I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 1 ,   p p .   4 1 4 3 ~ 415 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 5 . pp 4 1 4 3 - 415 6          4143       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Foreca sting  and  c o m m unica tion   k e y  e le m ents  for  l ow - c o st  f luv ia f lo o ding   e a rly   w a rning   s y stem  i urba n  a reas       M elis a   Aco s t a - Co ll 1 ,   Andres So la no - E s co rc ia 2 ,   L ilia   O rt eg a - G o nza lez 3 ,   Ro na ld  Z a m o ra - M us a 4   1, 2, 3 E n g in e e rin g   De p a rtm e n t,   Un i v e rsid a d   d e   la Co sta , C o lo m b ia   4 En g in e e rin g   De p a rtm e n t,   Un iv e rsid a d   Co o p e ra ti v a   d e   C o lo m b ia ,   Co lo m b ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   8 ,   2 0 20   R ev i s ed   Mar   19 ,   2 0 2 1   A cc ep ted   Mar   3 1 ,   2 0 2 1       F lu v ial  f lo o d i n g   o c c u rs  w h e n   a   riv e o v e rsp il ls  it b a n k d u e   to   e x c e ss iv e   ra in f a ll ,   a n d   it   is  t h e   m o st  c o m m o n   f lo o d   e v e n t.   I n   u r b a n   a re a s,  th e   in c re m e n o f   u rb a n iza ti o n   m a k e c o m m u n it ies   m o re   su sc e p ti b le  to   f lu v ia f lo o d i n g   sin c e   th e   e x c e ss   o f   i m p e rv io u su rf a c e r e d u c e d   th e   n a tu ra p e rm e a b le  a re a s.   A f lo o d   p re v e n ti o n   s trate g ies ,   e a rl y   w a rn in g   s y ste m (EW S a re   u se d   to   re d u c e   d a m a g e   a n d   p ro tec p e o p l e ,   b u k e y   e le m e n ts n e e d   to   b e   se lec ted .   T h is   m a n u sc rip p r o p o se th e   m o n it o r in g   in stru m e n ts,  c o m m u n ica ti o n   p ro t o c o ls,   a n d   m e d ia  to   f o re c a st  a n d   d isse m in a te  E W S   a lerts  e ff ici e n tl y   d u rin g   f lu v ial   f lo o d in   u r b a n   a re a s.  F irst,   w e   c o n d u c ted   a   sy ste m a ti c   re v ie w   o f   d iff e r e n EW S   a rc h it e c tu re f o f lu v ial   f lo o d in   u r b a n   a re a a n d   id e n ti f ied   th a n o a ll   p ro jec ts  m o n it o th e   m o st  i m p o rtan v a riab les   re l a ted   to   th e   f o rm a ti o n   o f   f lu v i a f lo o d a n d   m o st  u se   c o m m u n ica ti o n   p r o to c o ls  w it h   h ig h - e n e rg y   c o n su m p ti o n .   Z ig Be e   a n d   L o Ra WA a re   th e   c o m m u n ica ti o n   p r o to c o ls  w it h   lo w e p o w e c o n su m p ti o n   f ro m   th e   re v ie w ,   a n d   to   d e term in e   w h ich   tec h n o l o g y   h a b e tt e p e r f o r m a n c e   in   u rb a n   a re a s,  tw o   w irel e ss   se n so r   n e tw o rk w e r e   d e p lo y e d   a n d   sim u late d   in   tw o   u rb a n   a re a su sc e p ti b le  t o   f lu v ial  f lo o d u sin g   Ra d io   M o b il e   so f twa re .   T h e   re su lt sh o w e d   th a a lt h o u g h   Zi g b e e   tec h n o lo g y   h a b e tt e r - re c e iv e d   sig n a stre n g th ,   th e   d if fe re n c e   w it h   L o R A WAN  is  lo w e th a n   2 d Bm ,   b u L o Ra WA h a a   b e tt e sig n a l - to - n o ise   ra ti o ,   p o w e c o n su m p ti o n ,   c o v e ra g e ,   a n d   d e p lo y m e n c o st.   K ey w o r d s :   Dis e m in a tio n     E ar ly   w ar n i n g   s y s te m   Flu v ial  f lo o d in g   Fo r ec asti n g   L o R aW A   Z i g b ee   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Me lis A co s ta - C o ll     E n g i n ee r i n g   Dep ar t m en t   Un i v er s id ad   d la  C o s ta   C alle  5 8   #   5 5   -   6 6 ,   B a r r an q u ill a,   A tlá n tico ,   C o lo m b ia   E m ail:  m ac o s ta1 0 @ c u c. ed u . c o       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   th 2 1 s ce n t u r y ,   f lo o d s   h a v af f ec ted   m o s p eo p le  in   t h w o r ld   an d   it  r ep r esen ts   ap p r o x i m atel y   4 7 o f   all  cli m ate - r elate d   d is aster s   s i n ce   1 9 9 5   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h e   p er io d   2 0 0 8 - 2 0 1 7   r ec o r d ed   3 4 8   n atu r al  d is aster s   w it h   1 5 3   f lo o d   ev en ts h o w ev er ,   2 0 1 8   w a s   s t a n d o u y ea r   w it h   1 2 7   f lo o d   ev en ts   r ec o r d ed .   Fig u r 1   co m p ar es   th r ec o r d ed   n atu r al  d is aster s   f r o m   2 0 0 8 - 2 0 1 7   an d   th o s r ep o r ted   in   2 0 1 8 .   T h m o s co m m o n   f lo o d   ev e n is   f l u v ial  f lo o d s   an d   tr i g g e r in g   s ev er ec o n o m ic  a n d   h u m an   lo s s e s .   Flu v ial  ( r iv er   f lo o d )   o r   r iv er in f lo o d in g   o cc u r s   w h en   r i v er   o v er s p ills   it s   b an k s   d u to   ex ce s s i v r ain f all   [ 3 ] ,   [ 4 ] T h e   W o r ld   R eso u r ce s   I n s titu te  ( W R I ) ,   w it h   f o u r   Du tc h   r esear ch   o r g an izatio n s ,   d ev el o p ed   th A q u ed u ct   Glo b al  Flo o d   An al y ze r   to o t h at  esti m ate s   c u r r en a n d   f u tu r p o ten tial  e x p o s ed   to   u r b an   p o p u latio n s   i n   m o s t   co u n tr ies  a n d   m aj o r   r iv er   b asi n   in   t h w o r ld   [ 5 ] .   T h ey   s t u d i ed   an d   r an k ed   1 6 4   co u n tr ies  t h at  ar af f ec ted   b y   r iv er   f lo o d s   ev er y   y ea r .   