ما هو نظام مراقبة الفيضانات وكيف يعمل؟

يتكون نظام مراقبة الفيضانات من أجهزة استشعار ووحدات اتصال ومنصة بيانات وكاميرات وأجهزة إنذار لمراقبة هطول الأمطار وارتفاع منسوب المياه في الوقت الفعلي.

يقوم النظام بجمع البيانات الميدانية، ونقل القياسات إلى المنصة السحابية، ومقارنة قراءات المستشعر بعتبات الإنذار، وإطلاق التحذيرات عند احتمال حدوث فيضانات.

بدلاً من مجرد وجود مستشعر واحد لمستوى المياه، يمكن لنظام الإنذار بالفيضانات أن يوفر معلومات أكثر شمولاً من خلال الجمع بين بيانات هطول الأمطار ومستوى النهر ومستوى الخزان وظروف التدفق ومعايير الطقس وصور الموقع لمساعدة المستجيبين للطوارئ على تحديد مدى سرعة تغير الظروف والمناطق التي قد تتأثر ومدى سرعة استجابتهم.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب بيانات هطول الأمطار، ومستوى المياه، والمراقبة بالفيديو، والاتصالات عن بُعد، وأجهزة الإنذار الآلية، استكشف المجموعة الكاملة نظام مراقبة الفيضانات من شركة JW-IoT.

ما هو نظام مراقبة الفيضانات؟

ببساطة، يقوم نظام مراقبة الفيضانات برصد هطول الأمطار وارتفاع منسوب المياه قبل أن يصبح الفيضان وشيكًا أو خطيرًا.

• يقوم نظام مراقبة الفيضانات عادةً بأربع وظائف أساسية:
• قياس هطول الأمطار، ومستوى المياه، وتدفق المياه، أو غيرها من المعايير البيئية.
• نقل البيانات المجمعة من مواقع بعيدة.
• تحليل الظروف التي تمت مراقبتها.

إرسال إشعارات عند تجاوز الحدود المسموح بها.

ستحدد متطلبات المشروع عدد المحطات المطلوبة وأي أحواض الأنهار أو المدن أو الخزانات أو الجبال أو شبكات الصرف التي ينبغي مراقبتها.

نظام مراقبة الفيضانات مقابل نظام كشف الفيضانات

نظام مراقبة الفيضانات، ونظام الكشف عن الفيضانات، ونظام الإنذار بالفيضانات هي ثلاثة مصطلحات تُستخدم بشكل متكرر بالتبادل.

ومع ذلك، هناك بعض الاختلافات في كيفية عمل كل نظام.

من الناحية العملية، من المرجح أن يحتوي حل مراقبة الفيضانات عبر إنترنت الأشياء على الوظائف الأربع جميعها.

سيتم نشر محطات رصد لمراقبة هطول الأمطار ومستويات المياه. ستعمل أنظمة الرصد على رصد أي تغيرات مفاجئة في مستوى المياه أو شدة هطول الأمطار. وستحدد أجهزة إنذار مستوى المياه ما إذا كانت الظروف المرصودة تشكل خطرًا محتملاً للفيضانات. كما ستتيح أجهزة الإنذار التلقائية إرسال التنبيهات عبر قنوات متعددة.

ما هي المعايير التي تتم مراقبتها؟

تعتمد المعايير التي تتم مراقبتها على موقع المشروع، ونوع الفيضان، والمسطحات المائية التي تتم مراقبتها، وتغطية الشبكة المتاحة، واحتياجات الاستجابة للطوارئ.

هطول الأمطار

A مقياس المطر يقيس هذا النظام كمية الهطول المطري، وشدته، وكمية الأمطار المتراكمة. وتساعد هذه المعلومات المشغلين على تحديد العواصف الشديدة وتقييم كمية المياه التي قد تدخل الأنهار، وقنوات الصرف، والخزانات، أو المناطق الحضرية المنخفضة.

تشمل أمثلة معايير هطول الأمطار ما يلي:

• معدل هطول الأمطار في الدقيقة
• معدل هطول الأمطار بالساعة
• تراكم الأمطار
• شدة هطول الأمطار
• مدة العاصفة
• معدل هطول الأمطار اليومي

تساعد بيانات هطول الأمطار في رصد العواصف الشديدة وتحديد كمية الأمطار المتساقطة. ويُعدّ رصد هطول الأمطار أمراً بالغ الأهمية لأنظمة الإنذار المبكر بالفيضانات المفاجئة، لأنّ جريان المياه السطحية قد يصبح خطيراً قبل أن يصل النهر إلى ذروة منسوبه.

