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 lũ lụt miền núi nhất trên toàn cầu. Việc giám sát lượng mưa đơn lẻ truyền thống không còn đáp ứng được 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 trên không gian, trên bầu trời và trên mặt đất, là vô cùng quan trọng. Cốt lõi của hệ thống này bao gồm: cảm biến radar thủy văn (để giám sát lượng mưa ở cấp độ 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 lở đất trên núi tại lưu vực đảo Java, Indonesia
1. Bối cảnh dự án:
Các ngôi làng miền núi ở trung tâm đảo Java thường xuyên bị ảnh hưởng bởi mưa lớn do gió mùa, dẫn đến lũ lụt thường xuyên và 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 của khu vực.
2. Cấu hình và vai trò của cảm biến:
- “Sky Eye” — Cảm biến radar thủy văn (Giám sát không gian)
- Vai trò: Dự báo xu hướng vĩ mô và ước tính lượng mưa trên lưu vực.
- Triển khai: Một mạng lưới radar thủy văn băng tần X hoặc băng tần C 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-thời gian cao (ví dụ: cứ sau 5 phút, lưới 500m x 500m), ước tính cường độ mưa, hướng di chuyển và tốc độ.
- Ứng dụng:
- Radar phát hiện một đám mây mưa lớn di chuyển về phía thượng nguồn lưu vực và tính toán rằng nó sẽ bao phủ toàn bộ lưu vực trong vòng 60 phút, với cường độ mưa trung bình ước tính trên diện tích vượt quá 40 mm/giờ. Hệ thống tự động đưa ra cảnh báo Cấp độ 1 (Cảnh báo), thông báo cho các trạm quan trắc mặt đất và nhân viên quản lý để chuẩn bị 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 thông tin đầu vào quan trọng cho các cảnh báo chính xác sau này.
- “Tham chiếu mặt đất” — Máy đo lượng mưa (Giám sát chính xác theo từng điểm cụ thể)
- Vai trò: Thu thập dữ liệu thực tế và hiệu chuẩn dữ liệu radar.
- Triển khai: Hàng chục máy đo mưa kiểu thùng nghiêng được phân bổ trên khắp lưu vực, đặc biệt là thượng nguồn các làng mạc, ở các độ cao khác nhau và tại các khu vực "điểm nóng" được radar xác định. Các cảm biến này ghi lại lượng mưa thực tế trên mặt đất với độ chính xác cao (ví dụ: 0,2 mm/đầu).
- Ứng dụng:
- Khi radar thủy văn phát cảnh báo, hệ thống sẽ ngay lập tức thu thập dữ liệu thời gian thực từ các thiết bị đo mưa. Nếu nhiều thiết bị đo mưa xác nhận tổng lượng mưa tích lũy trong giờ qua vượt quá 50 mm (ngưỡng cài đặt sẵn), hệ thống sẽ nâng cảnh báo lên Cấp độ 2 (Cảnh báo).
- Dữ liệu đo mưa được truyền liên tục đến hệ thống trung tâm để so sánh và hiệu chuẩn với ước tính radar, liên tục cải thiện độ chính xác của phép đảo ngược lượng mưa radar và giảm thiểu báo động giả cũng như phát hiện sai sót. Dữ liệu này đóng vai trò là "chân lý thực tế" để xác thực cảnh báo radar.
- “Nhịp đập của Trái đất” — Cảm biến dịch chuyển (Giám sát phản ứng địa chất)
- Vai trò: Theo dõi phản ứng thực tế của sườn dốc đối với lượng mưa và cảnh báo trực tiếp về lở đất.
- Triển khai: Một loạt các cảm biến dịch chuyển đã được lắp đặt trên các khối đất lở có nguy cơ cao được xác định thông qua các cuộc khảo sát địa chất trong lưu vực, bao gồm:
- Máy đo độ nghiêng lỗ khoan: Được lắp đặt trong lỗ khoan để theo dõi sự dịch chuyển nhỏ của đá và đất sâu bên dưới bề mặt.
- Máy đo vết nứt/Máy đo độ giãn dài dạng dây: Được lắp đặt trên các vết nứt bề mặt để theo dõi những thay đổi về chiều rộng vết nứt.
- Trạm giám sát GNSS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu): Giám sát sự dịch chuyển bề mặt ở cấp độ milimét.
- Ứng dụng:
- Trong những trận mưa lớn, các máy đo mưa xác nhận cường độ mưa lớn. Ở giai đoạn này, cảm biến dịch chuyển cung cấp thông tin quan trọng nhất - độ ổn định của mái dốc.
- Hệ thống phát hiện sự gia tốc đột ngột trong tốc độ dịch chuyển từ một máy đo độ nghiêng sâu trên một sườn dốc có nguy cơ cao, kèm theo các chỉ số liên tục mở rộng từ các máy đo vết nứt bề mặt. Điều này cho thấy nước mưa đã thấm vào sườn dốc, mặt trượt đang hình thành và nguy cơ 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 đưa ra cảnh báo Cấp độ 3 (Cảnh báo khẩn cấp) ở mức cao nhất, 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 mưa đầu mùa): Radar thủy văn phát hiện các đám mây mưa lớn ở thượng nguồn trước, cung cấp cảnh báo sớm.
- Giai đoạn xác nhận và leo thang (trong khi mưa): Máy đo lượng mưa xác nhận lượng mưa ở mặt đất vượt quá ngưỡng, chỉ định và xác định mức cảnh báo.
- Giai đoạn hành động quan trọng (Trước thảm họa): Các cảm biến dịch chuyển phát hiện các tín hiệu trực tiếp về sự mất ổn định của sườn dốc, kích hoạt cảnh báo thảm họa sắp xảy ra ở mức cao nhất, tạo ra “vài phút cuối cùng” quan trọng để sơ tán.
- Hiệu chuẩn và Học tập (Trong suốt quá trình): Dữ liệu đo mưa liên tục hiệu chuẩn radar, trong khi tất cả dữ liệu cảm biến được ghi lại để tối ưu hóa các ngưỡng và mô hình cảnh báo trong tương lai.
III. Tóm tắt và thách thức
Phương pháp tiếp cận tích hợp nhiều cảm biến này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ để giải quyết tình trạng lũ lụt và lở đất ở miền núi tại Đông Nam Á.
- Radar thủy văn giải quyết câu hỏi "Mưa lớn sẽ xảy ra ở đâu?" cung cấp thời gian chuẩn bị.
- Máy đo lượng mưa trả lời câu hỏi "Lượng mưa thực tế rơi là bao nhiêu?" bằng cách cung cấp dữ liệu định lượng chính xác.
- Cảm biến dịch chuyển trả lời câu hỏi "Mặt đất có sắp trượt không?", 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 về bảo trì: Ở những vùng xa xôi, ẩm ướt và miền núi, việc đảm bảo cung cấp 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 nền tảng dữ liệu và thuật toán mạnh mẽ để tích hợp dữ liệu đa nguồn và cho phép đưa ra quyết định nhanh chóng, tự động.
- Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWANVui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web của công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng: 19-09-2025