T h ey   s elec ted   th 1 5   m o s t - af f ec ted   co u n tr ies   an d   t h e y   ar al l c o n s id er ed   d e v elo p ed   o r   d ev elo p in g   co u n tr ie s .   T h A s i an   co n ti n en is   t h m o s af f ec t ed   b y   r iv er   f lo o d s ,   an d   I n d ia  is   th co u n tr y   w i t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     4 1 4 3   -   415 6   4144   th h i g h e s t p er ce n ta g o f   p eo p le  ex p o s ed   to   t h ese   d is aster s .   Fig u r 2   ill u s tr ates t h 1 5   co u n tr ies  m o s t e x p o s ed   to   r iv er   f lo o d s   w o r ld w i d ac co r d in g   to   W R I .           Fig u r 1 .   Nu m b er s   o f   n at u r al  d is aster s   f r o m   2 0 0 8   to   2 0 1 8   [ 6 ]       I n   u r b an   ar ea s ,   th r ap id   an d   u n p lan n ed   u r b an izatio n   is   th p r i m ar y   ca u s o f   f l u v ial  f lo o d s   f r eq u en c y   in cr e m e n d u r in g   m as s i v r ai n f a ll  e v en t s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   T h ex ce s s   o f   i m p er v io u s   s u r f ac e s   r ed u ce d   th n at u r al  p er m ea b le  ar ea s   an d   c h a n g ed   th h y d r o lo g ic  a n d   h y d r au l ic  w ater s h ed s   r esp o n s to   p r ec i p itatio n   t h at  lead s   to   th i n cr e m e n o f   r u n o f f   v o lu m es  a n d   p ea k   d is ch ar g es   [ 9 ] .   Flo o d s   in   u r b an   ar ea s   r ep r es en o n o f   t h m o s t   s ig n i f ica n ch alle n g es  to   h u m an   s ec u r it y   a n d   s u s tain ed   ec o n o m ic  g r o w t h ,   as  t h p o p u latio n   d u r in g   th p er io d   2017 2 0 5 0   is   ex p ec ted   to   in cr ea s b y   ar o u n d   2 0 % - 3 0 an d   t w o - t h ir d s   o f   th p o p u latio n   th at  liv in   th citie s   [ 1 0 ]           Fig u r 2 .   Mo s t a f f ec ted   co u n tr ies b y   f l u v ial  f lo o d s   [ 6 ]       T h er is   d if f er en ce   in   u r b a n izatio n   i m p ac b et w ee n   d ev el o p in g   co u n tr ie s   a n d   d ev elo p ed   co u n tr ies .   I n   d ev elo p in g   co u n tr ies,  u r b an   g r o w th   o f te n   o cc u r s   r ap id ly   i n   lar g s p ac es  s u c h   as  en tire   cities;   o n   th e   co n tr ar y ,   in   d e v elo p ed   co u n t r ies,  u r b an   g r o w t h   is   d o n o n   s m all  s ca le  an d   co n tr o ll ed .   T h e y   also   u s e   tech n o lo g y   f o r   d y n a m ic  co n tr o w it h in   t h u r b an   en v ir o n m e n t   [ 1 1 ] .   T o   m iti g ate  th r is k   o f   h u m an   lo s s e s   an d   ec o n o m ic  d a m ag e s   ca u s ed   b y   r i v er   f lo o d s   in   u r b an   ar ea s ,   th I n ter n a tio n al  s tr ate g y   f o r   d is aster   r ed u ct io n   ( I SDR )   co n s id er ed   E W n o n - s tr u ct u r al  m ea s u r s u itab le  f o r   p o p u latio n s   w i th o u e n o u g h   r eso u r ce s   to   m i n i m ize  th r i s k   o f   f lo o d in g   o r   im p le m e n t str u ctu r al  s o lu ti o n s   [ 2 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F o r ec a s tin g   a n d   co mmu n ica ti o n   ke elem en ts   fo r   lo w - co s t flu via l flo o d in g   ea r ly…   ( Melis a   A co s ta - C o ll)   4145   A cc o r d in g   to   th W o r ld   Me te o r o lo g ical  Or g an izatio n   ( W MO )   an d   I SDR ,   an   ef f ec ti v E W h as  f o u r   m ai n   p r o ce s s es:  Dis a s ter   r is k   k n o w led g e,   f o r ec asti n g ,   d is s e m i n atio n co m m u n icatio n   an d   p r ep ar e d n ess r esp o n s e   [ 2 ] ,   [ 1 2 ] .   Dis aster   r is k   k n o w led g id en ti f ies   h az a r d s ,   th e x p o s u r e,   v u ln er ab ili ties ,   a n d   r is k s   o f   a   p o p u latio n t h f o r ec asti n g   p r o ce s s   in v o l v es  th e   m o n ito r i n g   an d   in f o r m atio n   p r o ce s s   [ 1 3 ] .   T h is   p r o ce s s   d ef in e s   a n d   i m p le m e n t s   t h t ec h n o lo g y   to   m ea s u r m eteo r o lo g ical  a n d   h y d r au lic   v ar iab l es,  an d   a n al y s is   o f   ac q u ir ed   d ata.   Dis s e m i n atio n - co m m u n icatio n   g u ar an tees  t h s en d i n g   o f   aler t s   a n d   th at   th e y   ar r ec eiv ed   a n d   u n d er s to o d .   Fi n all y ,   p r ep ar ed n es s - r esp o n s i n v o lv e s   t h ac t iv itie s   a n d   p o licies  i m p le m en t ed   in   co m m u n it y   th at  allo w s   t h e m   to   r ea ct  ti m el y   in   d is a s t er   ev e n t   [ 1 4 ] .   T h is   m a n u s cr ip p r o p o s es  th e   m o n ito r in g   i n s tr u m en t s   a n d   co m m u n icatio n   p r o to co ls   th at   g u ar an te e   th p r o ce s s   o f   f o r ec asti n g   a n d   d is s e m i n ati n g   aler ts   f r o m   a n   E W ef f icie n tl y   d u r i n g   f l u v ial  f lo o d s   in   u r b an   ar ea s .   Dif f er en E W f o r   f lu v ial  f lo o d s   in   u r b an   ar ea s   wo r ld w id w er r e v ie w ed   an d   co m p ar ed   to   th e   v ar iab les,  s en s o r s ,   a n d   co m m u n ica tio n   p r o to co ls   class i f y i n g   i n to   m ai n   a n d   co m p le m e n t ar y   i n s tr u m en t s .   