กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์เรดาร์ทางอุทกวิทยา เครื่องวัดปริมาณน้ำฝน และเซ็นเซอร์วัดการเคลื่อนตัว สำหรับระบบเตือนภัยน้ำท่วมบนภูเขาในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือภูมิอากาศแบบป่าฝนเขตร้อน การเกิดมรสุมบ่อยครั้ง และภูมิประเทศที่เป็นภูเขา เป็นหนึ่งในภูมิภาคที่มีความเสี่ยงต่อภัยพิบัติอุทกภัยจากภูเขามากที่สุดในโลก การตรวจวัดปริมาณน้ำฝนแบบจุดเดียวแบบดั้งเดิมนั้นไม่เพียงพอต่อความต้องการระบบเตือนภัยล่วงหน้าในปัจจุบันอีกต่อไป ดังนั้น จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องสร้างระบบตรวจสอบและเตือนภัยแบบบูรณาการที่ผสมผสานเทคโนโลยีจากอวกาศ ท้องฟ้า และภาคพื้นดิน องค์ประกอบหลักของระบบดังกล่าวประกอบด้วย: เซ็นเซอร์เรดาร์ทางอุทกวิทยา (สำหรับการตรวจสอบปริมาณน้ำฝนในระดับมหภาค) เครื่องวัดปริมาณน้ำฝน (สำหรับการสอบเทียบระดับพื้นดินที่แม่นยำ) และเซ็นเซอร์วัดการเคลื่อนตัว (สำหรับการตรวจสอบสภาพทางธรณีวิทยาในพื้นที่)

ตัวอย่างการใช้งานโดยละเอียดต่อไปนี้จะแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ทั้งสามประเภทนี้ทำงานร่วมกันอย่างไร

1. กรณีศึกษา: โครงการเตือนภัยล่วงหน้าเกี่ยวกับอุทกภัยและดินถล่มบนภูเขาในลุ่มน้ำแห่งหนึ่งบนเกาะชวา ประเทศอินโดนีเซีย

1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงการ:
หมู่บ้านบนภูเขาในภาคกลางของเกาะชวาได้รับผลกระทบจากฝนตกหนักในช่วงฤดูมรสุมอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดน้ำท่วมภูเขาและดินถล่มบ่อยครั้ง ซึ่งเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อชีวิต ทรัพย์สิน และโครงสร้างพื้นฐานของผู้อยู่อาศัย รัฐบาลท้องถิ่นร่วมกับองค์กรระหว่างประเทศได้ดำเนินโครงการเฝ้าระวังและเตือนภัยอย่างครอบคลุมในลุ่มน้ำขนาดเล็กแห่งหนึ่งของภูมิภาคนี้

2. การกำหนดค่าและบทบาทของเซ็นเซอร์:

