آسیای جنوب شرقی، که با آب و هوای جنگل‌های بارانی گرمسیری، فعالیت‌های مکرر باران‌های موسمی و زمین‌های کوهستانی مشخص می‌شود، یکی از مناطقی است که بیشترین احتمال وقوع بلایای سیل کوهستانی را در سطح جهان دارد. پایش سنتی بارش تک نقطه‌ای دیگر برای نیازهای هشدار اولیه مدرن کافی نیست. بنابراین، ایجاد یک سیستم یکپارچه پایش و هشدار که فناوری‌های فضایی، هوایی و زمینی را با هم ترکیب کند، بسیار مهم است. هسته چنین سیستمی شامل موارد زیر است: حسگرهای رادار هیدرولوژیکی (برای پایش ماکروسکوپی بارش)، باران‌سنج‌ها (برای کالیبراسیون دقیق سطح زمین) و حسگرهای جابجایی (برای پایش شرایط زمین‌شناسی در محل).
مورد کاربردی جامع زیر نحوه‌ی عملکرد این سه نوع حسگر را با هم نشان می‌دهد.
۱. مورد کاربردی: پروژه هشدار زودهنگام برای سیل‌های کوهستانی و رانش زمین در حوزه آبخیز جزیره جاوه، اندونزی
۱. پیشینه پروژه:
روستاهای کوهستانی در جزیره مرکزی جاوه به طور مداوم تحت تأثیر بارش‌های شدید موسمی قرار دارند که منجر به سیل‌های مکرر کوهستانی و رانش زمین می‌شود که جان، اموال و زیرساخت‌های ساکنان را به شدت تهدید می‌کند. دولت محلی، با همکاری سازمان‌های بین‌المللی، یک پروژه جامع نظارت و هشدار را در یک حوزه آبخیز کوچک معمولی در منطقه اجرا کرد.
۲. پیکربندی و نقش‌های حسگر:
- «چشم آسمان» - حسگرهای رادار هیدرولوژیکی (پایش مکانی)
- نقش: پیش‌بینی روند کلان‌سنجی و تخمین بارندگی منطقه‌ای حوزه آبخیز.
- استقرار: شبکه‌ای از رادارهای هیدرولوژیکی کوچک باند X یا باند C در نقاط مرتفع اطراف حوزه آبخیز مستقر شدند. این رادارها جو را در کل حوزه آبخیز با وضوح مکانی-زمانی بالا (مثلاً هر ۵ دقیقه، شبکه ۵۰۰ متر × ۵۰۰ متر) اسکن می‌کنند و شدت بارندگی، جهت حرکت و سرعت آن را تخمین می‌زنند.
- کاربرد:
- این رادار یک ابر باران‌زای شدید را که به سمت حوزه آبخیز بالادست در حرکت است، تشخیص می‌دهد و محاسبه می‌کند که این ابر ظرف ۶۰ دقیقه کل حوزه آبخیز را پوشش خواهد داد و میانگین شدت بارندگی منطقه‌ای آن بیش از ۴۰ میلی‌متر در ساعت تخمین زده می‌شود. سیستم به طور خودکار هشدار سطح ۱ (Advisory) را صادر می‌کند و به ایستگاه‌های نظارت زمینی و پرسنل مدیریت اطلاع می‌دهد تا برای تأیید داده‌ها و واکنش اضطراری آماده شوند.
- داده‌های راداری، نقشه توزیع بارندگی کل حوزه آبخیز را ارائه می‌دهد و مناطق «کانون‌های بحرانی» با شدیدترین بارندگی را به طور دقیق شناسایی می‌کند که به عنوان ورودی حیاتی برای هشدارهای دقیق بعدی عمل می‌کند.
- «مرجع زمینی» - باران‌سنج‌ها (پایش دقیق نقطه‌ای)
- نقش: جمع‌آوری داده‌های زمینی و کالیبراسیون داده‌های راداری.
- استقرار: ده‌ها دستگاه باران‌سنج سطلی در سراسر حوزه آبخیز، به‌ویژه در بالادست روستاها، در ارتفاعات مختلف و در مناطق «کانون‌های بحرانی» شناسایی‌شده توسط رادار، توزیع شدند. این حسگرها میزان بارندگی واقعی در سطح زمین را با دقت بالا (مثلاً 0.2 میلی‌متر در هر نوک) ثبت می‌کنند.
- کاربرد:
- وقتی رادار هیدرولوژیکی هشدار می‌دهد، سیستم بلافاصله داده‌های لحظه‌ای را از باران‌سنج‌ها دریافت می‌کند. اگر چندین باران‌سنج تأیید کنند که میزان بارندگی تجمعی در ساعت گذشته از ۵۰ میلی‌متر (آستانه از پیش تعیین‌شده) فراتر رفته است، سیستم هشدار را به سطح ۲ (هشدار) افزایش می‌دهد.
- داده‌های باران‌سنجی به‌طور مداوم برای مقایسه و کالیبراسیون با تخمین‌های رادار به سیستم مرکزی منتقل می‌شوند و به‌طور مداوم دقت وارونگی بارش راداری را بهبود می‌بخشند و هشدارهای کاذب و تشخیص‌های از دست رفته را کاهش می‌دهند. این داده‌ها به‌عنوان «حقیقت زمینی» برای اعتبارسنجی هشدارهای راداری عمل می‌کنند.
