Ինդոնեզիայի ջրհեղեղների վաղ նախազգուշացման համակարգի ուսումնասիրություն. ռադարների, տեղումների և տեղաշարժի սենսորների ինտեգրման ժամանակակից պրակտիկա

Որպես աշխարհի ամենամեծ արշիպելագային պետություն, որը գտնվում է արևադարձային գոտիներում՝ առատ տեղումներով և հաճախակի ծայրահեղ եղանակային երևույթներով, Ինդոնեզիան բախվում է ջրհեղեղների հետ, որոնք ամենատարածված և ավերիչ բնական աղետն են։ Այս մարտահրավերը լուծելու համար Ինդոնեզիայի կառավարությունը վերջին տարիներին ակտիվորեն խթանել է ժամանակակից ջրհեղեղի վաղ նախազգուշացման համակարգի (FEWS) կառուցումը, որը հիմնված է իրերի ինտերնետի (IoT) և առաջադեմ զգայուն տեխնոլոգիաների վրա։ Այս տեխնոլոգիաների շարքում ռադարային հոսքաչափերը, անձրևաչափերը և տեղաշարժի սենսորները ծառայում են որպես տվյալների հավաքագրման հիմնական սարքեր՝ կարևոր դեր խաղալով։

Ստորև ներկայացված է համապարփակ կիրառման դեպք, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես են այս տեխնոլոգիաները գործնականում համատեղ աշխատում։

I. Նախագծի նախապատմություն. Ջակարտա և Չիլիվունգ գետի ավազան

• Գտնվելու վայրը՝ Ինդոնեզիայի մայրաքաղաք Ջակարտան և քաղաքով հոսող Ցիլիվունգ գետի ավազանը։
• Խնդիր. Ջակարտան ցածրադիր է և չափազանց խիտ բնակեցված։ Չիլիվունգ գետը հակված է հեղեղումների անձրևոտ սեզոնի ընթացքում, ինչը հանգեցնում է քաղաքային և գետային ջրհեղեղների, ինչը լուրջ սպառնալիք է ներկայացնում կյանքի և գույքի համար։ Ձեռքով դիտարկման վրա հիմնված ավանդական նախազգուշացման մեթոդները այլևս չեն կարող բավարարել արագ և ճշգրիտ վաղ նախազգուշացումների անհրաժեշտությունը։

II. Տեխնոլոգիայի կիրառման մանրամասն դեպքի ուսումնասիրություն

Այս տարածաշրջանում FEWS-ը ավտոմատացված համակարգ է, որը ինտեգրում է տվյալների հավաքագրումը, փոխանցումը, վերլուծությունը և տարածումը: Այս երեք տեսակի սենսորները կազմում են համակարգի «զգայական նյարդերը»:

1. Անձրևի չափիչ՝ վաղ նախազգուշացման «մեկնարկային կետը»

• Տեխնոլոգիա և գործառույթ. Չիլիվունգ գետի վերին ջրհավաք ավազանի կարևոր կետերում (օրինակ՝ Բոգորի տարածքում) տեղադրված են շրջվող դույլ-անձրևաչափեր: Դրանք չափում են տեղումների ինտենսիվությունը և կուտակումը՝ հաշվելով, թե քանի անգամ է փոքր դույլը շրջվում անձրևաջրով լցվելուց հետո: Այս տվյալները ջրհեղեղի կանխատեսման սկզբնական և ամենակարևոր մուտքային տվյալներն են:
• Կիրառման սցենար. Վերին հոսանքի տարածքներում տեղումների իրական ժամանակի մոնիթորինգ: Առատ տեղումները գետերի մակարդակի բարձրացման ամենաուղղակի պատճառն են: Տվյալները իրական ժամանակում փոխանցվում են կենտրոնական տվյալների մշակման կենտրոն՝ անլար ցանցերի միջոցով (օրինակ՝ GSM/GPRS կամ LoRaWAN):
• Դեր. Տրամադրում է տեղումների վերաբերյալ նախազգուշացումներ: Եթե որևէ կետում տեղումների ինտենսիվությունը կարճ ժամանակահատվածում գերազանցում է նախապես սահմանված շեմը, համակարգը ավտոմատ կերպով տալիս է նախնական նախազգուշացում՝ նշելով հոսանքն ի վար ջրհեղեղի հավանականությունը և արժեքավոր ժամանակ շահելով հետագա արձագանքման համար:

2. Ռադարային հոսքաչափ – Հիմնական «զգոն աչքը»

