Юго-Восточная Азия, характеризующаяся тропическим климатом с дождевыми лесами, частыми муссонными дождями и горным рельефом, является одним из регионов, наиболее подверженных горным наводнениям в мире. Традиционный мониторинг осадков в одной точке уже недостаточен для современных потребностей в системе раннего предупреждения. Поэтому крайне важно создать интегрированную систему мониторинга и предупреждения, объединяющую космические, воздушные и наземные технологии. Основой такой системы являются: гидрологические радиолокационные датчики (для макроскопического мониторинга осадков), дождемеры (для точной калибровки на уровне земли) и датчики смещения (для мониторинга геологических условий на месте).
Следующий наглядный пример демонстрирует, как эти три типа датчиков работают вместе.
I. Пример применения: Проект раннего предупреждения о горных наводнениях и оползнях в водосборном бассейне острова Ява, Индонезия.
1. Предыстория проекта:
Горные деревни в центральной части острова Ява постоянно страдают от сильных муссонных дождей, что приводит к частым горным наводнениям и сопутствующим оползням, представляющим серьезную угрозу для жизни, имущества и инфраструктуры жителей. Местные власти в сотрудничестве с международными организациями реализовали комплексный проект мониторинга и предупреждения в типичном небольшом водосборном бассейне региона.
2. Конфигурация и роли датчиков:
- «Небесный глаз» — гидрологические радиолокационные датчики (пространственный мониторинг)
- Роль: Макроскопическое прогнозирование тенденций и оценка количества осадков в водосборных бассейнах.
- Развертывание: Сеть небольших гидрологических радаров X-диапазона или C-диапазона была развернута на возвышенностях вокруг водосборного бассейна. Эти радары сканируют атмосферу над всем водосборным бассейном с высоким пространственно-временным разрешением (например, каждые 5 минут, сетка 500 м × 500 м), оценивая интенсивность осадков, направление движения и скорость.
- Приложение:
- Радар обнаруживает интенсивное дождевое облако, движущееся в сторону водосборного бассейна выше по течению, и рассчитывает, что оно покроет весь водосборный бассейн в течение 60 минут, при этом предполагаемая средняя интенсивность осадков превысит 40 мм/ч. Система автоматически выдает предупреждение 1-го уровня (консультативное), уведомляя наземные станции мониторинга и персонал управления о необходимости подготовки к проверке данных и реагированию на чрезвычайную ситуацию.
- Данные радара позволяют составить карту распределения осадков по всему водосборному бассейну, точно определив «очаги» с наиболее интенсивными осадками, что является важнейшей исходной информацией для последующих точных предупреждений.
- «Наземная точка отсчета» — дождемеры (точечный точный мониторинг)
- Роль: Сбор эталонных данных и калибровка радиолокационных данных.
- Размещение: Десятки дождемеров с опрокидывающимися ведрами были размещены по всему водосборному бассейну, особенно выше по течению от деревень, на разных высотах и в зонах повышенного риска, выявленных радаром. Эти датчики регистрируют фактическое количество осадков на уровне земли с высокой точностью (например, 0,2 мм/опрокидывание).
- Приложение:
- Когда гидрологический радар выдает предупреждение, система немедленно получает данные в режиме реального времени с дождемеров. Если несколько дождемеров подтверждают, что суммарное количество осадков за последний час превысило 50 мм (заданный порог), система повышает уровень тревоги до 2-го уровня (предупреждение).
- Данные дождемеров непрерывно передаются в центральную систему для сравнения и калибровки с радиолокационными оценками, что постоянно повышает точность радиолокационной инверсии осадков и снижает количество ложных срабатываний и пропущенных обнаружений. Они служат «эталонной базой» для проверки радиолокационных предупреждений.
- «Пульс Земли» — Датчики смещения (мониторинг геологического отклика)
- Задача: Мониторинг фактической реакции склона на осадки и непосредственное предупреждение о оползнях.
- Размещение: На участках с высоким риском оползней, выявленных в ходе геологических исследований в пределах водосборного бассейна, был установлен ряд датчиков смещения, в том числе:
- Скважинные инклинометры: устанавливаются в буровых скважинах для мониторинга мельчайших смещений глубоких подземных горных пород и грунта.
- Измерители трещин/проволочные экстензометры: устанавливаются поперек поверхностных трещин для мониторинга изменений ширины трещин.
- Станции мониторинга GNSS (глобальной навигационной спутниковой системы): отслеживают смещения поверхности на миллиметровом уровне.
- Приложение:
- Во время сильных дождей дождемеры подтверждают высокую интенсивность осадков. На этом этапе датчики смещения предоставляют наиболее важную информацию — устойчивость склонов.
- Система обнаруживает внезапное ускорение скорости смещения, зафиксированное глубоким инклинометром на склоне с высоким риском обрушения, сопровождающееся непрерывным расширением показаний поверхностных измерителей трещин. Это указывает на то, что дождевая вода просочилась в склон, формируется поверхность скольжения и оползень неизбежен.
- На основе этих данных о перемещении населения в режиме реального времени система обходит предупреждения, основанные на количестве осадков, и напрямую выдает оповещение 3-го уровня (экстренное оповещение), уведомляя жителей опасной зоны посредством трансляций, SMS и сирен о необходимости немедленной эвакуации.
II. Совместная работа датчиков
- Фаза раннего предупреждения (от начала осадков до их выпадения): гидрологический радар первым обнаруживает интенсивные дождевые облака выше по течению, обеспечивая раннее предупреждение.
- Этап подтверждения и эскалации (во время дождя): Дождемеры подтверждают, что количество осадков на уровне земли превышает пороговые значения, определяя и локализуя уровень предупреждения.
- Критическая фаза действий (до катастрофы): Датчики смещения обнаруживают прямые сигналы нестабильности склона, что приводит к срабатыванию наивысшего уровня предупреждения о надвигающейся катастрофе и дает критически важные «последние несколько минут» для эвакуации.
- Калибровка и обучение (на протяжении всего процесса): данные дождемера непрерывно калибруют радар, а все данные с датчиков записываются для оптимизации будущих моделей предупреждения и пороговых значений.
III. Резюме и проблемы
Этот комплексный подход, основанный на использовании множества датчиков, обеспечивает надежную техническую поддержку для борьбы с горными наводнениями и оползнями в Юго-Восточной Азии.
- Гидрологический радар отвечает на вопрос: «Где ожидаются сильные дожди?», предоставляя информацию о времени на прогнозирование.
- Дождемеры отвечают на вопрос: «Сколько осадков на самом деле выпало?», предоставляя точные количественные данные.
- Датчики смещения позволяют ответить на вопрос: «Не грозит ли оползень?», предоставляя прямые доказательства надвигающейся катастрофы.
К числу проблем относятся:
- Высокие затраты: развертывание и обслуживание радиолокационных систем и плотных сетей датчиков обходятся дорого.
- Трудности технического обслуживания: В отдаленных, влажных и горных районах обеспечение электроснабжения (часто за счет солнечной энергии), передача данных (часто с использованием радиочастот или спутниковой связи) и физическое обслуживание оборудования представляют собой серьезную проблему.
- Техническая интеграция: Для интеграции данных из различных источников и обеспечения автоматизированного и быстрого принятия решений необходимы мощные платформы обработки данных и алгоритмы.
- Полный комплект серверов и программного обеспечения беспроводного модуля, поддерживающий RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANПожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Дата публикации: 19 сентября 2025 г.