Contesto del progetto
Il Sud-est asiatico, caratterizzato da un clima tropicale monsonico, affronta ogni anno gravi minacce di inondazioni durante la stagione delle piogge. Prendendo come esempio il "bacino del fiume Chao Phraya" in un paese rappresentativo, questo bacino attraversa la capitale più densamente popolata ed economicamente sviluppata del paese e le regioni circostanti. Storicamente, l'interazione tra improvvise piogge torrenziali, rapido deflusso dalle zone montuose a monte e allagamenti urbani ha reso inadeguati i metodi tradizionali di monitoraggio idrologico, manuali e basati sull'esperienza, spesso causando allarmi intempestivi, danni materiali significativi e persino vittime.
Per abbandonare questo approccio reattivo, il Dipartimento nazionale delle risorse idriche, in collaborazione con partner internazionali, ha lanciato il progetto "Integrated Flood Monitoring and Early Warning System for the Chao Phraya River Basin". L'obiettivo era quello di istituire un sistema di controllo delle inondazioni moderno, accurato ed efficiente in tempo reale, sfruttando l'IoT, la tecnologia dei sensori e l'analisi dei dati.
Tecnologie di base e applicazioni dei sensori
Il sistema integra vari sensori avanzati, che costituiscono gli “occhi e le orecchie” dello strato percettivo.
1. Pluviometro a secchio basculante: la “sentinella in prima linea” per le origini delle inondazioni
- Luoghi di distribuzione: ampiamente utilizzati nelle zone montuose a monte, nelle riserve forestali, nei bacini idrici di medie dimensioni e nelle principali aree di raccolta nella periferia urbana.
- Funzione e ruolo:
- Monitoraggio delle precipitazioni in tempo reale: raccoglie dati sulle precipitazioni ogni minuto, con una precisione di 0,1 mm. I dati vengono trasmessi in tempo reale al centro di controllo centrale tramite comunicazione GPRS/4G/satellitare.
- Allerta tempesta: quando un pluviometro registra precipitazioni di intensità estremamente elevata in un breve periodo (ad esempio, oltre 50 mm in un'ora), il sistema attiva automaticamente un avviso iniziale, indicando il rischio di inondazioni improvvise o di rapido deflusso in quella zona.
- Fusione dei dati: i dati sulle precipitazioni sono uno dei parametri di input più critici per i modelli idrologici, utilizzati per prevedere il volume di deflusso nei fiumi e l'orario di arrivo dei picchi di piena.
2. Misuratore di portata radar: il “monitor a impulsi” del fiume
- Luoghi di distribuzione: installati in tutti i principali canali fluviali, nelle principali confluenze degli affluenti, a valle dei bacini idrici e su ponti o torri critici agli ingressi delle città.
- Funzione e ruolo:
- Misurazione della velocità senza contatto: utilizza i principi di riflessione delle onde radar per misurare con precisione la velocità dell'acqua superficiale, senza essere influenzata dalla qualità dell'acqua o dal contenuto di sedimenti, e richiedendo poca manutenzione.
- Misurazione del livello dell'acqua e della sezione trasversale: in combinazione con sensori di livello dell'acqua a pressione integrati o misuratori di livello dell'acqua a ultrasuoni, ottiene dati sul livello dell'acqua in tempo reale. Utilizzando i dati topografici precaricati della sezione trasversale del canale fluviale, calcola la portata in tempo reale (m³/s).
- Indicatore di allerta principale: la portata è l'indicatore più diretto per determinare l'entità dell'inondazione. Quando la portata monitorata dal misuratore radar supera le soglie di allerta o di pericolo preimpostate, il sistema attiva allarmi a diversi livelli, guadagnando tempo prezioso per l'evacuazione a valle.
3. Sensore di spostamento: il “guardiano della sicurezza” per le infrastrutture
- Luoghi di impiego: argini critici, dighe di terrapieno, pendii e rive di fiumi soggetti a rischi geotecnici.
- Funzione e ruolo:
- Monitoraggio dello stato strutturale: utilizza sensori di spostamento GNSS (Global Navigation Satellite System) e inclinometri in loco per monitorare costantemente lo spostamento, l'assestamento e l'inclinazione millimetrici di argini e pendii.