مستوى الماء

يُمكّنك نظام مراقبة مستوى المياه من قياس ما إذا كان النهر أو الخزان أو القناة أو قناة الصرف أو العبارة أو الطريق على وشك الفيضان.

A نظام مراقبة مستوى المياه يمكن استخدام الرادار أو الموجات فوق الصوتية أو الضغط أو تقنيات استشعار المستوى الأخرى لقياس مستوى المياه بشكل مستمر.

تشمل أمثلة معايير مستوى الماء ما يلي:

• مستوى المياه الحالي
• معدل الارتفاع
• المسافة إلى مستوى التحذير
• المسافة إلى مستوى الفائض
• أعلى مستوى تاريخي
• مدة البقاء فوق عتبة معينة

يُعدّ معدل ارتفاع منسوب المياه معيارًا هامًا، إذ قد يتطلب النهر الذي يرتفع منسوبه بسرعة اهتمامًا فوريًا أكثر من النهر الذي يرتفع منسوبه ببطء. فإذا اقترب منسوب المياه من أعلى النهر، يُمكن إطلاق إنذار يسمح باتخاذ إجراءات مبكرة.

تدفق المياه وسرعتها

تساعد سرعة المياه ومعدل التدفق في تحديد مدى سرعة تحرك المياه عبر النهر أو القناة أو مخرج الصرف أو القناة المفتوحة.

يمكن استخدام هذه المعايير من أجل:

• تقدير التصريف
• تقييم ظروف الجريان السطحي
• الكشف عن القنوات المحظورة أو المزدحمة
• دعم تشغيل الخزان
• تحسين نماذج التنبؤ بالفيضانات

لا يُشترط رصد التدفق في كل محطة، ولكنه يمكن أن يوفر معلومات قيمة في أحواض الأنهار، والهيدرولوجيا، والسدود، ومشاريع الصرف.

أحوال الطقس

تقوم بعض محطات رصد الفيضانات أيضاً بقياس ما يلي:

• درجة حرارة الهواء
• الضغط الجوي
• سرعة الرياح
• اتجاه الرياح
• الرطوبة النسبية
• الإشعاع الشمسي

توفر هذه القياسات سياقًا بيئيًا إضافيًا وقد تكون مفيدة عند دمج شبكة مراقبة الفيضانات مع محطة أرصاد جوية أو نظام هيدروميتورولوجي أوسع.

رطوبة التربة

في مستجمعات المياه الجبلية والمناطق الزراعية والمناطق المعرضة للانهيارات الأرضية، يمكن أن تساعد رطوبة التربة في تحديد كمية الأمطار الإضافية التي يمكن للأرض امتصاصها.

عندما تكون التربة مشبعة بالماء، حتى الأمطار المعتدلة قد تُسبب جريانًا سطحيًا سريعًا. لذا، تُساهم بيانات رطوبة التربة في تحسين تقييم مخاطر الفيضانات المفاجئة وانحدار المنحدرات.

الصور والفيديو

توفر الكاميرات تأكيداً مرئياً لظروف الميدان.

يمكن تركيبها بالقرب مما يلي:

• الأنهار
• الجسور
• العبارات
• الأنفاق
• مفيضات الخزانات
• مخارج الصرف
• التقاطعات الحضرية
• جداول جبلية

تساعد الصور المشغلين على التحقق مما إذا كانت قراءات المستشعر العالية ناتجة عن فيضانات فعلية، أو حطام عائم، أو انسداد في المستشعر، أو نشاط بناء، أو حالة محلية أخرى.

المكونات الرئيسية لنظام مراقبة الفيضانات

يتضمن نظام مراقبة الفيضانات الكامل عادةً خمس طبقات للنظام.

1. أجهزة استشعار المراقبة

تقوم أجهزة استشعار مراقبة الفيضانات بجمع القياسات الفيزيائية من الميدان.

تشمل أجهزة الاستشعار النموذجية ما يلي:

• مقياس المطر ذو الدلو القلاب أو البصري
• أجهزة استشعار مستوى الماء بالرادار
• مجسات مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية
• أجهزة استشعار مستوى الماء بالضغط
• أجهزة استشعار سرعة المياه
• عدادات التدفق
• أجهزة استشعار رطوبة التربة
• أجهزة استشعار الطقس
• الكاميرات

سيختلف اختيار المستشعر بناءً على احتياجات المراقبة الخاصة بك والظروف البيئية في كل محطة.

على سبيل المثال، قد يكون الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء مفيدين لبعض المشاريع، ولكن ليس لغيرها. ولن يكون من العملي استخدام أجهزة الاستشعار اللاسلكية عند تركيب أجهزة استشعار مستوى المياه أسفل جسر.

