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智慧防汛 超前佈署

2020.02.24

在極端氣候變遷下,土地過度開發缺乏水土保持的臺灣,每年汛期與颱風季節來臨時,往往因為無法提前精準掌握水患規模與預測災情發展變化,釀成人民重大的財產損失與生命威脅。


為此,國網中心透過「臺灣AI雲」強大運算能力的協助,透過蒐集投放在全國各地大量的水情感測器數據進行分析,其結果不僅能即時了解現況,更能事先預測水情發展,提供防災單位掌握未來水患發展規模,也讓第一線防汛人員能超前佈署,有效分配運用救災能量。





探索奧秘

臺灣屬於海島型國家,更因處於太平洋與歐亞板塊的交界,氣候的劇烈變化在這塊土地上尤為明顯。臺灣沿海城市眾多,但土地過度開發缺乏水土保持,在汛期與颱風季節來臨時,往往因為無法提前精準掌握水患規模與預測災情發展變化,釀成人民重大的財產損失與生命威脅。


有鑑於此,建構一套有別於以往,全新且更精準的水情預測系統已是刻不容緩的任務,國網中心透過「臺灣AI雲」強大運算能力的協助,透過蒐集投放在全國各地大量的水情感測器數據進行分析,其結果不僅能即時了解現況,更能事先預測水情發展,提供防災單位掌握未來水患發展規模,也讓第一線防汛人員能超前佈署,提昇救災能量。


國網中心的「智慧防汛」計畫,旨在大幅躍昇臺灣水情預測能力,其中仰賴「臺灣AI雲」每秒高達9千兆次的浮點運算能力,累積超過3000場降雨事件大數據分析的經驗,配合氣象局預報雨量的發布,能在短短數分鐘內即完成各預警縣市的水情分析並取得預測報告,如3分鐘即可完成未來1小時的水情預報,以此類推發展提供3、8、12小時等不同時間長度的預測報告,其準確度也伴隨物聯網觀測的整合應用而大幅提升,同時可根據應變單位的需求,調整不同的自動化預報頻率,如「一天4報」或關鍵期的「一天24報」等排程設計,以利即時掌握水情發展,讓防災作為從以往的「被動式救災」提昇為預先感知的「主動式避災」。


除了正確快速運算,「臺灣AI雲」能夠做得更深更廣!搭配都市3D地形地貌模型,可以更精準掌握城市內各地區的水情發展,只要水情監測系統建構完善,「臺灣AI雲」更能同時處理全台各縣市水情數據,提供各級地方政府進行防災規劃,並讓中央政府有效統籌分配救災能量,讓第一線的救災人員了解災害發展,也讓防災出勤更多一分保障。


因為全球工業的過度發展,綜觀未來氣候變遷趨勢,想必會變得更加嚴峻且難以掌握,除了必須更加重視環境保護,降低污染讓氣候運作恢復正常外,更須主動建構先期預警模式,有了「臺灣AI雲」的幫助,將可加速實現「智慧防災、超前佈署」的安全期待。 






小知識(1)-20MX20M的高解析度水情掌握:藉由可高速處理龐大資訊的超級電腦,利用20公尺X20公尺高解析度淹水模型,搭配物聯網即時觀測水情及AI校準技術,快速分析出可能的淹水範圍,讓全台防災指揮中心皆能快速掌握現場水情變化。
小知識(1)-20MX20M的高解析度水情掌握
小知識(2)-3分鐘完成未來1小時水情預報:藉由超級電腦的快速運算,以3分鐘即可完成未來1小時水情預測的運算效能,依據政府部門不同的任務需求,調整預報頻率(每天4報、6報、24報)及預報時間長度(未來3、8、12小時),提供預警資訊,做到提前防災、未雨綢繆。
小知識(2)-3分鐘完成未來1小時水情預報
小知識(3)-3~12小時的超前部署:透過物聯網觀測與水情預報的整合,提供未來3小時至12小時的水情變化預測,爭取更多的應變時間,各地低窪處或河川流域,皆能提前警戒、實施防洪措施,以「主動式避災」保衛家園和人民安危。
小知識(3)-3~12小時的超前部署
小知識(4)-3000場降雨大數據分析:分析台灣3000場降雨大數據,藉由超級電腦深度學習來建立AI模型。以過去降雨狀況的經驗,加上不斷校準實際狀況與預測方向的誤差,提昇水情預報可靠度,實現精準防災。
小知識(4)-3000場降雨大數據分析








在氣候變遷的影響下,極端降雨的強度與頻率增加,如何讓防災與預警系統更主動並具有智慧,成為安居城市的重要課題。國家實驗研究院國家高速網路與計算中心(國研院國網中心)以臺灣AI雲(TWCC)整合物聯網即時水情監測、高效能物理模型演算的水情趨勢推估,以及歷史淹水和雨量大數據,可在短短3分鐘內處理全台各縣市的水情數據,提供未來1小時的都市水情變化預測報告,供各級地方政府進行防災規劃....




國網中心-資料科技組

國網中心與水利署、台北科技大學及台灣大學長期合作,因應台灣高淹水災害風險,推動智慧防汛系統的研發與應用。透過全臺各縣市大量水利相關基礎資料的有效管理,逐步提升淹水預報的準確性,並結合政府推動的前瞻計畫成果,將物聯網監測資訊與模型預報進行整合應用,進一步強化預報可靠度。藉助國網中心高速計算、網路、資料庫、大數據與AI等技術,讓全臺大規模水情預報提升至即時且自動化的作業方式,為爭分奪秒的防救災工作提供最有力的科技支援。  

國網中心 林錫慶副主任暨環境與災防方案主持人


國網中心TWCC

TWCC是採用臺灣杉二號超級電腦為運算之雲端平台,以最新之容器化技術提供服務,透過優化過的AI軟體堆疊,開發人員可快速佈建開發環境,相較過往可增加40%的工作效率;同時支援大量調度節點與GPU,跨節點高速平行運算效能相較現行雲服務更增進30%。除提供快速運算能力、大量儲存空間及安全的網路外,此平台亦將整合國內各界發展之AI程式與工具、以及國內外重要資料集,彙集成為國內最大的模式市集與資料市集,提供產學研界更即時、更便利的運算服務。
https://www.twcc.ai/
看得見的進步,來自超級電腦的速度


 


為AI超級電腦主機,共運用2,016個NVIDIA Tesla V100 32GB GPU,以9 PFLOPS(每秒執行9千兆次浮點運算)的優異效能

 


提供全國性DTM(Digital Terrain Model)資料加值應用分析模組服務,提昇DTM資料運用領域,加強測繪資訊流通機制。
 


整合資料聚合、管理、展示等功能,開發結合高速計算可介接之資料處理框架,並透過多樣化資料處理工具,提供整合式資料媒合與資訊加值平台給資料提供者與使用者

 


線上學習AI,透過篩選及系統化整理目前線上已有的AI相關學習資源,協助AI的知識普及化,進而促動產業AI化的發展