- «نبض زمین» - حسگرهای جابجایی (پایش واکنش زمین‌شناسی)
- نقش: نظارت بر واکنش واقعی دامنه به بارندگی و هشدار مستقیم در مورد رانش زمین.
- استقرار: مجموعه‌ای از حسگرهای جابجایی بر روی توده‌های زمین‌لغزش پرخطر که از طریق بررسی‌های زمین‌شناسی در حوزه آبخیز شناسایی شده‌اند، نصب شدند، از جمله:
- شیب‌سنج‌های گمانه: در گمانه‌های حفاری نصب می‌شوند تا جابجایی‌های کوچک سنگ و خاک زیرسطحی عمیق را رصد کنند.
- ترک‌سنج‌ها/کشش‌سنج‌های سیمی: در سراسر ترک‌های سطحی نصب می‌شوند تا تغییرات عرض ترک را رصد کنند.
- ایستگاه‌های پایش GNSS (سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی): جابجایی‌های سطحی در سطح میلی‌متر را پایش می‌کنند.
- کاربرد:
- در طول بارندگی شدید، باران‌سنج‌ها شدت بالای بارندگی را تأیید می‌کنند. در این مرحله، حسگرهای جابجایی، مهم‌ترین اطلاعات - یعنی پایداری شیب - را ارائه می‌دهند.
- این سیستم شتاب ناگهانی در نرخ جابجایی را از یک شیب‌سنج عمیق در یک شیب پرخطر، همراه با خوانش‌های مداوم افزایش عرض از ترک‌سنج‌های سطحی، تشخیص می‌دهد. این نشان می‌دهد که آب باران به شیب نفوذ کرده، یک سطح لغزش در حال شکل‌گیری است و رانش زمین قریب‌الوقوع است.
- بر اساس این داده‌های جابجایی در لحظه، سیستم هشدارهای مبتنی بر بارندگی را نادیده می‌گیرد و مستقیماً یک هشدار سطح ۳ (هشدار اضطراری) با بالاترین سطح هشدار صادر می‌کند و از طریق پخش، پیامک و آژیر به ساکنان منطقه خطر اطلاع می‌دهد تا فوراً محل را تخلیه کنند.
دوم. گردش کار مشارکتی حسگرها
- مرحله هشدار اولیه (قبل از بارندگی تا بارندگی اولیه): رادار هیدرولوژیکی ابتدا ابرهای باران‌زای شدید را در بالادست شناسایی می‌کند و هشدار اولیه را ارائه می‌دهد.
- مرحله تأیید و تشدید (در طول بارندگی): باران‌سنج‌ها تأیید می‌کنند که بارندگی در سطح زمین از آستانه‌ها فراتر رفته و سطح هشدار را مشخص و محلی‌سازی می‌کنند.
- مرحله اقدام بحرانی (پیش از فاجعه): حسگرهای جابجایی سیگنال‌های مستقیم ناپایداری شیب را تشخیص می‌دهند و بالاترین سطح هشدار فاجعه قریب‌الوقوع را فعال می‌کنند و «چند دقیقه آخر» بحرانی را برای تخلیه خریداری می‌کنند.
- کالیبراسیون و یادگیری (در طول فرآیند): داده‌های باران‌سنج به طور مداوم رادار را کالیبره می‌کنند، در حالی که تمام داده‌های حسگر برای بهینه‌سازی مدل‌ها و آستانه‌های هشدار آینده ثبت می‌شوند.
III. خلاصه و چالش‌ها
این رویکرد یکپارچه چند حسگری، پشتیبانی فنی قوی برای مقابله با سیل‌های کوهستانی و رانش زمین در جنوب شرقی آسیا فراهم می‌کند.
- رادار هیدرولوژیکی به این سوال می‌پردازد که «بارش شدید در کجا رخ خواهد داد؟» و زمان پیش‌بینی را ارائه می‌دهد.
- باران‌سنج‌ها به این سوال پاسخ می‌دهند که «واقعاً چقدر باران باریده است؟» و داده‌های کمی دقیقی ارائه می‌دهند.
- حسگرهای جابجایی به این سوال پاسخ می‌دهند که «آیا زمین در شرف لغزش است؟» و شواهد مستقیمی از فاجعه قریب‌الوقوع ارائه می‌دهند.
چالش‌ها عبارتند از:
- هزینه‌های بالا: استقرار و نگهداری رادار و شبکه‌های حسگر متراکم پرهزینه است.
- مشکلات نگهداری: در مناطق دورافتاده، مرطوب و کوهستانی، تضمین تأمین برق (اغلب با تکیه بر انرژی خورشیدی)، انتقال داده (اغلب با استفاده از فرکانس رادیویی یا ماهواره) و نگهداری فیزیکی تجهیزات، یک چالش مهم است.
- یکپارچه‌سازی فنی: برای یکپارچه‌سازی داده‌های چندمنبعی و امکان‌پذیر کردن تصمیم‌گیری خودکار و سریع، به پلتفرم‌ها و الگوریتم‌های داده قدرتمندی نیاز است.
- مجموعه کامل سرورها و ماژول بی‌سیم نرم‌افزاری، پشتیبانی از RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANلطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.
Email: info@hondetech.com
وب‌سایت شرکت:www.hondetechco.com
تلفن: +86-15210548582
زمان ارسال: ۱۹ سپتامبر ۲۰۲۵