2. مسجل البيانات أو وحدة طرفية عن بعد

يقوم مسجل البيانات أو وحدة المحطة الطرفية البعيدة بجمع الإشارات من أجهزة الاستشعار.

قد تشمل وظائفها ما يلي:

• جمع بيانات المستشعرات
• تخزين البيانات
• ختم الوقت
• تحويل البروتوكول
• معالجة العتبة المحلية
• إدارة الطاقة
• التحكم في الاتصالات
• مراقبة حالة المعدات

تشمل واجهات المستشعرات الشائعة RS485 Modbus و SDI-12 والنبض والجهد التناظري و 4-20 مللي أمبير.

يمكن لبعض وحدات المحطات الطرفية البعيدة الاستمرار في تخزين البيانات عند انقطاع الاتصال وتحميل السجلات المفقودة بعد استعادة اتصال الشبكة.

3. شبكة الاتصالات

تتطلب محطات مراقبة الفيضانات عن بعد نقل بيانات موثوق به.

قد تستخدم وسائل الاتصال، بحسب الموقع، ما يلي:

• 4G LTE
• إنترنت الأشياء ذو النطاق الضيق
• لوراوان
• إيثرنت
• واي فاي
• راديو
• الاتصالات عبر الأقمار الصناعية
• كابل RS485
• مزيج من الشبكات الأساسية والاحتياطية

JW-IoT أجهزة الاتصال تقنيات الدعم مثل LoRaWAN و 4G و Ethernet و RS485 و MQTT واتصال البوابة لنقل البيانات الميدانية إلى المنصات البعيدة.

بالنسبة للأنهار النائية، وأحواض الأنهار الجبلية، والمناطق الريفية، ينبغي اختبار مدى توفر الشبكة قبل اختيار المعدات. وقد تتطلب محطات الإنذار الحرجة وسيلة اتصال احتياطية.

4. منصة سحابية أو منصة خادم

تستقبل منصة المراقبة البيانات الميدانية وتخزنها وتعالجها وتعرضها.

توفر المنصة النموذجية ما يلي:

• لوحات معلومات في الوقت الفعلي
• خرائط محطات الرصد
• منحنيات البيانات التاريخية
• سجلات الإنذار
• حالة المعدات
• تصدير البيانات
• أذونات المستخدم
• إمكانية الوصول إلى الكاميرا
• الوصول عبر الهاتف المحمول
• تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API)

قد تكون المنصة قائمة على الحوسبة السحابية أو يتم نشرها على خادم خاص، وذلك حسب متطلبات الأمن السيبراني والملكية والحكومة والمشروع.

5. معدات الإنذار

عند الوصول إلى عتبات المخاطر، يمكن للنظام تفعيل قناة إنذار واحدة أو أكثر.

قد تشمل هذه ما يلي:

• رسائل نصية قصيرة
• تنبيهات البريد الإلكتروني
• إشعارات تطبيقات الهاتف المحمول
• تنبيهات منبثقة على المنصة
• إنذارات صوتية ومرئية
• صفارات الإنذار
• لوحات عرض LED
• البث الإذاعي
• المعدات التي يتم التحكم فيها بواسطة المرحلات
• منصات الطوارئ التابعة لجهات خارجية

ينبغي لنظام الإنذار المبكر الموثوق به للفيضانات أن يستخدم أكثر من قناة إخطار واحدة، وخاصة بالنسبة للمواقع عالية الخطورة.

كيف يعمل نظام مراقبة الفيضانات؟

فيما يلي ست خطوات تشرح كيفية عمل نظام مراقبة الفيضانات:

الخطوة الأولى: أجهزة الاستشعار تقيس ظروف الحقل

يتم قياس هطول الأمطار بواسطة مقاييس المطر، بينما تقيس أجهزة استشعار مستوى المياه الأنهار، ومستويات المياه في الخزانات، والطرق المغمورة بالمياه، وقنوات الصرف، أو أي مناطق أخرى قد تحدث فيها الفيضانات.

تستطيع أجهزة الاستشعار جمع البيانات تلقائيًا كل دقيقة، أو 5 دقائق، أو 30 دقيقة، أو كل ساعة، أو أي فاصل زمني آخر. وتقوم بعض الأنظمة برصد هطول الأمطار والتحول مؤقتًا إلى جدول زمني أسرع للإبلاغ.

الخطوة الثانية: يقوم مسجل البيانات بجمع إشارات المستشعرات

يقوم مسجل البيانات الميداني بقراءة أجهزة الاستشعار المتصلة وتحويل إشاراتها إلى بيانات مراقبة منظمة.

