Hệ thống cảnh báo sớm lũ quét Philippines: Nghiên cứu điển hình về tích hợp đa cảm biến

I. Bối cảnh dự án

Là một quốc gia quần đảo ở Đông Nam Á, Philippines thường xuyên chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa và bão, dẫn đến lũ quét thường xuyên. Năm 2020, Hội đồng Quản lý và Giảm thiểu Rủi ro Thiên tai Quốc gia (NDRRMC) đã khởi xướng dự án “Hệ thống Cảnh báo Sớm Lũ quét Thông minh”, triển khai mạng lưới giám sát thời gian thực dựa trên tích hợp đa cảm biến tại các khu vực có nguy cơ cao ở Bắc Luzon.

II. Kiến trúc hệ thống

1. Triển khai mạng cảm biến

• Hệ thống radar thời tiết: Radar Doppler băng tần X với bán kính phủ sóng 150km, cập nhật dữ liệu cường độ mưa cứ sau 10 phút
• Cảm biến lưu lượng: 15 máy đo lưu lượng siêu âm được triển khai tại các đoạn sông quan trọng, độ chính xác đo lường ±2%
• Trạm quan trắc lượng mưa: 82 máy đo lượng mưa từ xa (loại thùng lật), độ phân giải 0,2mm
• Cảm biến mực nước: Đồng hồ đo mực nước dựa trên áp suất tại 20 điểm dễ bị lũ lụt

2. Mạng truyền dữ liệu

• Truyền thông 4G/LTE chính với vệ tinh dự phòng
• LoRaWAN cho mạng cảm biến từ xa

3. Trung tâm xử lý dữ liệu

• Nền tảng cảnh báo dựa trên GIS
• Mô hình lượng mưa-dòng chảy học máy
• Giao diện truyền đạt thông tin cảnh báo

III. Các ứng dụng kỹ thuật chính

1. Thuật toán hợp nhất dữ liệu đa nguồn

• Hiệu chuẩn động giữa dữ liệu lượng mưa radar và dữ liệu đo lượng mưa mặt đất
• Công nghệ đồng hóa biến thiên 3D để cải thiện độ chính xác ước tính lượng mưa
• Mô hình cảnh báo xác suất dựa trên lý thuyết Bayesian

2. Hệ thống ngưỡng cảnh báo

3. Phổ biến thông tin cảnh báo

• Thông báo đẩy ứng dụng di động (tỷ lệ phủ sóng 78%)
• Kích hoạt hệ thống phát sóng cộng đồng tự động
• Cảnh báo qua SMS (dành cho người cao tuổi)
• Cập nhật đồng bộ trên các nền tảng truyền thông xã hội

IV. Kết quả thực hiện

1. Cải thiện thời gian cảnh báo: Thời gian chờ trung bình tăng từ 2 giờ lên 6,5 giờ
2. Hiệu quả giảm nhẹ thiên tai: Giảm 63% thương vong trong mùa bão năm 2022 tại các khu vực thí điểm
3. Chất lượng dữ liệu: Độ chính xác theo dõi lượng mưa được cải thiện lên 92% (so với hệ thống cảm biến đơn)
4. Độ tin cậy của hệ thống: Tỷ lệ hoạt động hàng năm 99,2%

V. Thách thức và giải pháp

1. Nguồn điện không ổn định:
   • Hệ thống năng lượng mặt trời với bộ lưu trữ năng lượng siêu tụ điện
   • Thiết kế cảm biến công suất thấp (mức tiêu thụ trung bình <5W)
2. Gián đoạn giao tiếp:
   • Công nghệ chuyển mạch tự động đa kênh
   • Khả năng điện toán biên (hoạt động ngoại tuyến 72 giờ)
3. Khó khăn trong việc bảo trì:
   • Thiết kế cảm biến tự làm sạch
   • Hệ thống kiểm tra UAV

VI. Định hướng phát triển trong tương lai

1. Giới thiệu công nghệ radar lượng tử để theo dõi lượng mưa quy mô nhỏ
2. Triển khai mạng lưới cảm biến âm thanh dưới nước để phát hiện tiền chất của dòng chảy mảnh vỡ
3. Phát triển hệ thống chứng nhận thông tin cảnh báo dựa trên blockchain
4. Cơ chế xác minh dữ liệu “thu thập dữ liệu cộng đồng” có sự tham gia của cộng đồng

Dự án này chứng minh hiệu ứng hiệp đồng của việc tích hợp đa cảm biến vào hệ thống cảnh báo lũ quét, cung cấp một khuôn khổ kỹ thuật có thể nhân rộng để giám sát thiên tai tại các quốc đảo nhiệt đới. Dự án đã được Ngân hàng Thế giới xếp hạng là dự án trình diễn giảm nhẹ thiên tai cho khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.

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

Để biết thêm cảm biến thông tin

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