I t   w a s   id en ti f ied   th at  n o all  p r o j ec ts   m o n ito r   th m o s i m p o r t an v ar iab les  r elate d   to   th f o r m atio n   o f   f lu v ial   f lo o d s   an d   th m o s u s ed   co m m u n icatio n   p r o to co ls   w it h   h ig h - e n er g y   co n s u m p tio n .   L i k e w is e,   Z i g B ee   an d   L o R aW A ar th co m m u n i ca tio n   p r o to co ls   w it h   lo w er   p o w er   co n s u m p tio n   f r o m   t h r ev ie w ,   th er e f o r e,   to   d eter m in e   w h ich   tec h n o lo g y   h as   b etter   p er f o r m a n ce   i n   ter m s   o f   co m m u n ica tio n   ( lin k   p r o f ile,   lo w   p o w er   co n s u m p tio n ,   an d   lo w er   co s t) ,   t w o   w ir eless   s en s o r   n et w o r k s   ( W SN)   w er d ep lo y ed   an d   s i m u lated   in   t w o   u r b an   ar ea s   s u s ce p tib le  to   f l u v ial  f lo o d s   u s in g   r ad io   m o b il s o f t w ar e .   T h r esu l ts   s h o wed   th a t h at  Z i g b ee   tech n o lo g y   h a s   b etter - r ec ei v e d   s ig n al  s tr en g t h   ( R S S),   b u L o R aW A is   t h m o s t   s u itab le   f o r   b o th   ca s e s   d u e   to   h as b etter   s ig n al - to - n o is r a tio ,   p o w er   co n s u m p tio n ,   a n d   d ep lo y m e n t c o s t.       2.   M E T H O D   As a  f ir s t step ,   t h is   r esear c h   co n d u cted   liter at u r r ev ie w   to   i d en tify   t h p r i m ar y   an d   co m p l e m en tar y   in s tr u m en t s   to   m ea s u r e   th e   v a r iab les  r elate d   to   f l u v ial   f lo o d s ,   t h m et h o d s   f o r   i n f o r m atio n   p r o ce s s in g   a n d   t h m o s u s ed   m ea n s   f o r   t h d i s s e m i n atio n   o f   aler ts .   I E E E ,   AC a n d   Scie n ce   D ir ec d i g ital  lib r ar ies  w er co n s u lted   to   s elec d ata  r a n g i n g   f r o m   2 0 1 0   to   2 0 2 0 .   T ab le  1   s h o w s   th s ea r ch   s tr i n g   li m iti n g   th in f o r m at io n   f o u n d ,   in cl u s io n   an d   ex cl u s io n   cr iter ia.         T ab le  1 Sear ch   s tr in g ,   cr iter ia   f o r   in clu s io n   a n d   ex cl u s io n   S e a r c h   S t r i n g   I n c l u si o n   C r i t e r i a   Ex c l u si o n   C r i t e r i a   F l o o d   W a r n i n g   O R   Ea r l y   F l o o d   W a r n i n g   S y st e m   R e se a r c h   a r t i c l e s,  b o o k s,   c o n f e r e n c e   p a p e r s,  r e p o r t s fr o m g o v e r n me n t   a g e n c i e s,  a r t i c l e s i n   En g l i s h   a n d   S p a n i sh   R e su l t s t h a t   a r e   n o t   r e l a t e d   t o   t h e   t o p i c ,   a r t i c l e s o t h e r   t h a n   i n   En g l i s h   a n d   S p a n i s h   F l u v i a l   F l o o d s W a r n i n g   S y st e m A N D   R i v e r   F l o o d   Ea r l y   W a r n i n g   U r b a n   F l u v i a l   F l o o d s OR  U r b a n   F l o o d i n g       T en   ar ch itectu r es  d ev e lo p ed   in   d if f er en lo ca tio n s   w o r ld w i d w er s elec ted   to   aler th co m m u n it y   ab o u th e   r is k   o f   f lu v ial   f lo o d in g   in   u r b an   ar ea s .   E ac h   ar c h itect u r d escr ib es  th e   m e th o d s   an d   i n s tr u m e n ts   u s ed   to   m o n ito r   a n d   an al y ze   i n   r ea l - ti m t h m eteo r o lo g ical   an d   h y d r au lic   v ar iab les   r elate d   to   r iv er   f lo o d s ,   as   w ell  a s   th m e th o d s   to   s en d   th aler t.  A   co m p ar ati v an al y s i s   w a s   ca r r ied   o u an d   id en tif ie d   th k e y   ele m en ts ,   m ai n   an d   co m p le m en tar y ,   f o r   th f o r ec ast in g   an d   d is s e m in at io n   p r o ce s s .   Sin ce   t h r ev ie w ed   p r o j ec ts   u s ed   d if f er e n co m m u n icatio n   p r o to co ls ,   as  s ec o n d   s tep ,   w s elec te d   th tech n o lo g ie s   w i th   t h lo w e s p o w er   co n s u m p tio n   to   s en d   th ac q u ir ed   d ata  to   a   d ata   p r o ce s s i n g   ce n ter   an d   co m p ar ed   th e m   i n   ter m s   o f   tr an s m i s s io n   p ar a m eter s ,   co v er ag e,   p er f o r m an ce ,   e n er g y   co n s u m p tio n ,   a n d   co s ts   u s i n g   r ad io   m o b ile  s o f t w ar e.   T h is   s o f t w ar u s e s   t h ir r eg u l ar   ter r ain   m o d el  ( I T M)   o r   th L o n g le y - R ice  m o d el  to   p r ed ict  r a d io   s ig n als at ten u atio n   in   t h f r eq u en c y   r an g o f   20   MH to   2 0   GHz   [ 1 5 ] .   Fro m   t h r ev ie w ,   Z ig b ee   a n d   L o R aW A N   ar th e   co m m u n i ca tio n   p r o to co ls   w ith   th e   lo west  p o w er   co n s u m p tio n .   T o   id en tify   w h i ch   o f   t h t w o   tec h n o l o g ies  is   m o r e   s u itab le  f o r   f l u v ia f lo o d s   ea r l y   w ar n in g s   i n   u r b an   ar ea s ,   w p er f o r m ed   a   s i m u lat io n   o f   t w o   d i f f er en t   s y s te m s   f o r   t w o   r i v er s id m u n ic ip alities   ( Ma la m b o   an d   P al m ar   d Var ela)   in   C o l o m b ia   af f ec ted   a n n u a ll y   b y   f l u v ia f lo o d s   o f   Ma g d ale n R i v er   [ 16] .   Fo r   b o th   ar ea s ,   n et w o r k   w i th   Z i g b ee   an d   an o th er   w it h   L o R aW AN  w er d esig n ed ea ch   n et w o r k   h as  t h r ee   n o d es  an d   ce n tr al  s tatio n   to   co v er   t h a f f ec ted   s t u d y   ar ea .   