Предыстория проекта
Юго-Восточная Азия, характеризующаяся тропическим муссонным климатом, ежегодно сталкивается с серьёзной угрозой наводнений в сезон дождей. Если взять в качестве примера бассейн реки Чао Прайя в репрезентативной стране, то этот бассейн протекает через самую густонаселённую и экономически развитую столицу страны и прилегающие регионы. Исторически сложилось так, что сочетание внезапных проливных дождей, быстрого стока с горных районов, расположенных выше по течению, и подтопления городов сделало традиционные, ручные и основанные на опыте методы гидрологического мониторинга неэффективными, что часто приводило к несвоевременным предупреждениям, значительному материальному ущербу и даже человеческим жертвам.
Чтобы отказаться от этого реактивного подхода, национальное управление водных ресурсов в сотрудничестве с международными партнерами запустило проект «Комплексная система мониторинга и раннего оповещения о наводнениях в бассейне реки Чао Прайя». Целью проекта было создание современной, точной и эффективной системы управления наводнениями в режиме реального времени, использующей Интернет вещей, сенсорные технологии и аналитику данных.
Основные технологии и применение датчиков
Система объединяет различные передовые датчики, образующие «глаза и уши» уровня восприятия.
1. Осадкомер с опрокидывающимся ведром – «опережающий наблюдатель» за причинами наводнений
- Места развертывания: широко развернуты в горных районах вверх по течению, лесных заповедниках, водохранилищах среднего размера и ключевых водосборных бассейнах на городской периферии.
- Функция и роль:
- Мониторинг осадков в режиме реального времени: собирает данные об осадках каждую минуту с точностью до 0,1 мм. Данные передаются в центральный центр управления в режиме реального времени по каналам GPRS/4G/спутниковой связи.
- Штормовое предупреждение: когда дождемер регистрирует чрезвычайно интенсивные осадки за короткий период (например, более 50 мм за один час), система автоматически запускает первоначальное оповещение, указывая на риск внезапных паводков или быстрого стока воды в этом районе.
- Объединение данных: данные об осадках являются одним из важнейших входных параметров гидрологических моделей, используемых для прогнозирования объема стока в реки и времени наступления пиков паводков.
2. Радарный расходомер – «пульсометр» реки
- Места установки: устанавливаются на всех крупных речных руслах, в местах слияния основных притоков, ниже по течению от водохранилищ, а также на важнейших мостах или башнях на въездах в город.
- Функция и роль:
- Бесконтактное измерение скорости: использует принцип отражения радиолокационной волны для точного измерения скорости поверхностной воды, не зависит от качества воды или содержания осадка, требует минимального обслуживания.
- Измерение уровня воды и поперечного сечения русла: в сочетании со встроенными датчиками давления или ультразвуковыми уровнемерами он получает данные об уровне воды в режиме реального времени. Используя предварительно загруженные данные о рельефе поперечного сечения русла реки, он рассчитывает расход воды в режиме реального времени (м³/с).
- Основной индикатор предупреждения: Скорость потока — наиболее прямой показатель для определения масштаба наводнения. Когда поток, отслеживаемый радарным измерителем, превышает заданные пороги предупреждения или опасности, система подаёт сигналы тревоги на разных уровнях, выигрывая необходимое время для эвакуации ниже по течению.
3. Датчик смещения – «Защитник» инфраструктуры
- Места развертывания: критически важные дамбы, плотины, склоны и берега рек, подверженные геотехническим опасностям.
- Функция и роль:
- Мониторинг состояния конструкций: использует датчики смещения GNSS (глобальная навигационная спутниковая система) и инклинометры на месте для непрерывного мониторинга смещения, осадки и наклона дамб и склонов на уровне миллиметров.
- Предупреждение о прорыве плотины: Во время паводков повышение уровня воды оказывает огромное давление на гидротехнические сооружения. Датчики смещения позволяют обнаружить ранние, едва заметные признаки неустойчивости конструкции. Если скорость изменения смещения внезапно увеличивается, система немедленно выдаёт предупреждение о безопасности конструкции, предотвращая катастрофические наводнения, вызванные инженерными проблемами.
