NYU buduje sieć ultradźwiękowych czujników zalania w nowojorskiej dzielnicy Gowanus

Pludzie zrobili trochę 760 milionów podróży na pokładzie nowojorskiego metra w zeszłym roku. To prawda, że ​​to od około 1.7 trylion podróże, przed pandemią, ale nadal znacznie wyprzedził dwa kolejne największe systemy tranzytowe — Metro w DC i Chicago Transit Authority — połączone. Więc kiedy wielkie burze, jak zeszłoroczne pozostałości po huraganie Ida, nor'easters, ulewne ulewy lub wzbierające przypływy zalewają nisko położone obszary przybrzeżne i infrastrukturę Nowego Jorku, to wielka sprawa.

I jest to umowa, która tylko się powiększa dzięki zmianom klimatu. Poziomy mórz wokół miasta mają już podniósł stopę w ostatnim stuleciu Według nowojorskiego Panelu ds. Zmian Klimatu do połowy stulecia spodziewany jest kolejny wzrost o 8 do 30 cali, a do 75 dodatkowe 2100 cali. Naukowcy z Urban Flooding Group NYU opracowali system czujników poziomu ulicy, który może śledzić wzrost pływów ulicznych w czasie rzeczywistym.

Miasto Nowy Jork jest położone na szczycie szeregu nisko położonych wysp i zostało poddane furii huraganów środkowoatlantyckich w całej swojej historii. W 1821 r. huragan podobno uderzył bezpośrednio nad miastem, zalewając ulice i nabrzeża 13-stopowymi falami wznoszącymi się w ciągu zaledwie godziny; kolejny sztorm Cat I w 1893 r. zniszczył wszystkie oznaki cywilizacji z Hog Island, a Cat III przeleciał nad Long Island, zabijając 200 i powodując poważne powodzie. Sytuacja nie uległa poprawie wraz z pojawieniem się konwencji nazewnictwa burz. Carol w 1954 r. spowodowała również powodzie w całym mieście, Donna w 60 r. przyniosła ze sobą 11-metrową falę sztormową, a Ida w 2021 r. zobaczyła bezprecedensową ilość opadów i późniejsze powodzie w regionie, zabicie ponad 100 osób i spowodowanie prawie miliarda dolarów szkód.

Jak wyjaśnia Departament Planowania Nowego Jorku, jeśli chodzi o ustalanie przepisów budowlanych, zagospodarowania przestrzennego i planowania, miasto pracuje na podstawie wstępnych map stawek ubezpieczenia powodziowego (PFIRM) FEMA, aby obliczyć ryzyko powodziowe obszaru. PFIRM obejmują obszary, w których, „oczekuje się, że wody powodziowe wzrosną podczas powodzi, której prawdopodobieństwo wystąpienia wynosi 1 procent rocznie”, czasami nazywanej 100-letnią równiną zalewową. Od 2016 roku około 52 miliony stóp kwadratowych wybrzeża Nowego Jorku mieści się w tej kategorii, co ma wpływ na 400,000 2050 mieszkańców – więcej niż cała populacja Cleveland, Tampa czy St. Louis. Oczekuje się, że do 100 r. ten obszar działania podwoi się, a prawdopodobieństwo wystąpienia 30-letnich powodzi może się potroić, co oznacza, że ​​prawdopodobieństwo, że Twój dom zostanie poważnie zalany w ciągu 26-letniego kredytu hipotecznego, wzrosłoby z około 80 procent dzisiaj do prawie XNUMX procent do połowy wieku.

W związku z tym reagowanie na dzisiejsze powodzie przy jednoczesnym przygotowaniu na pogarszające się wydarzenia w przyszłości jest kluczowym zadaniem dla administracji Nowego Jorku, wymagającym koordynacji między rządem a organizacjami pozarządowymi na szczeblu lokalnym, stanowym i federalnym. FloodNet, program uruchomiony po raz pierwszy przez NYU i rozszerzony z pomocą CUNY, działa na poziomie hiperlokalnym, aby zapewnić spojrzenie na powódź w danej okolicy, ulica po ulicy. Program rozpoczął się od Urban Flooding Group z NYU.

