Hidrologinių radarų jutiklių, lietaus matuoklių ir poslinkio jutiklių taikymo atvejai kalnų potvynių ankstyvojo perspėjimo sistemose Pietryčių Azijoje

Pietryčių Azija, kuriai būdingas atogrąžų miškų klimatas, dažni musoniniai lietūs ir kalnuotas reljefas, yra vienas iš regionų, labiausiai pažeidžiamų kalnų potvynių nelaimių pasaulyje. Tradicinis vieno taško kritulių stebėjimas nebepakanka šiuolaikiniams ankstyvojo perspėjimo poreikiams. Todėl labai svarbu sukurti integruotą stebėjimo ir įspėjimo sistemą, kuri apjungtų kosmoso, dangaus ir antžemines technologijas. Tokios sistemos pagrindą sudaro: hidrologiniai radarų jutikliai (makroskopiniam kritulių stebėjimui), lietaus matuokliai (tiksliam žemės lygio kalibravimui) ir poslinkio jutikliai (geologinių sąlygų stebėjimui vietoje).

Toliau pateiktas išsamus taikymo atvejis iliustruoja, kaip šie trys jutiklių tipai veikia kartu.

I. Taikymo atvejis: ankstyvojo perspėjimo apie kalnų potvynius ir nuošliaužas Javos salos, Indonezijos, baseine projektas

1. Projekto aplinkybės:
Kalnų kaimus centrinėje Javos saloje nuolat veikia musoniniai lietūs, dėl kurių dažnai kyla kalnų potvyniai ir juos lydinčios nuošliaužos, keliančios didelę grėsmę gyventojų gyvybėms, turtui ir infrastruktūrai. Vietos valdžia, bendradarbiaudama su tarptautinėmis organizacijomis, įgyvendino išsamų stebėjimo ir įspėjimo projektą tipiškame mažame regiono baseine.

2. Jutiklio konfigūracija ir vaidmenys:

• „Sky Eye“ – hidrologiniai radarų jutikliai (erdvinis stebėjimas)
  • Vaidmuo: Makroskopinių tendencijų prognozavimas ir baseino ploto kritulių kiekio įvertinimas.
  • Dislokavimas: Aukštose vandens telkinio vietose buvo dislokuotas mažų X arba C diapazono hidrologinių radarų tinklas. Šie radarai skenuoja viso vandens telkinio atmosferą didele erdvėlaikio skiriamąja geba (pvz., kas 5 minutes, 500 m × 500 m tinkleliu), įvertindami kritulių intensyvumą, judėjimo kryptį ir greitį.
  • Taikymas:
    • Radaras aptinka intensyvaus lietaus debesį, judantį link aukštupio baseino, ir apskaičiuoja, kad jis padengs visą baseiną per 60 minučių, o apskaičiuotas vidutinis kritulių intensyvumas viršys 40 mm/h. Sistema automatiškai pateikia 1 lygio įspėjimą (patariamąjį), pranešdama antžeminėms stebėjimo stotims ir valdymo personalui, kad jie pasiruoštų duomenų tikrinimui ir reagavimui į ekstremalias situacijas.
    • Radarų duomenys pateikia viso baseino kritulių pasiskirstymo žemėlapį, tiksliai nustatantį „karštąsias vietas“, kuriose iškrenta daugiausia kritulių, o tai yra labai svarbus įvestis vėlesniems tiksliems įspėjimams.
• „Žemės atskaitos taškas“ – lietaus matuokliai (tikslus stebėjimas konkrečiam taškui)
  • Pareigos: Groundtrud duomenų rinkimas ir radaro duomenų kalibravimas.
  • Dislokavimas: Dešimtys lietaus matuoklių buvo išdėstyti visame baseine, ypač prieš srovę nuo kaimų, skirtinguose aukščiuose ir radarų nustatytose „karštosiose vietose“. Šie jutikliai labai tiksliai (pvz., 0,2 mm/kibirui) fiksuoja tikrąjį žemės lygyje iškritusį kritulių kiekį.
  • Taikymas:
    • Kai hidrologinis radaras pateikia įspėjimą, sistema nedelsdama gauna realaus laiko duomenis iš lietaus matuoklių. Jei keli lietaus matuokliai patvirtina, kad bendras kritulių kiekis per pastarąją valandą viršijo 50 mm (iš anksto nustatyta riba), sistema padidina įspėjimo lygį iki 2 (įspėjimo).
    • Lietaus matuoklio duomenys nuolat perduodami į centrinę sistemą, kad būtų galima palyginti ir kalibruoti su radaro įvertinimais, nuolat gerinant radaro kritulių inversijos tikslumą ir mažinant klaidingus pavojaus signalus bei praleistus aptikimus. Tai tarnauja kaip „pagrindinis rodiklis“ radaro įspėjimams patvirtinti.
• „Žemės pulsas“ – poslinkio jutikliai (geologinio atsako stebėjimas)
  • Vaidmuo: stebėti šlaito faktinę reakciją į kritulius ir tiesiogiai įspėti apie nuošliaužas.
  • Diegimas: Ant didelės rizikos nuošliaužų telkinių, nustatytų atliekant geologinius tyrimus baseine, buvo įrengta eilė poslinkio jutiklių, įskaitant:
    • Gręžinio inklinometrai: montuojami gręžtinėse skylėse, siekiant stebėti nedidelius gilių požeminių uolienų ir dirvožemio poslinkius.
    • Įtrūkimų matuokliai / vieliniai ekstensometrai: montuojami ant paviršiaus įtrūkimų, siekiant stebėti įtrūkimų pločio pokyčius.
    • GNSS (pasaulinės navigacijos palydovų sistemos) stebėjimo stotys: stebi milimetro lygio paviršiaus poslinkius.
  • Taikymas:
    • Esant stipriam lietui, lietaus matuokliai patvirtina didelį lietaus intensyvumą. Šiame etape poslinkio jutikliai pateikia svarbiausią informaciją – šlaito stabilumą.
    • Sistema aptinka staigų poslinkio greičio padidėjimą, kurį rodo gilaus poslinkio matuoklis didelės rizikos šlaite, kartu su nuolatiniais paviršiaus įtrūkimų matuoklių rodmenų išplitimais. Tai rodo, kad į šlaitą įsiskverbė lietaus vanduo, formuojasi slydimo paviršius ir neišvengiama nuošliaužos.
    • Remdamasi šiais realaus laiko poslinkio duomenimis, sistema apeina su krituliais susijusius įspėjimus ir tiesiogiai paskelbia aukščiausio lygio 3 lygio perspėjimą (avarinį perspėjimą), pranešdama pavojaus zonoje esantiems gyventojams transliacijomis, SMS žinutėmis ir sirenomis, kad būtų nedelsiant evakuotis.