Рабочий процесс системы и достигнутые результаты
- Сбор и передача данных: сотни сенсорных узлов по всему бассейну собирают данные каждые 5–10 минут и передают их пакетами в облачный центр обработки данных через сеть Интернета вещей.
- Объединение данных и анализ моделей: Центральная платформа получает и интегрирует данные из различных источников: от дождемеров, радарных расходомеров и датчиков смещения. Эти данные поступают в калиброванную сопряженную гидрометеорологическую и гидравлическую модель для моделирования и прогнозирования наводнений в реальном времени.
- Интеллектуальное раннее оповещение и поддержка принятия решений:
- Сценарий 1: дождемеры в горах выше по течению регистрируют сильный шторм; модель мгновенно предсказывает, что пик паводка, превышающий уровень опасности, достигнет города А через 3 часа. Система автоматически отправляет предупреждение в отдел по предотвращению стихийных бедствий города А.
- Сценарий 2: Радарный расходомер на реке, протекающей через город Б, показывает резкое увеличение расхода воды в течение часа, при этом уровень воды вот-вот переполнит дамбу. Система активирует красный уровень тревоги и рассылает жителям прибрежной зоны распоряжения об экстренной эвакуации через мобильные приложения, социальные сети и экстренные оповещения.
- Сценарий 3: Датчики смещения на старом участке дамбы в точке C регистрируют аномальное движение, что позволяет системе распознать риск обрушения. Командный центр может немедленно направить инженерные бригады для подкрепления и заблаговременной эвакуации жителей из зоны риска.
- Результаты подачи заявки:
- Увеличение времени оповещения: по сравнению с традиционными методами время оповещения о наводнении сократилось с 2–4 часов до 6–12 часов.
- Повышенная научная строгость принятия решений: Научные модели, основанные на данных в режиме реального времени, заменили нечеткие суждения, основанные на опыте, что позволило сделать более точными решения, например, по эксплуатации водохранилища и активации зон отвода паводков.
- Сокращение потерь: в первый паводковый сезон после развертывания системы она успешно справилась с двумя крупными наводнениями, что, по оценкам, сократило прямые экономические потери примерно на 30% и позволило избежать жертв.
- Повышение вовлеченности общественности: с помощью общественного мобильного приложения граждане могут в режиме реального времени проверять информацию об осадках и уровне воды в своем районе, повышая тем самым осведомленность общественности о мерах по предотвращению стихийных бедствий.
Проблемы и перспективы на будущее
- Проблемы: Высокие первоначальные инвестиции в систему; покрытие сети связи в отдаленных районах остается проблематичным; долгосрочная стабильность датчиков и устойчивость к вандализму требуют постоянного обслуживания.
- Перспективы на будущее: Планы включают внедрение алгоритмов искусственного интеллекта для дальнейшего повышения точности прогнозов, интеграцию данных спутникового дистанционного зондирования для расширения охвата мониторинга, а также изучение более глубоких связей с городским планированием и системами сельскохозяйственного водопользования для создания более устойчивой структуры управления «умным речным бассейном».
Краткое содержание:
В данном исследовании показано, как синергическое взаимодействие дождемеров с опрокидывающимся ковшом (обнаружение источника), радарных расходомеров (контроль процесса) и датчиков смещения (защита инфраструктуры) позволяет создать комплексную многомерную систему мониторинга и раннего оповещения о наводнениях — от «неба» до «земли», от «источника» до «сооружений». Это не только отражает направление модернизации технологий борьбы с наводнениями в Юго-Восточной Азии, но и даёт ценный практический опыт для глобального управления наводнениями в аналогичных речных бассейнах.
Полный комплект серверов и программного беспроводного модуля, поддерживает RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Время публикации: 29 сентября 2025 г.