Fi g u r e   3 ( a )   an d   3( b )   p r esen ts   m ap   w it h   t h s en s o r   n et w o r k s ,   n o d es lo ca tio n ,   an d   th d i s ta n ce   to   th ce n tr al  s tati o n s .   T h n o d es  an d   b ase  s tatio n s   ar at  1 5   m   ab o v g r o u n d   le v el  an d   u s v er tical  s u p p o r ts   o f   d if f er en t   s izes  to   allo w   d ata  tr a n s m i s s io n   b et w ee n   th m o n ito r in g   n o d es  an d   t h eir   r esp ec ti v n e t w o r k   g a te w a y .   T ab le  2   s h o w s   ea c h   o f   th p o in ts   an d   th d is tan ce   b et w ee n   th m o n ito r i n g   n o d es  an d   th b ase  s tatio n   o f   ea ch   m u n icip ali t y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     4 1 4 3   -   415 6   4146     ( a)     ( b )     Fig u r 3 A   m ap   w i th   t h s e n s o r   n et w o r k s ,   n o d es lo ca tio n ,   a n d   th d is ta n ce   to   th ce n tr al  s tatio n s   ( a)   M alam b o   W SN , ( b P alm a r   d V ar ela  W SN       T ab le  2 .   L o ca tio n   an d   d is tan c o f   f r o m   n o d es to   g ate w a y   P o i n t   L o c a t i o n   D i st a n c e   f r o m n o d e   t o   g a t e w a y   ( K m)   G a t e w a y   M a l a mb o   1 0 ° 5 1 ' 3 3 . 4 9 " N ,   7 4 ° 4 6 ' 2 1 . 0 7 " O   N / A   N o d e   1   -   M a l a m b o   1 0 ° 5 2 ' 4 4 . 6 1 " N ,   7 4 ° 4 4 ' 2 2 . 3 5 " O   4 , 2 2   N o d e   2   -   M a l a m b o   1 0 ° 5 1 ' 2 7 . 9 7 " N ,   7 4 ° 4 4 ' 3 2 . 7 0 " O   3 , 2 9   N o d e   3   -   M a l a m b o   1 0 ° 5 0 ' 2 4 . 3 6 " N ,   7 4 ° 4 4 ' 3 7 . 2 9 " O   3 , 8   G a t e w a y   P a l mar   1 0 ° 4 4 ' 2 5 . 5 8 " N ,   7 4 ° 4 5 ' 1 8 . 9 8 " O   N / A   N o d e   1   -   P a l mar   1 0 ° 4 4 ' 1 3 . 9 8 " N ,   7 4 ° 4 4 ' 0 . 4 2 " O   2 , 4 1   N o d e   2 -   P a l mar   1 0 ° 4 3 ' 5 . 6 7 " N ,   7 4 ° 4 3 '5 6 . 2 7 " O   3 , 5 2   N o d e   3   -   P a l mar   1 0 ° 4 1 ' 3 9 . 1 8 " N ,   7 4 ° 4 3 ' 4 6 . 4 1 " O   5 , 8 5       2 . 1 .     Arc hite ct ure  net w o rk   T h w ir eles s   s en s o r   n et w o r k s   h av s tar   to p o lo g y   w i th   t h r ee   m o n ito r i n g   n o d es  an d   ce n tr al  n o d e.   T h m o n ito r i n g   n o d es  h a v a   p h o to v o ltaic  s y s te m ,   an   A r d u i n o   ONE ,   a   r ain   g a u g e,   an d   t h s elec ted   w ir ele s s   tech n o lo g y   t h at  s en d s   t h d at to   t h ce n tr al  n o d e.   Si n ce   b o th   W SN   w o r k s   i n   a   s tar   to p o lo g y ,   ea c h   o f   t h e   th r ee   m o n ito r i n g   n o d es  is   c o n f i g u r ed   as  s la v es  a n d   t h e   ce n tr al   n o d es  a s   m a s ter s .   T ab le  3   s h o w s   t h e   s p ec if icatio n s   o f   t h co m m u n i ca tio n   m o d u le s   u s ed   in   r ad io   m o b ile  s o f t w ar e.   B ased   o n   th r ev ie w   a n d   R ad io   Mo b ile  s i m u latio n   r es u lt s ,   w e   p r o p o s ed   th k e y   ele m e n t s ,   m ai n   an d   co m p le m e n tar y ,   f o r   th f o r ec asti n g   a n d   d is s e m in at io n   p r o ce s s   o f   r ea l - ti m e f f ec t iv ea r l y   w ar n i n g   s y s te m   f o r   f l u v ial  f lo o d s   in   u r b an   ar ea s .       T ab le  3 .   L o R an d   z ig b ee   d ev i ce s   s p ec if ica tio n s   W i r e l e ss sp e c i f i c a t i o n s   D r a g i n o   L o R a   S h i e l d   v 1 . 2   D i g i   X B e e - P R O   9 0 0 H P   F r e q u e n c y   b a n d   9 1 5   M H Z   9 0 2   a   9 2 8   M H z   D a t a   r a t e   u n t i l   3 0 0   k b p s   U n t i l   2 0 0   K b p s   L i n e   o f   si g h t   1 5   k m   6 , 5   K m   T r a n smissi o n   p o w e r   + 2 0   d B m   -   1 0 0   mW   + 2 4   d B m   -   2 5 0   mW   R e c e i v e r   se n si t i v i t y   - 1 4 8   d B m   - 1 0 1   d B m   A n t e n n a   O mn i d i r e c c i o n a l   3 d B i   D i p o l e   2 , 1   d B i   V o l t a g e   3 , 3   a   5   V D C   2 , 4   a   3 , 6   V D C   T x   c u r r e n t   1 2 0   mA   2 2 9   mA   R x   c u r r e n t   1 0 , 8   mA   4 4   mA   S t a n d   b y   c u r r e n t   0 , 2   u A   3   u A       3.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N   B elo w ,   ten   ar ch itect u r es  o f   E W ar d escr ib ed   f r o m   s o m o f   th m o s a f f ec ted   co u n tr ie s   b y   f l u v ial   f lo o d s   in   t h eir   u r b an   ar ea s .     3 . 1 .     F luv ia f lo o ds   ea rly   w a r nin g   s y s t e m   a rc hite ct ures   3 . 1 . 1 .   Ca g a y a riv er   b a s in ,   P hil ip pin es   T h g o v er n m en o f   th P h i lip p in es  d ep lo y ed   m o r th a n   1 , 5 0 0   h y d r o - m eteo r o lo g ic al  s tatio n s   n atio n w id e   to   p r o v id r ea l - t i m d ata  f o r   r ain   an d   f lo o d   ev en t   m o n ito r i n g   u s in g   t w o   p r i m ar y   s e n s o r s ,   a n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F o r ec a s tin g   a n d   co mmu n ica ti o n   ke elem en ts   fo r   lo w - co s t flu via l flo o d in g   ea r ly…   ( Melis a   A co s ta - C o ll)   4147   au to m ated   r ain   g au g ( AR G)   an d   w ater   lev e m o n i to r in g   s ta tio n s   ( W L MS)   i n s talled   o n   b r id g es  n ea r   th lo ca l   co m m u n itie s   [ 1 7 ] .   