SYSTEM MONITORINGU POWODZIOWEGO

Transkrypt

1 SYSTEM MONITORINGU POWODZIOWEGO Czeriec 2010

2 SPIS TREŚCI 1. Wproadzenie. 2. Zastosoanie 3. Opis systemu. 4. Funkcje systemu. 5. Elementy składoe systemu. 6. Schemat pracy systemu. 7. Cechy systemu. 8. Schemat graficzny systemu monitoringu poodzioego. 9. Automatyczny system telefonicznego ostrzegania mieszkańcó terenó zagrożonych. 10.Podsumoanie.

3 1. Wproadzenie. Prezentoany system stanoi istotny element, ognio Lokalnego Systemu Ostrzeżeń Poodzioych. Pełny, kompleksoy LSOP składać się poinien z takich elementó jak: - monitoroanie i prognozoanie; - identyfikacja ocena zagrożeń; - poiadamianie i ostrzeganie; - reagoanie; - ocena i rozój systemu; - edukacja i szkolenia. W łańcuchu tym istotna rolę spełnia prezentoany system monitoringu. Jest to autonomiczna sieć lokalna oparta o zautomatyzoaną sieć pomiaroą pracującą zaróno sezonie poodzioym tj. okresie silnych opadó jak i poza nim. Pomiary przesyłanie informacji do sztabu poiatoego gminnego odbyają się automatycznie. Transmisja danych do centró dyspozycyjnych dokonyana jest poprzez sieć telefonii komórkoej (SMS). System przeznaczony jest do monitoroania stanu ody - średnich i dużych rzek. Może być ykorzystany do budoy lokalnego modelu prognostycznego do oceny potencjalnego zagrożenia. Program automatycznie generuje kroczącą prognozę na 1-2 godziny. Niezależnie od tego, na podstaie historycznych danych dotyczących m.in. ziązkó odoskazoych, oparciu o podobne sytuacje hydrometeorologiczne - można prognozoać możliość ystąpienia poodzi ybranych punktach (stan ody i czas kiedy ystąpi) a także torzyć scenariusze (symulacje) rozoju sytuacji m.in.: skazanie granic zaleó, listę zagrożonych obiektó mieszkańcó bądź praconikó. Realnym jest stosunkoo niedługim czasie zgromadzenie systemie - łasnej bazy historycznych danych pomiaroych. Umożlii to sformułoanie zależności pomiędzy parametrami rzecznych a stopniem zagrożenia lokalnej społeczności. Zależności te pozolą następnie ustalić artości progoe dla każdej z oddzielnie. Podstaoym źródłem prognoz zenętrznych są czerpane z IMGW prognozy meteorologiczne określające: opady, iatry eentualnie stan ody. Opracoanie zaiera opis systemu odniesieniu do rzek iększych i średnich (np. Dunajec, Biała, Wisłoka, Łososina itp.). Na rzekach tych przebieg zjaisk liczony jest dniach, zaś dynamika okresach kilku a naet kilkunastogodzinnych. Autorzy systemu mają śiadomość, iż jest to jedynie pierszy krok łańcuchu działań mających na celu praidłoą reakcję mieszkańcó służb na niezaodnie i terminoo dostarczone ostrzeżenia. Wyczerpujący opis kompleksoego systemu ostrzeżeń, jego elementó a także arunkó popranego funkcjonoania zaiera opracoany przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Oddział Krakoie przeodnik: Zdążyć przed poodzią (ydanie łasne IMGW, 2005 r.).

