RO123083B1 - Instalaţie automată de avertizare a producerii inundaţiilor - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o instalaţie automată, destinată urmăririi continue a evoluţiei unei viituri şi avertizării în timp real asupra pericolului de inundaţie. Instalaţia conform invenţiei este alcătuită din două subsisteme (A şi B), primul subsistem (A), destinat măsurării nivelului apei, fiind alcătuit dintr-un receptor GPS (1) montat etanş într-un flotor (2) amplasat într-o carcasă (3) având un prim tronson vertical de formă cilindrică, continuat cu un al doilea tronson înclinat şi, apoi, cu un al treilea tronson vertical, închisă la extremităţi cu nişte grătare (6 şi 7) şi amplasată într-un tub de protecţie (8), destinat a fi încastrat în malul cursului de apă şi comunicând cu acesta printr-o conductă (10), iar al doilea subsistem (B), destinat recepţionării, analizării şi interpretării datelor măsurate de receptorul GPS (1), având în componenţă un calculator ce are şi rolul de a emite semnale de avertizare la depăşirea anumitor valori ale nivelului, cum ar fi cota de atenţie sau cota de inundaţie.

Description

Invenția se referă la o instalație destinată a avertiza în timp util formarea și dezvoltarea viiturilor ce prezintă pericol de inundații, fiind recomandată îndeosebi pentru bazinele hidrografice mici sau foarte mici.

Sunt cunoscute (Ion Giurma, Viituri și măsuri de apărare, Ed. Gh. Asachi, laȘi, ISBN: 973-621-052-9, 2003) instalațiile de avertizare a inundațiilor, care se bazează pe prognoza furnizată fie de modele hidrologice ale precipitațiilor căzute, fie pe măsurarea continuă a nivelului apei din râu, în ambele cazuri, valorile periculoase fiind anunțate în avalul râului, autorităților cu competență în domeniu, care decid măsurile de apărare. Ambele tipuri de instalații prezintă o serie de dezavantaje, dintre care mai importante sunt: în primul caz, necesitatea unei rețele de stații meteo-hidrologice și a unui centru de calcul al viiturilor, ceea ce mărește considerabil costul avertizărilor, iar în al doilea caz, urmărirea continuă a nivelurilor apei în râuri și sesizarea valorilor periculoase, ceea ce presupune existența unei stații hidrologice cu sau fără funcționare automată. Dacăîn cazul bazinelor hidrografice mari, investițiile în astfel de instalații se justifică din punct de vedere economic, în cazul bazinelor mici sau foarte mici, ele devin prohibitive și, în stadiul actual de dezvoltare economică, sunt puțin accesibile.

Cererea de brevet JP 2007010394 se referă la un sistem de monitorizare a cursului unui râu cu ajutorul unui flotor conținând un receptor GPS. Acest sistem de monitorizare cuprinde un flotor sub formă de bară și un procesor. Flotorul include mijloace de recepție plasate la un anumit nivel optim al barei, în funcție și de adâncimea râului. Mijloacele de recepție primesc prin satelit informații GPS privind latitudinea, longitudinea și altitudinea la care se află. Flotorul mai conține mijloace pentru aprecierea timpului de eșantionare. Aceste informații sunt transmise unei baze de date, pentru înregistrare. Un procesor analizează datele rezultate din observații și măsoară condițiile de curgere: mișcarea barei, cantitatea de apă care curge, direcția de curgere.

Problema pe care o rezolvă invenția este găsirea unei soluții tehnice de avertizare a producerii inundațiilor, care, prin costul redus, să fie accesibilă folosirii și în bazinele hidrografice mici și foarte mici, fără ca eficiența acestora (precizia măsurătorilor și viteza de transmitere a avertizării) să se reducă.

Instalația conform invenției elimină dezavantajele prezentate mai sus și în scopul reducerii costurilor acestora, și a realizării unei avertizări precise. în timp real, introduce o nouă aplicație a tehnologiei GPS (Sistem Global de Poziționare prin Sateliți). în acest caz instalația este formată din două subsisteme: 1) un subsistem A, de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu; 2) un subsistem B, care recepționează datele măsurate, le interpretează și emite avertizări.

