Bối cảnh dự án
Đông Nam Á, đặc trưng bởi khí hậu nhiệt đới gió mùa, phải đối mặt với nguy cơ lũ lụt nghiêm trọng hàng năm trong mùa mưa. Lấy "Lưu vực sông Chao Phraya" ở một quốc gia tiêu biểu làm ví dụ, lưu vực này chảy qua thủ đô đông dân và phát triển kinh tế nhất của quốc gia cùng các khu vực lân cận. Trong lịch sử, sự tương tác giữa mưa lớn bất ngờ, dòng chảy xiết từ các vùng núi thượng nguồn và tình trạng ngập úng đô thị đã khiến các phương pháp giám sát thủy văn truyền thống, thủ công và dựa trên kinh nghiệm trở nên không hiệu quả, thường dẫn đến cảnh báo không kịp thời, thiệt hại tài sản đáng kể, thậm chí là thương vong.
Để thay đổi cách tiếp cận thụ động này, Cục Tài nguyên nước Quốc gia đã phối hợp với các đối tác quốc tế triển khai dự án “Hệ thống Giám sát và Cảnh báo Lũ lụt Tích hợp cho Lưu vực Sông Chao Phraya”. Mục tiêu là thiết lập một hệ thống kiểm soát lũ lụt hiện đại, chính xác và hiệu quả theo thời gian thực, tận dụng IoT, công nghệ cảm biến và phân tích dữ liệu.
Công nghệ cốt lõi và ứng dụng cảm biến
Hệ thống tích hợp nhiều cảm biến tiên tiến, tạo thành “mắt và tai” của lớp nhận thức.
1. Máy đo lượng mưa kiểu thùng lật – “Người canh gác tiền tuyến” cho nguồn gốc lũ lụt
- Địa điểm triển khai: Triển khai rộng rãi ở các vùng núi thượng nguồn, khu bảo tồn rừng, hồ chứa nước cỡ trung bình và các khu vực lưu vực quan trọng ở ngoại vi đô thị.
- Chức năng và vai trò:
- Giám sát lượng mưa theo thời gian thực: Thu thập dữ liệu lượng mưa mỗi phút, với độ chính xác 0,1 mm. Dữ liệu được truyền theo thời gian thực về trung tâm điều khiển thông qua kết nối GPRS/4G/vệ tinh.
- Cảnh báo bão: Khi máy đo lượng mưa ghi nhận lượng mưa cực lớn trong thời gian ngắn (ví dụ: trên 50 mm trong một giờ), hệ thống sẽ tự động kích hoạt cảnh báo ban đầu, cho biết nguy cơ lũ quét hoặc dòng chảy xiết ở khu vực đó.
- Tổng hợp dữ liệu: Dữ liệu lượng mưa là một trong những thông số đầu vào quan trọng nhất cho các mô hình thủy văn, được sử dụng để dự đoán lượng dòng chảy vào sông và thời điểm đỉnh lũ.
2. Đồng hồ đo lưu lượng radar – “Thiết bị theo dõi nhịp đập” của dòng sông
- Vị trí triển khai: Được lắp đặt tại tất cả các lòng sông chính, các điểm hợp lưu quan trọng của các nhánh sông, hạ lưu các hồ chứa và trên các cây cầu hoặc tháp quan trọng ở lối vào thành phố.
- Chức năng và vai trò:
- Đo vận tốc không tiếp xúc: Sử dụng nguyên lý phản xạ sóng radar để đo chính xác vận tốc nước mặt, không bị ảnh hưởng bởi chất lượng nước hoặc hàm lượng trầm tích, yêu cầu bảo trì thấp.
- Đo mực nước và mặt cắt ngang: Kết hợp với cảm biến mực nước áp suất tích hợp hoặc máy đo mực nước siêu âm, thiết bị thu thập dữ liệu mực nước theo thời gian thực. Sử dụng dữ liệu địa hình mặt cắt ngang lòng sông được tải sẵn, thiết bị tính toán lưu lượng dòng chảy theo thời gian thực (m³/giây).
- Chỉ báo Cảnh báo Lõi: Lưu lượng dòng chảy là chỉ báo trực tiếp nhất để xác định cường độ lũ. Khi lưu lượng được theo dõi bởi đồng hồ radar vượt quá ngưỡng cảnh báo hoặc ngưỡng nguy hiểm được cài đặt sẵn, hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo ở các mức độ khác nhau, giúp tiết kiệm thời gian quan trọng để sơ tán người dân ở hạ lưu.
3. Cảm biến dịch chuyển – “Người bảo vệ an toàn” cho cơ sở hạ tầng
- Địa điểm triển khai: Đê, đập đắp, sườn dốc và bờ sông quan trọng dễ xảy ra các mối nguy hiểm về địa kỹ thuật.
- Chức năng và vai trò:
- Giám sát tình trạng kết cấu: Sử dụng cảm biến dịch chuyển GNSS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) và máy đo độ nghiêng tại chỗ để liên tục theo dõi dịch chuyển, độ lún và độ nghiêng ở cấp độ milimét của đê và mái dốc.