„Zasadniczo projektujemy, budujemy i wdrażamy tanie czujniki do pomiaru zalania na poziomie ulicy”, dr Andrea Silverman, inżynier środowiska i profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie Nowojorskim Katedra Inżynierii Lądowej i Miejskiej, powiedziała Engadget. „Pomysł polega na tym, że może dostarczyć bardzo potrzebnych danych ilościowych. Przed FloodNet nie było danych ilościowych na temat powodzi na poziomie ulic, więc ludzie nie mieli pełnego wyczucia, jak często zalewane są niektóre lokalizacje – na przykład czas trwania powodzi, głębokość, tempo występowania i odwadnianie”.

„I są to wszystkie informacje, które są pomocne w planowaniu infrastruktury, po pierwsze, ale także w zarządzaniu kryzysowym” – kontynuowała. „Więc mamy dostępne nasze dane, wysyłają ostrzeżenia, aby zobaczyć osoby zainteresowane, takie jak National Weather Service i zarządzanie kryzysowe, aby pomóc w ich reakcji”.

FloodNet jest obecnie na wczesnym etapie rozwoju, z zaledwie 23 jednostkami czujników wzniesionymi na 8-metrowych słupach w całej dzielnicy Gowanus na Brooklynie, chociaż zespół ma nadzieję rozszerzyć tę sieć do ponad 500 jednostek w całym mieście w ciągu następnej połowy dekady. Każdy czujnik FloodNet to samodzielny, zasilany energią słoneczną system, który wykorzystuje ultradźwięki jako niewidzialny dalmierz — wraz ze wzrostem wody powodziowej zmniejsza się odległość między powierzchnią ulicy a czujnikiem, obliczając różnicę między odczytami a wartościami bazowymi. poziom wzrósł. Zespół NYU wybrał rozwiązanie oparte na ultradźwiękach zamiast, powiedzmy, LiDAR lub RADAR, ponieważ technologia ultradźwiękowa jest nieco tańsza i zapewnia bardziej ukierunkowane dane zwrotne, a także jest dokładniejsza i wymaga mniej konserwacji niż podstawowy czujnik wody kontaktowej.

Dane wytwarzane przez każdy czujnik są przesyłane bezprzewodowo za pomocą nadajnika-odbiornika LoRa do koncentratora bramy, który może pobrać z dowolnego czujnika w promieniu jednej mili i przesłać go przez Internet do serwerów FloodNet. Dane są następnie wyświetlane w czasie rzeczywistym na Strona główna FloodNet.

„Miasto zainwestowało dużo w modele predykcyjne [szacujące], gdzie może zalewać pewna ilość deszczu lub zwiększyć przypływ” – powiedział Silverman. Zaznaczyła, że ​​czujniki nie będą musiały być instalowane na każdym rogu, aby były najbardziej efektywne. Istnieją „pewne lokalizacje, które są bardziej podatne na powodzie ze względu na topologię, sieć kanalizacyjną lub na przykład bliskość wybrzeża. Dlatego używamy tych modeli, aby spróbować określić lokalizacje, w których mogą być najbardziej podatne na powodzie”, a także dotrzeć do lokalnych mieszkańców z wiedzą z pierwszej ręki na temat prawdopodobnych obszarów powodziowych.

Aby dalej rozwijać program, czujniki będą musiały przejść nieznaczną przebudowę, zauważył Silverman. „W następnej wersji czujnika korzystamy z tego, czego nauczyliśmy się z naszej obecnej wersji, i sprawiamy, że jest nieco łatwiejszy w produkcji” – powiedziała. „Jesteśmy w trakcie testowania tego, a następnie mamy nadzieję rozpocząć naszą pierwszą rundę produkcyjną i to pozwoli nam się rozwinąć”.

FloodNet jest przedsięwzięciem typu open source, więc wszystkie schematy czujników, oprogramowanie układowe, instrukcje konserwacji i dane są swobodnie dostępne na strona zespołu GitHub. „Oczywiście, aby móc je zbudować, trzeba mieć wiedzę techniczną — może nie być w tej chwili, w której każdy mógłby zbudować czujnik, wdrożyć go i być natychmiast online, jeśli chodzi o możliwość generowania dane, ale staramy się tam dotrzeć” — przyznał Silverman. „W końcu chcielibyśmy dostać się do miejsca, w którym będziemy mogli napisać projekty w taki sposób, aby każdy mógł się do tego zbliżyć”.