โครงการผันน้ำใต้สู่เหนือ หรือ South-to-North Water Diversion Project นั้นเป็นเมกะโปรเจกต์ทางวิศวกรรมที่มีเป้าประสงค์ในการผันน้ำกว่า 44,800 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีจากแม่น้ำแยงซีในตอนใต้ของประเทศไปยังพื้นที่ทางตอนเหนือของประเทศ โดยแบ่งออกเป็น 3 เส้นทาง คือคลองสายตะวันออกที่พาดผ่านคลองใหญ่ (Beijing-Hangzhou Grand Canal) คลองสายกลางที่ลำเลียงน้ำไปยังเมืองปักกิ่งและเทียนจิน และคลองสายตะวันตก
และในเส้นทางเดินน้ำสายกลาง (central route) ที่เริ่มก่อสร้างขึ้นในปี 2003 นี้เองที่เป็นบริเวณของเครือข่าย Internet of Things ขนาดมหึมาที่ประกอบไปด้วยเซ็นเซอร์กว่า 100,000 ตัวตลอดระยะทาง 1,400 กิโลเมตรจากอ่างเก็บน้ำตันเจียงโข่ว (Danjiangkou) สู่ปักกิ่งและเทียนจิน ซึ่งทำหน้าที่ดูแลสถานะ และเฝ้าระวังความเสี่ยงที่อาจจะเกิดขึ้น เช่น ความเสียหายในโครงสร้างต่างๆ คุณภาพของน้ำ อัตราการไหลของน้ำ และการเฝ้าระวังผู้บุกรุกไม่ว่าจะเป็นมนุษย์หรือสัตว์อื่นๆ
การวางระบบ IoT ดังกล่าวเริ่มขึ้นในปี 2012 Yang Yang ผู้อำนวยการ CAS Key Lab of Wireless Sensor Network and Communication แห่ง SIMIT และทีมของเขาใช้เวลากว่า 2 สัปดาห์ท่องเที่ยวตามแนวคลองเพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมและความต้องการในระบบ โดยท้ายที่สุดแล้วพวกเขาพบว่า ความท้าทายที่พวกเขาต้องก้าวข้ามผ่านนั้นมีด้วยกัน 3 ข้อ ได้แก่ ประเด็นด้านโครงสร้าง น้ำ และความปลอดภัย
เนื่องด้วยสภาพแวดล้อมและปัญหาที่แตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณ ทางทีมงานตัดสินใจเลือกใช้เซ็นเซอร์ที่แตกต่างกันถึง 130 ชนิดในเครือข่าย ซึ่งทำหน้าที่ตั้งแต่การวัดค่าความเค้น ความเครียด การสั่น การกระจัด แรงกดดันแจกพื้นผิว และการซึมของน้ำ โดยเซ็นเซอร์เหล่านี้จะถูกติดตั้งไว้ในพื้นดินในบริเวณใกล้เคียงกับตัวคลอง และในคอนกรีตของโครงสร้างต่างๆ เช่น สะพาน และเขื่อนกว่า 50 แห่งที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการการไหลของน้ำ
ในขณะเดียวกัน ตัววัดคุณภาพและอัตราการไหลของน้ำก็ถูกติดตั้งขึ้นบนรางเหล็กบนสะพาน รวมไปถึงกล้องวิดีโอที่คอยจับภาพทุกๆ 500 เมตรตลอดลำคลอง
ทว่าด้วยระยะทางที่กินความยาวกว่า 1,400 กิโลเมตร คำถามที่เกิดขึ้นหลังจากการติดตั้งเซ็นเซอร์ทั้งหลายคือจะทำอย่างไรให้อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายและส่งข้อมูลไปยังระบบเฝ้าระวังได้? เพราะใน 1,400 กิโลเมตรดังกล่าวนั้นก็ย่อมมีตั้งแต่พื้นที่ที่มีการเชื่อมต่อผ่านสายไฟเบอร์ออฟติกไปจนถึงพื้นที่ที่อับสัญญาณ