وقد يقوم أيضاً بحساب ما يلي:

• تراكم الأمطار
• تغير مستوى الماء
• معدل الارتفاع
• جهد البطارية
• حالة الاتصال
• حالة عطل المستشعر

الخطوة الثالثة: يتم إرسال البيانات إلى المنصة

يقوم جهاز الاتصال بإرسال البيانات التي تم جمعها إلى منصة سحابية أو مركز تحكم.

تشمل البروتوكولات الشائعة ما يلي:

• MQTT
• مودبوس
• بروتوكول الإنترنت TCP/IP
• HTTP
• واجهات برمجة التطبيقات المستندة إلى JSON
• بروتوكولات الهيدرولوجيا الخاصة بالصناعة

بالنسبة للمواقع التي لا تتوفر فيها شبكة عامة مستقرة، يمكن استخدام بوابة LoRaWAN أو وصلة راديو خاصة أو اتصال عبر الأقمار الصناعية.

الخطوة الرابعة: تعرض المنصة البيانات وتحللها

تعرض المنصة القراءات الحالية، والاتجاهات التاريخية، ومواقع الخرائط، وحالة الإنذار، وحالة المعدات.

يمكن للمشغلين مقارنة بيانات هطول الأمطار ومستوى المياه من محطات متعددة لفهم كيفية تحرك العاصفة عبر مستجمع المياه أو شبكة الصرف.

الخطوة الخامسة: تقييم قواعد الإنذار

يقارن النظام القياسات الحالية بالعتبات المحددة مسبقًا.

قد يتم إطلاق الإنذار بسبب:

• ارتفاع منسوب المياه
• ارتفاع سريع في مستوى المياه
• غزارة هطول الأمطار
• تراكم الأمطار
• سرعة تدفق عالية
• عطل في المستشعر
• انقطاع الاتصال
• انخفاض جهد البطارية
• اقتحام الخزانة
• عدة حالات تحدث معًا

الخطوة السادسة: إرسال التحذيرات

عند تأكيد حالة الإنذار، يرسل النظام إشعارات إلى المستخدمين المناسبين.

يمكن تحديد مستويات مخاطر مختلفة لكل إجراء. على سبيل المثال:

• قد يُنبه تنبيه منخفض المستوى موظفي المراقبة.
• قد يُبلغ تنبيه متوسط المستوى مديري الطوارئ المحليين.
• قد يؤدي الإنذار عالي المستوى إلى تشغيل صفارات الإنذار أو معدات الإنذار العامة.

كيف تعمل عتبات إنذار الفيضانات؟

تحدد عتبات الإنذار متى يجب على النظام التعامل مع القياس على أنه يحتمل أن يكون خطيرًا.

قد يستخدم نظام الإنذار الأساسي لمستوى الماء ثلاثة أو أربعة مستويات.

لا ينبغي نسخ العتبات مباشرة من مشروع آخر.

ينبغي تحديدها باستخدام:

• سجلات الفيضانات التاريخية
• بيانات المقطع العرضي للنهر
• قدرة التصريف المحلية
• قواعد تشغيل الخزان
• ارتفاع الطريق أو الجسر
• التعرض المجتمعي
• معايير التحذير الحكومية
• وقت الاستجابة للطوارئ

أجهزة الإنذار ذات المعلمة الواحدة

يتم تشغيل إنذار ذي معيار واحد عن طريق قياس واحد، مثل مستوى الماء الذي يتجاوز 5 أمتار.

هذه الطريقة بسيطة ولكنها قد تُنتج إنذارات غير ضرورية إذا كانت الظروف المحلية معقدة.

أجهزة إنذار متعددة المعايير

يستخدم جهاز الإنذار متعدد المعايير عدة شروط معًا.

على سبيل المثال:

• يتجاوز معدل هطول الأمطار بالساعة قيمة التحذير.
• يرتفع منسوب النهر بسرعة.
• تشير رطوبة التربة إلى تشبع التربة بالماء.
• كما أفادت محطات الرصد في المناطق الواقعة أعلى النهر بارتفاع منسوب المياه.

يمكن لهذه الطريقة أن توفر تقييماً أكثر موثوقية لظروف الفيضانات المتطورة.

إنذارات معدل التغير

يتم إطلاق إنذار معدل التغيير عندما يتغير أحد المعايير بسرعة كبيرة.

على سبيل المثال، قد يكون منسوب النهر لا يزال دون مستوى الإنذار الرسمي، ولكنه يرتفع بمعدل 20 سنتيمتراً كل عشر دقائق. وقد يبرر هذا التغير السريع إصدار إنذار مبكر قبل بلوغ العتبة المحددة.

