний індикатор попередження: швидкість потоку є найбезпосереднішим показником для визначення величини повені. Коли потік, що контролюється радарним вимірювачем, перевищує встановлені пороги попередження або небезпеки, система запускає сповіщення на різних рівнях, що дає вирішальний час для евакуації нижче за течією.

3. Датчик переміщення – «захист безпеки» для інфраструктури

• Місця розгортання: критичні дамби, греблі, схили та береги річок, схильні до геотехнічних небезпек.
• Функція та роль:
  • Моніторинг стану конструкцій: використовує датчики переміщення GNSS (Глобальної навігаційної супутникової системи) та інклінометри, встановлені на місці, для постійного моніторингу зміщень, осідання та нахилу дамб і схилів на міліметровому рівні.
  • Попередження про руйнування/прорив дамби: Під час повеней підвищення рівня води чинить величезний тиск на гідротехнічні споруди. Датчики переміщення можуть виявляти ранні, ледь помітні ознаки структурної нестабільності. Якщо швидкість зміни переміщення раптово прискорюється, система негайно видає сповіщення про безпеку конструкції, запобігаючи катастрофічним повеням, спричиненим інженерними помилками.

Робочий процес системи та досягнуті результати

1. Збір та передача даних: Сотні сенсорних вузлів по всьому басейну збирають дані кожні 5-10 хвилин і передають їх пакетами до хмарного центру обробки даних через мережу Інтернету речей.
2. Об'єднання даних та аналіз моделей: Центральна платформа отримує та інтегрує дані з багатьох джерел, таких як опадоміри, радарні витратоміри та датчики переміщення. Ці дані надходять до каліброваної пов'язаної гідрометеорологічної та гідравлічної моделі для моделювання та прогнозування повеней у режимі реального часу.
3. Інтелектуальне раннє попередження та підтримка прийняття рішень:
   • Сценарій 1: Дощоміри в горах вище за течією виявляють сильний шторм; модель негайно прогнозує, що пік повені, що перевищує рівень попередження, досягне міста А через 3 години. Система автоматично надсилає попередження до відділу запобігання стихійним лихам міста А.
   • Сценарій 2: Радарний витратомір на річці, що протікає через місто Б, показує швидке збільшення швидкості течії протягом години, при цьому рівень води ось-ось перевищить дамбу. Система активує червоний сигнал тривоги та видає накази про термінову евакуацію мешканцям прибережних районів через мобільні додатки, соціальні мережі та екстрені трансляції.
   • Сценарій 3: Датчики зміщення на старій ділянці дамби в точці C виявляють аномальний рух, що спонукає систему сигналізувати про ризик обвалення. Командний центр може негайно направити інженерні групи для підкріплення та превентивно евакуювати мешканців у зоні ризику.
4. Результати заявки:
   • Збільшений час видачі попередження: Порівняно з традиційними методами, час видачі попередження про повінь покращився з 2-4 годин до 6-12 годин.
   • Підвищена наукова точність прийняття рішень: Наукові моделі, засновані на даних у режимі реального часу, замінили нечіткі судження, засновані на досвіді, що зробило такі рішення, як експлуатація водосховища та активація зони відведення води від повені, більш точними.
   • Зменшення збитків: У перший сезон повеней після розгортання системи вдалося успішно впоратися з двома великими повенями, що, за оцінками, зменшило прямі економічні збитки приблизно на 30% та досягло нульової кількості жертв.
   • Покращена залученість громадськості: За допомогою мобільного застосунку громадяни можуть перевіряти кількість опадів та рівень води в режимі реального часу поблизу, підвищуючи обізнаність громадськості щодо запобігання стихійним лихам.

Виклики та перспективи на майбутнє

• Проблеми: високі початкові інвестиції в систему; покриття комунікаційної мережі у віддалених районах залишається проблематичним; довгострокова стабільність датчиків та стійкість до вандалізму вимагають постійного обслуговування.
• Перспективи на майбутнє: плани включають впровадження алгоритмів штучного інтелекту для подальшого підвищення точності прогнозів; інтеграцію даних супутникового дистанційного зондування для розширення охоплення моніторингу; та дослідження глибших зв'язків із системами міського планування та сільськогосподарського водокористування для створення більш стійкої системи управління «Розумним річковим басейном».

Короткий зміст:
Це тематичне дослідження демонструє, як синергетична робота перекидних ковшових дощомірів (визначення джерела), радарних витратомірів (моніторинг процесу) та датчиків переміщення (захисна інфраструктура) створює комплексну, багатовимірну систему моніторингу та раннього попередження про повені — від «неба» до «землі», від «джерела» до «споруди». Це не лише відображає напрямок модернізації технологій боротьби з повенями в Південно-Східній Азії, але й надає цінний практичний досвід для глобального управління повенями в подібних річкових басейнах.

Повний комплект серверів та програмного бездротового модуля, підтримує RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

будь ласка, зв'яжіться з компанією Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Вебсайт компанії:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582