เพื่อเป็นการแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมงานของ Yang จึงได้พัฒนาระบบ Smart Gateway ที่สามารถรับข้อมูลอย่างต่อเนื่องได้จากเซ็นเซอร์ในบริเวณใกล้เคียงและส่งต่อไปยัง cloud server โดยใช้สัญญาณใดๆก็ตามเท่าที่จะหาได้ ไม่ว่าจะเป็นไฟเบอร์, ethernet, 2G, 3G, 4G, ไวไฟ, หรือแม้แต่ Zigbee ก็ตาม โดยหลังการส่งถ่ายข้อมูลประสบความสำเร็จ Smart Gateway จะจดจำการเชื่อมต่อไว้เพื่อใช้ส่งข้อมูลในครั้งถัดๆไปด้วย
ข้อมูลทั้งหมดที่ถูกเก็บรวบรวมโดยเซ็นเซอร์ 100,000 ตัวเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยังเซิฟเวอร์ในบริเวณใกล้เคียงที่มีอยู่ทั้งหมด 47 จุดตามแนวคลอง โดยข้อมูลจะถูกส่งเป็นช่วงเวลา ทุก 5 นาที ครึ่งชั่วโมง หรือทุกๆหนึ่งวันตามแต่ลักษณะของข้อมูล และเมื่อใดที่เกิดเหตุการณ์ฉุกเฉิน เช่น แผ่นดินไหว หรือการรั่วไหลของสารเคมี ระบบก็สามารถถูกปรับให้ส่งข้อมูลไปยังเซิฟเวอร์โดยทันทีได้ ข้อมูลจาก 47 จุดรับข้อมูลนี้จะถูกส่งต่อไปยังจุดรับข้อมูลในเมืองใหญ่ 5 จุด ก่อนจะถูกส่งต่ออีกครั้งไปยังเซิฟเวอร์หลักในนครปักกิ่ง
จากสถานีเซิฟเวอร์ทั้งหลายนี้ เจ้าหน้าที่สามารถดูข้อมูลสถิติและสถานะของระบบโดยรวมผ่านหน้าเว็บได้ ซึ่งนอกจากจะทำให้เจ้าหน้าที่ท้องถิ่นสามารถรับรู้สถานการณ์ได้อย่างรวดเร็วแล้ว ยังช่วยให้เจ้าหน้าที่ระดับสูงในปักกิ่งสามารถอัพเดทสถานการณ์และสั่งการตัดสินใจได้อย่างทันท่วงที อีกทั้งระบบดังกล่าวนั้นไม่ได้อยู่ในเครือข่าย world wide web สาธารณะ จึงทำให้มันมีความเสี่ยงน้อยกว่าที่จะโดนโจมตี
“ระบบนี้มอบประโยชน์ให้กับผู้คนมากกว่า 50 ล้านชีวิตในแต่ละวัน ซึ่งไม่นับรวมผู้คนที่ได้ประโยชน์ทางอ้อมจากโครงการ” Yang กล่าว
Yang ได้ให้ความเห็นต่อไปว่าความท้าทายชิ้นใหญ่ล่าสุดที่พวกเขากำลังเผชิญ คือการจัดการกับอุโมงค์ใต้แม่น้ำหวางเหอ (แม่น้ำหวงโห หรือแม่น้ำเหลือง) ความยาว 4 กิโลเมตร โดยเขาหวังว่าในอนาคตจะมีการพัฒนาหุ่นยนต์ใต้น้ำที่สามารถดูแลและตรวจสอบสถานะพื้นที่ในอุโมงค์ดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ในปัจจุบันคลองสายกลางของโครงการผันน้ำใต้สู่เหนือนี้สามารถส่งต่อน้ำได้ราว 9.5 ลูกบาศก์กิโลเมตรต่อปี ซึ่งคาดการณ์ว่าจะเพิ่มมากขึ้นเป็น 13 ลูกบาศก์กิโลเมตรต่อปีภายในปี 2030 บริเวณโดยรอบตัวคลองนั้นเป็นบริเวณสงวน ไม่อนุญาตให้มนุษย์ลงไปใช้งานโดยตรง และห้ามไม่ให้มีอุตสาหกรรมใดๆในพื้นที่ใกล้เคียง ทั้งนี้ก็เพื่อรักษาให้น้ำในคลองนั้นสามารถดื่มได้
Cover photo: Nsbdgc (from Wikipedia under CC BY-SA 4.0)
