Pozadie projektu
Juhovýchodná Ázia, ktorá sa vyznačuje tropickým monzúnovým podnebím, čelí každoročne vážnym hrozbám záplav počas obdobia dažďov. Ako príklad si vezmime „povodie rieky Chao Phraya“ v reprezentatívnej krajine, ktoré preteká najhustejšie osídleným a ekonomicky najrozvinutejším hlavným mestom krajiny a okolitými regiónmi. Historicky, súhra náhlych prívalových dažďov, rýchleho odtoku z horských oblastí proti prúdu a podmáčania miest spôsobila, že tradičné, manuálne a na skúsenostiach založené metódy hydrologického monitorovania boli nedostatočné, čo často viedlo k predčasným varovaniam, značným škodám na majetku a dokonca aj k obetiam.
Aby sa odklonil od tohto reaktívneho prístupu, národný úrad pre vodné zdroje v spolupráci s medzinárodnými partnermi spustil projekt „Integrovaný systém monitorovania a včasného varovania pred povodňami pre povodie rieky Chao Phraya“. Cieľom bolo vytvoriť moderný systém protipovodňovej ochrany, ktorý bude fungovať v reálnom čase, bude presný a efektívny a bude využívať internet vecí, senzorickú technológiu a analýzu údajov.
Základné technológie a aplikácie senzorov
Systém integruje rôzne pokročilé senzory, ktoré tvoria „oči a uši“ vnímacej vrstvy.
1. Zrážkomer s vyklápacím vedrom – „strážca prvej línie“ pre pôvod povodní
- Miesta nasadenia: Široko nasadené v horských oblastiach proti prúdu riek, lesných rezerváciách, stredne veľkých nádržiach a kľúčových povodiach na okraji miest.
- Funkcia a úloha:
- Monitorovanie zrážok v reálnom čase: Zbiera údaje o zrážkach každú minútu s presnosťou 0,1 mm. Dáta sa prenášajú v reálnom čase do centrálneho riadiaceho centra prostredníctvom GPRS/4G/satelitnej komunikácie.
- Výstraha pred búrkou: Keď zrážkomer zaznamená extrémne intenzívne zrážky v krátkom období (napr. viac ako 50 mm za jednu hodinu), systém automaticky spustí počiatočné upozornenie, ktoré indikuje riziko bleskových povodní alebo rýchleho odtoku v danej oblasti.
- Fúzia údajov: Údaje o zrážkach sú jedným z najdôležitejších vstupných parametrov pre hydrologické modely, ktoré sa používajú na predpovedanie objemu odtoku do riek a času príchodu vrcholov povodní.
2. Radarový prietokomer – „monitor pulzu“ rieky
- Miesta nasadenia: Inštalované na všetkých hlavných riečnych korytách, kľúčových sútokoch prítokov, po prúde od nádrží a na kritických mostoch alebo vežiach pri vstupoch do mesta.
- Funkcia a úloha:
- Bezkontaktné meranie rýchlosti: Využíva princípy odrazu radarových vĺn na presné meranie rýchlosti povrchovej vody, bez ohľadu na kvalitu vody alebo obsah sedimentov, a vyžaduje si len nízku údržbu.
- Meranie hladiny vody a prierezu: V kombinácii so vstavanými tlakovými senzormi hladiny vody alebo ultrazvukovými hladinomermi získava údaje o hladine vody v reálnom čase. Pomocou vopred nahraných údajov o topografii prierezu riečneho koryta vypočítava prietok v reálnom čase (m³/s).
- Hlavný indikátor varovania: Prietok je najpriamejším indikátorom na určenie rozsahu povodne. Keď prietok monitorovaný radarovým meračom prekročí prednastavené prahové hodnoty varovania alebo nebezpečenstva, systém spustí výstrahy na rôznych úrovniach, čím získa kľúčový čas na evakuáciu po prúde.
3. Snímač posunutia – „ochranca bezpečnosti“ infraštruktúry
- Miesta nasadenia: Kritické hrádze, násypné hrádze, svahy a riečne brehy náchylné na geotechnické riziká.
- Funkcia a úloha:
- Monitorovanie stavu konštrukcií: Využíva senzory posunu GNSS (globálny navigačný satelitný systém) a inklinometre umiestnené na mieste na nepretržité monitorovanie posunu, sadania a sklonu hrádzí a svahov na milimetrovú úroveň.
- Varovanie pred pretrhnutím/poruchou priehrady: Počas povodní vyvíja stúpajúca hladina vody obrovský tlak na hydraulické konštrukcie. Snímače posunu dokážu odhaliť včasné, nenápadné známky štrukturálnej nestability. Ak sa rýchlosť zmeny posunu náhle zrýchli, systém okamžite vydá bezpečnostné varovanie pre konštrukciu, čím sa zabráni katastrofálnym povodniam spôsobeným technickými poruchami.
