NYU กำลังสร้างเครือข่ายเซ็นเซอร์น้ำท่วมแบบอัลตราโซนิกในย่าน Gowanus ของนิวยอร์ก

Pคนทำบ้าง 760 ล้านเที่ยวบนระบบรถไฟใต้ดินของนิวยอร์กในปีที่แล้ว. จริงอยู่ที่ลดลงจากรอบ ๆ 1.7 ล้านล้าน ทริปก่อนเกิดโรคระบาด แต่ยังคงแซงหน้าระบบขนส่งมวลชนที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งถัดไป — DC's Metro และ สำนักงานขนส่งแห่งชิคาโก - รวมกัน ดังนั้นเมื่อเกิดพายุใหญ่ เหมือนพายุเฮอริเคนไอดาที่หลงเหลือในปีที่แล้วไม่ว่าจะเป็นวันอีสเตอร์ ฝนตกหนักหรือกระแสน้ำที่พัดท่วมพื้นที่ชายฝั่งทะเลต่ำและโครงสร้างพื้นฐานของนิวยอร์ก มันเป็นเรื่องใหญ่

และเป็นข้อตกลงที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ต้องขอบคุณการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ระดับน้ำทะเลรอบเมืองมี ได้เพิ่มขึ้นแล้วในศตวรรษที่ผ่านมา โดยคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอีก 8 ถึง 30 นิ้วภายในกลางศตวรรษ และเพิ่มขึ้นอีก 75 นิ้วภายในปี 2100 ตามรายงานของคณะกรรมการนิวยอร์กซิตี้ว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เพื่อช่วยนักวางผังเมือง ผู้เผชิญเหตุฉุกเฉิน และพลเมืองในชีวิตประจำวัน เตรียมตัวให้พร้อมสำหรับพายุ 100 ปีที่กำลังเกิดขึ้นทุกคู่ได้ดีขึ้น นักวิจัยจาก กลุ่มน้ำท่วมเมืองของ NYU ได้พัฒนาระบบเซ็นเซอร์ระดับถนนที่สามารถติดตามกระแสน้ำที่เพิ่มขึ้นตามเวลาจริง

เมืองนิวยอร์คตั้งอยู่บนหมู่เกาะเตี้ยๆ และได้รับการ ภายใต้ความโกรธของพายุเฮอริเคนกลางมหาสมุทรแอตแลนติก ตลอดประวัติศาสตร์ ในปีพ.ศ. 1821 มีรายงานว่าพายุเฮอริเคนได้พัดถล่มเมืองโดยตรง น้ำท่วมถนนและท่าเรือด้วยคลื่นสูง 13 ฟุตในช่วงเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมง พายุ Cat I ที่ตามมาในปี 1893 ได้กวาดล้างสัญญาณอารยธรรมทั้งหมดจากเกาะ Hog และ Cat III ได้ผ่านเกาะลองไอส์แลนด์ คร่าชีวิตผู้คนไป 200 ศพและทำให้เกิดน้ำท่วมใหญ่ สิ่งต่าง ๆ ไม่ได้ดีขึ้นเมื่อมีการตั้งชื่อแบบแผนการตั้งชื่อพายุ แครอลในปี 1954 ก็ทำให้เกิดน้ำท่วมทั่วทั้งเมือง ดอนน่าในปี 60 ได้นำคลื่นพายุขนาด 11 ฟุตมากับเธอ และในปี 2021 ไอดาก็เห็นปริมาณน้ำฝนและน้ำท่วมที่ตามมาในภูมิภาคนี้อย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน คร่าชีวิตผู้คนกว่า 100 คน และก่อให้เกิดความเสียหายเกือบพันล้านดอลลาร์.

