Azja Południowo-Wschodnia, charakteryzująca się klimatem tropikalnym, częstymi monsunami i górzystym terenem, jest jednym z regionów najbardziej narażonych na powodzie górskie na świecie. Tradycyjny, jednopunktowy monitoring opadów nie jest już wystarczający dla współczesnych potrzeb wczesnego ostrzegania. Dlatego kluczowe jest stworzenie zintegrowanego systemu monitorowania i ostrzegania, łączącego technologie kosmiczne, powietrzne i naziemne. Rdzeniem takiego systemu są: radary hydrologiczne (do makroskopowego monitorowania opadów), deszczomierze (do precyzyjnej kalibracji na poziomie gruntu) oraz czujniki przemieszczenia (do monitorowania warunków geologicznych na miejscu).
Poniższy kompleksowy przypadek zastosowania ilustruje, jak te trzy typy czujników współdziałają.
I. Przypadek zastosowania: Projekt wczesnego ostrzegania przed powodziami górskimi i osuwiskami ziemi w zlewni wyspy Jawa w Indonezji
1. Tło projektu:
Górzyste wioski w centralnej części wyspy Jawa są regularnie dotknięte ulewnymi opadami deszczu, które prowadzą do częstych powodzi górskich i towarzyszących im osuwisk, stanowiących poważne zagrożenie dla życia, mienia i infrastruktury mieszkańców. Władze lokalne, we współpracy z organizacjami międzynarodowymi, wdrożyły kompleksowy projekt monitoringu i ostrzegania w typowym dla regionu niewielkim dorzeczu.
2. Konfiguracja i role czujników:
- „Sky Eye” – radarowe czujniki hydrologiczne (monitoring przestrzenny)
- Rola: Makroskopowe prognozowanie trendów i szacowanie opadów atmosferycznych na obszarach zlewni.
- Wdrożenie: Sieć małych radarów hydrologicznych pasma X lub C została rozmieszczona w najwyższych punktach wokół zlewni. Radary te skanują atmosferę na całym obszarze zlewni z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną (np. co 5 minut, siatka 500 m × 500 m), szacując intensywność opadów, kierunek i prędkość przemieszczania się wody.
- Aplikacja:
- Radar wykrywa intensywną chmurę deszczową przesuwającą się w kierunku górnego zlewiska i oblicza, że pokryje ona całe zlewisko w ciągu 60 minut, przy szacowanym średnim natężeniu opadów przekraczającym 40 mm/h. System automatycznie wydaje ostrzeżenie poziomu 1 (doradcze), powiadamiając stacje monitoringu naziemnego i personel zarządzający o konieczności przygotowania się do weryfikacji danych i reagowania kryzysowego.
- Dane radarowe pozwalają na stworzenie mapy rozkładu opadów na całym obszarze zlewni, precyzyjnie identyfikując obszary o największych opadach, co stanowi kluczowy element do późniejszych, precyzyjnych ostrzeżeń.
- „Odniesienie do gruntu” – deszczomierze (dokładny monitoring punktowy)
- Rola: Zbieranie danych terenowych i kalibracja danych radarowych.
- Wdrożenie: Dziesiątki deszczomierzy z wiaderkami przechylanymi rozmieszczono na całym obszarze zlewni, szczególnie powyżej wiosek, na różnych wysokościach oraz w obszarach „gorących” zidentyfikowanych przez radar. Czujniki te rejestrują rzeczywiste opady deszczu na poziomie gruntu z wysoką precyzją (np. 0,2 mm/wiaderko).
- Aplikacja:
- Gdy radar hydrologiczny wyśle ostrzeżenie, system natychmiast pobiera dane w czasie rzeczywistym z deszczomierzy. Jeśli wiele deszczomierzy potwierdzi, że skumulowane opady deszczu w ciągu ostatniej godziny przekroczyły 50 mm (ustalony próg), system eskaluje alert do poziomu 2 (ostrzeżenie).
- Dane z deszczomierza są stale przesyłane do systemu centralnego w celu porównania i kalibracji z szacunkami radarowymi, co stale zwiększa dokładność inwersji opadów na radarach oraz zmniejsza liczbę fałszywych alarmów i niewykrytych zdarzeń. Stanowią one „prawdę naziemną” do weryfikacji ostrzeżeń radarowych.
- „Puls Ziemi” — czujniki przemieszczeń (monitoring reakcji geologicznej)
- Rola: Monitorowanie rzeczywistej reakcji stoku na opady deszczu i bezpośrednie ostrzeganie przed osuwiskami.
