Đông Nam Á, với đặc điểm khí hậu rừng mưa nhiệt đới, hoạt động gió mùa thường xuyên và địa hình đồi núi, là một trong những khu vực dễ bị thiên tai lũ lụt vùng núi nhất trên thế giới. Việc giám sát lượng mưa tại một điểm duy nhất theo phương pháp truyền thống không còn đáp ứng đủ nhu cầu cảnh báo sớm hiện đại. Do đó, việc thiết lập một hệ thống giám sát và cảnh báo tích hợp kết hợp các công nghệ từ không gian, trên không và trên mặt đất là rất quan trọng. Cốt lõi của hệ thống này bao gồm: cảm biến radar thủy văn (để giám sát lượng mưa vĩ mô), máy đo mưa (để hiệu chuẩn chính xác ở mặt đất) và cảm biến dịch chuyển (để giám sát điều kiện địa chất tại chỗ).
Trường hợp ứng dụng toàn diện sau đây minh họa cách ba loại cảm biến này hoạt động cùng nhau.
I. Trường hợp ứng dụng: Dự án cảnh báo sớm lũ lụt và sạt lở đất vùng núi tại lưu vực đảo Java, Indonesia
1. Bối cảnh dự án:
Các làng miền núi ở trung tâm đảo Java thường xuyên bị ảnh hưởng bởi lượng mưa lớn trong mùa gió mùa, dẫn đến lũ lụt vùng núi thường xuyên và sạt lở đất kèm theo, đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản và cơ sở hạ tầng của người dân. Chính quyền địa phương, phối hợp với các tổ chức quốc tế, đã triển khai một dự án giám sát và cảnh báo toàn diện tại một lưu vực nhỏ điển hình trong khu vực.
2. Cấu hình và vai trò của cảm biến:
- “Mắt Trời” — Cảm biến radar thủy văn (Giám sát không gian)
- Vai trò: Dự báo xu hướng vĩ mô và ước tính lượng mưa trên diện tích lưu vực.
- Triển khai: Một mạng lưới các radar thủy văn băng tần X hoặc băng tần C cỡ nhỏ đã được triển khai tại các điểm cao xung quanh lưu vực. Các radar này quét khí quyển trên toàn bộ lưu vực với độ phân giải không gian và thời gian cao (ví dụ: cứ 5 phút một lần, lưới 500m × 500m), ước tính cường độ mưa, hướng di chuyển và tốc độ.
- Ứng dụng:
- Hệ thống radar phát hiện một đám mây mưa lớn đang di chuyển về phía lưu vực thượng nguồn và tính toán rằng nó sẽ bao phủ toàn bộ lưu vực trong vòng 60 phút, với cường độ mưa trung bình trên diện tích ước tính vượt quá 40 mm/h. Hệ thống tự động phát ra cảnh báo cấp 1 (khuyến cáo), thông báo cho các trạm quan trắc mặt đất và nhân viên quản lý để chuẩn bị cho việc xác minh dữ liệu và ứng phó khẩn cấp.
- Dữ liệu radar cung cấp bản đồ phân bố lượng mưa của toàn bộ lưu vực, xác định chính xác các khu vực "điểm nóng" có lượng mưa lớn nhất, đóng vai trò là dữ liệu đầu vào quan trọng cho các cảnh báo chính xác sau này.
- “Điểm tham chiếu trên mặt đất” — Máy đo lượng mưa (Giám sát chính xác tại từng điểm cụ thể)
- Vai trò: Thu thập dữ liệu thực địa và hiệu chuẩn dữ liệu radar.
- Triển khai: Hàng chục máy đo lượng mưa kiểu gầu lật được phân bố khắp lưu vực, đặc biệt là ở thượng nguồn các làng mạc, ở các độ cao khác nhau và tại các khu vực "điểm nóng" được xác định bằng radar. Các cảm biến này ghi lại lượng mưa thực tế trên mặt đất với độ chính xác cao (ví dụ: 0,2 mm/gầu lật).
- Ứng dụng:
- Khi radar thủy văn phát ra cảnh báo, hệ thống sẽ ngay lập tức thu thập dữ liệu thời gian thực từ các trạm đo mưa. Nếu nhiều trạm đo mưa xác nhận rằng lượng mưa tích lũy trong giờ qua đã vượt quá 50 mm (ngưỡng được thiết lập trước), hệ thống sẽ nâng mức cảnh báo lên Cấp 2 (Cảnh báo).
- Dữ liệu từ máy đo lượng mưa được truyền liên tục đến hệ thống trung tâm để so sánh và hiệu chỉnh với các ước tính từ radar, liên tục cải thiện độ chính xác của phép đảo ngược lượng mưa bằng radar và giảm thiểu cảnh báo sai cũng như bỏ sót phát hiện. Nó đóng vai trò là "dữ liệu thực tế" để xác nhận các cảnh báo từ radar.