Pracovný postup systému a dosiahnuté výsledky
- Zber a prenos údajov: Stovky senzorových uzlov v celej panve zhromažďujú údaje každých 5 – 10 minút a prenášajú ich v paketoch do cloudového dátového centra prostredníctvom siete IoT.
- Fúzia údajov a analýza modelu: Centrálna platforma prijíma a integruje údaje z viacerých zdrojov zo zrážkomerov, radarových prietokomerov a snímačov posunu. Tieto údaje sa privádzajú do kalibrovaného prepojeného hydrometeorologického a hydraulického modelu pre simuláciu a predpoveď povodní v reálnom čase.
- Inteligentné včasné varovanie a podpora rozhodovania:
- Scenár 1: Zrážkomery v horách proti prúdu zaznamenajú silnú búrku; model okamžite predpovedá, že vrchol povodne presahujúci úroveň varovania dosiahne mesto A o 3 hodiny. Systém automaticky odošle varovanie oddeleniu pre prevenciu katastrof mesta A.
- Scenár 2: Radarový prietokomer na rieke pretekajúcej mestom B ukazuje prudký nárast prietoku v priebehu hodiny, pričom hladina vody takmer prekročí hrádzu. Systém spustí červený alarm a vydá obyvateľom prietoku rieky urgentné príkazy na evakuáciu prostredníctvom mobilných aplikácií, sociálnych médií a núdzových vysielaní.
- Scenár 3: Senzory posunu na starom úseku hrádze v bode C zaznamenajú abnormálny pohyb, čo systém vyzve k signalizácii rizika zrútenia. Veliteľské centrum môže okamžite vyslať technické tímy na posilnenie a preventívne evakuovať obyvateľov v rizikovej zóne.
- Výsledky žiadosti:
- Predĺžený čas na vydanie varovania: V porovnaní s tradičnými metódami sa čas na vydanie varovania pred povodňami skrátil z 2 – 4 hodín na 6 – 12 hodín.
- Zlepšená vedecká dôslednosť pri rozhodovaní: Vedecké modely založené na údajoch v reálnom čase nahradili fuzzy úsudok založený na skúsenostiach, čím sa spresnili rozhodnutia, ako je prevádzka nádrže a aktivácia oblasti odklonu pri povodniach.
- Znížené straty: V prvej záplavovej sezóne po nasadení systému sa mu podarilo úspešne zvládnuť dve veľké záplavy, pričom sa odhaduje, že znížili priame ekonomické straty približne o 30 % a dosiahli nulové obete.
- Zlepšená angažovanosť verejnosti: Prostredníctvom verejnej mobilnej aplikácie si občania môžu overiť informácie o zrážkach a hladine vody v reálnom čase vo svojom okolí, čím sa zvyšuje povedomie verejnosti o prevencii katastrof.
Výzvy a výhľad do budúcnosti
- Výzvy: Vysoká počiatočná investícia do systému; pokrytie komunikačnou sieťou v odľahlých oblastiach zostáva problematické; dlhodobá stabilita senzorov a odolnosť voči vandalizmu si vyžadujú priebežnú údržbu.
- Výhľad do budúcnosti: Plány zahŕňajú zavedenie algoritmov umelej inteligencie na ďalšie zlepšenie presnosti predpovedí; integráciu údajov zo satelitného diaľkového prieskumu Zeme na rozšírenie monitorovacieho pokrytia; a preskúmanie hlbších prepojení s urbanistickým plánovaním a systémami využívania poľnohospodárskej vody s cieľom vybudovať odolnejší rámec riadenia „inteligentného povodia rieky“.
Zhrnutie:
Táto prípadová štúdia demonštruje, ako synergické pôsobenie výklopných zrážkomerov (snímanie zdroja), radarových prietokomerov (monitorovanie procesu) a snímačov posunu (ochrana infraštruktúry) buduje komplexný, viacrozmerný systém monitorovania a včasného varovania pred povodňami – od „nebo“ po „zem“, od „zdroja“ po „konštrukciu“. To nielenže predstavuje smer modernizácie technológie protipovodňovej ochrany v juhovýchodnej Ázii, ale poskytuje aj cenné praktické skúsenosti pre globálny manažment povodní v podobných riečnych povodiach.
Kompletná sada serverov a softvérového bezdrôtového modulu, podporuje RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Kontaktujte, prosím, spoločnosť Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Webová stránka spoločnosti:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Čas uverejnenia: 29. septembra 2025