Pozadí projektu
Jihovýchodní Asie, charakterizovaná tropickým monzunovým podnebím, čelí každoročně v období dešťů vážným hrozbám záplav. Jako příklad lze uvést „povodí řeky Chao Phraya“ v reprezentativní zemi. Toto povodí protéká nejhustěji osídleným a ekonomicky nejrozvinutějším hlavním městem a okolními regiony. Historicky souhra náhlých přívalových dešťů, rychlého odtoku z horských oblastí proti proudu a zamokření měst způsobila, že tradiční, manuální a na zkušenostech založené metody hydrologického monitorování byly nedostatečné, což často vedlo k předčasným varováním, značným škodám na majetku a dokonce i k obětem.
Aby se odklonil od tohoto reaktivního přístupu, zahájil národní úřad pro vodní zdroje ve spolupráci s mezinárodními partnery projekt „Integrovaný systém monitorování a včasného varování před povodněmi pro povodí řeky Chao Phraya“. Cílem bylo vytvořit moderní systém protipovodňové ochrany, který bude fungovat v reálném čase, bude přesný a efektivní a bude využívat internet věcí, senzorickou technologii a analýzu dat.
Klíčové technologie a aplikace senzorů
Systém integruje různé pokročilé senzory, které tvoří „oči a uši“ vnímací vrstvy.
1. Srážkoměr s překlopným kbelíkem – „strážce v první linii“ pro detekci příčin povodní
- Místa nasazení: Široce nasazeno v horských oblastech proti proudu řek, lesních rezervacích, středně velkých nádržích a klíčových povodích na okraji měst.
- Funkce a role:
- Monitorování srážek v reálném čase: Shromažďuje data o srážkách každou minutu s přesností 0,1 mm. Data jsou v reálném čase přenášena do centrálního řídicího centra prostřednictvím GPRS/4G/satelitní komunikace.
- Varování před bouřkami: Když srážkoměr zaznamená extrémně intenzivní srážky v krátkém období (např. přes 50 mm za jednu hodinu), systém automaticky spustí počáteční varování, které indikuje riziko bleskových povodní nebo rychlého odtoku v dané oblasti.
- Fúze dat: Data o srážkách jsou jedním z nejdůležitějších vstupních parametrů pro hydrologické modely, které se používají k predikci objemu odtoku do řek a doby dosažení vrcholů povodní.
2. Radarový průtokoměr – „monitor pulsu“ řeky
- Místa nasazení: Instalováno na všech hlavních říčních korytech, klíčových soutocích přítoků, po proudu od nádrží a na kritických mostech nebo věžích u vjezdů do města.
- Funkce a role:
- Bezkontaktní měření rychlosti: Využívá princip odrazu radarových vln k přesnému měření rychlosti povrchové vody, neovlivněné kvalitou vody nebo obsahem sedimentů, a vyžaduje nízkou údržbu.
- Měření hladiny vody a průřezu: V kombinaci s vestavěnými tlakovými senzory hladiny vody nebo ultrazvukovými hladinoměry získává data o hladině vody v reálném čase. Na základě předem nahraných topografií průřezu říčního koryta vypočítává průtok v reálném čase (m³/s).
- Hlavní varovný indikátor: Průtok je nejpřímějším ukazatelem pro určení rozsahu povodně. Když průtok monitorovaný radarovým měřičem překročí přednastavené varovné nebo nebezpečné prahy, systém spustí výstrahy na různých úrovních, čímž získá klíčový čas na evakuaci po proudu.
3. Snímač posunutí – „ochrance“ infrastruktury
- Místa nasazení: Kritické hráze, hráze, svahy a břehy řek náchylné ke geotechnickým rizikům.
- Funkce a role:
- Monitorování stavu konstrukcí: Využívá senzory posunutí GNSS (globální navigační satelitní systém) a inklinometry instalované na místě k nepřetržitému monitorování posunutí, sedání a sklonu hrází a svahů na milimetrovou úroveň.
- Varování před selháním/protržením hráze: Během povodní vyvíjí stoupající hladina vody obrovský tlak na hydraulické konstrukce. Snímače posunutí dokáží detekovat včasné, nenápadné známky strukturální nestability. Pokud se rychlost změny posunutí náhle zrychlí, systém okamžitě vydá bezpečnostní varování pro konstrukci, čímž zabrání katastrofickým povodním způsobeným technickými selháními.