Fo r   th C ag a y a n   r iv er   b asi n ,   th Dep ar t m en o f   Scie n ce   an d   T ec h n o l o g y   ( DOST )   an d   th A d v an ce d   Scie n ce   a n d   T ec h n o lo g y   I n s t itu te  ( DOST - A ST I )   d ev elo p ed   p r ed ictiv m o d el  b ased   o n   t h r an d o m   f o r est  al g o r it h m   to   p r o v id ti m el y   w ar n in g s   o f   wate r   lev el  an d   f lo o d   h az ar d   an d   it  b ec o m es  i n   a   d ec is io n   s u p p o r t to o l f o r   th lo ca l c o m m u n i ties .           Fig u r 4 .   C ag a y an   r i v er   b asin   E W S       B esid es  th A R G,   th i s   p r ed ictiv m o d el  i n teg r ated   an   u l tr aso n ic  s e n s o r   to   m ea s u r w ater   le v el   ch an g es  i n   th r i v er   an d   w ea t h er   s e n s o r   to   m o n ito r   w i n d   s p ee d ,   w i n d   d ir ec tio n ,   air   tem p er at u r e,   air   p r ess u r e,   an d   air   h u m id it y .   T h s en s o r   d ata  w as  co llected   b y   s o lar - p o w er ed   d ata  lo g g er   an d   s e n it  v ia  GSM  to   GS g ate w a y   o f   DOST - AST I .   Fig u r 4   illu s tr ates th E W S st r u ct u r e.     3 . 1 . 2 .   Chenna i,  I nd ia   I n   C h en n ai,   cit y   i n   s o u th er n   I n d ia,   [ 1 8 ]   im p le m en ted   Z i g B ee   b ased   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k   f o r   ea r l y   f lo o d   m o n i to r in g   an d   war n in g   s y s te m .   E ac h   n o d h as   w ater   le v el  s en s o r   an d   f lo w   lev el   s e n s o r   a n d   s en d s   t h ac q u ir ed   d ata  to   s er v er   v ia  w ir ele s s   Z i g B ee   co m m u n icatio n   p r o to co l.  W h en   th w ater   at  t h d a m   r ea ch es  h i g h   le v el,   th p eo p le  r ec eiv w ar n i n g   m e s s a g b y   a n   an d r o id   ap p licatio n ,   ev en   w i th o u n et w o r k   co n n ec ti v it y .   L i k e w i s e,   th a p p licatio n   w ar n s   p eo p le  to   e v ac u ate  to   s a f er   zo n es  th r o u g h   s to r ed   i m ag e s .   s ig n i f ica n ad v an ta g o f   t h s y s te m   is   th at   t h ap p licati o n   ca n   b u s ed   o f f lin e.   Fi g u r 5   illu s tr ates  th e   E W s tr u ct u r e.           Fig u r 5 .   C h e n n ai  E W S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     4 1 4 3   -   415 6   4148   3 . 1 . 3 .   T uy   lo a n r iv er   ba s in ,   Viet na m   T h Ho   C h Min h   C it y   I n ter n atio n al  U n i v er s it y   d e v elo p ed   an   ea r ly   f lo o d   w ar n in g   s y s t e m   u s in g   a   m o b ile   n et w o r k .   T h s y s te m   co n s i s ts   o f   a   s ta tio n   p o w er ed   b y   s o lar   e n er g y ,   m o n it o r in g   c e n ter ,   a n d   n o tific atio n   s y s te m .   T h f lo o d   w ar n i n g   s tat io n   h as   w ater   l ev el  s en s o r   an d   r ai n   g a u g e   s en s o r   t h at  m o n i to r s   w ater   le v el  c h a n g e s   i n   th e   r iv er   an d   r ain f all.   T h s e n s o r s   d a ta  ar s to r ed   in   m e m o r y   ca r d   an d   tr an s m itted   to   th m o n ito r in g   ce n ter   v ia  GP R S p r o to co l   [ 1 9 ] .   T h m o n ito r in g   ce n ter   r ec eiv e s ,   an al y ze   d ata  f r o m   t h s ta tio n s ,   a n d   s en d s   r es u lt s   to   th n o tif icat io n   s y s te m   w h er t h alar m   ca n   b g en er ated   to   th co n s id er ed   ar ea s .   T h w ar n in g   m es s ag h as  t h w ar n i n g   lev el,   t h m ea s u r ed   d ata,   an d   th p r ed icted   o cc u r r en ce   ti m o f   f lo o d in g .   L ik e w i s e,   web s ite  in d icate s   th e   r iv er   w ater   le v el,   r ai n f all,   a n d   th e   p r ed icted   in f o r m atio n   f o r   th e   n e x t   f e w   h o u r s .   Fi g u r 6   illu s tr ates  th e   E W S   s tr u ct u r e.           Fig u r 6 .   T u y   l o an   r i v er   b asin   E W S       3 . 1 . 4 .   B a ng k o k ,   T ha ila nd   Der s in g h   p r esen ted   th d esig n   an d   d ev elo p m e n o f   f lo o d   w ar n in g   s y s te m   v ia  m o b ile  an d   co m p u ter   n et w o r k s .   T h s y s te m   i n te g r ated   tip p in g   b u ck e ( r ain   g au g e) ,   a n   u ltra s o n ic  s en s o r ,   an d   a   ca m er t h at   m ea s u r th a m o u n o f   r ai n f a ll,  w ater   le v el,   an d   i m ag o f   th s u r r o u n d i n g   ar ea   p er io d icall y .   T h co llected   d ata  ar s en to   s er v er   o v e r   th I n ter n et  v ia  G SM/3 a ir   ca r d ,   s to r ed   o n   d atab ase,   an d   p r o ce s s ed   to   d eter m in ea r l y   w ar n i n g   o f   f lo o d   in   th zo n e   [ 2 0 ] .   Af ter   g etti n g   s en s o r s   d ata,   th s y s te m   a n al y ze s   a n d   co m p ar es   it  w i th   h is to r ical  d ata  in cl u d i n g   d ata  o f   th e   y ea r   2 0 1 1 ,   w h er t h s ig n i f ica n t   f lo o d   in   T h ailan d   h ap p en ed .   T h d ata  ar u s ed   f o r   t w o   p r in c ip al  t h r esh o ld   cr it er ia:  th e   a m o u n o f   r ain f all   i n   t w en t y - f o u r   h o u r s   a n d   w a ter   lev el.   