ตามที่แผนกวางแผนของ NYC อธิบาย เมื่อพูดถึงการกำหนดรหัสอาคาร การแบ่งเขต และการวางแผน เมืองทำงานนอกแผนที่อัตราการประกันอุทกภัยเบื้องต้นของ FEMA (PFIRMs) เพื่อ คำนวณความเสี่ยงน้ำท่วมของพื้นที่. PFIRM ครอบคลุมพื้นที่ที่“คาดว่าน้ำจะท่วมในช่วงที่เกิดอุทกภัยซึ่งมีโอกาสเกิดขึ้นร้อยละ 1 ต่อปี” บางครั้งเรียกว่าที่ราบน้ำท่วมถึง 100 ปี ณ ปี 2016 ชายฝั่งนิวยอร์คประมาณ 52 ล้านตารางฟุตอยู่ในหมวดหมู่ดังกล่าว ส่งผลกระทบต่อผู้อยู่อาศัย 400,000 คน มากกว่าประชากรทั้งหมดในคลีฟแลนด์ แทมปา หรือเซนต์หลุยส์ ภายในปี 2050 พื้นที่ผลกระทบนั้นคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและความน่าจะเป็นของการเกิดน้ำท่วม 100 ปีจะเพิ่มขึ้นสามเท่า ซึ่งหมายความว่าโอกาสที่บ้านของคุณจะต้องเผชิญกับน้ำท่วมครั้งใหญ่ตลอดระยะเวลา 30 ปีของการจำนองจะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 26 เปอร์เซ็นต์ในวันนี้เป็น เกือบ 80 เปอร์เซ็นต์ในช่วงกลางศตวรรษ

ด้วยเหตุนี้ การรับมือกับน้ำท่วมในปัจจุบันขณะเตรียมรับเหตุการณ์ที่เลวร้ายในอนาคตจึงเป็นภารกิจที่สำคัญสำหรับการบริหารงานของนิวยอร์ค โดยต้องมีการประสานงานระหว่างภาครัฐและองค์กรพัฒนาเอกชนในระดับท้องถิ่น รัฐ และรัฐบาลกลาง FloodNet ซึ่งเป็นโปรแกรมที่เปิดตัวครั้งแรกโดย NYU และขยายด้วยความช่วยเหลือจาก CUNY ดำเนินการในระดับไฮเปอร์โลคัลเพื่อให้มองเห็นน้ำท่วมตามท้องถนนทั่วพื้นที่ใกล้เคียงที่กำหนด โปรแกรมเริ่มต้นด้วย Urban Flooding Group ของ NYU

ดร.แอนเดรีย ซิลเวอร์แมน วิศวกรด้านสิ่งแวดล้อมและรองศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยนิวยอร์ค ภาควิชาวิศวกรรมโยธาและเมืองบอก Engadget. “แนวคิดก็คือมันสามารถให้ข้อมูลเชิงปริมาณที่จำเป็นอย่างยิ่ง ก่อน FloodNet ไม่มีข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับน้ำท่วมระดับถนน ดังนั้นผู้คนจึงไม่เข้าใจจริงๆ ว่าสถานที่บางแห่งเกิดน้ำท่วมบ่อยเพียงใด เช่น ระยะเวลาของน้ำท่วม ความลึก อัตราการโจมตี และการระบายน้ำ เป็นต้น”

"และนี่คือข้อมูลทั้งหมดที่เป็นประโยชน์สำหรับการวางแผนโครงสร้างพื้นฐาน แต่สำหรับการจัดการเหตุฉุกเฉินด้วย" เธอกล่าวต่อ “ดังนั้นเราจึงมีข้อมูลของเรา พวกเขาส่งการแจ้งเตือนไปยังผู้ที่สนใจ เช่น National Weather Service และการจัดการเหตุฉุกเฉิน เพื่อช่วยแจ้งการตอบสนองของพวกเขา”