• Տեխնոլոգիա և գործառույթ. Չիլիվունգ գետի և նրա հիմնական վտակների երկայնքով կամուրջների կամ ափերի վրա տեղադրված են անհպում ռադարային հոսքաչափեր (հաճախ ներառում են ռադարային ջրի մակարդակի և ռադարային մակերևութային արագության սենսորներ): Դրանք ճշգրտորեն չափում են ջրի մակարդակի բարձրությունը (H) և գետի մակերևութային արագությունը (V)՝ ջրի մակերեսին միկրոալիքային ճառագայթներ արձակելով և անդրադարձված ազդանշանները ընդունելով:
• Կիրառման սցենար. Դրանք փոխարինում են ավանդական կոնտակտային սենսորներին (ինչպիսիք են ուլտրաձայնային կամ ճնշման սենսորները), որոնք հակված են խցանման և պահանջում են ավելի շատ սպասարկում: Ռադարային տեխնոլոգիան անխոցելի է աղբի, նստվածքի պարունակության և կոռոզիայի նկատմամբ, ինչը այն դարձնում է խիստ հարմար Ինդոնեզիայի գետային պայմանների համար:
• Դեր՝
  • Ջրի մակարդակի մոնիթորինգ. հետևում է գետի մակարդակին իրական ժամանակում, անմիջապես ազդանշաններ է տալիս տարբեր մակարդակների վրա, երբ ջրի մակարդակը գերազանցում է նախազգուշացման շեմերը։
  • Հոսքի հաշվարկ. նախապես ծրագրավորված գետի լայնական կտրվածքի տվյալների հետ համատեղ, համակարգը ավտոմատ կերպով հաշվարկում է գետի իրական ժամանակի ծախսը (Q = A * V, որտեղ A-ն լայնական կտրվածքի մակերեսն է): Ջրի ծախսն ավելի գիտական ​​հիդրոլոգիական ցուցանիշ է, քան միայն ջրի մակարդակը, որը ապահովում է ջրհեղեղի մասշտաբի և հզորության ավելի ճշգրիտ պատկեր:

3. Տեղաշարժի սենսոր – ենթակառուցվածքի «առողջության մոնիտոր»

• Տեխնոլոգիա և գործառույթ. Ճաքերի չափիչները և թեքաչափերը տեղադրվում են կարևորագույն ջրհեղեղի վերահսկման ենթակառուցվածքների վրա, ինչպիսիք են ամբարտակները, հենապատերը և կամուրջների հենարանները: Այս տեղաշարժի սենսորները կարող են վերահսկել, թե արդյոք կառույցը ճաքում է, նստում կամ թեքվում է միլիմետրային կամ ավելի բարձր ճշգրտությամբ:
• Կիրառման սցենար. Ջակարտայի որոշ հատվածներում հողի նստեցումը լուրջ խնդիր է, որը երկարաժամկետ սպառնալիք է ներկայացնում ջրհեղեղների դեմ պայքարի կառույցների, ինչպիսիք են ամբարտակները, անվտանգության համար: Տեղաշարժման սենսորները տեղադրված են հիմնական հատվածներում, որտեղ ռիսկերի առաջացման հավանականություն կա:
• Դեր. Տրամադրում է կառուցվածքային անվտանգության նախազգուշացումներ: Ջրհեղեղի ժամանակ ջրի բարձր մակարդակը հսկայական ճնշում է գործադրում ամբարտակների վրա: Տեղաշարժի սենսորները կարող են հայտնաբերել կառուցվածքի մանր դեֆորմացիաները: Եթե դեֆորմացիայի արագությունը հանկարծակի արագանում է կամ գերազանցում է անվտանգության շեմը, համակարգը տագնապ է արձակում՝ ազդարարելով երկրորդային աղետների, ինչպիսիք են ամբարտակի փլուզումը կամ սողանքները, վտանգի մասին: Սա ուղղորդում է տարհանումները և արտակարգ վերանորոգումները՝ կանխելով աղետալի հետևանքները:

III. Համակարգի ինտեգրում և աշխատանքային հոսք

Այս սենսորները չեն աշխատում մեկուսացված, այլ գործում են սիներգիստորեն՝ ինտեգրված հարթակի միջոցով։