- Avviso di rottura di dighe/rotture: durante le inondazioni, l'innalzamento del livello dell'acqua esercita un'enorme pressione sulle strutture idrauliche. I sensori di spostamento possono rilevare precocemente e impercettibilmente i segnali di instabilità strutturale. Se la velocità di variazione dello spostamento accelera improvvisamente, il sistema emette immediatamente un allarme di sicurezza strutturale, prevenendo inondazioni catastrofiche causate da guasti tecnici.
Flusso di lavoro del sistema e risultati raggiunti
- Acquisizione e trasmissione dei dati: centinaia di nodi sensore distribuiti nel bacino raccolgono dati ogni 5-10 minuti e li trasmettono in pacchetti al data center cloud tramite una rete IoT.
- Fusione dei dati e analisi dei modelli: la piattaforma centrale riceve e integra dati multi-sorgente provenienti da pluviometri, misuratori di portata radar e sensori di spostamento. Questi dati vengono inseriti in un modello idro-meteorologico e idraulico accoppiato e calibrato per la simulazione e la previsione delle piene in tempo reale.
- Sistema di allerta precoce intelligente e supporto alle decisioni:
- Scenario 1: I pluviometri sulle montagne a monte rilevano un forte temporale; il modello prevede immediatamente che un picco di piena superiore al livello di allerta raggiungerà la città A entro 3 ore. Il sistema invia automaticamente un avviso al dipartimento di prevenzione dei disastri della città A.
- Scenario 2: Il misuratore di portata radar sul fiume che attraversa la città B mostra un rapido aumento della portata nel giro di un'ora, con livelli dell'acqua prossimi a superare l'argine. Il sistema attiva un'allerta rossa e invia ordini di evacuazione urgenti ai residenti lungo il fiume tramite app mobili, social media e trasmissioni di emergenza.
- Scenario 3: I sensori di spostamento su una vecchia sezione di argine al Punto C rilevano movimenti anomali, inducendo il sistema a segnalare un rischio di crollo. Il centro di comando può inviare immediatamente squadre di ingegneri per il rinforzo e l'evacuazione preventiva dei residenti nella zona a rischio.
- Risultati della domanda:
- Tempi di allerta aumentati: rispetto ai metodi tradizionali, i tempi di allerta per le inondazioni sono migliorati da 2-4 ore a 6-12 ore.
- Rigore scientifico nel processo decisionale: i modelli scientifici basati su dati in tempo reale hanno sostituito i giudizi vaghi basati sull'esperienza, rendendo più precise decisioni come la gestione del bacino idrico e l'attivazione dell'area di deviazione delle inondazioni.
- Perdite ridotte: nella prima stagione di inondazioni dopo l'implementazione del sistema, il sistema è riuscito a gestire con successo due grandi eventi alluvionali, riducendo si stima che le perdite economiche dirette siano state ridotte di circa il 30% e non hanno causato vittime.
- Maggiore coinvolgimento del pubblico: tramite un'applicazione mobile pubblica, i cittadini possono controllare in tempo reale le informazioni sulle precipitazioni e sul livello dell'acqua nelle loro vicinanze, aumentando la consapevolezza pubblica sulla prevenzione dei disastri.
Sfide e prospettive future
- Sfide: elevato investimento iniziale del sistema; la copertura della rete di comunicazione nelle aree remote resta problematica; la stabilità a lungo termine dei sensori e la resistenza agli atti vandalici richiedono una manutenzione continua.
- Prospettive future: i piani includono l'introduzione di algoritmi di intelligenza artificiale per migliorare ulteriormente la precisione delle previsioni; l'integrazione dei dati di telerilevamento satellitare per ampliare la copertura del monitoraggio; e l'esplorazione di collegamenti più profondi con la pianificazione urbana e i sistemi di utilizzo delle acque in agricoltura per costruire un quadro di gestione del "bacino idrografico intelligente" più resiliente.
Riepilogo:
Questo caso di studio dimostra come il funzionamento sinergico di pluviometri a secchio basculante (che rilevano la sorgente), misuratori di portata radar (che monitorano il processo) e sensori di spostamento (che salvaguardano l'infrastruttura) crei un sistema completo e multidimensionale di monitoraggio e allerta precoce delle inondazioni, dal "cielo" al "suolo", dalla "sorgente" alla "struttura". Ciò non solo rappresenta la direzione di modernizzazione della tecnologia di controllo delle inondazioni nel Sud-est asiatico, ma fornisce anche una preziosa esperienza pratica per la gestione globale delle inondazioni in bacini fluviali simili.
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Data di pubblicazione: 29 settembre 2025