Lưu lượng kế radar thủy văn trong hệ thống tưới tiêu nông nghiệp Philippines

Tóm tắt
Nghiên cứu điển hình này khám phá cách Philippines đang giải quyết những thách thức cốt lõi trong quản lý tài nguyên nước nông nghiệp bằng cách triển khai đồng hồ đo lưu lượng radar thủy văn không tiếp xúc. Đối mặt với những biến động cực đoan về lượng nước do khí hậu gió mùa, các phương pháp đo lường truyền thống kém hiệu quả và độ chính xác của dữ liệu không đủ, Cục Thủy lợi Quốc gia (NIA) Philippines, phối hợp với chính quyền địa phương, đã đưa công nghệ giám sát lưu lượng radar tiên tiến vào hệ thống kênh tưới tiêu của các vùng sản xuất lúa gạo lớn. Thực tiễn đã chứng minh rằng công nghệ này cải thiện đáng kể hiệu quả, độ chính xác và công bằng trong phân bổ tài nguyên nước, cung cấp hỗ trợ dữ liệu quan trọng cho an ninh lương thực và nền nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu của đất nước.

I. Bối cảnh dự án: Thách thức và cơ hội
Nông nghiệp Philippines, đặc biệt là trồng lúa, phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thủy lợi. Tuy nhiên, việc quản lý tài nguyên nước của đất nước này từ lâu đã phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng:
Đặc điểm khí hậu: Mùa mưa (Habagat) và mùa khô (Amihan) rõ rệt gây ra sự thay đổi lớn về dòng chảy của sông và kênh rạch trong suốt cả năm, khiến việc theo dõi liên tục và chính xác bằng các máy đo lưu lượng và thiết bị đo lưu lượng truyền thống trở nên khó khăn.
Hạn chế về cơ sở hạ tầng: Nhiều kênh tưới tiêu được làm bằng đất hoặc chỉ được lót đơn giản. Việc lắp đặt cảm biến tiếp xúc (như lưu lượng kế siêu âm hoặc Doppler) đòi hỏi phải điều chỉnh kỹ thuật, dễ bị bồi lắng, thực vật thủy sinh phát triển và thiệt hại do lũ lụt, đồng thời kéo theo chi phí bảo trì cao.
Nhu cầu dữ liệu: Để đạt được mục tiêu tưới tiêu chính xác và phân phối nước công bằng, các nhà quản lý thủy lợi cần dữ liệu về lượng nước đáng tin cậy, theo thời gian thực, từ xa để đưa ra quyết định nhanh chóng, giảm lãng phí và tranh chấp giữa nông dân.
Nguồn nhân lực và hạn chế: Đo lường thủ công tốn thời gian, công sức, dễ xảy ra sai sót và khó triển khai ở vùng sâu vùng xa.
Để giải quyết những vấn đề này, chính phủ Philippines đã ưu tiên ứng dụng thiết bị giám sát thủy văn công nghệ cao trong “Chương trình hiện đại hóa thủy lợi quốc gia”.

II. Giải pháp kỹ thuật: Lưu lượng kế radar thủy văn
Lưu lượng kế radar thủy văn nổi lên như một giải pháp lý tưởng. Chúng hoạt động bằng cách phát sóng radar hướng về mặt nước và nhận tín hiệu phản hồi. Sử dụng hiệu ứng Doppler để đo vận tốc dòng chảy bề mặt và nguyên lý đo khoảng cách radar để đo mực nước chính xác, chúng tự động tính toán lưu lượng dòng chảy theo thời gian thực dựa trên hình dạng mặt cắt ngang đã biết của kênh.
Những lợi thế cốt lõi bao gồm:
Đo lường không tiếp xúc: Được lắp đặt trên cầu hoặc các công trình phía trên kênh đào, không tiếp xúc với nước, tránh hoàn toàn các vấn đề như bồi lắng, va chạm mảnh vụn và ăn mòn—rất phù hợp với điều kiện tưới tiêu của Philippines.
Độ chính xác và độ tin cậy cao: Không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nước, chất lượng hoặc hàm lượng trầm tích, cung cấp dữ liệu liên tục và ổn định.
Ít bảo trì và tuổi thọ cao: Không có bộ phận nào chìm, hầu như không cần bảo trì và có tuổi thọ cao.
Tích hợp và truyền từ xa: Dễ dàng tích hợp với hệ thống năng lượng mặt trời và mô-đun truyền không dây (ví dụ: 4G/5G hoặc LoRaWAN) để gửi dữ liệu theo thời gian thực đến nền tảng quản lý dựa trên đám mây.

