Integreeritud üleujutuste seire- ja varajase hoiatamise süsteem Kagu-Aasias Chao Phraya jõe vesikonnas

Projekti taust

Kagu-Aasiat, mida iseloomustab troopiline mussoonkliima, ähvardavad igal aastal vihmaperioodil tõsised üleujutused. Näiteks ühe riigi Chao Phraya jõe vesikond voolab läbi riigi kõige tihedamalt asustatud ja majanduslikult arenenuma pealinna ning ümbritsevate piirkondade. Ajalooliselt on järskude paduvihmade, ülesvoolu mägistelt aladelt pärit kiire äravoolu ja linnade veetasakaalu koosmõju muutnud traditsioonilised, käsitsi ja kogemustel põhinevad hüdroloogilise seire meetodid ebapiisavaks, mis on sageli viinud enneaegsete hoiatuste, märkimisväärse varalise kahju ja isegi inimohvriteni.

Selle reaktiivse lähenemisviisi muutmiseks käivitas riiklik veevarude amet koostöös rahvusvaheliste partneritega projekti „Integreeritud üleujutuste seire ja varajase hoiatamise süsteem Chao Phraya jõe vesikonnas“. Eesmärk oli luua reaalajas, täpne ja tõhus kaasaegne üleujutuste tõrje süsteem, mis kasutab ära asjade internetti, anduritehnoloogiat ja andmeanalüütikat.

Põhitehnoloogiad ja andurite rakendused

Süsteem integreerib mitmesuguseid täiustatud andureid, moodustades tajukihi „silmad ja kõrvad“.

1. Kallutava ämbri vihmamõõtur – üleujutuste tekkepõhjuste „esirelivalvur”

• Paigalduskohad: Laialdaselt kasutusele võetud ülesvoolu mägistes piirkondades, metsareservaatides, keskmise suurusega veehoidlates ja linna äärealadel asuvates võtmevalgalades.
• Funktsioon ja roll:
  • Reaalajas sademete jälgimine: kogub sademete andmeid iga minut täpsusega 0,1 mm. Andmed edastatakse reaalajas keskjuhtimiskeskusesse GPRS/4G/satelliidi kaudu.
  • Tormihoiatus: Kui vihmamõõtur registreerib lühikese aja jooksul äärmiselt intensiivse vihmasaju (nt üle 50 mm tunnis), käivitab süsteem automaatselt esialgse hoiatuse, mis näitab äkiliste üleujutuste või kiire äravoolu ohtu selles piirkonnas.
  • Andmete fusioon: Sademete andmed on hüdroloogiliste mudelite üks olulisemaid sisendparameetreid, mida kasutatakse jõgedesse langeva äravoolu mahu ja üleujutuste tipphetkede saabumisaja ennustamiseks.

2. Radari voolumõõtur – jõe „pulsimõõtja”

• Paigalduskohad: Paigaldatud kõikidesse suurematesse jõesängidesse, oluliste lisajõgede ühinemiskohtadesse, veehoidlate allavoolu ja kriitilistele sildadele või tornidele linna sissepääsude juures.
• Funktsioon ja roll:
  • Kontaktivaba kiiruse mõõtmine: Kasutab radarilaine peegeldusprintsiipe pinnavee kiiruse täpseks mõõtmiseks, mida ei mõjuta vee kvaliteet ega settesisaldus, mistõttu on see vähe hooldust vaja.
  • Veetaseme ja ristlõike mõõtmine: koos sisseehitatud rõhuveetaseme andurite või ultraheli veetaseme mõõturitega saab see reaalajas veetaseme andmeid. Eelnevalt laaditud jõesängi ristlõike topograafiliste andmete abil arvutab see reaalajas voolukiiruse (m³/s).
  • Põhihoiatuse indikaator: voolukiirus on üleujutuse ulatuse määramiseks kõige otsesem indikaator. Kui radarmeetri abil jälgitav voolukiirus ületab eelseadistatud hoiatus- või ohuläve, käivitab süsteem erinevatel tasemetel alarmid, andes olulist aega allavoolu evakueerimiseks.

3. Nihkeandur – infrastruktuuri „turvalisuse kaitsja“

• Paigalduskohad: kriitilised tammid, kaldapealsed, nõlvad ja geotehnilistele ohtudele kalduvad jõekaldad.
• Funktsioon ja roll:
  • Konstruktsioonide seisundi jälgimine: Kasutab GNSS-i (globaalse navigatsioonisatelliitide süsteemi) nihkeandureid ja kohapealseid kaldemõõtjaid tammide ja nõlvade millimeetritaseme nihke, vajumise ja kalde pidevaks jälgimiseks.
  • Tammi/paisu purunemise hoiatus: Üleujutuste ajal avaldab tõusev veetase hüdraulilistele konstruktsioonidele tohutut survet. Nihkeandurid suudavad tuvastada konstruktsiooni ebastabiilsuse varajasi ja peeneid märke. Kui nihke muutuse kiirus järsult kiireneb, annab süsteem kohe konstruktsiooni ohutushoiatuse, ennetades inseneririkete põhjustatud katastroofilisi üleujutusi.