4 2. Zastosoanie. Podstaoym arunkiem skuteczności działań szelkich struktur kryzysoych jest szybki (najlepiej natychmiastoy) dostęp do iarygodnych informacji pozalających ocenić rzeczyisty prognozoany stopień skali zagrożenia. W przypadku zagrożeń poodzioych dotyczy to informacji o stanie ód i parametró meteorologicznych na obszarze objętym zagrożeniem. Dotychczasoy sposób pozyskiania tych informacji, oparty na okresoym (zbyt rzadkim) rejestroaniu poziomu ód przez obseratoró, nie garantoał praidłoej oceny zagrożenia a tym bardziej, nie pozalał na prognozoanie rozoju sytuacji kryzysoej. System umożliia ciągłe monitoroanie zagrożenia. Stosując odpoiednie, specjalistyczne oprogramoanie, można niemal natychmiast uzyskiać ocenę aktualnego stanu jak rónież dane yjścioe do budoy prognoz rozoju zagrożenia kryzysoego. Wiedza ta umożliia podejmoanie operacyjnych, niezbędnych decyzji dotyczących środkó działań ratoniczych. System dostarcza danych pozalających rónież na symuloanie potencjalnych zagrożeń i przygotoanie przez odpoiedzialne służby strategii konkretnych planó działania. Dośiadczenia ostatnich poodzi, a szczególności katastrofalnej poodzi roku 1997 potierdziły, że koszty budoy systemó ostrzegania i przecidziałania są skromnym ułamkiem strat materialnych, spoodoanych poodzią. Prezentoany system monitoringu odpoiada potrzebom lokalnej administracji terenoej głónie na poziomie poiatu ale też i gminy; zaś poprzez zastosoanie technik internetoych - udostępnia dane informacje szerokiemu gronu zainteresoanych odbiorcó (mieszkańcy, praconicy). Może też być przydatny jednostkom, podmiotom, które profesjonalnie zajmują się gospodarką odnoenergetyczną, retencją i gospodarką odną skali mniejszych lub iększych zleni. 3. Opis systemu. System monitoringu poodzioego przeznaczony jest do bieżącego pomiaru stanu ody rzece sytuacjach zagrożenia poodzioego i przekazyaniu tych ynikó do sztabó kryzysoych. System bazuje na autonomicznych stacjach pomiaroych przekazujących yniki pomiaró do centrali poprzez system telefonii komórkoej. Pomiar poziomu ody odbya się na zasadzie pomiaru odległości pomiędzy głoicą miernika zamocoanego na moście a lustrem ody. Położenie głoicy przekrój koryta rzeki yznaczane są poprzez dokonane cześniej dokładne pomiary geodezyjne. Do izualizacji danych pomiaroych ykorzystano serer stron WWW, dzięki czemu każdy, kto ma dostęp do Internetu, może poprzez przeglądarkę obejrzeć aktualny stan rzeki. Dla ybranej grupy osób tj. praconikó odpoiedzialnych za organizację akcji ze strony: straży pożarnej, policji, starosty, Centrum Zarządzania Kryzysoego innych (na żądanie z ich strony) ysyłane są SMS y z informacją o aktualnym stanie ody e szystkich lub tylko ybranych punktach pomiaroych, przyroście ody ciągu ostatniej godziny a także o przeidyanym czasie osiągnięcia stany alarmoego. System może spółpracoać z różnymi systemami ostrzegania i poiadamiania.

5 4. Funkcje systemu Funkcje realizoane trybie automatycznym: a) Wykonyanie pomiaró punkcie pomiaroym zgodnie z cześniej ustaloną częstotliością. b) Transmisja danych i poleceń pomiędzy stacją bazoą a stacjami pomiaroymi c) Agregoanie i przetarzanie pomiaró bazie danych. d) Zmiana częstotliości ykonyania pomiaró zależności od osiągniętego poziomu ody (stan ostrzegaczy, stan alarmoy). e) Stałe yliczanie przyrostó poziomu ody (delty). f) Sygnał audio-izualny bazoej przypadku: przekroczenia stanu ostrzegaczego każdego punktu pomiaroego; przekroczenia stanu alarmoego każdego punktu pomiaroego; kradzieży lub niezamierzonego zdjęcia każdej pomiaroej; spadku napięcia akumulatora poniżej stanu krytycznego każdej ; g) Każdoe ysyłanie meldunku do skazanej osoby (lub osób) przypadku, gdy zaistnieją zdarzenia ykazane poyżej punkcie f. h) Generoanie krótkoterminoych prognoz stanó ody ich przyrostó. i) Wyśietlanie aktualnych, najśieższych pomiaró stanu ody e szystkich punktach pomiaroych jednocześnie. j) Graficzna prezentacja następujących informacji: fotografia mostu zamocoanej pomiaroej; przekrój geodezyjny koryta rzeki. Przekrój inien naiązyać do rzędnych państoych. Na przekroju tym uidocznione inny być: - die rónoległe podziałki (rzędne): ysokość lustra ody cm ysokość npm. - faktyczny, aktualny poziom lustra ody (napełnienie koryta), - zaznaczone stany: ostrzegaczy alarmoy - bieżąca, stale aktualizoana informacja liczboa dotycząca: ysokości lustra ody, przyrostu czasu ostatniego pomiaru k) zestaienie (tabela) zaierająca dzieięć ostatnich pomiaró: ysokość lustra ody przyrostó raz z czasami ich dokonania; l) pełny ykaz szystkich (punktó) pomiaroych raz z ich lokalizacją a także informacją o obsadzeniu lub nieobsadzeniu poszczególnych ; m) ykres stanó ody okresie ostatnich 24 godzin raz z prognozą; n) ykres przyrostó stanu ody okresie 24 godzin raz z prognozą; o) dla każdego z punktó pomiaroych możliość yołania poiększenia (ZOOM) tzn. pokazania na ekranie mapy skali 1:2000 przedstaiającej punkt pomiaroy raz z jego najbliższym otoczeniem. p) Zaprzestaanie pomiaró po zdjęciu z punktu pomiaroego. q) Wysyłanie do bazoej (ze pomiaroych) jednoych raportó doboych dotyczących ustaień parametró eksploatacyjnych.