Subsistemul de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu este format dintr-un receptor GPS montat într-un flotor port-receptor, flotorul mișcându-se antrenat de apă, într-o carcasă verticală, a cărei extremitate inferioară este legată hidraulic (printr-o conductă) de albia râului. Receptorul GPS, permanent funcțional, își determină coordonatele X, Z, Y cu ajutorul sistemelor satelite specializate (NAVSTAR - american, GLONAS - rusesc și/sau GALILEO - U.E., în curs de realizare) și le transmite prin radio la cel de-al doilea subsistem, care, fiind prevăzut cu un calculator de proces, calculează și interpretează măsurătorile primite, și emite prin radio sau e-mail avertizări pentru autoritățile decizionale în domeniu: depășirea cotei de atenție, a cotei de inundație, viteza de creștere sau descreștere a viiturii, timpul avut la dispoziție pentru măsurile de apărare, depășirea pericolului.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- precizie centimetrică de măsurare a variației coordonatelor (Z);

- funcționare cvasicontinuă și automată (la intervale de timp de 2-5 s);

RO 123083 Β1

- avertizare în timp real, ceea ce asigură timpul disponibil pentru apărare;1

- nu necesită amenajări costisitoare în secțiunile hidrologice de măsurare;

- cost relativ redus al instalației, care o face accesibilă și pentru bazinele hidrografice 3 (subbazine) mici și foarte mici (cu cursuri de apă permanente sau temporare).

în continuare se prezintă un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1,5 și 3, ce reprezintă:

- fig. 1 - schema generală a instalației automate de avertizare;7

- fig. 2 - subsistemul A de măsurare automată și transmitere a nivelului apei din râu

- vedere în plan a detaliului I, din fig. 1;9

- fig. 3 - subsistemul A de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu

- secțiune după linia ll-ll, din fig. 2.11

Instalația automată de avertizare a producerii inundațiilor, conform invenției, într-un exemplu de realizare, este formată din două subsisteme, și anume (fig. 1): un subsistem A, 13 de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu, bazat pe măsurarea de coordonate prin sateliți - C; un subsistem B, ce recepționează datele măsurate, le 15 interpretează și, pe această bază, emite avertizări.

Subsistemul A, de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu, are la 17 bază tehnologia GPS de determinare a coordonatelor X, Y, Z ale unui receptor GPS 1, montat etanș într-un flotor 2, care, antrenat de apă, se ridică sau coboară într-o carcasă 3, 19 cilindrică, verticală, prevăzută cu două curbe 4 și 5, fiind închisă la ambele extremități cu grătare 6 și 7, carcasa 3 fiind montată într-un tub de protecție 8, încastrat în malul râului 9,21 o conductă 10 legând hidraulic râul 9 cu tubul 8 și carcasa 3, a cărei extremitate inferioară, pe sita căreia reazemă flotorul 2 port GPS 1, se găsește la cota de atenție 11 a viiturilor.23

Prima curbă 4 a carcasei 3 (fig. 3) se montează la cota de inundație 12, curba fiind urmată de un tronson 13, în rampă, urmată de o a doua curbă 5, ce readuce carcasa la poziția25 excentrică, verticală 14, cota extremității superioare a carcasei 3 trebuind să fie cel puțin egală cu cota de inundație maximă (istorică) 15, înregistrată pe râul respectiv.27

