Hệ thống cảnh báo sớm lũ quét ở Philippines: Nghiên cứu trường hợp tích hợp đa cảm biến

I. Bối cảnh dự án

Là một quốc đảo ở Đông Nam Á, Philippines thường xuyên chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa và bão, dẫn đến các thảm họa lũ quét tái diễn. Năm 2020, Hội đồng Giảm thiểu và Quản lý Rủi ro Thảm họa 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 sự tích hợp đa cảm biến tại các khu vực có nguy cơ cao ở miền 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 mỗi 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 ±2%.
• Trạm quan trắc lượng mưa: 82 máy đo mưa từ xa (loại gầu lật), độ phân giải 0,2mm.
• Cảm biến mực nước: Đồng hồ đo mực nước dựa trên áp suất tại 20 điểm dễ bị ngập lụt.

2. Mạng truyền dữ liệu

• Hệ thống liên lạc 4G/LTE chính với dự phòng vệ tinh.
• LoRaWAN cho mạng cảm biến từ xa

3. Trung tâm xử lý dữ liệu

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

III. Các ứng dụng kỹ thuật chính

1. Thuật toán hợp nhất dữ liệu đa nguồn

• Hiệu chỉnh động giữa dữ liệu lượng mưa radar và dữ liệu lượng mưa đo được trên mặt đất.
• Công nghệ tích hợp biến phân 3D nhằm nâng cao độ chính xác ước tính lượng mưa.
• Mô hình cảnh báo xác suất dựa trên lý thuyết Bayes

2. Hệ thống ngưỡng cảnh báo

3. Phổ biến thông tin cảnh báo

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

IV. Kết quả thực hiện

1. Cải thiện độ kịp thời của cảnh báo: Thời gian cảnh báo trung bình tăng từ 2 giờ lên 6,5 giờ.
2. Hiệu quả giảm thiểu 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 của việc giám sát lượng mưa đã được cải thiện lên 92% (so với các hệ thống chỉ sử dụng một cảm biến).
4. Độ tin cậy của hệ thống: Tỷ lệ hoạt động hàng năm đạt 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 tiết kiệm năng lượng (mức tiêu thụ trung bình <5W)
2. Sự 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 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用于 giám sát lượng mưa quy mô nhỏ
2. Triển khai mạng lưới cảm biến âm thanh dưới nước để phát hiện dấu hiệu báo trước của dòng chảy bùn đá.
3. Phát triển hệ thống chứng nhận thông tin cảnh báo dựa trên công nghệ blockchain
4. Cơ chế xác minh dữ liệu dựa trên sự tham gia của cộng đồng ("huy động cộng đồng")

Dự án này chứng minh hiệu quả cộng hưởng của việc tích hợp nhiều cảm biến trong hệ thống cảnh báo lũ quét, cung cấp một khuôn khổ kỹ thuật có thể nhân rộng để giám sát thiên tai ở các quốc đảo nhiệt đới. Dự án này đã được Ngân hàng Thế giới liệt kê là dự án thí điểm giảm thiểu thiên tai cho khu vực châu Á - Thái Bình Dương.

Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.

Để có thêm cảm biến 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