6 r) Wysyłanie do administratora systemu meldunkó przypadku ystąpienia aarii lub problemó technicznych zakłócających praidłoe funkcjonoanie pomiaroych. s) Automatyczny system telefonicznego ostrzegania mieszkańcó terenó zagrożonych. Ostrzeżenia inny zaierać m.in.: lokalizację pomiaroej, informację o poziomie ody, określenie stanu (ostrzegaczego, alarmoego). Realność stanu zagrożenia listę osób poiadamianych eryfikuje sztab kryzysoy. System ten korzysta z bazy danych systemu głónego, przy czym inien on być modularny skaloalny. Cechy te inny zapeniać możliość poiadomienia krótkim czasie dużej liczby mieszkańcó (naet kilku tysięcy). Moduł podstaoy inien garantoać przesłanie ostrzeżeń do co najmniej 400 osób ciągu 1 godziny Funkcje realizoane na polecenie (zadaane): a) Dokonyanie zmian częstotliości ykonyania pomiaró dla szystkich stanó ody (normalnego, ostrzegaczego i alarmoego) doolnych pomiaroych. Maksymalna częstotliość ykonyania pomiaró co 4 minuty. b) Wykonanie pomiaru Na żądanie. c) Prezentoanie formie graficznej lub tabelarycznej zestaień zgromadzonych pomiaró z doolnie ybranych pomiaroych za doolnie ybrane okresy czasoe. d) Wyśietlanie dla ybranego punktu: aktualnego poziomu ody rzece (raz z pomiarami z ostatnich 24 godzin) aktualnego przyrostu poziomu ody (raz z przyrostami z ostatnich 24 godzin); artości prognozy krótkoterminoej kroczącej, stale aktualizoanej (horyzont: do 2 godzin). e) Synchronizacja czasu dokonyania pomiaró poszczególnych zmierzająca do ich skupienia. f) Definioanie listy osób (instytucji) ymagających poiadomienia o zaistnieniu określonych sytuacji. g) Możliość podglądu poprzez stronę WWW parametró eksploatacyjnych. Funkcja dotyczy tylko osób upranionych. h) Zapenienie mieszkańcom poprzez stronę WWW dostępu do bieżących aktualnych informacji o stanie ody poszczególnych punktach pomiaroych raz z prognozą. i) Eksportoanie plikó tekstoych z raportami. j) Wydruk raportu. 5. Elementy składoe systemu: 5.1. Stacja pomiaroa poziomu ody rzece. Stacja pomiaroa poziomu ody rzece zaprojektoana została jako urządzenie przenośne skład, którego chodzą następujące elementy: obudoa, proadnice mocujące (zainstaloane na mostach), akumulator, bateria słoneczna, mikroprocesoroy steronik z modemem GSM, miernik ultradźiękoy.