• “Sky Eye” — เซ็นเซอร์เรดาร์ทางอุทกวิทยา (การตรวจสอบเชิงพื้นที่)
  • บทบาท: การพยากรณ์แนวโน้มในระดับมหภาคและการประมาณปริมาณน้ำฝนในพื้นที่ลุ่มน้ำ
  • การติดตั้ง: มีการติดตั้งเครือข่ายเรดาร์ตรวจวัดสภาพอากาศขนาดเล็กแบบ X-band หรือ C-band ไว้ตามจุดสูงต่างๆ รอบลุ่มน้ำ เรดาร์เหล่านี้จะสแกนชั้นบรรยากาศเหนือลุ่มน้ำทั้งหมดด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาสูง (เช่น ทุกๆ 5 นาที ในพื้นที่ 500 เมตร × 500 เมตร) เพื่อประเมินความเข้มของปริมาณน้ำฝน ทิศทางการเคลื่อนที่ และความเร็ว
  • แอปพลิเคชัน:
    • เรดาร์ตรวจพบกลุ่มเมฆฝนที่มีปริมาณมากกำลังเคลื่อนตัวไปยังพื้นที่ต้นน้ำ และคำนวณว่าเมฆฝนจะปกคลุมพื้นที่ต้นน้ำทั้งหมดภายใน 60 นาที โดยมีปริมาณฝนเฉลี่ยต่อพื้นที่ประมาณ 40 มม./ชม. ระบบจึงออกคำเตือนระดับ 1 (คำแนะนำ) โดยอัตโนมัติ เพื่อแจ้งสถานีตรวจวัดภาคพื้นดินและเจ้าหน้าที่บริหารจัดการให้เตรียมพร้อมสำหรับการตรวจสอบข้อมูลและการรับมือเหตุฉุกเฉิน
    • ข้อมูลจากเรดาร์แสดงแผนที่การกระจายปริมาณน้ำฝนทั่วทั้งลุ่มน้ำ โดยระบุพื้นที่ "จุดร้อน" ที่มีปริมาณน้ำฝนหนักที่สุดได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการออกคำเตือนที่แม่นยำยิ่งขึ้นในภายหลัง
• “จุดอ้างอิงภาคพื้นดิน” — เครื่องวัดปริมาณน้ำฝน (การตรวจสอบที่แม่นยำ ณ จุดใดจุดหนึ่ง)
  • หน้าที่: การเก็บรวบรวมข้อมูลภาคพื้นดินและการปรับเทียบข้อมูลเรดาร์
  • การติดตั้ง: มีการติดตั้งเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียงหลายสิบเครื่องทั่วลุ่มน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณต้นน้ำเหนือหมู่บ้าน ในระดับความสูงที่แตกต่างกัน และในพื้นที่ "จุดร้อน" ที่ระบุโดยเรดาร์ เซ็นเซอร์เหล่านี้บันทึกปริมาณน้ำฝนที่ระดับพื้นดินจริงด้วยความแม่นยำสูง (เช่น 0.2 มม. ต่อถังเอียง)
  • แอปพลิเคชัน:
    • เมื่อเรดาร์ตรวจวัดปริมาณน้ำฝนส่งสัญญาณเตือน ระบบจะดึงข้อมูลแบบเรียลไทม์จากเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนทันที หากเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนหลายเครื่องยืนยันว่าปริมาณน้ำฝนสะสมในช่วงหนึ่งชั่วโมงที่ผ่านมาเกิน 50 มม. (เกณฑ์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า) ระบบจะยกระดับการแจ้งเตือนเป็นระดับ 2 (คำเตือน)
    • ข้อมูลจากเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนจะถูกส่งไปยังระบบส่วนกลางอย่างต่อเนื่องเพื่อเปรียบเทียบและปรับเทียบกับค่าประมาณจากเรดาร์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแม่นยำของการวิเคราะห์ปริมาณน้ำฝนด้วยเรดาร์อย่างต่อเนื่อง และลดการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดและการตรวจจับที่พลาดไป ข้อมูลนี้ทำหน้าที่เป็น "ข้อมูลอ้างอิงที่ถูกต้อง" สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของคำเตือนจากเรดาร์
• “ชีพจรของโลก” — เซ็นเซอร์วัดการเคลื่อนตัว (การตรวจสอบการตอบสนองทางธรณีวิทยา)
  • บทบาท: ติดตามการเปลี่ยนแปลงของความลาดชันที่ตอบสนองต่อปริมาณน้ำฝน และแจ้งเตือนโดยตรงเมื่อเกิดดินถล่ม
  • การดำเนินการ: มีการติดตั้งเซ็นเซอร์วัดการเคลื่อนตัวหลายจุดบนพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดดินถล่ม ซึ่งระบุได้จากการสำรวจทางธรณีวิทยาภายในลุ่มน้ำ ได้แก่:
    • เครื่องวัดความเอียงในหลุมเจาะ: ติดตั้งในหลุมเจาะเพื่อตรวจสอบการเคลื่อนตัวเล็กน้อยของหินและดินใต้ผิวดินในระดับลึก
    • เครื่องวัดรอยแตก/เครื่องวัดการยืดตัวของลวด: ติดตั้งคร่อมรอยแตกบนพื้นผิวเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความกว้างของรอยแตก
    • สถานีตรวจวัด GNSS (ระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก): ตรวจสอบการเคลื่อนตัวของพื้นผิวในระดับมิลลิเมตร
  • แอปพลิเคชัน:
    • ในช่วงที่มีฝนตกหนัก เครื่องวัดปริมาณน้ำฝนจะยืนยันความเข้มข้นของปริมาณน้ำฝนที่สูง ในขั้นตอนนี้ เซ็นเซอร์วัดการเคลื่อนตัวจะให้ข้อมูลที่สำคัญที่สุด นั่นคือ เสถียรภาพของลาดชัน
    • ระบบตรวจจับการเร่งตัวอย่างฉับพลันของอัตราการเคลื่อนตัวจากเครื่องวัดความเอียงใต้ดินบนเนินลาดชันที่มีความเสี่ยงสูง พร้อมกับการอ่านค่าที่กว้างขึ้นอย่างต่อเนื่องจากเครื่องวัดรอยแตกบนพื้นผิว ซึ่งบ่งชี้ว่าน้ำฝนได้ซึมเข้าไปในเนินลาดชันแล้ว เกิดพื้นผิวเลื่อน และดินถล่มกำลังจะเกิดขึ้น
    • จากข้อมูลการเคลื่อนตัวแบบเรียลไทม์ ระบบจะข้ามการแจ้งเตือนตามปริมาณน้ำฝน และออกประกาศเตือนภัยระดับสูงสุด ระดับ 3 (การแจ้งเตือนฉุกเฉิน) โดยตรง เพื่อแจ้งให้ผู้อยู่อาศัยในเขตอันตรายทราบผ่านการออกอากาศ ข้อความ SMS และเสียงไซเรน เพื่อให้อพยพทันที