تطبيقات شائعة لرصد الفيضانات

1. رصد فيضانات الأنهار

تقوم محطات الأنهار برصد هطول الأمطار ومستوى المياه وسرعتها والصور بشكل مستمر.

تساعد البيانات الواردة من المحطات الواقعة في اتجاه مجرى النهر وأسفله المشغلين على فهم حركة الفيضانات وتحديد المواقع التي قد تتجاوز فيها المياه المستويات الآمنة.

2. تحذير من الفيضانات المفاجئة

تُركّب أنظمة تصريف الفيضانات المفاجئة عادةً في الوديان الجبلية، والأحواض الصغيرة، والمناطق السياحية، والقرى، والطرق القريبة من التضاريس الوعرة.

نظراً لأن الفيضانات المفاجئة يمكن أن تتطور بسرعة، فإن هذه الأنظمة تتطلب ما يلي:

• فترات مراقبة قصيرة
• نقل البيانات بسرعة
• طاقة موثوقة
• صفارات الإنذار المحلية
• محطات قياس هطول الأمطار في المنبع
• الكشف السريع عن مستوى الماء

3. رصد غمر المياه في المناطق الحضرية

يركز رصد الفيضانات الحضرية على الطرق والأنفاق والجسور السفلية ومخارج الصرف الصحي والتقاطعات المنخفضة ومواقف السيارات والمساحات تحت الأرض.

قد يجمع النظام بين ما يلي:

• أجهزة استشعار مستوى المياه على الطرق
• مقاييس المطر
• الكاميرات
• حالة مضخة التصريف
• أجهزة استشعار مستوى فتحة التفتيش
• شاشات تحذير LED
• حواجز المرور

4. مراقبة الخزانات والسدود

تقوم أنظمة الخزانات بمراقبة مستوى المياه، وهطول الأمطار، والتدفقات الداخلة، والتصريف، وظروف المفيض، وتشغيل البوابات.

تدعم البيانات الإدارة الآمنة للخزانات وتساعد المشغلين على الاستجابة للأمطار الغزيرة أو التغيرات غير الطبيعية في مستوى المياه.

5. مراقبة قنوات الصرف

يمكن لمحطات المراقبة المثبتة على طول قنوات الصرف والعبارات تحديد ارتفاع منسوب المياه، وتقييد التدفق، والانسدادات، ومشاكل السعة.

يُعد هذا مفيدًا للمدن الذكية، والمناطق الصناعية، والمطارات، والطرق السريعة، ومواقع البناء الكبيرة.

6. رصد الفيضانات الساحلية والمد والجزر

تقوم الأنظمة الساحلية برصد مستوى المد والجزر، وارتفاع مستوى مياه العواصف، والأمواج، وهطول الأمطار، والرياح، وظروف الصرف.

غالباً ما يتم دمجها مع شبكات مراقبة الأرصاد الجوية والمحيطات.

7. مواقع البناء والتعدين

قد تواجه مواقع البناء الكبيرة والمناجم المكشوفة والأنفاق ومشاريع الهندسة تحت الأرض فيضانات ناجمة عن هطول الأمطار أو المياه الجوفية أو فشل الصرف أو خلل في المضخات.

تساعد أنظمة المراقبة في حماية العمال والمعدات والهياكل المؤقتة.

بنية مراقبة الفيضانات بتقنية إنترنت الأشياء

يربط نظام مراقبة الفيضانات بتقنية إنترنت الأشياء أجهزة الاستشعار الميدانية بالبرامج البعيدة ومعدات الإنذار.

تتمثل البنية المعمارية النموذجية فيما يلي:

أجهزة استشعار مراقبة الفيضانات ← مسجل بيانات أو وحدة طرفية عن بعد ← شبكة اتصالات ← خادم سحابي أو خادم خاص ← لوحة تحكم ونظام إنذار

تتيح بنية إنترنت الأشياء ما يلي:

• الوصول عن بعد
• إدارة محطات متعددة
• تحليل الاتجاهات التاريخية
• أجهزة الإنذار التلقائية
• تشخيص المعدات
• تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API)
• تقليل الفحص اليدوي
• استجابة أسرع للطوارئ

مع ذلك، لا يضمن اتصال إنترنت الأشياء موثوقية النظام تلقائيًا. فتركيب المستشعرات، ومصدر الطاقة، وتكرار الاتصالات، وتكوين المنصة، والصيانة، وإجراءات الإنذار، كلها أمور بالغة الأهمية.