- Cảnh báo sự cố vỡ đập/vỡ đập: Trong lũ lụt, mực nước dâng cao gây áp lực rất lớn lên các công trình thủy lợi. Cảm biến dịch chuyển có thể phát hiện sớm các dấu hiệu bất ổn định kết cấu, dù rất nhỏ. Nếu tốc độ dịch chuyển thay đổi đột ngột, hệ thống sẽ ngay lập tức phát ra cảnh báo an toàn kết cấu, ngăn ngừa lũ lụt thảm khốc do sự cố kỹ thuật.
Quy trình làm việc của hệ thống và kết quả đạt được
- Thu thập và truyền dữ liệu: Hàng trăm nút cảm biến trên khắp lưu vực thu thập dữ liệu sau mỗi 5-10 phút và truyền dữ liệu theo từng gói đến trung tâm dữ liệu đám mây thông qua mạng IoT.
- Hợp nhất Dữ liệu và Phân tích Mô hình: Nền tảng trung tâm tiếp nhận và tích hợp dữ liệu đa nguồn từ các máy đo mưa, máy đo lưu lượng radar và cảm biến dịch chuyển. Dữ liệu này được đưa vào một mô hình thủy văn-khí tượng và thủy lực đã được hiệu chuẩn để mô phỏng và dự báo lũ lụt theo thời gian thực.
- Hỗ trợ cảnh báo sớm và quyết định thông minh:
- Kịch bản 1: Các máy đo mưa ở vùng núi thượng nguồn phát hiện một cơn bão lớn; mô hình ngay lập tức dự đoán đỉnh lũ vượt mức cảnh báo sẽ tràn vào thị trấn A trong vòng 3 giờ. Hệ thống tự động gửi cảnh báo đến cơ quan phòng chống thiên tai của thị trấn A.
- Kịch bản 2: Đồng hồ đo lưu lượng radar trên sông chảy qua Thành phố B cho thấy lưu lượng nước tăng nhanh trong vòng một giờ, mực nước sắp tràn bờ. Hệ thống kích hoạt báo động đỏ và ban hành lệnh sơ tán khẩn cấp cho cư dân ven sông thông qua ứng dụng di động, mạng xã hội và phát thanh khẩn cấp.
- Kịch bản 3: Cảm biến dịch chuyển trên một đoạn đê cũ tại Điểm C phát hiện chuyển động bất thường, khiến hệ thống cảnh báo nguy cơ sụp đổ. Trung tâm chỉ huy có thể ngay lập tức điều động các đội kỹ thuật đến tăng cường và sơ tán trước cư dân trong vùng nguy hiểm.
- Kết quả ứng dụng:
- Tăng thời gian cảnh báo: So với các phương pháp truyền thống, thời gian cảnh báo lũ lụt được cải thiện từ 2-4 giờ lên 6-12 giờ.
- Nâng cao tính chính xác khoa học trong quá trình ra quyết định: Các mô hình khoa học dựa trên dữ liệu thời gian thực đã thay thế phán đoán mơ hồ dựa trên kinh nghiệm, giúp các quyết định như vận hành hồ chứa và kích hoạt khu vực chuyển hướng lũ chính xác hơn.
- Giảm thiểu thiệt hại: Trong mùa lũ đầu tiên sau khi triển khai hệ thống, hệ thống đã quản lý thành công hai trận lũ lớn, ước tính đã giảm thiểu thiệt hại kinh tế trực tiếp khoảng 30% và không có thương vong nào.
- Cải thiện sự tham gia của công chúng: Thông qua ứng dụng di động công cộng, người dân có thể kiểm tra thông tin lượng mưa và mực nước theo thời gian thực tại khu vực lân cận, nâng cao nhận thức của cộng đồng về phòng chống thiên tai.
Thách thức và triển vọng tương lai
- Thách thức: Đầu tư ban đầu cho hệ thống cao; phạm vi phủ sóng mạng lưới thông tin liên lạc ở vùng sâu vùng xa vẫn còn là vấn đề; tính ổn định lâu dài của cảm biến và khả năng chống phá hoại cần được bảo trì liên tục.
- Triển vọng tương lai: Các kế hoạch bao gồm giới thiệu các thuật toán AI để cải thiện hơn nữa độ chính xác của dự báo; tích hợp dữ liệu cảm biến từ xa vệ tinh để mở rộng phạm vi giám sát; và khám phá mối liên kết sâu hơn với quy hoạch đô thị và hệ thống sử dụng nước nông nghiệp để xây dựng khuôn khổ quản lý “Lưu vực sông thông minh” có khả năng phục hồi tốt hơn.
Bản tóm tắt:
Nghiên cứu điển hình này chứng minh cách thức hoạt động hiệp đồng của Máy đo mưa thùng lật (cảm biến nguồn), Máy đo lưu lượng radar (giám sát quy trình) và Cảm biến dịch chuyển (bảo vệ cơ sở hạ tầng) tạo nên một hệ thống cảnh báo sớm và giám sát lũ lụt toàn diện, đa chiều—từ "trên trời" đến "mặt đất", từ "nguồn" đến "cấu trúc". Điều này không chỉ thể hiện hướng hiện đại hóa công nghệ kiểm soát lũ lụt ở Đông Nam Á mà còn cung cấp kinh nghiệm thực tế quý giá cho công tác quản lý lũ lụt toàn cầu tại các lưu vực sông tương tự.
Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN
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
Thời gian đăng: 29-09-2025