مثال على تطبيق مستشعر مستوى المياه بالرادار في خزان صغير في منطقة جبلية

يُعدّ الخزان الصغير مشروعًا متعدد الوظائف لحفظ المياه، يجمع بين التحكم في الفيضانات والري وتوليد الطاقة، ويقع في وادٍ جبلي، بسعة خزان تبلغ حوالي 5 ملايين متر مكعب، ويبلغ أقصى ارتفاع للسد حوالي 30 مترًا. ولتحقيق المراقبة والإدارة الآنية لمستوى المياه في الخزان، يُستخدم مستشعر رادار لقياس مستوى المياه كجهاز رئيسي لقياس مستوى المياه.

يقع مستشعر مستوى الماء الراداري فوق جسر قمة السد، على بُعد حوالي 10 أمتار من أعلى مستوى للماء. يتصل المستشعر بجهاز جمع البيانات عبر منفذ RS485، الذي بدوره ينقل البيانات إلى مركز المراقبة عن بُعد عبر شبكة الجيل الرابع اللاسلكية، مما يتيح المراقبة والإدارة عن بُعد. يتراوح مدى المستشعر بين 0.5 و30 مترًا، ودقته ±3 مم، وإشارة خرجه إما تيار كهربائي يتراوح بين 4 و20 مللي أمبير أو إشارة رقمية RS485.

يُصدر مستشعر مستوى الماء الراداري نبضات موجية كهرومغناطيسية من الهوائي، تنعكس عند اصطدامها بسطح الماء. يستقبل الهوائي الموجات المنعكسة ويسجل فرق التوقيت، ومن ثم يحسب المسافة إلى سطح الماء ويطرح منها ارتفاع التركيب للحصول على قيمة مستوى الماء. وبناءً على إشارة الخرج المُحددة، يُحوّل مستشعر مستوى الماء الراداري قيمة مستوى الماء إلى إشارة تيار كهربائي تتراوح بين 4 و20 مللي أمبير أو إشارة رقمية RS485، ويرسلها إلى جهاز جمع البيانات أو مركز المراقبة.

لقد حقق استخدام مستشعر مستوى الماء الراداري نتائج ممتازة في هذا المشروع. يعمل هذا المستشعر بكفاءة عالية حتى في أسوأ الظروف الجوية، ولا يتأثر بالمطر أو الثلج أو الرياح أو الرمال أو الضباب، كما أنه لا يتأثر بتقلبات سطح الماء أو الأجسام العائمة. يستطيع المستشعر قياس تغيرات مستوى الماء بدقة تصل إلى ملليمترات، مما يلبي متطلبات الدقة العالية لإدارة الخزانات. يتميز المستشعر بسهولة تركيبه، حيث يكفي تثبيته فوق الجسر دون الحاجة إلى أسلاك أو تركيب أي معدات أخرى في الماء. كما يتميز بنقل البيانات بمرونة عالية، حيث يمكن إرسال البيانات إلى مركز المراقبة عن بُعد أو إلى جهاز محمول عبر وسائل سلكية أو لاسلكية، مما يتيح المراقبة والإدارة عن بُعد.

تُقدّم هذه الورقة البحثية طريقة استخدام مستشعر مستوى الماء الراداري وتطبيقاته في الخزانات، مع عرض مثال عملي. ويتضح من هذه الورقة أن مستشعر مستوى الماء الراداري أداة متطورة وموثوقة وفعّالة لقياس مستوى الماء، وهي مناسبة لجميع أنواع البيئات الهيدرولوجية المعقدة. وفي المستقبل، ستلعب مستشعرات مستوى الماء الرادارية دورًا أكبر في إدارة الخزانات، وستساهم في تطوير قطاع الري.