7 5.2. Stacja bazoa. Stacja bazoa składa się z następujących elementó: komputer z systemem operacyjnym Windos XP Professional podłączony do Internetu; moduł GSM; program sterujący służący do komunikoania się ze stacjami pomiaroymi do ysyłania komunikató SMS z ynikami pomiaró, do ybranych osób kierujących akcja terenie; program izualizacji ynikó pomiaró na stanoisku Zarządzania Kryzysoego program izualizacji internecie na stronie internetoej. Szczegółoy ykaz funkcji jakie przedstaiono poyżej p. 4. spełnia program bazoej 6. Schemat pracy systemu. Dla rzek średniej ielkości, dla których czas narastania fali poodzioej liczony jest kilku, kilkunastu godzinach przesłankami są: opady deszczu; prognozy IMGW. Na tej podstaie podejmoanie są decyzje o eentualnym zagęszczeniu częstotliości pomiaró. Roziązania zastosoane przy konstrukcji bazoej pozoliły na storzenie elastycznego i taniego systemu, dzięki któremu yniki pomiaró mogą być udostępniane szystkim zainteresoanym osobom. Osoba kierująca akcją centrali ( sztabie), ma na bieżąco yśietlane yniki pomiaró prezentoane postaci: liczb, tabel i zestaień a także formie graficznej (ykresy, mapy, przekroje koryt). Informacje te prezentoane są dla poszczególnych punktó pomiaroych. Podobną informację mogą uzyskiać także szyscy, którzy mają dostęp do Internetu, tym przede szystkim mieszkańcy zagrożonych terenó. W zależności od ielkości rzeki, stacje pomiaroe mogą być umieszczone na stanoiskach pomiaroych przez cały okres możliego ystąpienia zagrożenia poodzioego bądź ciągłego mierzenia poziomu lustra korycie. Akumulatoroe zasilanie pozala na autonomiczną pracę systemu. Istnieje jednak możliość doładoania lub ymiany yczerpanego akumulatora miejscu pracy pomiaroej. Zastosoanie zasilania akumulatoroego uniezależnia także pracę urządzenia od (możliych przecież trakcie poodzi) lokalnych przer zasilaniu. W przypadku gdy ymagane jest aby stacja pomiaroa była obsadzona non-stop punkcie pomiaroym stosuje się panel słoneczny, którego celem jest dostarczanie, uzupełnianie prądu ładującego akumulator okresie spokoju stanu ód (sprzyjające arunki atmosferyczne pozalające ychycić promienie słoneczne przez panel). Zastosoanie paneli pozala na uniknięcie okresoego zdejmoania pomiaroych celu doładoania akumulatoró.

8 Pomiar stanu ody dokonyany jest poprzez pomiar odległości pomiędzy yznaczonym punktem nad poziomem ody(czoło miernika) a lustrem ody. Pozoliło to na zbudoanie zartej pomiaroej, której instalacja na stanoisku pomiaroym ogranicza się tylko do sunięciu proadnice i zabezpieczenia jej przed nieupranionym yjęciem. Ponieaż stacja umieszczona jest od strony spłyu stosunkoo ysoko nad poziomem ody, tym samym minimalnym tylko stopniu narażona jest na zniszczenie przez żyioł rzeki. Ponadto, całe urządzenie jest demontoalne, istnieje ięc możliość stałej kontroli jego praidłoego działania a także dokonyania konseracji doładoania. Wszystkie stacje pomiaroe mają identyczną konstrukcję. Różnią się tylko parametrami, które należy proadzić do bazy danych bazoej. Starza to możliość zamiany (podmiany) niespranego urządzenia na inne, sprane. Informacja o poziomie ody zmierzonym przez stację pomiaroą, przesyłana jest do bazoej zlokalizoanej Centrum Zarządzania Kryzysoego. Do komunikacji ze stacją bazoą ykorzystano system telefonii komórkoej. Taki sposób komunikacji ybrany został ze zględu na następujące cechy: - bezprzeodoa łączność znikomym stopniu narażona jest na uszkodzenia trakcie poodzi, - odróżnieniu od radio, nie ymaga czasochłonnych uzgodnień (szczególnie rejonach granicznych) co do pasma i mocy nadajnika,