I f   th e s v a lu es  ar eq u al  o r   h ig h er   t h an   t h m aj o r   f lo o d ,   th s y s te m   g en er ates  w ar n in g   m es s ag to   t h w eb   an d   m o b il ap p licatio n .   Fig u r 7   s h o w s   t h E W S st r u ct u r e.     3 . 1 . 5 .   No rt hern  a nd   Weste rn   P ro v inces,  Rw a nd a   Flo o d s   co m m o n l y   a f f ec R u b av u ,   N y ab ih u ,   a n d   M u s a n z d is tr icts .   T h er ef o r e,   V u n ab an d et  al .   p r o p o s ed   an   in n o v ati v an d   i n ex p e n s i v f r a m e w o r k   d esi g n ed   to   p r o v id ea r ly   w ar n in g   f o r   n atu r al  d is aster s   v ia  s ir en .   T h s y s te m   h a s   w ater   lev e d etec to r   ( s en s o r )   to   m o n ito r   w ater   lev el  c h a n g e s .   I w o r k s   b y   r ec o r d in g   an d   tr an s m itti n g   s e n s o r   d ata  to   th s er v er   co m p u te r   v ia  Z ig B ee   p r o to co l   [ 2 1 ] .   T h s er v er   p r o ce s s es   th d ata  an d   th en   g i v es  t h w a r n in g   to   ad v ice  v u l n er ab le  citizen s   b ef o r th f lo o d s   co m ar o u n d   th eir   h o u s es .     T h A r d u i n o   Un o   b o ar d   ca p tu r es  d ata  an d   s en d s   s ig n al s   w h e n   th w a ter   lev el  s en s o r   d etec ts   th p r ese n ce   o f   a   b o o s o f   w ater   co m p ar ed   to   th av er ag r iv er   f lo w   le v el.     L a s tl y ,   a n   aler w ar n in g   s o u n d   will  b s en th r o u g h   s ir en   o n l y   w h en   th e   d etec ted   w ater   lev el   ex ce ed s   t h av e r a g e x p ec tatio n   to   h az ar d o u s   w a ter   f lo w   le v el  o n   th r i v er .   I s h o u ld   b n o ted   t h at  W i - Fi   p r o to co also   ass i s ts   r ea l - ti m d ata  tr an s m i s s io n .   T h s y s te m   w o r k s   w it h   s o lar   p an el s .   Fi g u r 8   illu s tr ates t h E W S st r u ct u r e.     3 . 1 . 6 .   B a ng l a des h   I s la m   et  a l.   d esi g n ed   an d   i m p le m en ted   a n   ea r l y   w ar n i n g   s y s te m   t h at  p r o v id es   w a y   t o   r e m o tel y   s u p er v i s i n g   w ater   le v els  o f   r i v er   s tatio n s   [ 2 2 ] .   T h s y s te m   h as  Ho n e y w ell  L L 1 0 3 1 0 1   w ater   s en s o r ,   w h ic h   p r o d u ce s   d ig ita o u tp u t h at   d eter m in e s   t h p r ese n ce   o r   ab s en ce   o f   l i q u id .   T h o b tain ed   d ata  ar s en t   to   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F o r ec a s tin g   a n d   co mmu n ica ti o n   ke elem en ts   fo r   lo w - co s t flu via l flo o d in g   ea r ly…   ( Melis a   A co s ta - C o ll)   4149   A p ac h w eb   s er v er   v ia  Z ig b ee .   R iv er   le v el  d ata  an d   aler ts   ar s en t h r o u g h   w eb s ite  a n d   S MS.   T o   s en d   SMS  m es s ag e s   f r o m   t h w eb s ite,   t h e y   u s ed   Oze k NG  SMS   Ga te w a y .   T h p r o p o s ed   s y s te m   ai m s   to   r eg i s ter   t h e   w ater   le v e e v er y   h o u r ,   s h o w   i to   th s u p er v is o r ,   an d   ca u tio n   th r ele v a n au t h o r ities   w h e n   th lev el  o f   w ater   ex ce ed s   a   u s er - d e f in ed   th r e s h o ld .   T h ea r ly   w ar n in g   s y s te m   w o r k s   w it h   a   b atter y .   Fig u r 9   illu s tr ates   t h e   E W S st r u ct u r e.           Fig u r 7 .   B an g k o k   E W S           Fig u r 8 .   R w an d E W S           Fig u r 9 .   B an g lad es h   E W S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     4 1 4 3   -   415 6   4150   3 . 1 . 7 .   J a m s ho ro ,   P a k is t a n   T h Me h r an   U n i v er s it y   o f   E n g i n ee r i n g   an d   T ec h n o lo g y   d ev elo p ed   f lo o d /d r o u g h f o r ec asti n g   s y s te m   ( FD FS )   u s i n g   W SN   t o   h elp   t h P ak i s ta n g o v er n m en o b tai n   ea r l y   i n f o r m atio n   ab o u f lo o d in g   a n d   d r o u g h p o s s ib ili ties   to   tak ti m el y   m ea s u r es   [ 2 3 ] .   T h s y s t e m   co v er s   1 9   b ar r ag es  o f   2 7   m ai n s tr ea m   r i v er s   i n   P ak is tan   a n d   co m p r is m ec h an ical  b u o y   eq u ip p ed   w it h   w a ter   lev el  s en s o r s   in   th r i v er   an d   w ea t h er   s tatio n s   to   m o n i to r   w in d ,   p r ess u r e,   h u m id it y ,   an d   w ater   p r ess u r e.   F u r th er m o r e,   th e   s y s te m   u s e s   Z i g B ee   b et w ee n   th e   s en s o r   an d   th co o r d in ato r   an d   th en   u s e s   w o r ld w id in ter o p er ab ilit y   f o r   m icr o w av ac ce s s   ( W iMA X )   to   s en th d ata  to   th i n ter n et .   Fi g u r 1 0   s h o w s   t h E W S a r ch itect u r e.     3 . 1 . 8 .   T a ba s co ,   M éx ico   L eo n   e a l.   p r o p o s ed   an   ea r l y   w ar n in g   s y s te m   f o r   r iv er   o v er f lo w .   T h n et w o r k   co n s is t s   o f   a n   u ltra s o n ic  w a ter   lev el  s en s o r   th at  m ea s u r es  t h d is tan ce   b et w ee n   th s e n s o r   an d   th w ate r   m a s s .   T h T T GO   m icr o co n tr o ller   p r o ce s s es  th s en s o r s   d ata.   T h co llected   d a ta  ar s en to   R asp b er r y   P 3 B   v ia  L o R [ 2 4 ] T h r asp b er r y   p i   k ee p s   t h d a ta  o n   a   d atab ase  a n d   i n   th e   s a m w a y ,   th e   d ata  w i ll  b p u b lis h ed   in   T w itter   ac co u n t.  