كيفية اختيار نظام مناسب لمراقبة الفيضانات

تحديد مخاطر الفيضانات

حدد أولاً نوع الفيضان الذي يجب على النظام مراقبته.

تشمل المخاطر المحتملة ما يلي:

• فيضان النهر
• الفيضانات المفاجئة
• تجمع المياه في المناطق الحضرية
• فيضان الخزان
• فشل الصرف
• الفيضانات الساحلية
• فيضانات مواقع البناء

تتطلب المخاطر المختلفة مواقع مختلفة لأجهزة الاستشعار واستراتيجيات إنذار مختلفة.

تحديد المعايير المطلوبة

لا تحتاج كل محطة إلى كل جهاز استشعار.

قد تقوم محطة أساسية برصد هطول الأمطار ومستوى المياه. أما المحطة الأكثر شمولاً فقد تتضمن سرعة الرياح، والطقس، ورطوبة التربة، والفيديو، وأجهزة الإنذار المحلية.

اختر المعايير التي تدعم القرارات التشغيلية بشكل مباشر.

تقييم ظروف الموقع

تشمل العوامل المهمة للموقع ما يلي:

• عرض النهر
• ارتفاع تركيب المستشعر
• نطاق مستوى المياه المتوقع
• الرواسب والحطام العائم
• تغطية الشبكة
• التعرض لأشعة الشمس
• سهولة الوصول في حالات الفيضانات
• خطر الصواعق
• درجة الحرارة والرطوبة
• خطر التخريب

تؤثر ظروف الموقع على اختيار الغلاف، وتقنية الاستشعار، وهيكل التركيب، ومصدر الطاقة، وطريقة الاتصال.

اختر مستشعر مستوى الماء المناسب

يمكن لأجهزة الرادار أو أجهزة الاستشعار فوق الصوتية التي لا تتطلب التلامس أن تقلل من التلامس المباشر مع مياه الفيضانات والرواسب والحطام.

قد تكون أجهزة استشعار الضغط مناسبة للتركيبات المحمية ولكنها تتطلب ملامسة الماء وقد تحتاج إلى تنظيف أكثر تكرارًا.

ينبغي مراعاة ما يلي عند اختيار المستشعر:

• نطاق القياس
• دقة
• المنطقة العمياء
• زاوية الشعاع
• ظروف سطح الماء
• مسافة التركيب
• متطلبات الصيانة
• تصنيف الحماية البيئية

اختر وسيلة اتصال موثوقة

ينبغي اختيار تكنولوجيا الاتصالات وفقًا للمسافة والتضاريس وتغطية الشبكة وحجم البيانات ومتطلبات الاستجابة.

قد يكون استخدام تقنية الجيل الرابع مناسبًا في المناطق التي تتمتع بتغطية خلوية مستقرة. وقد تكون تقنية LoRaWAN مفيدة للمحطات المتعددة القريبة. أما الاتصالات عبر الأقمار الصناعية فقد تكون ضرورية للمواقع الحيوية الواقعة خارج نطاق تغطية الشبكات العامة.

قد تستخدم المشاريع عالية المخاطر قنوات اتصال أساسية واحتياطية.

خطط لإمدادات الطاقة

غالباً ما تستخدم المحطات النائية الألواح الشمسية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن.

ينبغي أن يدعم نظام الطاقة ما يلي:

• تشغيل المستشعر
• تسجيل البيانات
• تواصل
• الكاميرات
• أجهزة الإنذار
• عدة أيام من ضوء الشمس المنخفض
• زيادة الإبلاغ أثناء العواصف

ينبغي حساب استهلاك الطاقة للمحطة بأكملها، وليس فقط لأجهزة الاستشعار.

حدد منطق الإنذار

قبل النشر، حدد ما يلي:

• من يتلقى كل إنذار؟
• ما هي العتبات التي تنطبق؟
• كيفية التحقق من الإنذارات
• ما هي الإجراءات التي تتبع كل إنذار؟
• ما إذا كانت معدات الإنذار المحلية قد تم تفعيلها
• كيفية التعامل مع الإنذارات الكاذبة
• كيفية تخزين سجلات الإنذار

يوفر نظام مراقبة الفيضانات معلومات، لكن إجراءات الطوارئ هي التي تحدد كيفية استخدام تلك المعلومات.

