Là quốc gia quần đảo lớn nhất thế giới, nằm ở vùng nhiệt đới với lượng mưa dồi dào và thường xuyên xảy ra các hiện tượng thời tiết cực đoan, Indonesia phải đối mặt với lũ lụt như một trong những thảm họa thiên nhiên phổ biến và tàn phá nhất. Để giải quyết thách thức này, chính phủ Indonesia đã tích cực thúc đẩy việc xây dựng Hệ thống Cảnh báo Sớm Lũ lụt (FEWS) hiện đại dựa trên Internet vạn vật (IoT) và công nghệ cảm biến tiên tiến trong những năm gần đây. Trong số các công nghệ này, máy đo lưu lượng radar, máy đo lượng mưa và cảm biến dịch chuyển đóng vai trò là các thiết bị thu thập dữ liệu cốt lõi, đóng vai trò quan trọng.
Sau đây là một trường hợp ứng dụng toàn diện minh họa cách các công nghệ này hoạt động cùng nhau trong thực tế.
I. Bối cảnh dự án: Jakarta và lưu vực sông Ciliwung
- Vị trí: Thủ đô Jakarta của Indonesia và lưu vực sông Ciliwung chảy qua thành phố.
- Thách thức: Jakarta là một thành phố thấp trũng và có mật độ dân cư cực kỳ cao. Sông Ciliwung thường xuyên tràn bờ vào mùa mưa, gây ra ngập lụt nghiêm trọng ở đô thị và trên sông, đe dọa đáng kể đến tính mạng và tài sản. Các phương pháp cảnh báo truyền thống dựa vào quan sát thủ công không còn đáp ứng được nhu cầu cảnh báo sớm nhanh chóng và chính xác.
II. Nghiên cứu trường hợp chi tiết về ứng dụng công nghệ
Hệ thống FEWS trong khu vực này là một hệ thống tự động tích hợp việc thu thập, truyền tải, phân tích và phổ biến dữ liệu. Ba loại cảm biến này tạo thành "các dây thần kinh cảm giác" của hệ thống.
1. Máy đo lượng mưa – “Điểm khởi đầu” của hệ thống cảnh báo sớm
- Công nghệ & Chức năng: Máy đo lượng mưa kiểu gầu lật được lắp đặt tại các điểm trọng yếu ở thượng nguồn lưu vực sông Ciliwung (ví dụ: khu vực Bogor). Chúng đo cường độ và lượng mưa tích lũy bằng cách đếm số lần một chiếc gầu nhỏ bị lật úp sau khi đầy nước mưa. Dữ liệu này là thông tin đầu vào ban đầu và quan trọng nhất cho dự báo lũ lụt.
- Tình huống ứng dụng: Giám sát lượng mưa theo thời gian thực ở các khu vực thượng nguồn. Mưa lớn là nguyên nhân trực tiếp nhất gây ra mực nước sông dâng cao. Dữ liệu được truyền theo thời gian thực đến trung tâm xử lý dữ liệu thông qua mạng không dây (ví dụ: GSM/GPRS hoặc LoRaWAN).
- Chức năng: Cung cấp cảnh báo dựa trên lượng mưa. Nếu cường độ mưa tại một điểm vượt quá ngưỡng đã được thiết lập trước trong một khoảng thời gian ngắn, hệ thống sẽ tự động phát ra cảnh báo ban đầu, cho thấy nguy cơ lũ lụt ở hạ lưu và tạo thêm thời gian quý báu cho công tác ứng phó sau đó.
2. Đồng hồ đo lưu lượng bằng radar – “Con mắt giám sát” cốt lõi
- Công nghệ & Chức năng: Các thiết bị đo lưu lượng bằng radar không tiếp xúc (thường bao gồm cảm biến mực nước radar và cảm biến vận tốc bề mặt radar) được lắp đặt trên cầu hoặc bờ sông Ciliwung và các nhánh chính của nó. Chúng đo chính xác chiều cao mực nước (H) và vận tốc bề mặt sông (V) bằng cách phát ra sóng vi ba hướng về mặt nước và thu nhận tín hiệu phản xạ.
- Ứng dụng thực tế: Chúng thay thế các cảm biến tiếp xúc truyền thống (như cảm biến siêu âm hoặc áp suất), vốn dễ bị tắc nghẽn và cần bảo trì nhiều hơn. Công nghệ radar không bị ảnh hưởng bởi mảnh vụn, cặn bẩn và ăn mòn, do đó rất phù hợp với điều kiện sông ngòi ở Indonesia.
- Vai trò:
- Giám sát mực nước: Theo dõi mực nước sông theo thời gian thực; ngay lập tức kích hoạt cảnh báo ở các mức nước khác nhau khi mực nước vượt quá ngưỡng cảnh báo.
- Tính toán lưu lượng: Kết hợp với dữ liệu mặt cắt ngang sông được lập trình sẵn, hệ thống tự động tính toán lưu lượng thực tế của sông (Q = A * V, trong đó A là diện tích mặt cắt ngang). Lưu lượng là một chỉ số thủy văn khoa học hơn so với chỉ số mực nước đơn thuần, cung cấp bức tranh chính xác hơn về quy mô và sức mạnh của lũ lụt.
