پیشینه پروژه
آسیای جنوب شرقی، که با آب و هوای موسمی گرمسیری خود مشخص می‌شود، سالانه در طول فصل بارندگی با تهدیدهای شدید سیل روبرو است. با استفاده از «حوضه رودخانه چائو فرایا» در یک کشور نمونه، به عنوان مثال، این حوضه از پایتخت پرجمعیت‌ترین و توسعه‌یافته‌ترین کشور و مناطق اطراف آن عبور می‌کند. از نظر تاریخی، تعامل باران‌های سیل‌آسای ناگهانی، رواناب سریع از مناطق کوهستانی بالادست و آبگرفتگی شهری، روش‌های سنتی، دستی و مبتنی بر تجربه نظارت بر هیدرولوژیکی را ناکافی کرده است و اغلب منجر به هشدارهای بی‌موقع، خسارات قابل توجه به اموال و حتی تلفات شده است.
برای تغییر از این رویکرد واکنشی، اداره ملی منابع آب، با همکاری شرکای بین‌المللی، پروژه «نظارت یکپارچه بر سیل و سیستم هشدار زودهنگام برای حوضه رودخانه چائو فرایا» را راه‌اندازی کرد. هدف، ایجاد یک سیستم کنترل سیل مدرن، دقیق و کارآمد در لحظه با استفاده از اینترنت اشیا، فناوری حسگر و تجزیه و تحلیل داده‌ها بود.
فناوری‌های اصلی و کاربردهای حسگر
این سیستم حسگرهای پیشرفته‌ی مختلفی را در خود جای داده و «چشم و گوش» لایه‌ی ادراک را تشکیل می‌دهد.
۱. باران‌سنج سطلی - «نگهبان خط مقدم» برای منشأ سیل
- مکان‌های استقرار: به طور گسترده در مناطق کوهستانی بالادست، ذخایر جنگلی، مخازن متوسط و حوزه‌های آبخیز کلیدی در حاشیه شهرها مستقر شده‌اند.
- عملکرد و نقش:
- پایش لحظه‌ای بارش: داده‌های بارش را هر دقیقه با دقت 0.1 میلی‌متر جمع‌آوری می‌کند. داده‌ها به صورت لحظه‌ای از طریق ارتباط GPRS/4G/ماهواره به مرکز کنترل مرکزی ارسال می‌شوند.
- هشدار طوفان: هنگامی که یک دستگاه باران‌سنج، بارندگی با شدت بسیار بالا را در یک دوره کوتاه (مثلاً بیش از ۵۰ میلی‌متر در یک ساعت) ثبت می‌کند، سیستم به‌طور خودکار یک هشدار اولیه ایجاد می‌کند که نشان‌دهنده خطر سیل ناگهانی یا رواناب سریع در آن منطقه است.
- ترکیب داده‌ها: داده‌های بارندگی یکی از مهم‌ترین پارامترهای ورودی برای مدل‌های هیدرولوژیکی است که برای پیش‌بینی حجم رواناب ورودی به رودخانه‌ها و زمان رسیدن اوج سیلاب استفاده می‌شود.
۲. جریان‌سنج راداری - «نبض‌سنج» رودخانه
- مکان‌های استقرار: در تمام کانال‌های اصلی رودخانه، محل‌های تلاقی شاخه‌های کلیدی رودخانه، پایین‌دست مخازن آب و روی پل‌ها یا برج‌های حیاتی در ورودی‌های شهر نصب می‌شود.
- عملکرد و نقش:
- اندازه‌گیری سرعت غیرتماسی: از اصول بازتاب موج رادار برای اندازه‌گیری دقیق سرعت آب سطحی استفاده می‌کند، بدون اینکه تحت تأثیر کیفیت آب یا محتوای رسوب قرار گیرد و نیاز به نگهداری کمی دارد.
- اندازه‌گیری سطح آب و سطح مقطع: این دستگاه با ترکیب حسگرهای فشار سطح آب داخلی یا گیج‌های سطح آب اولتراسونیک، داده‌های سطح آب را به صورت بلادرنگ به دست می‌آورد. با استفاده از داده‌های توپوگرافی مقطع کانال رودخانه که از قبل بارگذاری شده‌اند، نرخ جریان بلادرنگ (متر مکعب بر ثانیه) را محاسبه می‌کند.
- شاخص هشدار اصلی: نرخ جریان، مستقیم‌ترین شاخص برای تعیین شدت سیل است. هنگامی که جریان اندازه‌گیری شده توسط رادار کنتور از آستانه‌های هشدار یا خطر از پیش تعیین‌شده فراتر رود، سیستم هشدارها را در سطوح مختلف فعال می‌کند و زمان حیاتی را برای تخلیه پایین‌دست خریداری می‌کند.
۳. حسگر جابجایی - «نگهبان ایمنی» برای زیرساخت‌ها
- مکان‌های استقرار: خاکریزهای بحرانی، سدهای خاکی، شیب‌ها و کناره‌های رودخانه که مستعد خطرات ژئوتکنیکی هستند.
- عملکرد و نقش:
- پایش سلامت سازه: از حسگرهای جابجایی GNSS (سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی) و شیب‌سنج‌های درجا برای پایش مداوم جابجایی، نشست و کج‌شدگی در سطح میلی‌متر در خاکریزها و شیب‌ها استفاده می‌کند.
- هشدار شکست سد/شکستگی: در طول سیل، افزایش سطح آب فشار زیادی بر سازه‌های هیدرولیکی وارد می‌کند. حسگرهای جابجایی می‌توانند علائم اولیه و نامحسوس بی‌ثباتی سازه را تشخیص دهند. اگر نرخ تغییر جابجایی ناگهان افزایش یابد، سیستم بلافاصله هشدار ایمنی سازه را صادر می‌کند و از سیل‌های فاجعه‌بار ناشی از نقص‌های مهندسی جلوگیری می‌کند.