Pracovní postup systému a dosažené výsledky
- Sběr a přenos dat: Stovky senzorových uzlů v celé oblasti shromažďují data každých 5–10 minut a přenášejí je v paketech do cloudového datového centra prostřednictvím sítě IoT.
- Fúze dat a analýza modelů: Centrální platforma přijímá a integruje data z více zdrojů, jako jsou srážkoměry, radarové průtokoměry a senzory posunutí. Tato data jsou zadávána do kalibrovaného propojeného hydrometeorologického a hydraulického modelu pro simulaci a předpověď povodní v reálném čase.
- Inteligentní včasné varování a podpora rozhodování:
- Scénář 1: Srážkoměry v horách proti proudu detekují silnou bouři; model okamžitě předpovídá, že vrchol povodně překračující úroveň varování dosáhne města A za 3 hodiny. Systém automaticky odešle varování oddělení prevence katastrof města A.
- Scénář 2: Radarový průtokoměr na řece protékající městem B ukazuje prudký nárůst průtoku během hodiny, přičemž hladina vody téměř překročí hráz. Systém spustí červený poplach a vydá naléhavé příkazy k evakuaci obyvatel řeky prostřednictvím mobilních aplikací, sociálních médií a nouzových zpráv.
- Scénář 3: Senzory posunutí na staré části hráze v bodě C detekují abnormální pohyb, což systém vyzve k signalizaci rizika zřícení. Velitelské centrum může okamžitě vyslat technické týmy pro posily a preventivně evakuovat obyvatele v rizikové zóně.
- Výsledky žádostí:
- Prodloužená doba předběžného varování: Ve srovnání s tradičními metodami se doba předběžného varování před povodněmi zkrátila z 2–4 hodin na 6–12 hodin.
- Zvýšená vědecká přesnost při rozhodování: Vědecké modely založené na datech v reálném čase nahradily fuzzy úsudek založený na zkušenostech, čímž se zpřesnila rozhodnutí, jako je provoz nádrže a aktivace oblasti odvedení vody při povodních.
- Snížené ztráty: V první povodňové sezóně po nasazení systému se podařilo úspěšně zvládnout dvě velké povodně, které podle odhadů snížily přímé ekonomické ztráty přibližně o 30 % a dosáhly nulových obětí.
- Lepší zapojení veřejnosti: Prostřednictvím veřejné mobilní aplikace si mohou občané v reálném čase ověřit informace o srážkách a hladině vody ve svém okolí, čímž se zvýší povědomí veřejnosti o prevenci katastrof.
Výzvy a výhled do budoucna
- Výzvy: Vysoké počáteční investice do systému; pokrytí komunikační sítě v odlehlých oblastech zůstává problematické; dlouhodobá stabilita senzorů a odolnost proti vandalismu vyžadují průběžnou údržbu.
- Výhled do budoucna: Plány zahrnují zavedení algoritmů umělé inteligence pro další zlepšení přesnosti předpovědí, integraci dat ze satelitního dálkového průzkumu Země pro rozšíření monitorovacího pokrytí a prozkoumání hlubších vazeb s územním plánováním a systémy zemědělského využívání vody s cílem vybudovat odolnější rámec pro řízení „inteligentních povodí“.
Shrnutí:
Tato případová studie demonstruje, jak synergické fungování srážkoměrů s vyklápěcími košíky (snímání zdroje), radarových průtokoměrů (monitorování procesu) a senzorů posunutí (ochranná infrastruktura) vytváří komplexní, vícerozměrný systém monitorování a včasného varování před povodněmi – od „nebe“ k „zemi“, od „zdroje“ k „stavbě“. To nejen představuje směr modernizace technologie protipovodňové ochrany v jihovýchodní Asii, ale také poskytuje cenné praktické zkušenosti pro globální zvládání povodní v podobných povodích řek.
Kompletní sada serverů a softwarového bezdrátového modulu, podpora RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Kontaktujte prosím společnost Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Webové stránky společnosti:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Čas zveřejnění: 29. září 2025