خصائص أجهزة قياس مستوى الرادار الهيدروغرافي

مقياس مستوى المياه بالرادار الهيدروغرافي، المعروف أيضاً بمقياس مستوى المياه بالرادار غير التلامسي، هو جهاز متطور يستخدم موجات كهرومغناطيسية عالية التردد (موجات ميكروية) لقياس المسافة إلى سطح الماء. يرسل الجهاز موجة رادار عبر هوائي ويستقبل الصدى المنعكس من سطح الماء. ويُحسب مستوى الماء بناءً على الزمن الذي تستغرقه الموجة لقطع هذه المسافة.

وتتمثل خصائصه الأساسية فيما يلي:

1. القياس بدون تلامس

• الميزة: لا يتصل المستشعر بالجسم المائي المقاس، مما يتجنب بشكل أساسي المشكلات المتأصلة في طرق الاتصال - مثل ترسب الطمي، وتشابك الأعشاب، والتآكل، والتجمد - التي تعاني منها المقاييس التقليدية (مثل النوع العائم، والقائمة على الضغط).
• النتيجة: صيانة منخفضة للغاية وعمر خدمة طويل، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للبيئات الهيدرولوجية القاسية.

2. دقة قياس عالية، لا تتأثر بالظروف البيئية

• الميزة: لا تتأثر عملية انتشار موجات الرادار عمليًا بدرجة الحرارة أو الرطوبة أو الضغط الجوي أو الرياح أو المطر أو الغبار.
• مقارنة مع مقاييس الموجات فوق الصوتية: تتأثر دقة مقياس مستوى الموجات فوق الصوتية بتغيرات درجة الحرارة المحيطة (مما يتطلب تعويضًا) والرياح القوية، في حين أن موجات الرادار تعمل بشكل ممتاز في هذه الظروف، مما يوفر استقرارًا فائقًا.

3. قدرة قوية على مقاومة التداخل

• الميزة: تعمل أجهزة قياس مستوى الماء بالرادار عادةً في نطاق التردد K أو أعلى، وتتميز بزاوية شعاع صغيرة وطاقة مركزة. وهذا يسمح لها باختراق الرغوة والبخار وكمية صغيرة من الحطام العائم بكفاءة، كما أنها لا تتأثر بتغيرات لون الماء أو كثافته.
• النتيجة: يمكن الحصول على قياسات مستقرة وموثوقة حتى على أسطح المياه ذات الأمواج الطفيفة أو الرغوة أو البخار.

4. سهولة التركيب، لا حاجة لتعديلات هيكلية

• الميزة: لا يتطلب الأمر سوى موضع تثبيت مناسب فوق نقطة القياس (مثلاً، على جسر، أو عارضة في بئر تهدئة، أو عمود). لا حاجة لبناء بئر تهدئة أو إجراء تعديلات كبيرة على الهياكل القائمة.
• النتيجة: يقلل بشكل كبير من تكاليف الهندسة المدنية وتعقيد التركيب، وهو أمر مفيد بشكل خاص لتحديث المحطات القائمة.

5. نطاق واسع من التطبيقات

• الميزة: يمكن استخدامه في جميع أنواع المسطحات المائية تقريبًا، بما في ذلك الأنهار والقنوات والخزانات والبحيرات وآبار المياه الجوفية والخزانات المختلفة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي (آبار المدخل وخزانات التهوية وما إلى ذلك).

العيوب والاعتبارات:

• تكلفة أولية أعلى: عادة ما تكون تكلفة الشراء أعلى مقارنة بمحولات الضغط المغمورة التقليدية أو مقاييس مستوى الماء من النوع العائم.
• تداخل الصدى الزائف: في الآبار الضيقة أو البيئات المعقدة ذات الأنابيب أو الدعامات المتعددة، قد تنعكس موجات الرادار عن الجدران الداخلية أو العوائق الأخرى، مما يُحدث أصداءً زائفة تتطلب معالجة برمجية. عادةً ما تحتوي أجهزة قياس مستوى الرادار الحديثة على خوارزميات متقدمة لمعالجة الصدى للتعامل مع هذه المشكلة.
• تأثير الأمواج الشديدة: في المياه المفتوحة ذات الأمواج الكبيرة جدًا (مثل السواحل والخزانات الكبيرة)، يمكن أن تؤدي التقلبات السطحية الشديدة إلى تحدي استقرار القياس، مما يستلزم اختيار نموذج أكثر ملاءمة وموقع تركيب مثالي.

2. حالات التطبيق

نظراً لطبيعتها التي لا تتطلب التلامس وموثوقيتها العالية، تُستخدم مقاييس مستوى الرادار على نطاق واسع في المراقبة الهيدرومترية ومشاريع الحفاظ على المياه وإدارة المياه الحضرية.