Subsistemul A, de măsurare și transmitere automată a nivelului apei din râu funcționează astfel: atunci când nivelul apei din râu 16 depășește cota de atenție 11, flotorul 29 port GPS 2 începe să se ridice pe tronsonul vertical al carcasei 3, modificându-și numai coordonata Z cu o anumită viteză (egală cu viteza de creștere a nivelului apei), variații ce 31 sunt transmise de către receptorul GPS 1 la intervale de timp prestabilite (2-5 s) subsistemului B de recepție, situat în aval, în zona de protejat. La depășirea cotei de 33 inundație 12, flotorul este împins pe tronsonul carcasei 13, în rampă, astfel că încep să fie modificate (pe lângă cota Z) și coordonatele plane X și Y ale receptorului GPS 1. întrucât 35 precizia de determinare GPS a coordonatelor plane este de ordin centimetric, tronsonul înclinat 13 al carcasei trebuie să realizeze o excentricitate d a carcasei dmax = 100 cm. 37 Dacă nivelul apei din râu continuă să crească, flotorul își continuă ascensiunea pe tronsonul final, vertical 14 al carcasei 3, fiind oprit în final de grătarul 7. La scăderea nivelului apei din 39 râu, flotorul parcurge drumul invers, oprindu-se în final pe grătarul 6, ceea ce semnifică scăderea nivelului apei sub cota de atenție. Variațiile coordonatelor și timpul în care acestea 41 se produc permit calculul automat al caracteristicilor viiturii, realizat de către subsistemul B, ce recepționează datele măsurate, transmise de receptorul GPS1, le prelucrează și le 43 interpretează cu ajutorul unui microprocesor, și emite semnale de avertizare conform unui soft prestabilit. Analiza și interpretarea se referă la: 45

- apariția unei modificări a cotei Z a receptorului GPS 1 semnifică depășirea cotei de atenție 11 (coordonatele X și Y rămânând constante); 47

RO 123083 Β1

- cota de atenție însumată cu variația cotei +ΔΖ dă nivelul apei din râu la un moment t;

- viteza de variație a cotei Z este egală cu viteza de creștere a nivelului apei din râu;

- apariția de modificări ale coordonatelor X, Y semnifică depășirea cotei de inundație

12, când subsistemul B emite avertizarea de inundație la autoritățile însărcinate cu apărarea;

- valoarea depășirii cotei de inundație este egală cu +ΔΖ măsurat și înregistrat din 7 momentul în care au apărut variațiile coordonatelor în plan ΔΧ, ΔΥ;

- descreșterea viiturii este marcată de variația în sens invers a cotelor (-ΔΖ), traiectoria receptorului GPS 1 în sens invers permițând determinarea parametrilor de descreștere a viiturii;

- revenirea la coordonatele inițiale X,, Y,, Z, semnifică faptul că nivelul apei a scăzut sub cota de atenție, flotorul port receptor GPS 2 oprindu-se pe sita 6 a carcasei 3, la cota de 13 atenție 11;

- eventuala blocare a flotorului pe traseu este evidențiată de faptul că respectivele coordonate devin constante la valori diferite de X,, Y„ Z,, aceasta semnalând necesitatea intervenției de mentenanță (puțin probabilă, datorită grătarului sau sitei de protecție 6).

Claims (1)

1. Revendicare 1

   Instalație automată de avertizare a producerii inundațiilor, folosind un flotor cu 3 receptor GPS și un sistem de prelucrare a datelor, prevăzut cu microprocesor, caracterizată prin aceea că este compusă din două subsisteme, unul destinat măsurării (A) cvasicontinue 5 a nivelului apei din râu, sub formă de coordonate X, Y, Z, furnizate de un receptor GPS (1), datele măsurate fiind transmise prin radio unui al doilea subsistem (B), ce recepționează 7 măsurătorile de coordonate, prelucrează aceste date cu un microprocesor, analizează, interpretează automat și emite avertizări, subsistemul (A) fiind format din receptorul GPS (1) 9 montat într-un flotor (2) care, antrenat de nivelul apei din râu, se deplasează într-o carcasă (3) verticală, până la cota de inundație, de unde carcasa (3) se continuă cu un tronson (13) 11 în rampă, de maximum 100 cm lungime, revenind, printr-o zonă curbată, la poziția verticală, astfel încât configurația carcasei (3), realizată la cote determinate, și variațiile de coordonate 13 ΔΧ, ΔΥ, ΔΖ ale receptorului GPS (1) pot fi corelate cu cotele caracteristice ale viiturii, cota de atenție, de pericol și de inundație, printr-un program de calculator stocat în memoria 15 microprocesorului, care, în baza datelor procesate, emite automat avertizări și alarme la adresele instituțiilor însărcinate cu execuția lucrărilor de apărare. 17