Fi g u r 1 1   illu s tr ates t h E W S st r u ct u r e.           Fig u r 10 .   J am s h o r o   E W S           Fig u r 11 .   T ab asco   E W S       3 . 1 . 9 .   M a nza na re s   Riv er   ba s in ,   Co lo m bia   Gu illo e a l.   d ev elo p ed   an   e ar l y   w ar n in g   s y s te m   t h at  p r e d icts   p o s s ib le  f lo o d s   i n   t h Ma n za n ar e s   R iv er   b asi n   in   Sa n ta  Ma r ta,   Ma g d alen a   [ 2 5 ] .   T h s y s te m   i n c o r p o r ates  r ain   g au g e,   r ad ar   lev el  s en s o r ,   s o il  m o is t u r e,   an d   an   A r d u in o   ME GA   2 5 6 0   th at  p r o ce s s es  t h d ata.   A   d ata  lo g g er   co llects  t h e   ac q u ir ed   d ata  an d   s en d s   it  to   lo ca s er v er   v ia  GP R S.  I f   th m o b ile  n et w o r k   f ails ,   th b ac k u p   p r o to co l   ( Z ig b ee )   w ill  tr a n s m it   th ac q u ir ed   en v ir o n m e n tal   m ea s u r e m e n t s .   T h i n f o r m at io n   o n   p o s s ib le  f lo o d   is   s en t   to   a   m o b ile   ap p licatio n ,   w h ic h   e m p lo y s   p r ed ictio n   m o d el  to   is s u t h r ee   t y p es  o f   aler ts y ello w ,   o r an g e,   an d   r ed .   T h ese   aler ts   ar v is ib le  to   th e   co m m u n i t y   m e m b e r s   a n d   e n titi e s   b e lo n g i n g   to   t h e m er g en c y   o p er atio n s   ce n ter   o f   t h e   San ta  Ma r ta  Di s tr ict.   Fu r t h er m o r e,   t h s y s te m   s e n d s   r iv er   lev els  v ia  SMS.  F ig u r 1 2   illu s tr ates  t h E W s tr u ct u r e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F o r ec a s tin g   a n d   co mmu n ica ti o n   ke elem en ts   fo r   lo w - co s t flu via l flo o d in g   ea r ly…   ( Melis a   A co s ta - C o ll)   4151       Fig u r 12 .   Ma n za n ar es r iv er   b asin   E W S       3 . 1 . 1 0 .   Neg ro   a nd   T o bia   riv er   ba s in s ,   Co lo m bia   An   E W i n teg r ated   w it h   s   w ea t h er   s tat io n   a n d   an   u ltra s o n ic  w ater   le v el  s e n s o r   p o w er e d   b y   s o lar   p an els  m o n ito r s   th Ne g r o   an d   T o b ia   r iv er s   in   C o lo m b ia   [ 2 6 ] .   T h s y s te m   u s e s   m icr o co n tr o ller   to   p r o ce s s   th d ata   a n d   a   L o R a   co m m u n icatio n   m o d u le  to   s e n d   it   to   w eb   s er v er .   T h aler t   w ill   r ea ch   T o b ia' s   f ir s tatio n   a n d   t h in f o r m a tio n   will  b av ailab le  i n   t h clo u d   t h r o u g h   an   ap p licatio n   th a g e n er ates  an o t h er   al er t   to   th p o p u latio n .   Fi g u r 1 3   s h o w s   t h E W S.           Fig u r 13 .   Neg r o   an d   T o b ia  r i v er   b asin s   E W S       T ab le  4   s u m m ar izes  t h m o n ito r in g   i n s tr u m en ts   i m p le m en ted   in   th p r o j ec ts   m en tio n ed   ab o v to   m ea s u r t h v ar iab les   r elate d   to   th e   f o r m atio n   o f   f l u v ial   f lo o d s   in   u r b an   ar ea s .   L i k e w i s e,   T ab l 4   s h o w s   t h e   co m m u n icatio n   p r o to co ls   to   s en d   s e n s o r s   d ata,   w h er d o   th e y   p r o ce s s   th d ata,   th a ler d is s e m i n atio n   m et h o d s ,   if   t h i n f o r m atio n   i s   av a ilab le  o n li n e,   a n d   t h p o w er   s u p p l y   s y s te m .   A l t h e   r ev ie w ed   p r o j ec ts   f o cu s ed   th eir   ea r l y   w ar n in g   s y s te m   d esi g n   o n   t h f o r ec asti n g   an d   aler t d is s e m in at io n   p r o ce s s es.   Fro m   th r ev ie w ed   p r o j ec ts ,   all  o f   th e m   co n s id er ed   th w ater   le v el  as  t h p r i m ar y   v ar iab le  to   m o n ito r   an d   ca n   b class i f ied   in to   s u b m er g ib le  a n d   u ltra s o n ic  s en s o r s .   T h s u b m er g ib le  s en s o r s   ar p r ess u r e   s en s o r s   th at  m ea s u r t h u n i f o r m   w ei g h o f   co lu m n   an d   tr an s late  it  to   lev el  m ea s u r e m en t.  C o n v er s el y ,   u ltra s o n ic  s e n s o r s   ar n o n - s u b m er g ib le  s e n s o r s   th at   s e n d   s o u n d   w av to   t h w ater   a n d   m ea s u r t h w ater   lev el  b y   ca lc u lati n g   th s o u n d   w a v e ´ s   s e n d in g   a n d   r ec eiv in g   ti m e.   B esid es  th w ater   lev el  s e n s o r ,   th r ee   o f   th r ev ie w ed   p r o j ec ts   u s ed   r ain   g au g to   m ea s u r th e   p r ec ip itatio n ,   an d   th o th er s   u s ed   o th er   co m p le m e n tar y   i n s tr u m e n t s   s u ch   as  f lo w   m eter ,   wea th er   s tatio n s ,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     4 1 4 3   -   415 6   4152   an   an e m o m eter .   On l y   o n p r o j ec im p le m en ted   ca m er to   r ec o r d   th r iv er   co n d itio n s .   C o n s id er in g   t h e   co m m u n icatio n   p r o to co l,  m o s o f   th r ev ie w ed   p r o j ec ts   u s ed   o n p r o to co l   to   s en d   th ac q u ir ed   d ata  an d   th m o s u s ed   ar Z ig b ee   an d   GPR S.  On l y   t w o   p r o j ec ts   h av b ac k u p   p r o to c o in   ca s th m ai n   p r o to co l   f ails .   