ขณะนี้ FloodNet อยู่ในระหว่างการพัฒนาในช่วงต้นโดยมีหน่วยเซ็นเซอร์เพียง 23 ตัวที่สร้างขึ้นบนเสาสูง 8 ฟุตทั่วย่าน Gowanus ในบรู๊คลิน แม้ว่าทีมหวังที่จะขยายเครือข่ายดังกล่าวเป็นมากกว่า 500 ยูนิตทั่วเมืองภายในครึ่งทศวรรษหน้า เซ็นเซอร์ FloodNet แต่ละตัวเป็นระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในตัวที่ใช้อัลตราซาวนด์เป็นเครื่องวัดระยะที่มองไม่เห็น - เมื่อน้ำท่วมขัง ระยะห่างระหว่างพื้นผิวถนนกับเซ็นเซอร์จะหดตัว การคำนวณความแตกต่างระหว่างค่านั้นกับค่าที่อ่านค่าพื้นฐานแสดงว่าน้ำมีปริมาณเท่าใด ระดับได้เพิ่มขึ้น ทีม NYU เลือกใช้โซลูชันที่ใช้อัลตราซาวนด์แทนการใช้ LiDAR หรือ RADAR เนื่องจากเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์มีราคาถูกกว่าเล็กน้อยและให้ข้อมูลย้อนกลับที่มุ่งเน้นมากขึ้น รวมทั้งมีความแม่นยำมากขึ้นและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าเซ็นเซอร์น้ำสัมผัสพื้นฐาน

ข้อมูลที่เซ็นเซอร์แต่ละตัวสร้างขึ้นจะถูกส่งแบบไร้สายโดยใช้ตัวรับส่งสัญญาณ LoRa ไปยังเกตเวย์ฮับ ซึ่งสามารถดึงจากเซ็นเซอร์ใดๆ ภายในรัศมีหนึ่งไมล์แล้วส่งผ่านอินเทอร์เน็ตไปยังเซิร์ฟเวอร์ FloodNet ข้อมูลจะแสดงตามเวลาจริงบน หน้าแรกของ FloodNet.

“เมืองนี้ลงทุนเป็นจำนวนมากในแบบจำลองการคาดการณ์ [การประเมิน] ว่าจะมีฝนตกชุกหรือกระแสน้ำเพิ่มขึ้น” ซิลเวอร์แมนกล่าว ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเซ็นเซอร์ทุกมุมเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด เธอชี้ให้เห็น มี “สถานที่บางแห่งที่มีแนวโน้มว่าจะถูกน้ำท่วมเนื่องจากโทโพโลยีหรือเนื่องจากเครือข่ายท่อระบายน้ำหรือเนื่องจากใกล้กับชายฝั่ง เป็นต้น ดังนั้นเราจึงใช้แบบจำลองเหล่านั้นเพื่อพยายามทำความเข้าใจสถานที่ที่อาจมีน้ำท่วมมากที่สุด” รวมทั้งเข้าถึงผู้อยู่อาศัยในท้องถิ่นที่มีความรู้โดยตรงเกี่ยวกับพื้นที่ที่อาจเกิดน้ำท่วม

Silverman ตั้งข้อสังเกตเพื่อเปิดตัวโปรแกรมต่อไป เซ็นเซอร์จะต้องได้รับการออกแบบใหม่เล็กน้อย “เซ็นเซอร์รุ่นถัดไป เรากำลังนำสิ่งที่เราได้เรียนรู้จากรุ่นปัจจุบันของเรามาทำให้สามารถผลิตได้มากขึ้นอีกเล็กน้อย” เธอกล่าว “เรากำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบ จากนั้นเราก็หวังว่าจะเริ่มรอบการผลิตแรกของเรา และนั่นคือสิ่งที่จะช่วยให้เราขยายออกไป”

FloodNet เป็นกิจการโอเพ่นซอร์ส ดังนั้นแผนผังเซ็นเซอร์ เฟิร์มแวร์ คู่มือการบำรุงรักษา และข้อมูลทั้งหมดจึงสามารถใช้ได้ฟรีบน เพจ GitHub ของทีม. “แน่นอนว่าคุณต้องมีความรู้ทางเทคนิคบางประเภทจึงจะสามารถสร้างได้ — อาจไม่ใช่ตอนนี้ที่ใครๆ ก็สามารถสร้างเซ็นเซอร์ ปรับใช้และออนไลน์ได้ทันที ในแง่ของความสามารถในการสร้าง ข้อมูล แต่เรากำลังพยายามไปถึงที่นั่น” ซิลเวอร์แมนยอมรับ “ในที่สุด เราก็อยากไปยังสถานที่ที่เราสามารถเขียนแบบในแบบที่ใครๆ ก็เข้าถึงได้”