- Wdrożenie: Na obszarach o wysokim ryzyku wystąpienia osuwisk zidentyfikowanych podczas badań geologicznych na terenie zlewni zainstalowano szereg czujników przemieszczeń, w tym:
- Inklinometry otworowe: instalowane w otworach wiertniczych w celu monitorowania niewielkich przemieszczeń głęboko podpowierzchniowych skał i gleby.
- Mierniki pęknięć/ekstensometry drutowe: instalowane na powierzchni pęknięć w celu monitorowania zmian szerokości pęknięć.
- Stacje monitorujące GNSS (Globalny System Nawigacji Satelitarnej): monitorują przemieszczenia powierzchni na poziomie milimetrów.
- Aplikacja:
- Podczas intensywnych opadów deszczomierze potwierdzają wysoką intensywność opadów. Na tym etapie czujniki przemieszczeń dostarczają najważniejszych informacji – stabilności zbocza.
- System wykrywa nagłe przyspieszenie przemieszczeń z głębokiego inklinometru na zboczu wysokiego ryzyka, któremu towarzyszy ciągły wzrost odczytów z mierników pęknięć powierzchniowych. Wskazuje to na infiltrację wody deszczowej w zbocze, formowanie się powierzchni poślizgu i nieuchronne osuwisko.
- Bazując na danych o przemieszczeniach w czasie rzeczywistym, system pomija ostrzeżenia oparte na opadach deszczu i bezpośrednio wydaje najwyższy poziom alertu poziomu 3 (alarm awaryjny), powiadamiając mieszkańców w strefie zagrożenia za pomocą komunikatów, wiadomości SMS i syren o konieczności natychmiastowej ewakuacji.
II. Wspólny przepływ pracy czujników
- Faza wczesnego ostrzegania (przed opadami deszczu do początkowych opadów): Radar hydrologiczny wykrywa najpierw intensywne chmury deszczowe powyżej, zapewniając wczesne ostrzeżenie.
- Faza potwierdzenia i eskalacji (w trakcie opadów): Deszczomierze potwierdzają, że opady deszczu na poziomie gruntu przekraczają progi, określając i lokalizując poziom ostrzegawczy.
- Krytyczna faza działań (przed katastrofą): Czujniki przemieszczeń wykrywają bezpośrednie sygnały niestabilności zbocza, uruchamiając najwyższy poziom alarmu o zbliżającej się katastrofie, dając kluczowe „ostatnie kilka minut” na ewakuację.
- Kalibracja i nauka (w trakcie całego procesu): Dane z deszczomierza umożliwiają ciągłą kalibrację radaru, a wszystkie dane z czujników są rejestrowane w celu optymalizacji przyszłych modeli ostrzeżeń i progów.
III. Podsumowanie i wyzwania
To zintegrowane podejście wykorzystujące wiele czujników zapewnia solidne wsparcie techniczne w zakresie przeciwdziałania powodziom górskim i osuwiskom ziemi w Azji Południowo-Wschodniej.
- Radar hydrologiczny odpowiada na pytanie „Gdzie wystąpią ulewne deszcze?”, podając czas wyprzedzenia.
- Deszczomierze odpowiadają na pytanie „Ile tak naprawdę spadło deszczu?”, podając precyzyjne dane ilościowe.
- Czujniki przemieszczeń odpowiadają na pytanie: „Czy ziemia wkrótce się osunie?”, dostarczając bezpośrednich dowodów na zbliżającą się katastrofę.
Wyzwania obejmują:
- Wysokie koszty: Wdrożenie i utrzymanie radarów oraz gęstych sieci czujników są kosztowne.
- Trudności z konserwacją: W odległych, wilgotnych i górzystych obszarach zapewnienie zasilania (często w oparciu o energię słoneczną), transmisji danych (często przy użyciu częstotliwości radiowej lub satelitarnej) i fizyczna konserwacja sprzętu stanowią poważne wyzwanie.
- Integracja techniczna: Do integracji danych z wielu źródeł i umożliwienia zautomatyzowanego, szybkiego podejmowania decyzji niezbędne są wydajne platformy danych i algorytmy.
- Kompletny zestaw serwerów i oprogramowania modułu bezprzewodowego, obsługuje RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANprosimy o kontakt z Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Strona internetowa firmy:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Czas publikacji: 19.09.2025