3. Cảm biến dịch chuyển – “Thiết bị giám sát sức khỏe” của cơ sở hạ tầng
- Công nghệ & Chức năng: Máy đo vết nứt và máy đo độ nghiêng được lắp đặt trên các công trình hạ tầng kiểm soát lũ lụt quan trọng, chẳng hạn như đê điều, tường chắn và trụ cầu. Các cảm biến dịch chuyển này có thể giám sát xem cấu trúc có bị nứt, lún hoặc nghiêng với độ chính xác ở mức milimét hoặc cao hơn hay không.
- Tình huống ứng dụng: Hiện tượng sụt lún đất là vấn đề nghiêm trọng ở một số khu vực của Jakarta, gây ra mối đe dọa lâu dài đến sự an toàn của các công trình kiểm soát lũ lụt như đê điều. Các cảm biến đo độ dịch chuyển được triển khai tại các khu vực trọng điểm nơi có nguy cơ xảy ra hiện tượng này.
- Chức năng: Cung cấp cảnh báo an toàn về cấu trúc. Trong trường hợp lũ lụt, mực nước dâng cao gây áp lực rất lớn lên đê điều. Cảm biến dịch chuyển có thể phát hiện những biến dạng nhỏ nhất trong cấu trúc. Nếu tốc độ biến dạng đột ngột tăng nhanh hoặc vượt quá ngưỡng an toàn, hệ thống sẽ phát ra cảnh báo, báo hiệu nguy cơ xảy ra các thảm họa thứ cấp như vỡ đập hoặc sạt lở đất. Điều này giúp hướng dẫn việc sơ tán và sửa chữa khẩn cấp, ngăn ngừa các hậu quả thảm khốc.
III. Tích hợp hệ thống và quy trình làm việc
Các cảm biến này không hoạt động riêng lẻ mà phối hợp nhịp nhàng thông qua một nền tảng tích hợp:
- Thu thập dữ liệu: Mỗi cảm biến tự động và liên tục thu thập dữ liệu.
- Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền theo thời gian thực đến máy chủ dữ liệu khu vực hoặc trung tâm thông qua mạng truyền thông không dây.
- Phân tích dữ liệu và ra quyết định: Phần mềm mô hình thủy văn tại trung tâm tích hợp dữ liệu lượng mưa, mực nước và lưu lượng để chạy các mô phỏng dự báo lũ lụt, dự đoán thời gian đến và quy mô của đỉnh lũ. Đồng thời, dữ liệu cảm biến dịch chuyển được phân tích riêng để đánh giá sự ổn định của cơ sở hạ tầng.
- Phổ biến cảnh báo: Khi bất kỳ điểm dữ liệu nào hoặc sự kết hợp của các điểm dữ liệu vượt quá ngưỡng đã được thiết lập trước, hệ thống sẽ phát ra cảnh báo ở các mức độ khác nhau thông qua nhiều kênh như tin nhắn SMS, ứng dụng di động, mạng xã hội và còi báo động đến các cơ quan chính phủ, các đơn vị ứng phó khẩn cấp và người dân tại các cộng đồng ven sông.
IV. Hiệu quả và Thách thức
- Hiệu quả:
- Thời gian cảnh báo được rút ngắn: Thời gian cảnh báo đã được cải thiện từ chỉ vài giờ trước đây lên đến 24-48 giờ hiện nay, giúp nâng cao đáng kể khả năng ứng phó khẩn cấp.
- Quyết định dựa trên cơ sở khoa học: Các lệnh sơ tán và phân bổ nguồn lực được thực hiện chính xác và hiệu quả hơn dựa trên dữ liệu thời gian thực và các mô hình phân tích.
- Giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản: Cảnh báo sớm giúp ngăn ngừa thương vong và giảm thiểu thiệt hại về tài sản.
- Giám sát an toàn cơ sở hạ tầng: Cho phép giám sát thường xuyên và thông minh tình trạng hoạt động của các công trình kiểm soát lũ lụt.
- Thách thức:
- Chi phí xây dựng và bảo trì: Một mạng lưới cảm biến bao phủ một khu vực rộng lớn đòi hỏi khoản đầu tư ban đầu đáng kể và chi phí bảo trì liên tục.
- Phạm vi phủ sóng thông tin liên lạc: Việc phủ sóng mạng ổn định vẫn là một thách thức ở các vùng núi hẻo lánh.
- Nâng cao nhận thức cộng đồng: Việc đảm bảo các thông điệp cảnh báo đến được người dùng cuối và thúc đẩy họ thực hiện hành động đúng đắn đòi hỏi phải có hoạt động giáo dục và diễn tập liên tục.
Phần kết luận
Indonesia, đặc biệt là ở các khu vực có nguy cơ lũ lụt cao như Jakarta, đang xây dựng một hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt kiên cường hơn bằng cách triển khai các mạng lưới cảm biến tiên tiến bao gồm máy đo lưu lượng radar, máy đo lượng mưa và cảm biến dịch chuyển. Nghiên cứu trường hợp này chứng minh rõ ràng cách một mô hình giám sát tích hợp—kết hợp giữa bầu trời (giám sát lượng mưa), mặt đất (giám sát sông ngòi) và kỹ thuật (giám sát cơ sở hạ tầng)—có thể thay đổi mô hình ứng phó thảm họa từ cứu hộ sau sự kiện sang cảnh báo trước sự kiện và phòng ngừa chủ động, cung cấp kinh nghiệm thực tiễn quý giá cho các quốc gia và khu vực trên toàn thế giới đang đối mặt với những thách thức tương tự.
Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.
Để có thêm cảm biến thông tin,
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: 22/09/2025