ضع في اعتبارك متطلبات التكامل

قد يحتاج النظام إلى الاتصال بما يلي:

• منصات الهيدرولوجيا الحكومية
• أنظمة إدارة الطوارئ
• أنظمة سكادا
• منصات المدن الذكية
• قواعد بيانات الطقس
• أنظمة التحكم في الصرف
• خرائط نظم المعلومات الجغرافية
• تطبيقات الهاتف المحمول
• واجهات برمجة التطبيقات التابعة لجهات خارجية

تأكد من ملكية البيانات، والبروتوكول، ونشر الخادم، والأمن السيبراني، ومتطلبات واجهة برمجة التطبيقات قبل اختيار المعدات.

خطة الصيانة

تعمل معدات مراقبة الفيضانات في بيئات خارجية قاسية.

ينبغي أن تتضمن خطة الصيانة ما يلي:

• فحص المستشعرات
• تنظيف مقياس المطر
• تنظيف الألواح الشمسية
• اختبار البطارية
• فحص الكاميرا
• اختبار التواصل
• اختبار الإنذار
• معايرة
• تحديثات البرامج الثابتة
• فحص هيكل التركيب

ينبغي تصميم الأنظمة الموجودة في المناطق المعرضة للفيضانات بحيث يمكن إتمام الصيانة بأمان.

ما هي المعدات اللازمة لمحطة رصد الفيضانات الأساسية؟

تتضمن المحطة الأساسية عادةً ما يلي:

• مقياس المطر
• مستشعر مستوى الماء
• مسجل البيانات أو وحدة التحكم عن بعد
• جهاز اتصال من الجيل الرابع، أو LoRaWAN، أو الراديو، أو الأقمار الصناعية
• لوحة شمسية وبطارية
• حظيرة خارجية
• هيكل التثبيت
• منصة مراقبة السحابة
• وظيفة إشعارات الإنذار

قد تشمل المعدات الاختيارية ما يلي:

• آلة تصوير
• مستشعر سرعة التدفق
• أجهزة استشعار الطقس
• مستشعر رطوبة التربة
• صفارة إنذار
• شاشة عرض LED
• اتصالات احتياطية
• الحماية من الصواعق
• عرض البيانات المحلية

فوائد نظام مراقبة الفيضانات

يمكن للنظام المصمم بشكل صحيح أن يوفر العديد من الفوائد التشغيلية.

تحديد المخاطر مبكراً

تساعد البيانات المستمرة المتعلقة بهطول الأمطار ومستوى المياه في تحديد ظروف الفيضانات المتطورة في وقت أبكر من عمليات التفتيش اليدوية الدورية.

استجابة أسرع للطوارئ

تعمل أجهزة الإنذار الآلية على تقليل التأخير بين اكتشاف حالة خطرة وإخطار الموظفين المسؤولين.

المراقبة عن بعد

يمكن للمشغلين مراقبة العديد من الأنهار والخزانات والطرق ونقاط التصريف دون الحاجة إلى السفر إلى كل موقع.

تحليل تاريخي أفضل

تدعم البيانات المخزنة تحليل الفيضانات، وتخطيط البنية التحتية، وتعديل العتبات، وإعداد التقارير بعد وقوع الحدث.

تحسين رؤية المعدات

يمكن للمنصة مراقبة جهد البطارية، وحالة الاتصال، وصحة المستشعرات، وتوافر المحطة.

نشر قابل للتوسع

يمكن إضافة محطات مراقبة وأجهزة استشعار وكاميرات وأجهزة إنذار إضافية مع توسع المشروع.

القيود التي يجب مراعاتها

لا يمكن لنظام مراقبة الفيضانات أن يمنع كل فيضان.

تعتمد فعاليته على:

• اختيار المستشعر الصحيح
• التركيب الصحيح
• اتصال موثوق
• إمداد طاقة مستقر
• عتبات الإنذار المناسبة
• الصيانة الدورية
• إجراءات طوارئ واضحة
• استجابة بشرية في الوقت المناسب

يمكن أن تتأثر أجهزة الاستشعار أيضًا بالحطام والرواسب والأمواج والتكثيف والبرق والكابلات التالفة وسوء التركيب أو فشل الاتصال.

لهذا السبب، ينبغي أن تستخدم مشاريع الإنذار المبكر بالفيضانات الحرجة مراقبة حالة المعدات، والاتصالات الاحتياطية، وقنوات الإنذار المتعددة، والتحقق الميداني الدوري.

التعليمات

1. ما هو الغرض الرئيسي من نظام مراقبة الفيضانات؟

الهدف الرئيسي هو جمع بيانات هطول الأمطار ومستوى المياه والتدفق والموقع في الوقت الفعلي حتى يمكن اكتشاف مخاطر الفيضانات المتزايدة وإبلاغها قبل أن تصبح الظروف خطيرة.