9 - można instaloać praktycznie nieograniczoną liczbę pomiaroych, - stacja bazoa a także pomiaroa mogą znajdoać się praktycznie doolnym miejscu Polsce a naet poza jej granicami - dla szczególnie ażnych punktó pomiaroych można ziększyć niezaodność działania systemu poprzez możliość automatycznego przełączania się na innych operatoró - łączność ta już istnieje a ięc nie ymaga ydatkó inestycyjnych niskie koszty połączeń. Łączność za pomocą SMS-ó jest szczególnie przydatna dla osób kierujących akcją terenie. Upraniona osoba ysyłając na numer bazoej SMS o treści RAPORT, odpoiedzi otrzymuje iadomość SMS z danymi o aktualnych ynikach pomiaró z ybranych punktó pomiaroych. Można także zdefinioać grupę osób, do której informacje o stanie rzek trafiać będą regularnie z zadaną częstotliością. W momencie uruchomienia systemu stacjach pomiaroych zamontoane są karty SIM (prepaid) z dodatnim saldem, które pozalają na ykonyanie ysyłania SMS'ó zaróno ze bazoej do pomiaroej jak i ze pomiaroej do bazy. 7. Cechy systemu duża elastyczność i skaloalność - system przystosoany jest do pracy z doolną ilością punktó pomiaroych sprzężonych z jedną stacją bazoą, modułoa budoa - pozalająca na szybką i łatą rozbudoę systemu zaróno co do ilości pomiaroych jak też ich funkcji, ysoka niezaodność, archiizacja pomiaró - dokonyana jest Systemie Bazodanoym bazującym na języku SQL, co umożliia łate przygotoanie danych do ykorzystania dodatkoych pracach analityczno badaczych, możliość agregoania lokalnych systemó, zaróno skali poszczególnych jednostek terytorialnych (poiató ojeództa) jak też skali fizjograficznej tzn. zleni iększych rzek aż do skali ogólnokrajoej łącznie, łata adaptacja systemu przy zmianie operatora sieci komórkoej, ielokrotnie niższe nakłady finansoe niż przypadku roziązań tradycyjnych.

10 8. Schemat ideoy systemu monitoringu poodzioego Informacja zrotna ze pomiaroej o stanie ody Stacja pomiaroa Stacja bazoa Wysłanie polecenia do pomiaroej o rozpoczęciu pomiaró Żądanie raportu Sztab Kryzysoy Żądanie raportu

11 9. Automatyczny system terenó zagrożonych. telefonicznego ostrzegania mieszkańcó Uzupełnieniem systemu monitoringu poodzioego jest system (moduł) poiadamiania mieszkańcó. Działanie systemu polega na ysyłaniu do określonych mieszkańcó terenó zaleoych informacji postaci iadomości tekstoych SMS o zbliżającym się zagrożeniu ze strony fali poodzioej. Po eryfikacji przez Sztab Kryzysoy stanu zagrożenia, system ysyła komunikat (priorytetoo, pierszej kolejności) do osób, które mieszkają na obszarze najbardziej zagrożonym zalaniem. Informacja taka przeciągu kilku, kilkunastu minut dociera do zainteresoanych ludzi umożliiając im zabezpieczenie dobytku bądź eakuację. Jako ymóg minimum przyjęto, iż przesyłanie informacji do 100 osób nie poinno trać dłużej niż 15 minut. Każdy z mieszkańcó ma możliość pisania się na listę osób poiadamianych. Można dokonać tego uzupełniając formularz na stronie internetoej. Może przypisać sój numer telefonu do interesującego ją punktu pomiaroego.

12 10. Podsumoanie Roziązania tradycyjne bazują na elementach stacjonarnych, instaloanych gruncie na terenach zaleoych, często dnie koryta rzeki. Zmusza to do budoania głębokich i mocnych fundamentó, ysokich i silnych konstrukcji odpornych na uderzenia fal poodzioych, podójnych zabezpieczeń itp. Mimo to, jak uczy dośiadczenie, urządzenia te i tak są często niszczone przez żyioł odny. Pociąga to za sobą konieczność ponoszenia bardzo ysokich nakładó inestycyjnych, proadzenia pracochłonnych robót montażoych a także, co istotne, stosoania rozciągniętych czasie skomplikoanych procedur ziązanych z procesem projektoania, uzgadniania uzyskiania pozoleń na budoę. Zaprezentoany system monitoringu yróżnia się sposób zdecydoany od dotychczas stosoanych, tradycyjnych roziązań, opartych na stacjonarnych urządzeniach i elementach. W minimalnym tylko stopniu jest narażony na fizyczne zniszczenie przez żyioł rzeki. Czas pośięcony na zaprojektoanie, ykonanie uruchomienie systemu jest ielokrotnie krótszy niż przypadku tradycyjnego. Nie bez znaczenia jest fakt, że odbiorcami systemu monitoringu poodzioego są nie tylko sztaby (centra) kryzysoe osoby upoażnione (kieronicto gmin, poiató) - ale także ludność zamieszkująca zagrożone tereny. Mieszkańcy mając do dyspozycji internet, każdej chili mogą podglądnąć pomiary stanu ód i prognozy poodzioe na interesującym ich terenie. Zachęcamy do ejścia na stronę:.monitoring.prospect.pl która prezentuje system monitoringu działający na terenie zleni rzek: Wisłoka, Biała San.