सियोल की शहरी बाढ़ और जलभराव पूर्व चेतावनी प्रणाली में एकीकृत रडार प्रवाह सेंसर

1. परियोजना पृष्ठभूमि और चुनौती

दक्षिण कोरिया का एक अत्यधिक आधुनिक महानगर, सियोल, शहरी जलभराव की गंभीर चुनौतियों का सामना कर रहा है। इसके विशाल भूमिगत स्थान (सबवे, भूमिगत शॉपिंग सेंटर), घनी आबादी और उच्च मूल्य वाली संपत्तियाँ, शहर को भारी वर्षा से होने वाले बाढ़ के खतरों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील बनाती हैं। पारंपरिक संपर्क-आधारित जल स्तर और प्रवाह वेग निगरानी उपकरण (जैसे, प्रेशर ट्रांसड्यूसर, मैकेनिकल प्रोपेलर मीटर) सीवर और वर्षा जल पाइपों और जल निकासी चैनलों में मलबे, तलछट और जंग के कारण अवरुद्ध होने के लिए अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। इससे डेटा हानि, सटीकता में कमी और उच्च रखरखाव लागत होती है।

नगरपालिका प्राधिकारियों को प्रमुख जल निकासी बिंदुओं (जैसे, पुलिया, बांध, नदियाँ) पर जल विज्ञान संबंधी आंकड़ों की वास्तविक समय, सटीक और कम रखरखाव वाली निगरानी के लिए तत्काल समाधान की आवश्यकता थी, ताकि शहरी बाढ़ मॉडल के लिए विश्वसनीय इनपुट उपलब्ध कराया जा सके, जिससे सटीक प्रारंभिक चेतावनियाँ और वैज्ञानिक आपातकालीन प्रतिक्रिया समन्वय संभव हो सके।

2. समाधान: एकीकृत रडार फ्लो सेंसर

परियोजना में गैर-संपर्क एकीकृत रडार प्रवाह सेंसर को मुख्य निगरानी उपकरण के रूप में चुना गया, जिसे शहरी नदियों, मुख्य जल निकासी पुलियों और संयुक्त सीवर ओवरफ्लो (सीएसओ) आउटलेट पर महत्वपूर्ण बांधों पर तैनात किया गया।

• तकनीकी सिद्धांत:
  • जल स्तर मापन: सेंसर पर लगा एक रडार जल स्तर गेज पानी की सतह की ओर माइक्रोवेव तरंगें उत्सर्जित करता है और प्रतिध्वनि ग्रहण करता है। समय के अंतर के आधार पर जल स्तर की ऊँचाई की सटीक गणना की जाती है।
  • प्रवाह वेग मापन: सेंसर डॉप्लर रडार सिद्धांत का उपयोग करता है, जो पानी की सतह की ओर एक विशिष्ट आवृत्ति पर माइक्रोवेव उत्सर्जित करता है। प्रवाह के सतही वेग की गणना लौटे सिग्नल की आवृत्ति में परिवर्तन (डॉप्लर शिफ्ट) को मापकर की जाती है।
  • प्रवाह दर गणना: अंतर्निहित एल्गोरिदम वास्तविक समय में मापे गए जल स्तर और सतह वेग का उपयोग करते हैं, जो पूर्व-इनपुट चैनल क्रॉस-सेक्शन मापदंडों (जैसे, चैनल की चौड़ाई, ढलान, मैनिंग गुणांक) के साथ मिलकर वास्तविक समय में तात्कालिक प्रवाह दर और कुल प्रवाह मात्रा की स्वचालित रूप से गणना करते हैं।