2. ما هي أجهزة الاستشعار المستخدمة في مراقبة الفيضانات؟

تشمل أجهزة استشعار مراقبة الفيضانات الشائعة مقاييس المطر، وأجهزة استشعار مستوى المياه بالرادار أو الموجات فوق الصوتية، وأجهزة استشعار مستوى الضغط، وأجهزة استشعار سرعة التدفق، وأجهزة استشعار رطوبة التربة، وأجهزة استشعار الطقس، والكاميرات.

3. كيف يرسل نظام الإنذار بالفيضانات التنبيهات؟

يمكن إرسال التنبيهات عبر الرسائل النصية القصيرة، والبريد الإلكتروني، وتطبيقات الهاتف المحمول، والمنصات السحابية، وصفارات الإنذار، وشاشات LED، وأنظمة الراديو، أو منصات الطوارئ التابعة لجهات خارجية.

4. هل يمكن لنظام مراقبة الفيضانات أن يعمل بدون تغطية شبكة الهاتف المحمول؟

نعم. اعتمادًا على الموقع، يمكن للنظام استخدام LoRaWAN أو الراديو الخاص أو الإيثرنت أو الاتصالات عبر الأقمار الصناعية أو مزيج من الشبكات الأساسية والاحتياطية.

5. ما هو معدل جمع بيانات مراقبة الفيضانات؟

قد تُجمع البيانات كل بضع ثوانٍ، أو كل دقيقة، أو كل خمس دقائق، أو على فترات أطول. ويمكن زيادة وتيرة الإبلاغ أثناء هطول الأمطار الغزيرة أو ارتفاع منسوب المياه بسرعة.

6. ما الفرق بين رصد الفيضانات والتنبؤ بالفيضانات؟

يقيس رصد الفيضانات الظروف الميدانية الحالية. أما التنبؤ بالفيضانات فيستخدم بيانات الرصد، والتنبؤات الجوية، والنماذج الهيدرولوجية، والمعلومات التاريخية لتقدير ظروف الفيضانات المستقبلية.

7. هل يمكن لشركة JW-IoT توفير معدات مخصصة لمراقبة الفيضانات؟

نعم. يمكن لـ JW-IoT أن تجمع بين أجهزة استشعار هطول الأمطار، وأجهزة استشعار مستوى المياه، وأجهزة الاتصال، ومعدات جمع البيانات، والكاميرات، ومنصات الحوسبة السحابية، وأجهزة الإنذار وفقًا لمتطلبات الموقع والمشروع.

8. هل يمكن لـ JW-IoT دمج بيانات مراقبة الفيضانات في منصة موجودة؟

يمكن دعم التكامل من خلال بروتوكولات الاتصال، MQTT، Modbus، TCP/IP، واجهات برمجة التطبيقات، أو واجهات البيانات المخصصة، وذلك اعتمادًا على النظام الأساسي الحالي ومواصفات المشروع.

9. هل الكاميرا ضرورية لكل محطة مراقبة؟

لا، الكاميرات مفيدة للتحقق البصري، لكنها ليست ضرورية في كل محطة. وتكون ذات قيمة أكبر في المواقع عالية الخطورة مثل الجسور والطرق والأنفاق ومجاري تصريف المياه.

خاتمة

يجمع نظام مراقبة الفيضانات بين أجهزة الاستشعار، وجمع البيانات، والاتصالات، والبرمجيات، ومعدات الإنذار لتوفير معلومات مستمرة حول تطور ظروف الفيضانات.

لا تقتصر الأنظمة الأكثر فعالية على مجرد رصد ارتفاع منسوب المياه، بل تجمع بين بيانات هطول الأمطار، واتجاهات منسوب المياه، وظروف التدفق، وصور الموقع، وحالة المعدات، وقواعد الإنذار المصممة جيداً لمساعدة المشغلين على اتخاذ قرارات أسرع وأكثر استنارة.

ينبغي أن يبدأ تصميم النظام بدراسة مخاطر الفيضانات المحلية، ووقت الاستجابة المطلوب، وظروف الموقع، وتغطية الاتصالات، وإجراءات الطوارئ. وبمجرد وضوح هذه المتطلبات، يمكن اختيار أجهزة الاستشعار وتقنيات الاتصال المناسبة لكل موقع مراقبة.

بالنسبة للأنهار والخزانات وأنظمة الصرف الصحي الحضرية وأحواض تصريف المياه الجبلية والطرق وغيرها من المناطق المعرضة للفيضانات، توفر JW-IoT أجهزة استشعار قابلة للتكوين وأجهزة اتصال ومنصات مراقبة عن بعد وحلولاً متكاملة نظام مراقبة الفيضانات حلول.