Integrierter Radar-Durchflusssensor im städtischen Hochwasser- und Staunässe-Frühwarnsystem von Seoul

1. Projekthintergrund und Herausforderung

Seoul, Südkorea, eine hochmoderne Metropole, steht vor großen Herausforderungen durch Staunässe in den Städten. Die ausgedehnten unterirdischen Räume (U-Bahnen, unterirdische Einkaufszentren), die hohe Bevölkerungsdichte und die wertvollen Vermögenswerte machen die Stadt extrem anfällig für Überschwemmungen durch starke Regenfälle. Herkömmliche berührungsbasierte Geräte zur Überwachung von Wasserstand und Fließgeschwindigkeit (z. B. Druckmessumformer, mechanische Propellerzähler) sind sehr anfällig für Verstopfungen durch Ablagerungen, Sedimente und Korrosion in Abwasser- und Regenwasserrohren sowie Entwässerungskanälen. Dies führt zu Datenverlust, Genauigkeitsverlust und hohen Wartungskosten.

Die Stadtverwaltung benötigte dringend eine Lösung für die Echtzeit-Überwachung hydrologischer Daten an wichtigen Entwässerungspunkten (z. B. Durchlässen, Wehren, Flüssen) mit geringem Wartungsaufwand, um zuverlässige Daten für städtische Hochwassermodelle bereitzustellen und so präzise Frühwarnungen und die wissenschaftliche Koordinierung von Notfallmaßnahmen zu ermöglichen.

2. Die Lösung: Integrierter Radar-Durchflusssensor

Im Rahmen des Projekts wurde der berührungslose integrierte Radar-Durchflusssensor als zentrales Überwachungsgerät ausgewählt, das an kritischen Wehren an städtischen Flüssen, Hauptentwässerungsdurchlässen und Überlaufauslässen von Mischwasserkanälen (CSO) eingesetzt wird.

• Technisches Prinzip:
  • Wasserstandsmessung: Ein Radar-Wasserstandsmesser am Sensor sendet Mikrowellenimpulse in Richtung Wasseroberfläche und empfängt das Echo. Anhand der Zeitdifferenz wird die Wasserstandshöhe präzise berechnet.
  • Messung der Fließgeschwindigkeit: Der Sensor nutzt das Doppler-Radar-Prinzip und sendet Mikrowellen einer bestimmten Frequenz zur Wasseroberfläche. Die Oberflächengeschwindigkeit der Strömung wird durch Messung der Frequenzänderung des zurückgesendeten Signals (Dopplerverschiebung) berechnet.
  • Berechnung der Durchflussrate: Integrierte Algorithmen verwenden den in Echtzeit gemessenen Wasserstand und die Oberflächengeschwindigkeit in Kombination mit vorab eingegebenen Kanalquerschnittsparametern (z. B. Kanalbreite, Neigung, Manning-Koeffizient), um automatisch die momentane Durchflussrate und das gesamte Durchflussvolumen in Echtzeit zu berechnen.

3. Anwendungsimplementierung

1. Einsatz vor Ort: Sensoren wurden unter Brücken oder an speziellen Masten installiert und senkrecht auf die Wasseroberfläche gerichtet, ohne dass es zu physischem Kontakt kam, um Stöße durch schwimmende Abfälle und Verstopfungen zu vermeiden.
2. Datenerfassung und -übertragung: Die Sensoren sind rund um die Uhr in Betrieb und erfassen minütlich Daten zu Wasserstand, Geschwindigkeit und Durchfluss. Die Daten werden in Echtzeit über 4G/5G-Netzwerke an die Smart Water Management-Cloud-Plattform von Seoul übertragen.
3. Systemintegration und Frühwarnung:
   • Die Cloud-Plattform integriert Daten von allen Überwachungspunkten und verknüpft sie mit Niederschlagsvorhersagedaten vom Radar der Wetterbehörde.
   • Wenn die Durchflussrate oder der Wasserstand an einem beliebigen Überwachungspunkt schnell ansteigt und voreingestellte Schwellenwerte überschreitet, löst das System automatisch einen Staunässealarm aus.
   • Alarminformationen werden in Echtzeit auf einer „digitalen Zwillingskarte“ in der Notrufzentrale der Stadt angezeigt und weisen auf Hochrisikogebiete hin.
4. Koordinierte Reaktion: Basierend auf den Warnungen kann die Kommandozentrale proaktiv Reaktionen ausführen:
   • Öffentliche Warnungen herausgeben: Senden Sie 避险 (bì xiǎn -避险)-Benachrichtigungen über mobile Apps und soziale Medien an die Bewohner der betroffenen Gebiete.
   • Entwässerungsanlagen aktivieren: Aktivieren oder erhöhen Sie die Leistung nachgelagerter Pumpstationen aus der Ferne, um präventiv Kapazitäten im Entwässerungsnetz zu schaffen.
   • Verkehrsmanagement: Weisen Sie die Verkehrsbehörden an, Unterführungen und tiefer gelegene Straßen vorübergehend zu sperren.

4. Verkörperte technische Vorteile

• Berührungslose Messung, wartungsfrei: Behebt die Probleme von Kontaktsensoren, die anfällig für Verstopfungen und Beschädigungen sind, vollständig und reduziert so die Betriebskosten und das Risiko von Datenverlusten erheblich. Ideal für städtisches Abwasser und Regenwasser mit hohem Schmutzanteil.
• Hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit: Die Radarmessung wird nicht durch Wassertemperatur, -qualität oder Sedimentgehalt beeinflusst und liefert selbst bei Sturmspitzen stabile und zuverlässige Daten.
• Allwetterbetrieb: Unabhängig von Licht- oder Wetterbedingungen (z. B. starker Regen, Dunkelheit) ist das Gerät in der Lage, während eines Sturms vollständige hydrologische Daten zu erfassen.
• Drei-in-Eins-Integration, Mehrzweck: Ein einziges Gerät ersetzt herkömmliche separate Wasserstandsanzeiger, Fließgeschwindigkeitsmesser und Durchflussmesser, vereinfacht die Systemarchitektur und senkt die Beschaffungs- und Installationskosten.

5. Projektergebnisse

Durch die Implementierung dieses Systems wurde das Hochwassermanagement in Seoul von einem Modell der „passiven Reaktion“ zu einem Modell der „aktiven Vorhersage und präzisen Prävention“ umgestaltet.

• Verbesserte Warnzeit: Bietet eine kritische Vorlaufzeit von 30 Minuten bis 1 Stunde für die Notfallreaktion.
• Geringere wirtschaftliche Verluste: Durch eine wirksame Koordination und Warnung konnten größere wirtschaftliche Verluste durch überflutete unterirdische Räume und Verkehrsstörungen deutlich minimiert werden.
• Optimierte Infrastrukturinvestitionen: Die Sammlung langfristiger, genauer Durchflussdaten lieferte eine wissenschaftliche Grundlage für die Modernisierung, Renovierung und Planung des städtischen Entwässerungsnetzes und ermöglichte so effizientere und fundiertere Investitionsentscheidungen.
• Verbessertes Sicherheitsgefühl der Öffentlichkeit: Transparente Warninformationen haben das Vertrauen der Öffentlichkeit in die Fähigkeit der Regierung, mit extremen Wetterereignissen umzugehen, gestärkt.
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• Kompletter Satz von Servern und Software-Funkmodul, unterstützt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

  Weitere Radar-Durchflusssensoren Information,

  wenden Sie sich bitte an Honde Technology Co., LTD.

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