حالات تطبيق أجهزة استشعار جودة المياه في الرصد والإدارة البيئية الدولية

مع تزايد الاهتمام العالمي بحماية موارد المياه وأمنها، أصبحت أجهزة استشعار جودة المياه ركيزة أساسية لجمع البيانات، حيث تتكامل تطبيقاتها بشكل كبير في مختلف سيناريوهات الرصد البيئي. توضح دراسات الحالة الدولية التالية الدور المحوري الذي تلعبه هذه الأجهزة في سياقات متنوعة.

الحالة الأولى: الولايات المتحدة - شبكة مراقبة جودة المياه في الوقت الفعلي في حوض نهر ديلاوير

خلفية:
يوفر حوض نهر ديلاوير مياه الشرب لما يقرب من 15 مليون شخص في شمال شرق الولايات المتحدة، مما يجعل إدارة جودة المياه والسيطرة على الفيضانات فيه أمراً بالغ الأهمية.

التطبيق والحل:
أنشأت هيئة إدارة الحوض شبكة مراقبة جودة المياه في الوقت الفعلي تغطي كامل مستجمع المياه. وتم نشر أجهزة استشعار متعددة المعايير لجودة المياه في نقاط رئيسية في الأنهار والخزانات ومآخذ المياه، لقياس ما يلي باستمرار:

• المعايير الفيزيائية: درجة حرارة الماء، العكارة، الموصلية
• المعايير الكيميائية: الأكسجين المذاب، الرقم الهيدروجيني، تركيز النترات

تقوم هذه المستشعرات بنقل البيانات إلى مركز تحكم مركزي في الوقت الفعلي عبر الأقمار الصناعية أو شبكات الهاتف المحمول. وفي حال رصد أي خلل (مثل ارتفاع حاد في العكارة نتيجة عاصفة أو احتمال حدوث تلوث)، يقوم النظام بإطلاق تنبيه فوري.

النتائج:

• حماية مياه الشرب: يمكن تحذير محطات معالجة المياه مسبقًا من التغيرات في جودة المياه المصدرية، مما يسمح لها بتعديل عمليات المعالجة على الفور.
• يساعد في الإنذار المبكر بالفيضانات والتلوث: يوفر بيانات في الوقت الفعلي لنماذج الفيضانات ويتيح تحديد مصادر التلوث بسرعة، مما يقلل من أوقات الاستجابة للطوارئ.
• يدعم أبحاث النظام البيئي: توفر البيانات طويلة الأجل والمستمرة معلومات قيمة لدراسة تأثير تغير المناخ والأنشطة البشرية على بيئة مستجمعات المياه.

الحالة الثانية: الاتحاد الأوروبي - مراقبة المغذيات باستخدام أجهزة الاستشعار والإدارة الزراعية في مصب نهر السين

خلفية:
في أوروبا، ولا سيما في الدول الأعضاء الملتزمة بتوجيهات إطار عمل المياه، يُعدّ التحكم في التلوث الزراعي غير المحدد المصدر (مثل مغذيات النيتروجين والفوسفور) تحديًا رئيسيًا لتحسين جودة المياه. ويُعدّ مصب نهر السين في فرنسا أحد هذه المناطق.

التطبيق والحل:
قامت الهيئات البيئية المحلية بنشر أجهزة استشعار عالية الدقة لقياس النترات في مصب النهر وروافده الرئيسية. ولا تقتصر استخدامات هذه الأجهزة على المراقبة اللاحقة فحسب، بل يتم دمجها أيضاً مع بيانات النشاط الزراعي لإنشاء نظام تغذية راجعة لإدارة الزراعة الدقيقة.

• تقوم أجهزة الاستشعار برصد تركيزات النترات باستمرار، ورسم خرائط لتغيراتها الزمنية والمكانية.
• يتم توفير البيانات للتعاونيات الزراعية المحلية والمزارعين، مما يوضح بوضوح التأثير الفعلي لممارسات الزراعة المختلفة وتوقيت استخدام الأسمدة على جودة المياه في اتجاه مجرى النهر.

النتائج:

• يعزز الزراعة الدقيقة: يمكن للمزارعين تحسين توقيت وكمية الأسمدة بناءً على بيانات الرصد، مما يقلل من جريان المغذيات من المصدر مع الحفاظ على المحاصيل والوفاء بالمسؤوليات البيئية.
• تقييم فعالية السياسات: توفر شبكة الرصد هذه أدلة كمية لتقييم الفوائد البيئية للسياسة الزراعية المشتركة للاتحاد الأوروبي.

