Trong trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản năm 2011, không thể dự đoán đầy đủ loại thiệt hại sẽ lan rộng sau khi một trận động đất quy mô lớn xảy ra Dựa trên những bài học này, trong 10 năm qua, cả khu vực công và tư nhân đã nỗ lực nắm bắt thiệt hại do thiên tai trong thời gian thực Điều không thể thiếu cho nỗ lực này là cảm biến sử dụng cảm biến IoT và cơ sở hạ tầng 5G để gửi dữ liệu đó ngay lập tức đến trung tâm Những nỗ lực đánh giá tình hình thiệt hại bằng cảm biến IoT hiện đang tiến triển như thế nào?

Hệ thống IoT lắp đặt máy đo địa chấn trong nhà để tăng cường hỗ trợ phục hồi và tái thiết nhanh chóng sau trận động đất

Tập đoàn Asahi Kasei và Viện Nghiên cứu Quốc gia về Khoa học Trái đất và Phòng chống Thiên tai đang tiến hành kế hoạch lắp đặt máy đo địa chấn từ ``hệ thống thông tin phòng chống thiên tai IoT LONGLIFE AEDGiS'' mà Tập đoàn Asahi Kasei đang phát triển, tại Hebel Houses trên toàn quốc (Hình 1) Công ty đặt mục tiêu bắt đầu vận hành LONGLIFE AEDGiS vào năm 2022 tại Hebelhaus Maisons ở tất cả các khu vực sẽ được triển khai và trong tương lai sẽ nâng cao mức độ tinh vi của hệ thống bằng cách sử dụng J-RISQ (Hệ thống ước tính thiệt hại động đất theo thời gian thực của Nhật Bản) từ Viện nghiên cứu quốc gia về khoa học trái đất và phòng chống thiên tai

LONGLIFE AEDGiS là hệ thống thông tin phòng chống thiên tai được phát triển bằng cách sử dụng dữ liệu quan sát chuyển động địa chấn từ máy đo địa chấn IoT được Tập đoàn Asahi Kasei lắp đặt tại một số Nhà Hebel nhất định và kiến thức của Viện Nghiên cứu Quốc gia về Khoa học Trái đất và Phòng chống Thiên tai Kết hợp cơ sở dữ liệu mặt đất mật độ cao và các phương pháp tính toán tốc độ cao liên quan đến truyền chuyển động địa chấn, dự án ước tính mức độ thiệt hại của tòa nhà và trạng thái hóa lỏng cho tất cả các khu dân cư Hebelhaus Maison trong khu vực trong vòng 10 phút đến hai giờ sau khi xảy ra trận động đất

Theo kế hoạch được Tập đoàn Asahi Kasei công bố vào tháng 1 năm 2020, việc vận hành thử nghiệm hệ thống sẽ bắt đầu vào tháng 7 năm 2021, hoạt động sẽ bắt đầu ở tất cả các khu vực mà Hebel House được triển khai từ tháng 4 năm 2022 và đến cuối năm 2023, toàn bộ khu vực bán hàng Hebel House trên toàn quốc sẽ được bao phủ bởi mạng lưới địa chấn kế dạng lưới

Nhóm Asahi Kasei và Viện Nghiên cứu Quốc gia về Khoa học Trái đất và Phòng chống Thiên tai sẽ kết hợp các kết quả dự đoán của J-RISQ do Viện Nghiên cứu Quốc gia về Khoa học Trái đất và Phòng chống Thiên tai phát triển để nâng cao độ phức tạp của hệ thống Điều này sẽ sử dụng thông tin chuyển động địa chấn mật độ cao để ước tính thiệt hại tức thời của từng tòa nhà, công trình và cơ sở hạ tầng cũng như ước tính thời gian thực về các điều kiện xảy ra hóa lỏng Nói cách khác, chúng tôi đang cố gắng có được bản đồ thảm họa theo thời gian thực, không chỉ bao gồm thiệt hại đối với từng tòa nhà mà còn cả các tình huống như mất nước, vỡ ống dẫn khí và hóa lỏng trong trường hợp xảy ra trận động đất lớn

(Hình 1) Tổng quan về "Hệ thống thông tin phòng chống thiên tai IoT LONGLIFE AEDGiS"
(Nguồn: Từ thông cáo báo chí của Tập đoàn Asahi Kasei và Viện Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Phòng chống Thiên tai)

Trực quan hóa tình hình thiên tai ở dạng 3D dựa trên dữ liệu cảm biến IoT phòng chống thiên tai

