Antecedents del projecte
El sud-est asiàtic, caracteritzat pel seu clima monsònic tropical, s'enfronta a greus inundacions anualment durant l'estació de pluges. Prenent com a exemple la "conca del riu Chao Phraya" en un país representatiu, aquesta conca flueix a través de la capital i les regions circumdants més densament poblades i econòmicament desenvolupades del país. Històricament, la interacció de pluges torrencials sobtades, l'escolament ràpid de les zones muntanyoses aigües amunt i la inundació urbana ha fet que els mètodes tradicionals, manuals i basats en l'experiència de monitorització hidrològica siguin inadequats, cosa que sovint provoca avisos inoportuns, danys materials importants i fins i tot víctimes mortals.
Per canviar aquest enfocament reactiu, el departament nacional de recursos hídrics, en col·laboració amb socis internacionals, va llançar el projecte "Sistema integrat de monitorització i alerta primerenca d'inundacions per a la conca del riu Chao Phraya". L'objectiu era establir un sistema modern de control d'inundacions en temps real, precís i eficient que aprofités la IoT, la tecnologia de sensors i l'anàlisi de dades.
Tecnologies bàsiques i aplicacions de sensors
El sistema integra diversos sensors avançats, que formen els "ulls i les orelles" de la capa de percepció.
1. Pluviòmetre de cubell basculant: el "sentinella de primera línia" per als orígens de les inundacions
- Ubicacions de desplegament: Àmpliament desplegat en zones muntanyoses aigües amunt, reserves forestals, embassaments de mida mitjana i zones clau de captació d'aigua a la perifèria urbana.
- Funció i rol:
- Monitorització de precipitacions en temps real: Recull dades de pluja cada minut, amb una precisió de 0,1 mm. Les dades es transmeten en temps real al centre de control central mitjançant comunicació GPRS/4G/satèl·lit.
- Avís de tempesta: Quan un pluviòmetre registra pluges d'intensitat extremadament alta en un període curt (per exemple, més de 50 mm en una hora), el sistema activa automàticament una alerta inicial, que indica un risc d'inundacions sobtades o vessament ràpid en aquella zona.
- Fusió de dades: Les dades de pluja són un dels paràmetres d'entrada més crítics per als models hidrològics, utilitzats per predir el volum d'escolament als rius i el temps d'arribada dels pics d'inundació.
2. Mesurador de cabal per radar: el "monitor de polsos" del riu
- Ubicacions de desplegament: instal·lats a tots els canals principals dels rius, a les confluències clau dels afluents, aigües avall dels embassaments i en ponts o torres crítiques a les entrades de la ciutat.
- Funció i rol:
- Mesura de la velocitat sense contacte: utilitza principis de reflexió d'ones de radar per mesurar amb precisió la velocitat de l'aigua superficial, sense que la qualitat de l'aigua ni el contingut de sediments la vegin afectada, i que requereix poc manteniment.
- Mesura del nivell i la secció transversal de l'aigua: Combinat amb sensors de nivell d'aigua a pressió integrats o mesuradors de nivell d'aigua per ultrasons, obté dades del nivell d'aigua en temps real. Utilitzant dades de topografia de la secció transversal del canal del riu precarregades, calcula el cabal en temps real (m³/s).
- Indicador d'alerta principal: El cabal és l'indicador més directe per determinar la magnitud de la inundació. Quan el cabal monitoritzat pel radar supera els llindars d'alerta o perill preestablerts, el sistema activa alertes a diferents nivells, cosa que permet obtenir temps crucial per a l'evacuació aigües avall.
3. Sensor de desplaçament: el "guardià de la seguretat" per a les infraestructures
- Ubicacions de desplegament: dics crítics, preses de terraplè, talussos i ribes propensos a riscos geotècnics.
- Funció i rol:
- Monitorització de l'estat estructural: utilitza sensors de desplaçament GNSS (Sistema Global de Navegació per Satèl·lit) i inclinòmetres in situ per monitoritzar contínuament el desplaçament, l'assentament i la inclinació a nivell mil·limètric de dics i vessants.
- Avís de fallada de preses/ruptures: Durant les inundacions, l'augment dels nivells d'aigua exerceix una pressió immensa sobre les estructures hidràuliques. Els sensors de desplaçament poden detectar signes precoços i subtils d'inestabilitat estructural. Si la taxa de desplaçament canvia sobtadament, el sistema emet immediatament una alerta de seguretat estructural, evitant inundacions catastròfiques causades per fallades d'enginyeria.