3. अनुप्रयोग कार्यान्वयन

1. साइट पर तैनाती: सेंसरों को पुलों के नीचे या समर्पित खंभों पर स्थापित किया गया था, जो बिना किसी भौतिक संपर्क के पानी की सतह पर लंबवत रूप से लक्षित थे, जिससे तैरते हुए मलबे और अवरोध के प्रभाव से बचा जा सके।
2. डेटा अधिग्रहण और संचरण: सेंसर 24/7 काम करते हैं और हर मिनट जल स्तर, वेग और प्रवाह डेटा एकत्र करते हैं। डेटा 4G/5G नेटवर्क के माध्यम से सियोल के स्मार्ट वाटर मैनेजमेंट क्लाउड प्लेटफ़ॉर्म पर वास्तविक समय में प्रेषित किया जाता है।
3. सिस्टम एकीकरण और प्रारंभिक चेतावनी:
   • क्लाउड प्लेटफॉर्म सभी निगरानी बिंदुओं से डेटा को एकीकृत करता है और इसे मौसम विज्ञान एजेंसी के रडार से प्राप्त वर्षा पूर्वानुमान डेटा के साथ जोड़ता है।
   • जब किसी भी निगरानी बिंदु पर प्रवाह दर या जल स्तर तेजी से बढ़ता है और पूर्व-निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से जलभराव की चेतावनी जारी कर देता है।
   • चेतावनी संबंधी जानकारी शहर के आपातकालीन कमांड सेंटर में "डिजिटल ट्विन" मानचित्र पर वास्तविक समय में प्रदर्शित की जाती है, जो उच्च जोखिम वाले क्षेत्रों को चिन्हित करती है।
4. समन्वित प्रतिक्रिया: अलर्ट के आधार पर, कमांड सेंटर सक्रिय रूप से प्रतिक्रियाएं निष्पादित कर सकता है:
   • सार्वजनिक चेतावनी जारी करें: प्रभावित क्षेत्रों के निवासियों को मोबाइल ऐप और सोशल मीडिया के माध्यम से 避险 (bì xiǎn -避险) सूचनाएं भेजें।
   • जल निकासी सुविधाओं को सक्रिय करें: जल निकासी नेटवर्क में क्षमता का पूर्व-निर्माण करने के लिए डाउनस्ट्रीम पम्पिंग स्टेशनों की शक्ति को दूर से सक्रिय करें या बढ़ाएँ।
   • यातायात प्रबंधन: यातायात अधिकारियों को अंडरपास और निचली सड़कों को अस्थायी रूप से बंद करने का निर्देश दें।

4. सन्निहित तकनीकी लाभ

• संपर्क रहित मापन, रखरखाव-मुक्त: संपर्क सेंसरों के जाम होने और क्षतिग्रस्त होने की समस्या का पूरी तरह से समाधान करता है, जिससे परिचालन लागत और डेटा हानि के जोखिम में उल्लेखनीय कमी आती है। शहरी अपशिष्ट जल और उच्च मलबे वाले तूफानी जल के लिए आदर्श।
• उच्च सटीकता और विश्वसनीयता: रडार मापन जल के तापमान, गुणवत्ता या तलछट सामग्री से अप्रभावित रहता है, तथा तूफानी प्रवाह के चरम के दौरान भी स्थिर और विश्वसनीय डेटा प्रदान करता है।
• सभी मौसम में परिचालन: प्रकाश या मौसम की स्थिति (जैसे, भारी वर्षा, अंधेरा) से अप्रभावित, तूफान की घटना के दौरान संपूर्ण जलविज्ञान संबंधी डेटा को कैप्चर करने में सक्षम।
• तीन-में-एक एकीकरण, बहुउद्देश्यीय: एक एकल उपकरण पारंपरिक पृथक जल स्तर गेज, प्रवाह वेग मीटर और प्रवाह मीटर की जगह लेता है, जिससे सिस्टम आर्किटेक्चर सरल हो जाता है और खरीद और स्थापना लागत कम हो जाती है।

5. परियोजना परिणाम

इस प्रणाली के कार्यान्वयन ने सियोल के बाढ़ प्रबंधन को “निष्क्रिय प्रतिक्रिया” मॉडल से “सक्रिय पूर्वानुमान और सटीक रोकथाम” में बदल दिया।

• बेहतर चेतावनी समयबद्धता: आपातकालीन प्रतिक्रिया के लिए महत्वपूर्ण 30 मिनट से 1 घंटे का समय प्रदान किया गया।
• आर्थिक नुकसान में कमी: प्रभावी समन्वय और चेतावनियों से भूमिगत स्थानों में बाढ़ और यातायात व्यवधान से होने वाले बड़े आर्थिक नुकसान में उल्लेखनीय कमी आई।
• अनुकूलित अवसंरचना निवेश: दीर्घकालिक, सटीक प्रवाह डेटा के संचय ने शहरी जल निकासी नेटवर्क के उन्नयन, नवीनीकरण और नियोजन के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान किया, जिससे निवेश निर्णय अधिक कुशल और न्यायसंगत हो गए।
• सुरक्षा के प्रति जनता की बढ़ी हुई भावना: पारदर्शी चेतावनी सूचना से चरम मौसम की घटनाओं से निपटने में सरकार की क्षमता में जनता का विश्वास बढ़ा।
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• सर्वर और सॉफ्टवेयर वायरलेस मॉड्यूल का पूरा सेट, RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN का समर्थन करता है

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