Нюйоркският университет изгражда мрежа от ултразвукови сензори за наводнения в квартал Gowanus в Ню Йорк

Pхората направиха някои 760 милиона пътувания с метрото на Ню Йорк миналата година. Разбира се, това е от около 1.7 трилион пътувания, преди пандемията, но все още далеч изпреварва следващите две най-големи транзитни системи — Метрото на DC намлява Транзитната администрация на Чикаго — комбинирани. Така че, когато големи бури, като миналогодишните останки от урагана Айда, изток, силни дъждове или нарастващи приливи и отливи заливат ниските крайбрежни зони и инфраструктура на Ню Йорк, това е голяма работа.

И това е сделка, която става все по-голяма благодарение на изменението на климата. Морските нива около града имат вече се издигна крак през миналия век с ново увеличение от 8 до 30 инча до средата на века и до 75 допълнителни инча до 2100 г., според Нюйоркския панел по изменение на климата. За да помогнат на градските плановици, службите за спешно реагиране и обикновените граждани да се подготвят по-добре за 100-годишни бури, които все по-често се случват при всяка двойка, изследователи от Групата за градски наводнения на Нюйоркския университет са разработили сензорна система на нивото на улицата, която може да проследява нарастващите улични вълни в реално време.

Град Ню Йорк е разположен на върха на поредица от ниско разположени острови и е бил обект на яростта на средноатлантическите урагани през цялата си история. През 1821 г. се съобщава, че ураган е ударил директно над града, наводнявайки улици и кейове с 13-футови вълни, издигащи се само за един час; последваща буря от категория I през 1893 г. след това измива всички признаци на цивилизация от остров Хог, а буря от категория III преминава над Лонг Айлънд, убивайки 200 и причинявайки големи наводнения. Нещата не се подобриха с появата на конвенция за именуване на бури. Карол през 1954 г. също предизвика наводнения в целия град, Дона през 60 г. донесе със себе си вълна от 11 фута, а Ида през 2021 г. видя безпрецедентно количество валежи и последващи наводнения в региона, убивайки повече от 100 души и причинявайки щети за близо милиард долара.

Както обяснява отделът за планиране на Ню Йорк, когато става въпрос за определяне на строителни норми, зониране и планиране, градът работи на базата на предварителните карти за застраховане срещу наводнения (PFIRMs) на FEMA, за изчисляване на риска от наводнение в района. PFIRMs покриват областите, където, „очаква се наводненията да се повишат по време на наводнение, което има 1 процент годишен шанс да се случи“, понякога наричано 100-годишна заливна низина. Към 2016 г. около 52 милиона квадратни фута брегова линия на Ню Йорк попада в тази категоризация, засягайки 400,000 2050 жители - повече от цялото население на Кливланд, Тампа или Сейнт Луис. До 100 г. тази зона на въздействие се очаква да се удвои и вероятността от възникване на 30-годишни наводнения може да се утрои, което означава, че шансовете вашият дом да бъде изправен пред значително наводнение в хода на 26-годишната ипотека ще скочат от около 80 процента днес до близо XNUMX процента до средата на века.

Като такава, реагирането на днешните наводнения, докато се подготвят за влошаващи се събития в бъдеще, е критична задача за администрацията на Ню Йорк, изискваща координация между правителството и НПО на местно, щатско и федерално ниво. FloodNet, програма, стартирана първо от Нюйоркския университет и разширена с помощта на CUNY, работи на хиперлокално ниво, за да предостави поглед от улица по улица към наводненията в даден квартал. Програмата започна с Urban Flooding Group на NYU.

„Ние по същество проектираме, изграждаме и внедряваме евтини сензори за измерване на наводненията на нивото на улиците“, д-р Андреа Силвърман, инженер по околната среда и доцент в Нюйоркския университет Катедра "Гражданско и градско инженерство"., каза за Engadget. „Идеята е, че може да осигури така необходимите количествени данни. Преди FloodNet нямаше количествени данни за наводненията на нивото на улиците, така че хората всъщност нямаха пълна представа колко често се наводняват определени места – продължителността на наводненията, дълбочината, скоростта на наводняване и отводняването, например.“

„И това са всички части от информацията, които са полезни за планирането на инфраструктурата, от една страна, но също така и за управление на извънредни ситуации“, продължи тя. „Така че ние разполагаме с нашите данни, те изпращат сигнали, за да видят хора, които се интересуват, като Националната метеорологична служба и управлението на извънредни ситуации, за да помогнат да информират отговора си.“

В момента FloodNet е в ранна разработка със само 23 сензорни единици, издигнати на 8-футови стълбове в квартал Gowanus в Бруклин, въпреки че екипът се надява да разшири тази мрежа до повече от 500 единици в целия град през следващото половин десетилетие. Всеки сензор FloodNet е самостоятелна, захранвана от слънчева енергия система, която използва ултразвук като невидим далекомер - с нарастването на наводненията разстоянието между уличната повърхност и сензора се свива, изчисляването на разликата между това и базовите показания показва колко вода нивото се е повишило. Екипът на NYU избра решение, базирано на ултразвук, вместо, да речем, LiDAR или RADAR, поради факта, че ултразвуковата технология е малко по-евтина и предоставя по-фокусирани върнати данни, както и че е по-точна и изисква по-малко поддръжка от основния сензор за контактна вода.

Данните, които всеки сензор произвежда, се предават безжично с помощта на приемо-предавател LoRa към хъб на шлюз, който може да изтегли от всеки сензор в радиус от една миля и да го изпрати през интернет към сървърите на FloodNet. След това данните се показват в реално време на Начална страница на FloodNet.

„Градът е инвестирал много в предсказващи модели [оценяващи] къде ще наводни с определено количество дъжд или увеличаване на прилива“, каза Силвърман. Няма да е необходимо да се монтират сензори на всеки ъгъл, за да бъдат максимално ефективни, посочи тя. Има „определени места, които са по-склонни към наводнения поради топологията или поради канализационната мрежа или поради близостта до брега, например. И така ние използваме тези модели, за да се опитаме да добием представа за местата, където може да е най-застрашено от наводнения“, както и да достигнем до местните жители с познания от първа ръка за вероятните райони на наводнения.

За да се разгърне по-нататък програмата, сензорите ще трябва да претърпят лек редизайн, отбеляза Силвърман. „Следващата версия на сензора, ние вземаме това, което сме научили от настоящата ни версия и я правим малко по-изработваема“, каза тя. „Ние сме в процес на тестване на това и след това се надяваме да започнем първия си производствен кръг и това е, което ще ни позволи да се разширим“.

FloodNet е предприятие с отворен код, така че всички схеми на сензори, фърмуер, ръководства за поддръжка и данни са свободно достъпни на страницата на екипа в GitHub. „Очевидно трябва да имате някакво техническо ноу-хау, за да можете да ги изградите – може да не е точно сега, когато всеки може да направи сензор, да го внедри и да бъде онлайн незабавно, по отношение на възможността просто да генерира данните, но ние се опитваме да стигнем до там“, призна Силвърман. „В крайна сметка ще се радваме да стигнем до място, където можем да напишем дизайните по начин, по който всеки може да се доближи до него.“