II. กระบวนการทำงานร่วมกันของเซ็นเซอร์

1. ระยะเตือนภัยล่วงหน้า (ก่อนฝนตกจนถึงฝนตกครั้งแรก): เรดาร์ทางอุทกวิทยาตรวจจับเมฆฝนที่มีปริมาณน้ำฝนสูงในบริเวณต้นน้ำได้ก่อน ทำให้สามารถเตือนภัยล่วงหน้าได้
2. ขั้นตอนการยืนยันและการยกระดับคำเตือน (ระหว่างฝนตก): เครื่องวัดปริมาณน้ำฝนยืนยันว่าปริมาณน้ำฝนที่ระดับพื้นดินเกินเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งจะระบุและกำหนดระดับการเตือนภัยในพื้นที่นั้นๆ
3. ระยะปฏิบัติการวิกฤติ (ก่อนเกิดภัยพิบัติ): เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนตัวจะตรวจจับสัญญาณโดยตรงของความไม่เสถียรของลาดชัน ทำให้เกิดการแจ้งเตือนภัยพิบัติฉุกเฉินระดับสูงสุด ซึ่งช่วยซื้อเวลา "ไม่กี่นาทีสุดท้าย" ที่สำคัญสำหรับการอพยพ
4. การปรับเทียบและการเรียนรู้ (ตลอดกระบวนการ): ข้อมูลจากเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนจะใช้ในการปรับเทียบเรดาร์อย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ข้อมูลเซ็นเซอร์ทั้งหมดจะถูกบันทึกไว้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแบบจำลองและเกณฑ์การเตือนภัยในอนาคต

III. สรุปและความท้าทาย

แนวทางแบบบูรณาการโดยใช้เซ็นเซอร์หลายตัวนี้ ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับการรับมือกับอุทกภัยและดินถล่มบนภูเขาในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

• เรดาร์ทางอุทกวิทยาตอบคำถามที่ว่า “ฝนตกหนักจะตกที่ไหน” ซึ่งช่วยให้ทราบล่วงหน้าได้
• เครื่องวัดปริมาณน้ำฝนช่วยตอบคำถามที่ว่า “ปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาจริง ๆ มีเท่าไหร่?” โดยให้ข้อมูลเชิงปริมาณที่แม่นยำ
• เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนตัวช่วยตอบคำถามที่ว่า “พื้นดินกำลังจะถล่มหรือไม่?” โดยให้หลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับภัยพิบัติที่กำลังจะเกิดขึ้น

ความท้าทายต่างๆ ได้แก่:

• ค่าใช้จ่ายสูง: การติดตั้งและการบำรุงรักษาระบบเรดาร์และเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่มีความหนาแน่นสูงนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง
• ความยากลำบากในการบำรุงรักษา: ในพื้นที่ห่างไกล ชื้นแฉะ และเป็นภูเขา การรับประกันการจ่ายพลังงาน (ซึ่งมักพึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์) การส่งข้อมูล (ซึ่งมักใช้คลื่นความถี่วิทยุหรือดาวเทียม) และการบำรุงรักษาอุปกรณ์ทางกายภาพ เป็นความท้าทายอย่างมาก
• การบูรณาการทางเทคนิค: แพลตฟอร์มข้อมูลและอัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบูรณาการข้อมูลจากหลายแหล่ง และช่วยให้สามารถตัดสินใจได้อย่างรวดเร็วและเป็นอัตโนมัติ
• ชุดเซิร์ฟเวอร์และโมดูลซอฟต์แวร์ไร้สายครบชุด รองรับ RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANโปรดติดต่อบริษัท Honde Technology Co., LTD.

  Email: info@hondetech.com

  เว็บไซต์ของบริษัท:www.hondetechco.com

  โทร: +86-15210548582