- “Nhịp đập của Trái đất” — Cảm biến dịch chuyển (Giám sát phản ứng địa chất)
- Vai trò: Giám sát phản ứng thực tế của sườn dốc đối với lượng mưa và trực tiếp cảnh báo về sạt lở đất.
- Triển khai: Một loạt các cảm biến dịch chuyển đã được lắp đặt trên các khu vực có nguy cơ sạt lở cao được xác định thông qua các cuộc khảo sát địa chất trong lưu vực, bao gồm:
- Máy đo độ nghiêng giếng khoan: Được lắp đặt trong các lỗ khoan để theo dõi những dịch chuyển nhỏ của đá và đất sâu dưới lòng đất.
- Máy đo vết nứt/Máy đo độ giãn dây: Được lắp đặt dọc theo các vết nứt trên bề mặt để theo dõi sự thay đổi về chiều rộng vết nứt.
- Các trạm giám sát GNSS (Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu): Giám sát sự dịch chuyển bề mặt ở mức milimét.
- Ứng dụng:
- Trong những trận mưa lớn, máy đo mưa xác nhận cường độ mưa cao. Ở giai đoạn này, các cảm biến dịch chuyển cung cấp thông tin quan trọng nhất—độ ổn định của sườn dốc.
- Hệ thống phát hiện sự gia tăng đột ngột về tốc độ dịch chuyển từ một máy đo độ nghiêng sâu trên sườn dốc có nguy cơ cao, kèm theo các chỉ số về sự mở rộng liên tục từ các máy đo vết nứt trên bề mặt. Điều này cho thấy nước mưa đã thấm vào sườn dốc, một mặt trượt đang hình thành và sạt lở đất sắp xảy ra.
- Dựa trên dữ liệu di dời theo thời gian thực này, hệ thống sẽ bỏ qua các cảnh báo dựa trên lượng mưa và trực tiếp phát ra cảnh báo cấp độ 3 cao nhất (Cảnh báo Khẩn cấp), thông báo cho cư dân trong vùng nguy hiểm thông qua phát thanh, tin nhắn SMS và còi báo động để sơ tán ngay lập tức.
II. Quy trình làm việc cộng tác của các cảm biến
- Giai đoạn cảnh báo sớm (Trước khi mưa đến khi mưa bắt đầu): Radar thủy văn phát hiện các đám mây mưa lớn ở thượng nguồn trước tiên, cung cấp cảnh báo sớm.
- Giai đoạn xác nhận và leo thang (trong khi mưa): Các trạm đo mưa xác nhận lượng mưa trên mặt đất vượt quá ngưỡng, từ đó xác định và khoanh vùng mức độ cảnh báo.
- Giai đoạn hành động khẩn cấp (Trước thảm họa): Các cảm biến dịch chuyển phát hiện tín hiệu trực tiếp về sự bất ổn của sườn dốc, kích hoạt cảnh báo thảm họa sắp xảy ra ở mức cao nhất, giúp có thêm "vài phút cuối cùng" quý giá để sơ tán.
- Hiệu chỉnh và Học hỏi (Trong suốt quá trình): Dữ liệu từ máy đo lượng mưa liên tục hiệu chỉnh radar, đồng thời tất cả dữ liệu cảm biến được ghi lại để tối ưu hóa các mô hình cảnh báo và ngưỡng cảnh báo trong tương lai.
III. Tóm tắt và Thách thức
Phương pháp tích hợp đa cảm biến này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ để giải quyết vấn đề lũ lụt và sạt lở đất ở vùng núi Đông Nam Á.
- Radar thủy văn giải đáp câu hỏi “Mưa lớn sẽ xảy ra ở đâu?”, cung cấp thông tin dự báo trước.
- Máy đo lượng mưa giải đáp câu hỏi “Lượng mưa thực tế là bao nhiêu?” bằng cách cung cấp dữ liệu định lượng chính xác.
- Cảm biến dịch chuyển giải quyết câu hỏi, "Liệu mặt đất sắp sạt lở?", cung cấp bằng chứng trực tiếp về thảm họa sắp xảy ra.
Những thách thức bao gồm:
- Chi phí cao: Việc triển khai và bảo trì mạng lưới radar và cảm biến dày đặc rất tốn kém.
- Khó khăn trong bảo trì: Tại các khu vực xa xôi, ẩm ướt và miền núi, việc đảm bảo nguồn điện (thường dựa vào năng lượng mặt trời), truyền dữ liệu (thường sử dụng tần số vô tuyến hoặc vệ tinh) và bảo trì vật lý thiết bị là một thách thức đáng kể.
- Tích hợp kỹ thuật: Cần có các nền tảng dữ liệu và thuật toán mạnh mẽ để tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau và cho phép ra quyết định tự động, nhanh chóng.
- Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng bài: 19/09/2025