1. Տվյալների ձեռքբերում. Յուրաքանչյուր սենսոր ավտոմատ կերպով և անընդհատ հավաքում է տվյալներ։
2. Տվյալների փոխանցում. Տվյալները իրական ժամանակում փոխանցվում են տարածաշրջանային կամ կենտրոնական տվյալների սերվեր՝ անլար կապի ցանցերի միջոցով։
3. Տվյալների վերլուծություն և որոշումների կայացում. կենտրոնում գործող հիդրոլոգիական մոդելավորման ծրագիրը ինտեգրում է տեղումների, ջրի մակարդակի և արտահոսքի տվյալները՝ ջրհեղեղի կանխատեսման սիմուլյացիաներ իրականացնելու համար, կանխատեսելով ջրհեղեղի գագաթնակետի ժամանման ժամանակը և մասշտաբները: Միաժամանակ, տեղաշարժի սենսորների տվյալները վերլուծվում են առանձին՝ ենթակառուցվածքների կայունությունը գնահատելու համար:
4. Զգուշացումների տարածում. Երբ որևէ առանձին տվյալ կամ տվյալների համադրություն գերազանցում է նախապես սահմանված շեմերը, համակարգը տարբեր մակարդակներում ահազանգեր է ուղարկում տարբեր ալիքներով, ինչպիսիք են SMS-ները, բջջային հավելվածները, սոցիալական ցանցերը և սիրենները՝ ուղղված պետական ​​​​մարմիններին, արտակարգ իրավիճակներին արձագանքման բաժիններին և գետափնյա համայնքների հանրությանը։

IV. Արդյունավետություն և մարտահրավերներ

• Արդյունավետություն՝
  • Ավելի մեծ ժամանակ. Զգուշացման ժամանակը բարելավվել է՝ անցյալում ընդամենը մի քանի ժամից հասնելով 24-48 ժամի, զգալիորեն բարելավելով արտակարգ իրավիճակներին արձագանքման հնարավորությունները։
  • Գիտական ​​որոշումների կայացում. տարհանման հրամանները և ռեսուրսների բաշխումն ավելի ճշգրիտ և արդյունավետ են՝ հիմնված իրական ժամանակի տվյալների և վերլուծական մոդելների վրա։
  • Կյանքի և գույքի կորստի նվազեցում. Վաղ նախազգուշացումները ուղղակիորեն կանխում են զոհերի թիվը և նվազեցնում գույքային վնասը։
  • Ենթակառուցվածքի անվտանգության մոնիթորինգ. Հնարավորություն է տալիս իրականացնել ջրհեղեղի դեմ պայքարի կառույցների առողջության ինտելեկտուալ և կանոնավոր մոնիթորինգ։
• Մարտահրավերներ՝
  • Կառուցման և սպասարկման ծախսեր. Հսկայական տարածք ընդգրկող սենսորային ցանցը պահանջում է զգալի նախնական ներդրումներ և շարունակական սպասարկման ծախսեր:
  • Կապի ծածկույթ. Կայուն ցանցային ծածկույթը շարունակում է մարտահրավեր լինել հեռավոր լեռնային տարածքներում։
  • Հանրային իրազեկում. նախազգուշացնող հաղորդագրությունները վերջնական օգտագործողներին հասցնելու և նրանց ճիշտ գործողություններ ձեռնարկելուն դրդելու համար անհրաժեշտ է շարունակական կրթություն և վարժանքներ։

Եզրակացություն

Ինդոնեզիան, մասնավորապես Ջակարտայի նման բարձր ռիսկի ջրհեղեղի գոտիներում, կառուցում է ավելի դիմացկուն ջրհեղեղի վաղ նախազգուշացման համակարգ՝ տեղակայելով առաջադեմ սենսորային ցանցեր, որոնք ներկայացված են ռադարային հոսքաչափերով, անձրևաչափերով և տեղաշարժի սենսորներով: Այս ուսումնասիրությունը հստակ ցույց է տալիս, թե ինչպես ինտեգրված մոնիթորինգի մոդելը՝ համատեղելով երկինքը (տեղումների մոնիթորինգ), գետը (գետերի մոնիթորինգ) և ինժեներական (ենթակառուցվածքների մոնիթորինգ)՝ կարող է աղետների արձագանքման մոդելը տեղափոխել իրադարձությունից հետո փրկարարական գործողություններից դեպի իրադարձությունից առաջ նախազգուշացում և կանխարգելիչ կանխարգելում՝ ապահովելով արժեքավոր գործնական փորձ աշխարհի նմանատիպ մարտահրավերների առջև կանգնած երկրների և տարածաշրջանների համար:

Սերվերների և ծրագրային անլար մոդուլի ամբողջական հավաքածու, աջակցում է RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN-ին

Ավելի շատ սենսորների համար տեղեկատվություն,

խնդրում ենք կապվել Honde Technology Co., LTD-ի հետ։

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582