Projektin tausta
Kaakkois-Aasia, jolle on ominaista trooppinen monsuuni-ilmasto, kohtaa vuosittain vakavia tulvauhkia sadekauden aikana. Käyttämällä esimerkkinä edustavan maan Chao Phraya -joen valuma-aluetta, tämä valuma-alue virtaa maan tiheimmin asutun ja taloudellisesti kehittyneimmän pääkaupungin ja ympäröivien alueiden läpi. Historiallisesti äkillisten rankkasateiden, ylävirran vuoristoalueiden nopean valunnan ja kaupunkien vedenpaisumuksen yhteisvaikutus on tehnyt perinteisistä, manuaalisista ja kokemuspohjaisista hydrologisista seurantamenetelmistä riittämättömiä, mikä on usein johtanut ennenaikaisiin varoituksiin, merkittäviin omaisuusvahinkoihin ja jopa uhreihin.
Siirtyäkseen pois tästä reaktiivisesta lähestymistavasta kansallinen vesivaravirasto käynnisti yhteistyössä kansainvälisten kumppaneiden kanssa ”Integroitu tulvien seuranta- ja varhaisvaroitusjärjestelmä Chao Phraya -joen valuma-alueelle” -hankkeen. Tavoitteena oli perustaa reaaliaikainen, tarkka ja tehokas moderni tulvientorjuntajärjestelmä, joka hyödyntää esineiden internetiä, anturiteknologiaa ja data-analytiikkaa.
Ydinteknologiat ja anturisovellukset
Järjestelmä integroi erilaisia edistyneitä antureita, jotka muodostavat havaintokerroksen "silmät ja korvat".
1. Kaatuvan kauhan sademittari – tulvien syiden ”eturinjan vartija”
- Käyttöpaikat: Laajalti käytössä yläjuoksun vuoristoalueilla, metsänsuojelualueilla, keskikokoisilla tekoaltailla ja tärkeillä valuma-alueilla kaupunkien reuna-alueilla.
- Toiminto ja rooli:
- Reaaliaikainen sademäärän seuranta: Kerää sademäärätietoja minuutin välein 0,1 mm:n tarkkuudella. Tiedot lähetetään reaaliajassa keskusvalvontakeskukseen GPRS/4G/satelliittiyhteyden kautta.
- Myrskyvaroitus: Kun sademittari tallentaa erittäin voimakasta sadetta lyhyessä ajassa (esim. yli 50 mm tunnissa), järjestelmä laukaisee automaattisesti alustavan hälytyksen, joka osoittaa äkillisten tulvien tai nopean valunnan riskin kyseisellä alueella.
- Datan fuusio: Sademäärätiedot ovat yksi hydrologisten mallien kriittisimmistä syöttöparametreista, joita käytetään jokien valumamäärien ja tulvahuippujen saapumisajan ennustamiseen.
2. Tutkavirtausmittari – Joen ”pulssinvalvonta”
- Käyttöpaikat: Asennetaan kaikkiin tärkeimpiin jokiuomiin, tärkeimpien sivujokien yhtymäkohtiin, tekojärvien alajuoksulle ja kriittisille silloille tai torneille kaupunkien sisäänkäynneillä.
- Toiminto ja rooli:
- Kosketukseton nopeuden mittaus: Käyttää tutka-aaltojen heijastusperiaatteita pintaveden nopeuden tarkkaan mittaamiseen, eikä veden laatu tai sedimenttipitoisuus vaikuta siihen, joten se vaatii vain vähän huoltoa.
- Vedenpinnan ja poikkileikkauksen mittaus: Yhdessä sisäänrakennettujen paineentasausanturien tai ultraäänimittareiden kanssa se saa reaaliaikaista vedenpinnankorkeustietoa. Se laskee reaaliaikaisen virtausnopeuden (m³/s) käyttämällä esiladattuja jokiuoman poikkileikkaustietoja.
- Ydinvaroitusindikaattori: Virtausnopeus on suorin indikaattori tulvan suuruuden määrittämiseen. Kun tutkamittarin seuraama virtaus ylittää ennalta asetetut varoitus- tai vaarakynnykset, järjestelmä laukaisee hälytykset eri tasoilla, mikä antaa ratkaisevaa aikaa alavirran evakuoinnille.
3. Siirtymäanturi – infrastruktuurin "turvallisuuden vartija"
- Käyttöpaikat: Kriittiset tulvat, pengerrykset, rinteet ja geoteknisille vaaroille alttiit jokipenkat.
- Toiminto ja rooli:
- Rakenteiden kunnon seuranta: Käyttää GNSS:n (Global Navigation Satellite System) siirtymäantureita ja paikallaan olevia kaltevuusmittareita millimetritason siirtymän, painuman ja painumien sekä rinteiden kallistuksen jatkuvaan seurantaan.
- Padon/murtuman varoitus: Tulvien aikana nouseva vedenpinta aiheuttaa valtavan paineen hydraulisiin rakenteisiin. Siirtymäanturit voivat havaita varhaisia, hienovaraisia merkkejä rakenteellisesta epävakaudesta. Jos siirtymän muutosnopeus kiihtyy äkillisesti, järjestelmä antaa välittömästi rakenteellisen turvallisuuden hälytyksen estäen katastrofaaliset tulvat, jotka johtuvat teknisistä vioista.
