Индонезия, как крупнейшее в мире островное государство, расположенное в тропиках с обильными осадками и частыми экстремальными погодными явлениями, сталкивается с наводнениями как с наиболее распространенным и разрушительным стихийным бедствием. Для решения этой проблемы правительство Индонезии в последние годы активно продвигает создание современной системы раннего предупреждения о наводнениях (FEWS) на основе Интернета вещей (IoT) и передовых сенсорных технологий. Среди этих технологий радарные расходомеры, дождемеры и датчики смещения служат основными устройствами сбора данных, играя решающую роль.
Ниже представлен подробный пример применения, демонстрирующий, как эти технологии взаимодействуют на практике.
I. Предыстория проекта: Джакарта и бассейн реки Чиливунг.
- Местоположение: столица Индонезии, Джакарта, и бассейн реки Чиливунг, протекающей через город.
- Проблема: Джакарта расположена в низинах и чрезвычайно густо населена. Река Чиливунг склонна к разливам во время сезона дождей, вызывая сильные городские и речные наводнения, что представляет значительную угрозу для жизни и имущества. Традиционные методы предупреждения, основанные на ручном наблюдении, больше не могут удовлетворить потребность в быстром и точном раннем предупреждении.
II. Подробное исследование конкретного случая применения технологии
Система FEWS в этом регионе представляет собой автоматизированную систему, объединяющую сбор, передачу, анализ и распространение данных. Эти три типа датчиков образуют «сенсорные нервы» системы.
1. Дождемер – «отправная точка» системы раннего предупреждения.
- Технология и функциональность: Дождемеры с опрокидывающимся ведром устанавливаются в ключевых точках верхнего водосборного бассейна реки Чиливунг (например, в районе Богор). Они измеряют интенсивность и количество осадков, подсчитывая, сколько раз небольшое ведро опрокидывается после наполнения дождевой водой. Эти данные являются первоначальными и наиболее важными для прогнозирования наводнений.
- Сценарий применения: Мониторинг количества осадков в режиме реального времени в верховьях рек. Сильные дожди являются непосредственной причиной повышения уровня воды в реках. Данные передаются в режиме реального времени в центральный центр обработки данных по беспроводным сетям (например, GSM/GPRS или LoRaWAN).
- Функция: Выдает предупреждения на основе количества осадков. Если интенсивность осадков в определенной точке за короткий период времени превышает заданный порог, система автоматически выдает первоначальное оповещение, указывающее на потенциальную опасность наводнения ниже по течению и дающее ценное время для последующих действий.
2. Радарный расходомер – основной «наблюдатель».
- Технология и функциональность: Бесконтактные радарные расходомеры (часто включающие радарные датчики уровня воды и радарные датчики скорости течения) устанавливаются на мостах или берегах вдоль реки Чиливунг и ее основных притоков. Они точно измеряют высоту уровня воды (H) и скорость течения реки (V), излучая микроволны в сторону поверхности воды и принимая отраженные сигналы.
- Сценарий применения: Они заменяют традиционные контактные датчики (например, ультразвуковые или датчики давления), которые склонны к засорению и требуют более частого обслуживания. Радарная технология устойчива к воздействию мусора, осадка и коррозии, что делает ее очень подходящей для условий индонезийских рек.
- Роль:
- Мониторинг уровня воды: отслеживает уровень воды в реке в режиме реального времени; немедленно подает сигналы тревоги на разных уровнях, как только уровень воды превышает пороговые значения.
- Расчет расхода: В сочетании с предварительно запрограммированными данными о поперечном сечении реки система автоматически рассчитывает расход реки в режиме реального времени (Q = A * V, где A — площадь поперечного сечения). Расход является более научным гидрологическим показателем, чем просто уровень воды, и обеспечивает более точное представление о масштабе и силе паводка.
3. Датчик перемещения – «монитор состояния» инфраструктуры
- Технология и функциональность: Измерители трещин и наклономеры устанавливаются на критически важных объектах противопаводковой инфраструктуры, таких как дамбы, подпорные стены и опоры мостов. Эти датчики смещения позволяют отслеживать образование трещин, проседание или наклон конструкции с точностью до миллиметра и выше.
