1. Bối cảnh và nhu cầu của dự án
Địa hình đồi núi của Hàn Quốc khiến mạng lưới đường sắt thường xuyên phải đi qua các ngọn đồi và hẻm núi. Trong mùa lũ hè, đất nước này dễ bị ảnh hưởng bởi những trận mưa lớn do gió mùa và bão, có thể gây ra lũ quét đột ngột, sạt lở đất và lũ quét ở vùng núi, đe dọa nghiêm trọng đến an toàn vận hành đường sắt. Các loại máy đo lượng mưa kiểu gầu lật truyền thống cần bảo trì thường xuyên, dễ bị tắc nghẽn và có thể bị chậm trễ cơ học và sai số đếm trong những trận mưa lớn, khiến chúng không đáp ứng được nhu cầu giám sát lượng mưa theo thời gian thực, độ chính xác cao và ít cần bảo trì.
Để đảm bảo an toàn vận hành, các cơ quan quản lý cơ sở hạ tầng của Hàn Quốc cần khẩn trương triển khai một mạng lưới giám sát lượng mưa tự động tiên tiến và đáng tin cậy dọc theo các đoạn đường sắt miền núi trọng yếu. Thiết bị cần thiết phải chịu được môi trường khắc nghiệt, hoạt động với bảo trì tối thiểu và cung cấp dữ liệu chính xác, theo thời gian thực về cường độ và lượng mưa tích lũy để đưa ra cảnh báo kịp thời cho hệ thống điều phối tàu hỏa.
2. Giải pháp: Hệ thống giám sát lượng mưa quang học
Dự án đã chọn thiết bị đo mưa quang học (hoặc cảm biến mưa quang học) làm thiết bị giám sát cốt lõi để xây dựng hệ thống giám sát lượng mưa phân tán và cảnh báo sớm.
- Nguyên lý hoạt động:
Máy đo lượng mưa quang học hoạt động dựa trên nguyên lý tán xạ quang học hồng ngoại. Cảm biến phát ra một chùm tia hồng ngoại có bước sóng xác định đi qua vùng đo. Khi không có mưa, ánh sáng đi xuyên qua trực tiếp. Khi các giọt mưa rơi xuống vùng đo, chúng tán xạ ánh sáng hồng ngoại. Cường độ ánh sáng tán xạ được bộ thu nhận biết tỷ lệ thuận với kích thước và số lượng giọt mưa (tức là cường độ mưa). Bằng cách phân tích sự thay đổi tín hiệu bằng các thuật toán tích hợp, cảm biến tính toán cường độ mưa tức thời (mm/h) và lượng mưa tích lũy (mm) theo thời gian thực. - Triển khai hệ thống:
Các thiết bị đo lượng mưa quang học được lắp đặt tại các điểm trọng yếu dọc theo đường sắt trong các khu vực có nguy cơ địa chất cao (ví dụ: trên sườn dốc, gần cầu, cửa hầm). Các thiết bị này được gắn trên các cột, với thấu kính cảm biến hướng lên trời để đảm bảo vùng đo tối ưu.
3. Triển khai ứng dụng
- Thu thập dữ liệu thời gian thực: Các máy đo mưa quang học hoạt động 24/7, lấy nhiều mẫu mỗi giây để phát hiện thời điểm bắt đầu, kết thúc, cường độ và xu hướng mưa trong thời gian thực.
- Truyền dữ liệu: Dữ liệu lượng mưa thu thập được sẽ được truyền gần như theo thời gian thực (ở mức độ từng phút) đến nền tảng dữ liệu trung tâm tại trung tâm giám sát khu vực thông qua các mô-đun truyền thông không dây 4G/5G tích hợp sẵn.
- Phân tích dữ liệu và cảnh báo sớm:
- Nền tảng trung tâm tích hợp dữ liệu từ tất cả các điểm giám sát và thiết lập cảnh báo ngưỡng lượng mưa nhiều cấp độ.
- Khi cường độ mưa hoặc lượng mưa tích lũy tại bất kỳ điểm nào vượt quá ngưỡng an toàn đã được thiết lập trước, hệ thống sẽ tự động kích hoạt báo động.
- Thông tin cảnh báo (bao gồm vị trí cụ thể, dữ liệu lượng mưa theo thời gian thực và mức độ vượt ngưỡng) được gửi ngay lập tức đến giao diện của người điều phối tại Trung tâm Điều khiển Giao thông Đường sắt (CTC).
- Điều khiển liên kết: Dựa trên mức độ cảnh báo, nhân viên điều phối nhanh chóng khởi động các quy trình khẩn cấp, chẳng hạn như ban hành lệnh hạn chế tốc độ hoặc lệnh tạm dừng khẩn cấp đối với các đoàn tàu đang đến gần đoạn đường bị ảnh hưởng, nhờ đó ngăn ngừa thảm họa và đảm bảo an toàn cho hành khách.
4. Ưu điểm kỹ thuật tích hợp
- Không có bộ phận chuyển động, không cần bảo trì: Việc không có các bộ phận cơ khí loại bỏ các vấn đề như tắc nghẽn, việc vệ sinh thường xuyên và hao mòn cơ học liên quan đến các loại thước đo gầu lật truyền thống. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho hoạt động lâu dài, không cần giám sát trong môi trường núi non hiểm trở và khắc nghiệt.
- Phản hồi nhanh & Độ chính xác cao: Phương pháp đo quang học mang lại thời gian phản hồi cực nhanh (lên đến vài giây), ghi nhận chính xác những thay đổi tức thời về cường độ mưa và cung cấp thời gian quan trọng để đưa ra cảnh báo.
- Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ: Thiết kế quang học tối ưu giúp giảm thiểu hiệu quả sự nhiễu từ các yếu tố môi trường như bụi, sương mù và côn trùng, đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu.
- Tiêu thụ điện năng thấp & Lắp đặt dễ dàng: Các thiết bị này có yêu cầu điện năng thấp, thường được hỗ trợ bởi các tấm pin mặt trời, và rất dễ lắp đặt mà không cần nhiều công trình xây dựng phức tạp.
5. Kết quả dự án
Việc triển khai hệ thống này đã nâng cao năng lực phòng chống thiên tai đường sắt của Hàn Quốc từ “phản ứng thụ động” lên “cảnh báo chủ động”. Dữ liệu chính xác, thời gian thực từ các máy đo mưa quang học đã cho phép bộ phận điều phối:
- Đưa ra các quyết định an toàn dựa trên cơ sở khoa học hơn, giảm thiểu thiệt hại kinh tế do việc ngừng hoạt động phòng ngừa quá mức gây ra.
- Góp phần nâng cao đáng kể sự an toàn và đúng giờ trong vận tải đường sắt.
- Dữ liệu lượng mưa tích lũy trong thời gian dài cũng cung cấp cơ sở dữ liệu quý giá cho việc đánh giá rủi ro địa chất và quy hoạch cơ sở hạ tầng dọc theo các hành lang đường sắt.
Trường hợp này chứng minh việc ứng dụng thành công các thiết bị đo mưa quang học trong lĩnh vực an toàn cơ sở hạ tầng trọng yếu, cung cấp một mô hình tuyệt vời để giải quyết các thách thức giám sát lượng mưa trong môi trường phức tạp.
Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.
Để biết thêm thông tin về cảm biến đo lượng mưa 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: 11/09/2025