Tokio Marine & Nichido và Oyogyo Geology, những công ty đang xem xét phát triển các dịch vụ phòng chống thiên tai tiên tiến cho các siêu thành phố và thành phố thông minh, đã thông báo rằng họ sẽ bắt đầu phát triển một dịch vụ mới nhằm khuyến khích các công ty và chính quyền địa phương thực hiện các hành động phòng chống và giảm nhẹ thiên tai Dịch vụ mới đưa ra cảnh báo dựa trên “thông tin lũ lụt theo thời gian thực”, là sự kết hợp giữa “dự đoán vùng lũ lụt” dựa trên dữ liệu vệ tinh và phân tích độ sâu lũ lụt cũng như “dữ liệu đo lường thực tế” từ các cảm biến IoT phòng chống thiên tai phát hiện lũ lụt Hơn nữa, chúng tôi sẽ sử dụng mô hình thành phố 3D `` PLATEAU '' do Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch phát triển để phát triển các dịch vụ kết hợp cảm biến IoT phòng chống thiên tai và công nghệ trực quan hóa tình hình thiên tai

Khi phát triển "dịch vụ hỗ trợ hoạt động phòng ngừa và giảm nhẹ thiên tai cho các công ty, chính quyền địa phương và người dân sử dụng cảm biến IoT phòng chống thiên tai", hai công ty sẽ phân tích rủi ro thảm họa nước ở Thành phố Kurume, Tỉnh Fukuoka, dựa trên lịch sử lũ lụt trước đây và thông tin bản đồ nguy hiểm bắt đầu từ tháng 7 năm 2021 Do đó, chúng tôi đã cài đặt cảm biến lũ ``Kan Suicchi'' (Cảm biến IoT phòng chống thiên tai của Ứng dụng Địa chất) tại các cơ quan bảo hiểm nằm trong khu vực có nguy cơ cao và đã xác minh hiệu quả của cảm biến lũ trong ứng phó thiên tai đối với các công ty, chính quyền địa phương và người dân

Trong trận mưa lớn xảy ra ở phía bắc Kyushu vào tháng 8 năm 2021, Thành phố Kurume đã ghi nhận lượng mưa lớn nhất từng quan sát được trong tháng 8, ở mức 72,0 mm trong một giờ cho đến 4:46 sáng ngày 14 tháng 8 Khi đó, lúc 3h29 sáng cùng ngày, cảm biến lũ phát hiện mực nước từ 4 cm trở lên, dâng lên 45 cm trở lên lúc 4h41 và sau đó phát hiện lũ đã rút (dưới 4 cm) lúc 7h27 (Hình 2)

Kết quả của những lần xác minh này, chúng tôi xác nhận rằng dữ liệu thu được từ cảm biến lũ phù hợp với tình hình và độ sâu lũ thực tế, đồng thời thông tin cảnh báo đã được phân phối theo thời gian thực cho các bên đã đăng ký trước Người ta cũng xác nhận rằng dữ liệu vệ tinh đã được Tokio Marine & Nichido sử dụng có thể giúp xác định các khu vực bị ngập lụt và cải thiện độ chính xác của phân tích độ sâu lũ lụt

Trong tương lai, chúng tôi dự định sử dụng dữ liệu thu được từ các cảm biến và vệ tinh IoT phòng chống thiên tai để ứng phó ban đầu trong trường hợp xảy ra thảm họa, cũng như phát triển các dịch vụ mới để hỗ trợ các hoạt động phòng ngừa và giảm nhẹ thiên tai của các công ty, chính quyền địa phương và người dân địa phương

(Hình 2) Trạng thái phát hiện cảm biến lượng mưa/cảnh báo thời tiết và lũ lụt ở Thành phố Kurume, tỉnh Fukuoka (Tháng 8 năm 2021)
(Nguồn: Từ thông cáo báo chí Địa chất Ứng dụng)

Mặt khác, trong quá trình phát triển ``dịch vụ mô phỏng thiệt hại do lũ lụt/không gian đô thị 3D'' kết hợp dữ liệu được thu thập bởi cảm biến IoT phòng chống thiên tai, dữ liệu thời tiết, dữ liệu nguy hiểm, vv với PLATEAU, mục đích là mô phỏng những dữ liệu này trong không gian đô thị ba chiều để giúp dễ hiểu tình hình xung quanh hơn và thể hiện thảm họa một cách thực tế hơn (Hình 3) Bằng cách sử dụng công cụ này, chúng tôi có kế hoạch phát triển các dịch vụ như hỗ trợ cải thiện khả năng ứng phó thiên tai theo đặc điểm khu vực (dịch vụ dành cho chính quyền địa phương) và hỗ trợ các biện pháp phòng chống thiên tai nâng cao và ra quyết định bằng cách trực quan hóa rủi ro tại các cơ sở (dịch vụ dành cho công ty)

(Hình 3) Hình ảnh tình hình lũ lụt sử dụng PLATEAU dựa trên dữ liệu cảm biến
(Nguồn: Từ thông cáo báo chí Địa chất ứng dụng)

Để thu thập dữ liệu từ các máy đo địa chấn IoT và cảm biến IoT phòng chống thiên tai như vậy trong thời gian thực sau trận động đất, cần phải sử dụng cơ sở hạ tầng 5G, cho phép nhiều kết nối đồng thời và truyền dữ liệu có độ trễ thấp