Flux de treball del sistema i resultats assolits
- Adquisició i transmissió de dades: Centenars de nodes de sensors a tota la conca recopilen dades cada 5-10 minuts i les transmeten en paquets al centre de dades al núvol a través d'una xarxa IoT.
- Fusió de dades i anàlisi de models: La plataforma central rep i integra dades de múltiples fonts de pluviòmetres, cabalímetres de radar i sensors de desplaçament. Aquestes dades s'introdueixen en un model hidrometeorològic i hidràulic acoblat calibrat per a la simulació i previsió d'inundacions en temps real.
- Alerta intel·ligent primerenca i suport a la decisió:
- Escenari 1: Els pluviòmetres de les muntanyes aigües amunt detecten una tempesta severa; el model prediu immediatament que un pic d'inundació que superi el nivell d'alerta arribarà a la ciutat A en 3 hores. El sistema envia automàticament un avís al departament de prevenció de desastres de la ciutat A.
- Escenari 2: El mesurador de cabal de radar del riu que passa per la ciutat B mostra un augment ràpid del cabal en una hora, amb nivells d'aigua a punt de superar el dic. El sistema activa una alerta vermella i emet ordres d'evacuació urgents als residents de la ribera a través d'aplicacions mòbils, xarxes socials i emissions d'emergència.
- Escenari 3: Els sensors de desplaçament en una secció antiga del dic al punt C detecten un moviment anormal, cosa que fa que el sistema indiqui un risc de col·lapse. El centre de comandament pot enviar immediatament equips d'enginyeria per a reforços i evacuar preventivament els residents de la zona de risc.
- Resultats de l'aplicació:
- Augment del temps de preparació dels avisos: en comparació amb els mètodes tradicionals, el temps de preparació dels avisos d'inundació va millorar de 2 a 4 hores a 6 a 12 hores.
- Rigor científic en la presa de decisions millorat: els models científics basats en dades en temps real van substituir el judici difús basat en l'experiència, fent que decisions com el funcionament de l'embassament i l'activació de la zona de desviació d'inundacions fossin més precises.
- Reducció de pèrdues: Durant la primera temporada d'inundacions després del desplegament del sistema, es van gestionar amb èxit dos grans esdeveniments d'inundació, que s'estima que van reduir les pèrdues econòmiques directes en aproximadament un 30% i van aconseguir zero víctimes mortals.
- Millora de la participació pública: Mitjançant una aplicació mòbil pública, els ciutadans poden consultar informació en temps real sobre la pluja i el nivell de l'aigua a la seva zona, cosa que millora la conscienciació pública sobre la prevenció de desastres.
Reptes i perspectives de futur
- Reptes: Inversió inicial elevada en el sistema; la cobertura de la xarxa de comunicacions en zones remotes continua sent problemàtica; l'estabilitat del sensor a llarg termini i la resistència al vandalisme requereixen un manteniment continu.
- Perspectives de futur: Els plans inclouen la introducció d'algoritmes d'IA per millorar encara més la precisió de les previsions; la integració de dades de teledetecció per satèl·lit per ampliar la cobertura de monitorització; i l'exploració de vincles més profunds amb la planificació urbana i els sistemes d'ús agrícola de l'aigua per construir un marc de gestió de "conques fluvials intel·ligents" més resilient.
Resum:
Aquest estudi de cas demostra com el funcionament sinèrgic dels pluviòmetres de cubell basculant (que detecten la font), els cabalímetres de radar (que supervisen el procés) i els sensors de desplaçament (que protegeixen la infraestructura) construeix un sistema integral i multidimensional de monitorització i alerta primerenca d'inundacions, des del "cel" fins al "terra", des de la "font" fins a l'"estructura". Això no només representa la direcció de modernització de la tecnologia de control d'inundacions al sud-est asiàtic, sinó que també proporciona una valuosa experiència pràctica per a la gestió global d'inundacions en conques fluvials similars.
Conjunt complet de servidors i mòdul sense fil de programari, compatible amb RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Poseu-vos en contacte amb Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Lloc web de l'empresa:www.hondetechco.com
Telèfon: +86-15210548582
Data de publicació: 29 de setembre de 2025