Bối cảnh dự án
Khu vực Đông Nam Á, với đặc điểm khí hậu gió mùa nhiệt đới, 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 điển hình làm ví dụ, lưu vực này chảy qua thủ đô và các vùng lân cận, nơi có mật độ dân cư đông đúc và phát triển kinh tế nhất của quốc gia đó. Trong lịch sử, sự tương tác giữa những trận mưa lớn đột ngột, dòng chảy nhanh 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 đáng kể về tài sản và thậm chí cả thương vong.
Để chuyển đổi từ cách tiếp cận thụ động này, Bộ Tài nguyên nước quốc gia, phối hợp với các đối tác quốc tế, đã khởi động dự án “Hệ thống Giám sát và Cảnh báo sớm Lũ lụt tích hợp cho lưu vực sông Triều Tiên”. Mục tiêu là thiết lập một hệ thống kiểm soát lũ lụt hiện đại, chính xác, hiệu quả và hoạt động theo thời gian thực bằng cách tận dụng IoT, công nghệ cảm biến và phân tích dữ liệu.
Các 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 gầu lật – “Người canh gác tuyến đầu” trong việc xác định nguồn gốc lũ lụt
- Địa điểm triển khai: Được triển khai rộng rãi tại các vùng núi thượng nguồn, khu bảo tồn rừng, hồ chứa quy mô trung bình và các lưu vực trọng điểm ở vùng ngoại ô thành phố.
- Chức năng và vai trò:
- Giám sát lượng mưa 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 đến trung tâm điều khiển thông qua GPRS/4G/truyền thông vệ tinh.
- Cảnh báo bão: Khi máy đo 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 thấy nguy cơ lũ quét hoặc dòng chảy nhanh trong khu vực đó.
- Kết hợp dữ liệu: Dữ liệu lượng mưa là một trong những thông số đầu vào quan trọng nhất đối với các mô hình thủy văn, được sử dụng để dự đoán lượng dòng chảy vào sông và thời gian đạt đỉnh lũ.
2. Máy đo lưu lượng radar – “Máy theo dõi nhịp đập” của dòng sông
- Vị trí triển khai: Được lắp đặt tại tất cả các tuyến 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 tại các 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 các cảm biến mực nước áp suất tích hợp hoặc đồng hồ 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 kênh sông được tải sẵn, thiết bị tính toán lưu lượng dòng chảy theo thời gian thực (m³/s).
- Chỉ báo cảnh báo cốt lõi: Lưu lượng dòng chảy là chỉ báo trực tiếp nhất để xác định quy mô lũ lụt. Khi lưu lượng được máy đo radar theo dõi vượt quá ngưỡng cảnh báo hoặc nguy hiểm đã được thiết lập trước, hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo ở các mức độ khác nhau, tạo thêm thời gian quý báu cho việc sơ tán người dân ở hạ lưu.
3. Cảm biến dịch chuyển – “Người bảo vệ an toàn” cho cơ sở hạ tầng
- Vị trí triển khai: Các đê điều quan trọng, đập đất, sườn dốc và bờ sông dễ xảy ra các nguy cơ địa chất.
- Chức năng và vai trò:
- Giám sát sức khỏe 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 giám sát sự dịch chuyển, lún và độ nghiêng ở mức milimét của đê và sườn dốc.
- Cảnh báo vỡ đập/sự cố: Trong các trận lũ lụt, mực nước dâng cao gây áp lực rất lớn lên các công trình thủy lực. Cảm biến dịch chuyển có thể phát hiện sớm các dấu hiệu tinh tế của sự mất ổn định cấu trúc. Nếu tốc độ thay đổi dịch chuyển đột ngột tăng nhanh, hệ thống sẽ ngay lập tức phát ra cảnh báo an toàn cấu trúc, ngăn ngừa lũ lụt thảm khốc do sự cố kỹ thuật gây ra.