III. Triển khai và thực hiện
Địa điểm dự án: Khu vực Trung Luzon và Thung lũng Cagayan trên đảo Luzon (vựa lúa chính của Philippines).
Cơ quan thực hiện: Văn phòng địa phương của Cục Quản lý Thủy lợi Quốc gia Philippines (NIA) hợp tác với các nhà cung cấp công nghệ.
Quy trình triển khai:
Khảo sát thực địa: Lựa chọn các nút chính trong hệ thống tưới tiêu, chẳng hạn như các điểm thoát nước từ kênh chính và các cửa vào kênh phụ.
Lắp đặt: Lắp cảm biến đo lưu lượng radar trên một kết cấu ổn định phía trên kênh đào, đảm bảo cảm biến hướng thẳng đứng về phía mặt nước. (Lắp đặt các tấm pin mặt trời, pin và Bộ truyền dữ liệu (RTU) đi kèm)).

Hiệu chuẩn: Nhập các thông số hình học mặt cắt ngang kênh chính xác (chiều rộng, độ dốc, v.v.). Thuật toán tích hợp của thiết bị sẽ tự động hoàn tất việc hiệu chuẩn mô hình tính toán.

Tích hợp nền tảng: Dữ liệu được truyền đến nền tảng quản lý tài nguyên nước trung tâm của NIA và màn hình giám sát tại các văn phòng khu vực, được trình bày dưới dạng biểu đồ và bản đồ trực quan.

IV. Kết quả ứng dụng và giá trị
Việc đưa vào sử dụng lưu lượng kế radar đã mang lại những kết quả đáng kể:
Cải thiện hiệu quả sử dụng nước:
Người quản lý có thể kiểm soát chính xác việc mở cửa van dựa trên dữ liệu lưu lượng theo thời gian thực, phân bổ nước cho các khu vực khác nhau theo nhu cầu, giảm thiểu lãng phí do ước tính không chính xác. Dữ liệu sơ bộ cho thấy hiệu quả sử dụng nước tưới tăng khoảng 15-20% ở các khu vực thí điểm.
Quyết định khoa học và tự động:
Trong mùa khô, hệ thống cho phép giám sát và phân bổ chính xác nguồn nước hạn chế

Lưu lượng kế radar thủy văn trong hệ thống tưới tiêu nông nghiệp Philippines
ưu tiên các khu vực quan trọng. Vào mùa mưa, dữ liệu thời gian thực giúp cảnh báo nguy cơ tràn kênh, cho phép quản lý nước chủ động hơn.
Giảm tranh chấp và tăng cường công bằng:
Việc “để dữ liệu lên tiếng” đã giúp việc phân phối nước giữa nông dân thượng nguồn và hạ nguồn minh bạch và công bằng hơn, giảm đáng kể các tranh chấp về nước trong lịch sử. Nông dân có thể truy cập thông tin phân bổ nước thông qua ứng dụng di động hoặc bản tin thị trấn, từ đó củng cố niềm tin cộng đồng.
Giảm chi phí vận hành và bảo trì:
Việc loại bỏ các hoạt động kiểm tra và đo lường thủ công thường xuyên cho phép các nhà quản lý tập trung vào việc ra quyết định cốt lõi. Độ bền của thiết bị cũng giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì dài hạn và thời gian ngừng hoạt động.
Lập kế hoạch cơ sở hạ tầng dựa trên dữ liệu:
Dữ liệu dòng chảy tích lũy dài hạn cung cấp cơ sở khoa học có giá trị cho việc nâng cấp, mở rộng và cải tạo hệ thống tưới tiêu trong tương lai.

V. Thách thức và triển vọng tương lai
Mặc dù dự án đã thành công, việc triển khai vẫn gặp phải những thách thức như chi phí đầu tư thiết bị ban đầu cao và vùng phủ sóng mạng lưới không ổn định ở các vùng sâu vùng xa. Các định hướng phát triển trong tương lai bao gồm:
Mở rộng phạm vi: Nhân rộng kinh nghiệm thành công ở nhiều hệ thống tưới tiêu hơn trên khắp Philippines.
Tích hợp dữ liệu khí tượng: Kết hợp dữ liệu dòng chảy với dự báo thời tiết để xây dựng hệ thống lập lịch tưới tiêu “có tính dự đoán” thông minh hơn.
Phân tích AI: Sử dụng thuật toán AI để phân tích dữ liệu lịch sử, tối ưu hóa mô hình phân phối nước và đạt được lịch trình hoàn toàn tự động.
Phần kết luận
Bằng cách áp dụng lưu lượng kế radar thủy văn, Philippines đã thành công trong việc đưa công tác quản lý tưới tiêu nông nghiệp truyền thống vào kỷ nguyên số. Trường hợp này chứng minh rằng việc đầu tư vào công nghệ giám sát thủy văn tiên tiến, đáng tin cậy và có khả năng thích ứng là một bước đi then chốt hướng tới việc nâng cao khả năng phục hồi và năng suất nông nghiệp trước những thách thức về khí hậu và áp lực an ninh lương thực. Đây là một hướng đi khả thi để hiện đại hóa quản lý tài nguyên nước không chỉ cho Philippines mà còn cho các quốc gia đang phát triển khác có điều kiện tương tự.

Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN

Để biết thêm thông tin về cảm biến radar,

Vui 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