گردش کار سیستم و نتایج حاصل از آن
- جمع‌آوری و انتقال داده‌ها: صدها گره حسگر در سراسر حوضه هر ۵ تا ۱۰ دقیقه داده‌ها را جمع‌آوری کرده و از طریق شبکه اینترنت اشیا، آنها را در قالب بسته‌هایی به مرکز داده ابری منتقل می‌کنند.
- ترکیب داده‌ها و تحلیل مدل: پلتفرم مرکزی، داده‌های چند منبعی را از باران‌سنج‌ها، جریان‌سنج‌های راداری و حسگرهای جابجایی دریافت و ادغام می‌کند. این داده‌ها برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی سیل در زمان واقعی، به یک مدل هیدرو-هواشناسی و هیدرولیکی کوپل شده کالیبره شده وارد می‌شوند.
- هشدار زودهنگام هوشمند و پشتیبانی تصمیم‌گیری:
- سناریو ۱: دستگاه‌های باران‌سنج در کوه‌های بالادست، طوفان شدیدی را تشخیص می‌دهند؛ مدل بلافاصله پیش‌بینی می‌کند که اوج سیلی که از سطح هشدار فراتر می‌رود، ظرف ۳ ساعت به شهر A خواهد رسید. سیستم به‌طور خودکار هشداری را به بخش پیشگیری از بلایای طبیعی شهر A ارسال می‌کند.
- سناریو ۲: جریان‌سنج راداری روی رودخانه‌ای که از شهر B عبور می‌کند، افزایش سریع نرخ جریان را در عرض یک ساعت نشان می‌دهد، به طوری که سطح آب در شرف سرریز شدن از خاکریز است. سیستم هشدار قرمز را فعال می‌کند و از طریق برنامه‌های تلفن همراه، رسانه‌های اجتماعی و پخش برنامه‌های اضطراری، دستور تخلیه فوری را به ساکنان کنار رودخانه صادر می‌کند.
- سناریوی ۳: حسگرهای جابجایی در بخش قدیمی خاکریز در نقطه C، حرکت غیرطبیعی را تشخیص می‌دهند و باعث می‌شوند سیستم خطر ریزش را اعلام کند. مرکز فرماندهی می‌تواند بلافاصله تیم‌های مهندسی را برای تقویت و تخلیه پیشگیرانه ساکنان در منطقه خطر اعزام کند.
- نتایج درخواست:
- افزایش زمان هشدار: در مقایسه با روش‌های سنتی، زمان هشدار سیل از ۲ تا ۴ ساعت به ۶ تا ۱۲ ساعت بهبود یافته است.
- دقت علمی بیشتر در تصمیم‌گیری: مدل‌های علمی مبتنی بر داده‌های بلادرنگ جایگزین قضاوت فازی مبتنی بر تجربه شدند و تصمیماتی مانند بهره‌برداری از مخزن و فعال‌سازی منطقه انحراف سیلاب را دقیق‌تر کردند.
- کاهش خسارات: در اولین فصل سیل پس از استقرار سیستم، این سامانه با موفقیت دو رویداد بزرگ سیل را مدیریت کرد که تخمین زده می‌شود خسارات اقتصادی مستقیم را تقریباً 30 درصد کاهش داده و تلفات انسانی را به صفر رسانده است.
- بهبود مشارکت عمومی: شهروندان می‌توانند از طریق یک اپلیکیشن موبایل عمومی، اطلاعات بارندگی و سطح آب را در مجاورت خود به صورت آنی بررسی کنند و آگاهی عمومی در مورد پیشگیری از بلایا را افزایش دهند.
چالش‌ها و چشم‌انداز آینده
- چالش‌ها: سرمایه‌گذاری اولیه بالای سیستم؛ پوشش شبکه ارتباطی در مناطق دورافتاده همچنان مشکل‌ساز است؛ پایداری بلندمدت حسگر و مقاومت در برابر خرابکاری نیاز به نگهداری مداوم دارد.
- چشم‌انداز آینده: برنامه‌ها شامل معرفی الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای بهبود بیشتر دقت پیش‌بینی؛ ادغام داده‌های سنجش از دور ماهواره‌ای برای گسترش پوشش نظارتی؛ و بررسی پیوندهای عمیق‌تر با برنامه‌ریزی شهری و سیستم‌های مصرف آب کشاورزی برای ایجاد یک چارچوب مدیریتی «حوضه رودخانه هوشمند» مقاوم‌تر است.
خلاصه:
این مطالعه موردی نشان می‌دهد که چگونه عملکرد هم‌افزایی باران‌سنج‌های سطلی (حسگر منبع)، جریان‌سنج‌های راداری (نظارت بر فرآیند) و حسگرهای جابجایی (حفاظت از زیرساخت‌ها) یک سیستم جامع و چندبعدی نظارت بر سیل و هشدار اولیه - از «آسمان» تا «زمین»، از «منبع» تا «سازه» - ایجاد می‌کند. این نه تنها نشان‌دهنده جهت‌گیری نوسازی فناوری کنترل سیل در جنوب شرقی آسیا است، بلکه تجربه عملی ارزشمندی را برای مدیریت جهانی سیل در حوضه‌های رودخانه‌ای مشابه نیز فراهم می‌کند.
مجموعه کامل سرورها و ماژول بی‌سیم نرم‌افزاری، پشتیبانی از RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
لطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.
Email: info@hondetech.com
وب‌سایت شرکت:www.hondetechco.com
تلفن: +86-15210548582
زمان ارسال: ۲۹ سپتامبر ۲۰۲۵