Quy trình làm việc của hệ thống và kết quả đạt được
- Thu thập và truyền dữ liệu: Hàng trăm nút cảm biến trải khắp lưu vực thu thập dữ liệu cứ sau 5-10 phút và truyền dữ liệu theo gói đến trung tâm dữ liệu đám mây thông qua mạng IoT.
- Tổng hợp dữ liệu và phân tích mô hình: Nền tảng trung tâm tiếp nhận và tích hợp dữ liệu đa nguồn từ các trạm đo mưa, máy đo lưu lượng radar và cảm biến dịch chuyển. Dữ liệu này được đưa vào mô hình thủy văn-khí tượng và thủy lực kết hợp đã được hiệu chỉnh để mô phỏng và dự báo lũ lụt theo thời gian thực.
- Hệ thống cảnh báo sớm thông minh và hỗ trợ ra quyết định:
- Tình huống 1: Các trạm đo mưa trên vùng núi thượng nguồn phát hiện một cơn bão dữ dội; mô hình ngay lập tức dự đoán đỉnh lũ vượt quá mức cảnh báo sẽ đến thị trấn A trong vòng 3 giờ. Hệ thống tự động gửi cảnh báo đến phòng chống thiên tai của thị trấn A.
- Tình huống 2: Máy 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 qua đê. Hệ thống kích hoạt cảnh báo đỏ và phát lệnh sơ tán khẩn cấp cho cư dân ven sông thông qua ứng dụng di động, mạng xã hội và các bản tin khẩn cấp.
- Tình huống 3: Các 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 sư để gia cố và sơ tán trước cư dân trong khu vực nguy hiểm.
- Kết quả ứng dụng:
- Thời gian cảnh báo sớm được rút ngắn: So với các phương pháp truyền thống, thời gian cảnh báo lũ lụt đã được cải thiện từ 2-4 giờ lên 6-12 giờ.
- Nâng cao tính chính xác khoa học trong ra quyết định: Các mô hình khoa học dựa trên dữ liệu thời gian thực đã thay thế các phán đoán mơ hồ dựa trên kinh nghiệm, giúp đưa ra các quyết định chính xác hơn, chẳng hạn như vận hành hồ chứa và kích hoạt khu vực chuyển hướng lũ.
- Giảm thiểu thiệt hại: Trong mùa lũ đầu tiên sau khi hệ thống được triển khai, nó đã quản lý thành công hai trận lũ lớn, ước tính đã giảm thiệt hại kinh tế trực tiếp khoảng 30% và không có thương vong nào.
- Tăng cường sự tham gia của cộng đồng: 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 của mình, nâng cao nhận thức về phòng chống thiên tai trong cộng đồng.
Những thách thức và triển vọng tương lai
- Thách thức: Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống cao; vùng phủ sóng mạng thông tin liên lạc ở các khu vực hẻo lánh vẫn còn nhiều vấn đề; độ ổn định lâu dài của cảm biến và khả năng chống phá hoại đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên.
- Triển vọng tương lai: Các kế hoạch bao gồm việc giới thiệu các thuật toán trí tuệ nhân tạo để cải thiện hơn nữa độ chính xác của dự báo; tích hợp dữ liệu viễn thám vệ tinh để mở rộng phạm vi giám sát; và khám phá mối liên hệ sâu hơn với quy hoạch đô thị và hệ thống sử dụng nước nông nghiệp để xây dựng một khuôn khổ quản lý “Lưu vực sông thông minh” bền vững hơn.
Bản tóm tắt:
Nghiên cứu trường hợp này chứng minh cách thức hoạt động phối hợp của các thiết bị đo lượng mưa kiểu gầu lật (cảm biến nguồn), máy đo lưu lượng bằng radar (giám sát quá trình) và cảm biến dịch chuyển (bảo vệ cơ sở hạ tầng) tạo nên một hệ thống giám sát và cảnh báo sớm 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 tiễn quý giá cho công tác quản lý lũ lụt toàn cầu tại các lưu vực sông tương tự.
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: 29/09/2025