Süsteemi töövoog ja saavutatud tulemused

1. Andmete kogumine ja edastamine: Sajad andurisõlmed kogu basseinis koguvad andmeid iga 5–10 minuti järel ja edastavad need pakettidena pilveandmekeskusesse IoT-võrgu kaudu.
2. Andmete fusioon ja mudelianalüüs: Keskne platvorm võtab vastu ja integreerib mitmest allikast pärinevaid andmeid vihmamõõturitelt, radarvoolumõõturitelt ja nihkeanduritelt. Need andmed sisestatakse kalibreeritud ühendatud hüdrometeoroloogilisse ja hüdraulilisse mudelisse reaalajas üleujutuste simuleerimiseks ja prognoosimiseks.
3. Intelligentne varajane hoiatamine ja otsustustugi:
   • Stsenaarium 1: Ülemjooksul asuvates mägedes asuvad vihmamõõturid tuvastavad tugeva tormi; mudel ennustab kohe, et hoiatustaset ületav üleujutuse tipp jõuab linna A 3 tunni pärast. Süsteem saadab automaatselt hoiatuse linna A katastroofide ennetamise osakonnale.
   • Stsenaarium 2: Linna B läbiva jõe radarvoolumõõtur näitab tunni aja jooksul kiiret voolukiiruse kasvu, kusjuures veetase on lähenemas paisupiirile. Süsteem käivitab punase häire ja annab jõeäärsetele elanikele mobiilirakenduste, sotsiaalmeedia ja hädaabiteadete kaudu kiireloomulise evakueerimiskorralduse.
   • Stsenaarium 3: Punktis C asuva vanal tammilõigul olevad nihkeandurid tuvastavad ebanormaalset liikumist, mis ajendab süsteemi varisemisohtu märku andma. Juhtimiskeskus saab viivitamatult saata abivägede saamiseks insenerimeeskonnad ja ennetavalt riskitsoonis elavad inimesed evakueerida.
4. Taotluse tulemused:
   • Pikem hoiatuse etteteatamisaeg: Võrreldes traditsiooniliste meetoditega paranes üleujutushoiatuse etteteatamisaeg 2–4 tunnist 6–12 tunnini.
   • Täiustatud teaduslik rangus otsuste tegemisel: reaalajas andmetel põhinevad teaduslikud mudelid asendasid kogemuspõhise hägusa hinnangu, muutes otsused, nagu veehoidla käitamine ja üleujutuste ümbersuunamisala aktiveerimine, täpsemaks.
   • Vähendatud kahjud: Esimesel üleujutushooajal pärast süsteemi kasutuselevõttu ohjas see edukalt kahte suurt üleujutust, mis hinnanguliselt vähendas otseseid majanduslikke kahjusid ligikaudu 30% ja saavutas null inimohvrit.
   • Parem avalikkuse kaasamine: Avaliku mobiilirakenduse kaudu saavad kodanikud kontrollida reaalajas sademete ja veetaseme teavet oma läheduses, suurendades avalikkuse teadlikkust katastroofide ennetamisest.

Väljakutsed ja tulevikuväljavaated

• Väljakutsed: Süsteemi alginvesteering on suur; sidevõrgu leviala kaugemates piirkondades on endiselt problemaatiline; andurite pikaajaline stabiilsus ja vandalismikindlus vajavad pidevat hooldust.
• Tulevikuväljavaated: Plaanide hulka kuulub tehisintellekti algoritmide kasutuselevõtt prognooside täpsuse edasiseks parandamiseks; satelliitidelt saadud kaugseireandmete integreerimine seire ulatuse laiendamiseks; ning linnaplaneerimise ja põllumajanduslike veekasutussüsteemidega sügavamate seoste uurimine, et luua vastupidavam „nutika jõebasseini“ majandamise raamistik.

Kokkuvõte:
See juhtumiuuring demonstreerib, kuidas kallutatava ämbriga vihmaandurite (allika tuvastamine), radarvoolumõõturite (protsessi jälgimine) ja nihkeandurite (turvaline infrastruktuur) sünergiline toimimine loob tervikliku ja mitmemõõtmelise üleujutuste seire- ja varajase hoiatamise süsteemi – taevast maapinnani, allikast struktuurini. See mitte ainult ei esinda üleujutuste tõrje tehnoloogia moderniseerimise suunda Kagu-Aasias, vaid pakub ka väärtuslikku praktilist kogemust ülemaailmseks üleujutuste ohjamiseks sarnastes jõgede vesikondades.

Täielik serverite ja tarkvara traadita mooduli komplekt, toetab RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN-i

Palun võtke ühendust ettevõttega Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Ettevõtte veebisait:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582