T ab le  5   co m p ar es th p r o j ec p r o to co ls   in   ter m s   o f   n o m i n al  r an g a n d   tr an s m itted   p o w er .       T ab le  4 .   R ev ie w   s u m m ar y   L o c a t i o n   S e n so r s   C o mm u n i c a t i o n   S y st e m   I n f o r mat i o n   P r o c e ssi n g   A l e r t   D i sse mi n a t i o n   P o w e r   S u p p l y   S e n so r s   V a r i a b l e s T o   M e a su r e   C a g a y a n   R i v e r   B a si n ,   P h i l i p p i n e s   U l t r a so n i c   se n so r   W a t e r   l e v e l   G S M     L o c a l   a n d   w e b   se r v e r   S M S   W e b   a p p l i c a t i o n   S o l a r   p a n e l   C h e n n a i ,   I n d i a   F l o w   me t e r   W a t e r   l e v e l   se n so r   F l o w   W a t e r   l e v e l   Z i g B e e   S e r v e r   M o b i l e   a p p l i c a t i on   -     R í o   T u y   L o a n ,   V i e t n a m   R a i n   G a u g e   W a t e r   l e v e l   se n so r   P r e c i p i t a t i o n   W a t e r   l e v e l   G P R S   S e r v e r   S M S   W e b   a p p l i c a t i o n   S o l a r   p a n e l   T a i l a n d i a   R a i n   G a u g e   W a t e r   l e v e l   se n so r   C a me r a   P r e c i p i t a t i o n   W a t e r   l e v e l   I mag e   G S M / 3 G   W e b   se r v e r   M o b i l e   a n d   W e b   a p p l i c a t i o n     -   R w a n d a   W a t e r   l e v e l   se n so r   W a t e r   l e v e l   Z i g B e e   S e r v e r   S i r e n   S o l a r   p a n e l   B a n g l a d e sh   W a t e r   l e v e l   se n so r   W a t e r   l e v e l   Z i g B e e   L o c a l   a n d   w e b   se r v e r   W e b   a p p l i c a t i o n   S M S   B a t t e r y   P a k i st á n   W a t e r   l e v e l   se n so r   W e a a t h e r   se n so r   W a t e r   l e v e l   A i r   h u mi d i t y   A t mo sp h e r i c   p r e ssu r e   Z i g b e e     W o r l d w i d e   I n t e r o p e r a b i l i t y   f o r   M i c r o w a v e   A c c e ss ( W I M A X )   W e b   r a w   d a t a   -   -   T a b a sco ,   M é x i c o   U l t r a so n i c   se n so r   W a t e r   l e v e l   L o R a W A N   D a t a   b a se d   Tw i t t e r   B a t t e r y   C o l o mb i a   U l t r a so n i c   se n so r   W a t e r   l e v e l   G P R S   Z i g b e e   -   S M S   S o l a r   p a n e l   T o b i a ,   C u n d i n a m a r c a ,   C o l o mb i a   R a i n   G a u g e   U l t r a so n i c   se n so r   A n e mo m e t e r   P r e c i p i t a t i o n   W a t e r   l e v e l   W i n d   s p e e d   a n d   d i r e c t i o n   L o R a W A N   L o c a l   a n d   w e b   se r v e r   -   S o l a r   p a n e l       T ab le  5 .   C o m m u n icat io n   p r o to co ls   co m p ar is o n   P r o t o c o l s   Z i g B e e / I P   Wi - Fi   Wi - M a x   G S M / G P R S   L o R a W A N   N o mi n a l   r a n g e   ( k m)   0 . 0 1 1   0 . 0 1 0 . 1     0 . 3 4 9     2 3 5     2 - 5   k m   ( u r b a n )   5 - 1 5   k m (r u r a l )   >   1 5   k m   ( L O S )   T r a n smit t e d   P o w e r   ( W )   0 . 1   0 . 8 - 1   0 . 2 5   2 - may   0 . 0 2 0       A cc o r d in g   to   T ab le  5 ,   Z ig b ee   an d   L o R aW A h a v lo w e r   tr an s m itted   p o w er   an d   GP R is   th e   p r o to co w it h   h i g h er   p o w er   co n s u m p tio n .   Ho w ev er ,   GP R h a s   b etter   n o m i n al  r an g e,   th er ef o r b etter   co v er ag e.   T h is   is   t h m ai n   r ea s o n   f o r   w h ic h   L o R h a s   b ee n   w id el y   u s ed   in   I o T   ap p lic atio n s   [ 2 7 ] A b o u t   p o w er   s u p p l y ,   m o s o f   th p r o j ec ts   u s p h o to v o lta ic  s y s t e m o th er s   ar co n n ec ted   to   th g r id   an d   h a v e   b atter ies  i n   ca s e   o f   p o w er   s u p p ly   f ai lu r e.   All  t h r e v ie w ed   E W s e n d s   t h e   ac q u ir ed   d at to   lo ca o r   w eb   s er v er   f o r   p r o ce s s in g   t h m ea s u r e m en t s   a n d   cr ea te  th aler t s .   T h p r ef er r ed   m ai n s   to   co m m u n icate   th aler t s   to   th r is k   p o p u lat io n   ar w eb   ap p licatio n s   an d   SM S;  o n l y   o n p r o j ec u s ed   s o cial  n et w o r k   lik T w i tter   an d   o n p r o j ec t u s ed   s o u n d   aler t.     3 . 2 .     RF   pro pa g a t io n si m ula t io n   Fro m   T ab le  5 ,   Z ig b ee   an d   L o R aW A ar th co m m u n ica tio n   p r o to co ls   w it h   l o w er   p o w er   co n s u m p tio n f o r   t h is   r ea s o n ,   th e y   ar b ei n g   w id el y   u s ed   t o   d ep lo y   s e n s o r   n et w o r k s .   T o   id en tify   t h m o s s u itab le  p r o to co to   s en d   ti m el y   aler ts   f o r   f lu v ial  f lo o d s   in   u r b an   ar ea s ,   t h ese  tec h n o lo g ies  w er co m p ar ed   u s i n g   r ad io   m o b ile  s o f t w ar e,   s i m u lati n g   t w o   W SN i n   t w o   r iv er s id m u n icip alit ies a f f ec ted   b y   f l u v ial  f lo o d s   in   C o lo m b ia,   Ma la m b o   an d   P al m ar   d Var ela.   Fo llo w i n g ,   T ab les  6   an d   7   p r esen th r a d io   lin k   p r o f ile  o f   Ma la m b o   W SN a n d   P al m ar   d Var ela  W SN  w it h   t h p ath   lo s s   an d   R S SI  m ea s u r e m en ts   f o r   ea ch   r ad io   lin k .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.