Järjestelmän työnkulku ja saavutetut tulokset
- Tiedonkeruu ja -siirto: Sadat anturisolmut eri puolilla altasta keräävät dataa 5–10 minuutin välein ja lähettävät sen paketteina pilvidatakeskukseen IoT-verkon kautta.
- Datan fuusio ja mallianalyysi: Keskusalusta vastaanottaa ja integroi useista lähteistä saatavaa dataa sademittareista, tutkavirtausmittareista ja siirtymäantureista. Tämä data syötetään kalibroituun kytkettyyn hydrometeorologiseen ja hydrauliseen malliin reaaliaikaista tulvien simulointia ja ennustamista varten.
- Älykäs varhaisvaroitus ja päätöksentuki:
- Skenaario 1: Yläjuoksun vuoristossa sijaitsevat sademittarit havaitsevat voimakkaan myrskyn; malli ennustaa välittömästi, että varoitustasoa ylittävä tulvahuippu saavuttaa kaupungin A kolmen tunnin kuluttua. Järjestelmä lähettää automaattisesti varoituksen kaupungin A katastrofien ehkäisyosastolle.
- Skenaario 2: Kaupungin B läpi kulkevan joen tutkavirtausmittari näyttää virtausnopeuden nopeaa kasvua tunnin sisällä ja vedenpinnan olevan lähellä tulvapadon ylärajaa. Järjestelmä laukaisee punaisen hälytyksen ja antaa kiireellisiä evakuointikehotuksia jokivarren asukkaille mobiilisovellusten, sosiaalisen median ja hätätiedotteiden kautta.
- Skenaario 3: Vanhan tulvavallin siirtymäanturit Point C:ssä havaitsevat epänormaalia liikettä, mikä saa järjestelmän hälyttämään sortumavaarasta. Komentokeskus voi välittömästi lähettää vahvistusjoukkoja paikalle ja evakuoida ennaltaehkäisevästi riskialueen asukkaat.
- Hakemuksen tulokset:
- Pidentynyt varoituksen ennakkoaika: Tulvavaroituksen ennakkoaika parani perinteisiin menetelmiin verrattuna 2–4 tunnista 6–12 tuntiin.
- Parannettu tieteellinen päätöksenteko: Reaaliaikaiseen dataan perustuvat tieteelliset mallit korvasivat kokemusperäisen sumean arvioinnin, mikä teki päätöksistä, kuten tekojärven toiminnasta ja tulvien ohitusalueiden aktivoinnista, tarkempia.
- Pienemmät tappiot: Järjestelmän käyttöönoton jälkeisenä ensimmäisenä tulvakautena se hallitsi onnistuneesti kahta suurta tulvatapahtumaa, joiden arvioidaan vähentäneen suoria taloudellisia tappioita noin 30 % ja saavuttaneen nollan uhrin määrän.
- Parempi yleisön osallistaminen: Julkisen mobiilisovelluksen kautta kansalaiset voivat tarkistaa reaaliaikaiset sademäärät ja vedenpinnan korkeudet lähialueellaan, mikä parantaa yleisön tietoisuutta katastrofien ehkäisystä.
Haasteet ja tulevaisuudennäkymät
- Haasteet: Järjestelmän alkuinvestointi on korkea; tietoliikenneverkon kattavuus syrjäisillä alueilla on edelleen ongelmallinen; antureiden pitkän aikavälin vakaus ja ilkivallankestävyys vaativat jatkuvaa huoltoa.
- Tulevaisuudennäkymät: Suunnitelmiin kuuluu tekoälyalgoritmien käyttöönotto ennusteiden tarkkuuden parantamiseksi entisestään; satelliittien kaukokartoitusdatan integrointi seurannan kattavuuden laajentamiseksi; ja syvempien yhteyksien tutkiminen kaupunkisuunnitteluun ja maatalouden vedenkäyttöjärjestelmiin kestävämmän "älykkään jokialueen" hallintakehyksen rakentamiseksi.
Yhteenveto:
Tämä tapaustutkimus osoittaa, kuinka kaatokauhojen sademittareiden (lähteen tunnistus), tutkavirtausmittareiden (prosessin seuranta) ja siirtymäantureiden (turvaava infrastruktuuri) synergistinen toiminta rakentaa kattavan, moniulotteisen tulvien seuranta- ja varhaisvaroitusjärjestelmän – "taivaalta" "maahan", "lähteestä" "rakenteeseen". Tämä ei ainoastaan edusta tulvien torjuntateknologian modernisointisuuntaa Kaakkois-Aasiassa, vaan tarjoaa myös arvokasta käytännön kokemusta maailmanlaajuiseen tulvien hallintaan vastaavilla jokialueilla.
Täydellinen palvelin- ja ohjelmistopaketti langattomaan moduuliin, tukee RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN-verkkoja
ota yhteyttä Honde Technology Co., LTD:hen.
Email: info@hondetech.com
Yrityksen verkkosivusto:www.hondetechco.com
Puh: +86-15210548582
Julkaisun aika: 29.9.2025