II. Jutiklių bendradarbiavimas darbo eigoje

1. Ankstyvojo perspėjimo etapas (nuo lietaus iki pradinio lietaus): hidrologinis radaras pirmiausia aptinka intensyvius lietaus debesis prieš srovę, taip pateikdamas ankstyvąjį perspėjimą.
2. Patvirtinimo ir eskalacijos etapas (kritulių metu): lietaus matuokliai patvirtina, kad pažemio kritulių kiekis viršija ribas, nurodydami ir lokalizuodami įspėjimo lygį.
3. Kritinio veiksmo etapas (prieš katastrofą): poslinkio jutikliai aptinka tiesioginius šlaito nestabilumo signalus, suaktyvindami aukščiausio lygio neišvengiamos katastrofos perspėjimą, taip sutaupydami kritinių „paskutinių minučių“ evakuacijai.
4. Kalibravimas ir mokymasis (viso proceso metu): lietaus matuoklio duomenys nuolat kalibruoja radarą, o visi jutiklių duomenys yra įrašomi, siekiant optimizuoti būsimus įspėjimo modelius ir slenksčius.

III. Santrauka ir iššūkiai

Šis integruotas daugiajutiklių metodas teikia tvirtą techninę paramą sprendžiant kalnų potvynių ir nuošliaužų problemas Pietryčių Azijoje.

• Hidrologinis radaras atsako į klausimą „Kur bus smarkus lietus?“, pateikdamas pasiruošimo laiką.
• Lietaus matuokliai atsako į klausimą „kiek lietaus iš tikrųjų iškrito?“, pateikdami tikslius kiekybinius duomenis.
• Poslinkio jutikliai atsako į klausimą „Ar žemė tuoj slinks?“, pateikdami tiesioginius artėjančios nelaimės įrodymus.

Iššūkiai apima:

• Didelės išlaidos: Radarų ir tankių jutiklių tinklų diegimas ir priežiūra yra brangūs.
• Priežiūros sunkumai: Atokiose, drėgnose ir kalnuotose vietovėse didelis iššūkis yra užtikrinti elektros energijos tiekimą (dažnai naudojant saulės energiją), duomenų perdavimą (dažnai naudojant radijo dažnius arba palydovą) ir fizinę įrangos priežiūrą.
• Techninė integracija: Norint integruoti kelių šaltinių duomenis ir įgalinti automatizuotą, greitą sprendimų priėmimą, reikalingos galingos duomenų platformos ir algoritmai.
• Pilnas serverių ir programinės įrangos belaidžio modulio rinkinys, palaikantis RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANprašome susisiekti su „Honde Technology Co., LTD.“

  Email: info@hondetech.com

  Įmonės svetainė:www.hondetechco.com

  Tel.: +86-15210548582