الحالة الأولى: محطات الرصد الهيدرولوجي في الأنهار الجبلية

• التحدي: ترتفع وتنخفض مستويات المياه في الأنهار الجبلية بسرعة، مع تيارات سريعة تحمل كميات كبيرة من الرواسب والحطام العائم (الأغصان، الأعشاب). أجهزة الاستشعار التقليدية التي تعمل بالتلامس معرضة للتلف أو الانسداد أو التشابك بسهولة، مما يؤدي إلى فقدان البيانات.
• الحل: تركيب مقياس مستوى الرادار على جسر، مع توجيه المسبار عموديًا نحو سطح النهر.
• حصيلة:
  • لا يحتاج إلى صيانة: يتجنب تمامًا تأثيرات الرواسب والحطام، ويلتقط بشكل موثوق الرسم البياني الكامل للتدفق خلال مواسم الفيضانات.
  • السلامة: لا يحتاج موظفو التركيب والصيانة إلى العمل على حافة المياه الخطرة أو أثناء الفيضانات، مما يضمن السلامة.
  • سلامة البيانات: توفر بيانات حيوية دقيقة ومستمرة للإنذار المبكر بالفيضانات وتنظيم موارد المياه.

الحالة الثانية: شبكة الصرف الحضري ومراقبة تراكم المياه

• التحدي: البيئة الداخلية لشبكات الصرف الصحي الحضرية والعبارات الصندوقية قاسية، وتتضمن مشاكل مثل الغاز الحيوي المسبب للتآكل، وترسب الطمي، وتلف الآفات. كما أن أجهزة الاستشعار عن بعد عرضة للتلف ويصعب صيانتها.
• الحل: تركيب أجهزة قياس مستوى الرادار ذات تصنيفات الحماية العالية (مقاومة للانفجار) على الجانب الداخلي لأغطية فتحات التفتيش أو العوارض لقياس مستوى الماء داخل البئر.
• حصيلة:
  • مقاوم للتآكل: لا تتأثر القياسات غير التلامسية بالغازات المسببة للتآكل داخل البئر.
  • مقاومة الترسيب: تمنع تعطل المستشعر بسبب دفنه في الطمي.
  • المراقبة في الوقت الحقيقي: تراقب مستويات امتلاء الأنابيب في الوقت الحقيقي، مما يوفر دعم البيانات لإرسال تصريف المياه في المناطق الحضرية والتحذير من تراكم المياه، مما يساهم في مبادرات "المياه الذكية" و"المدينة الإسفنجية".

الحالة الثالثة: مراقبة سلامة الخزانات والسدود

• التحدي: يُعدّ مستوى المياه في الخزان أحد المعايير التشغيلية الأساسية، ويتطلب قياسًا دقيقًا وموثوقًا للغاية. وقد تتأثر الطرق التقليدية بنمو الغطاء النباتي على منحدر السد ضمن منطقة التذبذب.
• الحل: تركيب أجهزة قياس مستوى الرادار عالية الدقة على جانبي مفيض السد أو على برج مراقبة لمراقبة مستوى الخزان في الوقت الفعلي.
• حصيلة:
  • موثوقية عالية: توفر قاعدة البيانات الأكثر أهمية لعمليات التحكم في الفيضانات في الخزانات وإمدادات المياه.
  • التكامل السلس: يمكن دمج البيانات مباشرة في أنظمة الإبلاغ التلقائي عن جريان مياه الأمطار وأنظمة مراقبة سلامة السدود، مما يتيح الإدارة الآلية.
  • الاستقرار على المدى الطويل: لا يوجد تقريبًا أي تآكل أو تلف، مما يوفر بيانات متسقة على المدى الطويل، وهو مثالي لمراقبة السلامة.

الحالة الرابعة: القياس الآلي للمياه في قنوات الري

• التحدي: تتميز قنوات الري الزراعية بتدفق مياه هادئ نسبياً، ولكنها قد تحتوي على أعشاب ضارة. لذا، ثمة حاجة إلى طريقة قياس قليلة الصيانة لإدارة موارد المياه بكفاءة وإصدار الفواتير.
• الحل: تركيب أجهزة قياس مستوى المياه بالرادار في المواقع الرئيسية (مثل البوابات، وقنوات تصريف المياه). من خلال قياس مستوى المياه ودمجه مع المقطع العرضي للقناة ونموذج هيدروليكي، يتم حساب معدل التدفق اللحظي والحجم التراكمي.
• حصيلة:
  • تركيب مبسط: لا حاجة لبناء هياكل قياس معقدة في القناة.
  • قراءة العدادات عن بعد: بالاقتران مع محطات القياس عن بعد، فإنه يتيح جمع البيانات والفواتير تلقائيًا عن بعد، مما يؤدي إلى تحديث إدارة الري.

ملخص

أصبحت أجهزة قياس مستوى المياه بالرادار الهيدروغرافي، بفضل خصائصها البارزة من حيث التشغيل عن بُعد، والدقة العالية، والموثوقية العالية، وانخفاض تكاليف الصيانة، من التقنيات المفضلة في مجال قياس المياه ومراقبة مواردها الحديثة. فهي تعالج بفعالية العديد من المشكلات التي تواجهها طرق قياس مستوى المياه التقليدية في البيئات المعقدة، مما يوفر دعماً تقنياً قوياً للإنذار المبكر بالفيضانات، وإدارة موارد المياه، والوقاية من غمر المناطق الحضرية بالمياه، والتشغيل الآمن لمشاريع الهندسة الهيدروليكية.

مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN

للحصول على مزيد من المعلومات حول مستشعرات الرادار،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582