- Сценарий применения: Оседание грунта является серьезной проблемой в некоторых районах Джакарты, представляя долгосрочную угрозу безопасности противопаводковых сооружений, таких как дамбы. Датчики смещения устанавливаются в ключевых участках, где высока вероятность возникновения рисков.
- Роль: Обеспечивает предупреждения о структурной безопасности. Во время наводнения высокий уровень воды оказывает огромное давление на дамбы. Датчики смещения могут обнаруживать мельчайшие деформации в конструкции. Если скорость деформации внезапно ускоряется или превышает безопасный порог, система подает сигнал тревоги, предупреждая о риске вторичных катастроф, таких как разрушение плотины или оползни. Это помогает в проведении эвакуации и аварийно-ремонтных работ, предотвращая катастрофические последствия.
III. Системная интеграция и организация рабочего процесса
Эти датчики работают не изолированно, а синергетически в рамках интегрированной платформы:
- Сбор данных: Каждый датчик автоматически и непрерывно собирает данные.
- Передача данных: Данные передаются в режиме реального времени на региональный или центральный сервер данных по беспроводным сетям связи.
- Анализ данных и принятие решений: Программное обеспечение для гидрологического моделирования в центре интегрирует данные об осадках, уровне воды и расходе для проведения моделирования прогнозирования наводнений, предсказывая время наступления и масштабы пика паводка. Одновременно данные датчиков смещения анализируются отдельно для оценки устойчивости инфраструктуры.
- Система оповещения: Когда какой-либо отдельный показатель или комбинация данных превышают заданные пороговые значения, система рассылает оповещения на разных уровнях по различным каналам, таким как SMS, мобильные приложения, социальные сети и сирены, государственным учреждениям, службам экстренного реагирования и населению прибрежных районов.
IV. Эффективность и проблемы
- Эффективность:
- Увеличенное время предупреждения: время предупреждения сократилось с нескольких часов в прошлом до 24-48 часов в настоящее время, что значительно повышает возможности реагирования на чрезвычайные ситуации.
- Принятие решений на основе научных данных: приказы об эвакуации и распределение ресурсов становятся более точными и эффективными благодаря использованию данных в режиме реального времени и аналитических моделей.
- Снижение человеческих жертв и материальных потерь: ранние предупреждения напрямую предотвращают жертвы и уменьшают ущерб имуществу.
- Мониторинг безопасности инфраструктуры: Обеспечивает интеллектуальный и регулярный мониторинг состояния противопаводковых сооружений.
- Проблемы:
- Затраты на строительство и техническое обслуживание: Сеть датчиков, охватывающая обширную территорию, требует значительных первоначальных инвестиций и текущих затрат на техническое обслуживание.
- Покрытие сети: Обеспечение стабильного покрытия сети остается проблемой в отдаленных горных районах.
- Информирование общественности: Для того чтобы предупреждающие сообщения доходили до конечных пользователей и побуждали их к правильным действиям, необходимы непрерывное обучение и тренировки.
Заключение
Индонезия, особенно в районах с высоким риском наводнений, таких как Джакарта, создает более устойчивую систему раннего предупреждения о наводнениях, развертывая передовые сети датчиков, включающие радарные расходомеры, дождемеры и датчики перемещения. Данное исследование наглядно демонстрирует, как интегрированная модель мониторинга, сочетающая мониторинг неба (мониторинг осадков), наземный мониторинг (мониторинг рек) и инженерные аспекты (мониторинг инфраструктуры), может изменить парадигму реагирования на стихийные бедствия: от спасения после происшествия к предупреждению до происшествия и превентивному предотвращению, предоставляя ценный практический опыт странам и регионам, сталкивающимся с аналогичными проблемами по всему миру.
Полный комплект серверов и программного обеспечения беспроводного модуля, поддерживающий RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для большего количества датчиков информация,
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Дата публикации: 22 сентября 2025 г.