الحالة الثالثة: سنغافورة - الاستشعار الشامل في نظام المياه الحضري في إطار مبادرة الدولة الذكية

خلفية:
باعتبارها نموذجاً لـ "الأمة الذكية"، قامت سنغافورة بدمج تكنولوجيا الاستشعار بشكل كامل في جميع مراحل دورة المياه لديها، بما في ذلك إنتاج المياه الجديدة، وتوزيع مياه الشرب، ومعالجة مياه الصرف الصحي.

التطبيق والحل:

• الخزانات ومصادر المياه: يتم استخدام أجهزة استشعار جودة المياه متعددة المعايير وأجهزة الاستشعار البيولوجية (على سبيل المثال، استخدام الأسماك الحية لمراقبة السمية) للمراقبة المستمرة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لضمان سلامة مصدر المياه.
• شبكة توزيع المياه: تنتشر شبكة واسعة من أجهزة الاستشعار في جميع أنحاء أنابيب إمداد المياه الحضرية، لمراقبة مؤشرات رئيسية مثل الكلور المتبقي، ودرجة الحموضة، والعكارة في الوقت الفعلي. في حال اكتشاف أي خلل أو نقص في الكلور المتبقي، يمكن للنظام تعديل جرعات الكلورة تلقائيًا أو تحديد نقاط التلوث المحتملة بسرعة، مما يضمن سلامة المياه في "المرحلة الأخيرة".
• محطات معالجة مياه الصرف الصحي: تعمل أجهزة الاستشعار عبر الإنترنت لنيتروجين الأمونيا والنترات و COD (الطلب الكيميائي على الأكسجين) على تحسين عمليات التهوية ومعالجة الحمأة، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير وتقليل استهلاك الطاقة.

النتائج:

• يُمكّن من إدارة الحلقة المغلقة: تضمن الإدارة القائمة على البيانات من "الصنبور إلى الصنبور" سلامة وكفاءة إمدادات المياه على مستوى عالمي.
• يعزز الكفاءة التشغيلية: تعمل بيانات المستشعرات على تحويل تشغيل مرافق المياه من التشغيل القائم على الخبرة إلى التشغيل التنبؤي والمُحسَّن، مما يوفر تكاليف التشغيل.

الحالة الرابعة: اليابان - الرصد والبحوث طويلة الأمد باستخدام أجهزة الاستشعار للنظم البيئية للبحيرات

خلفية:
تضم اليابان العديد من البحيرات الهامة، مثل بحيرة بيوا، التي يمثل الحفاظ على صحة نظامها البيئي مصدر قلق بالغ. ويُعدّ منع التخثث وتكاثر الطحالب الزرقاء أحد أهم محاور الإدارة.

التطبيق والحل:
تستخدم المؤسسات البحثية والهيئات الإدارية عوامات مراقبة عمودية في البحيرات. هذه العوامات مزودة بأجهزة استشعار لجودة المياه تقيس على أعماق مختلفة:

• تركيز الكلوروفيل-أ (يشير مباشرة إلى الكتلة الحيوية للطحالب)
• الفيكوسيانين (خاص بالطحالب الخضراء المزرقة)
• الأكسجين المذاب (يستخدم لتحديد تدرج طبقات الماء والظروف اللاهوائية)
• درجة حرارة الماء

تقوم هذه العوامات بجمع البيانات على المدى الطويل بترددات عالية، مما يؤدي إلى بناء نماذج ديناميكية للنظام البيئي للبحيرة، وغالبًا ما يتم دمجها مع الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية.

النتائج:

• التنبؤ الدقيق بازدهار الطحالب: يسمح الرصد المستمر للكلوروفيل-أ والفيكوسيانين بالتنبؤ بازدهار الطحالب قبل عدة أيام، مما يوفر وقتًا حاسمًا للمديرين لتنفيذ التدابير المضادة.
• يعمق الفهم البيئي: توفر البيانات طويلة المدى وعالية الدقة أساسًا علميًا لا غنى عنه لفهم كيفية استجابة النظم البيئية للبحيرات لتغير المناخ.

خاتمة

من إدارة مستجمعات المياه واسعة النطاق في الولايات المتحدة إلى مكافحة التلوث الزراعي في الاتحاد الأوروبي، ومن أنظمة المياه الذكية في المدن بسنغافورة إلى أبحاث النظم البيئية للبحيرات في اليابان، تُظهر هذه التجارب الدولية بوضوح أن أجهزة استشعار جودة المياه قد تطورت لتتجاوز كونها مجرد أدوات لجمع البيانات. فهي الآن تُعدّ ركائز أساسية لتحقيق إدارة بيئية دقيقة، وضمان السلامة العامة، والنهوض بالبحث العلمي، وتحسين كفاءة تشغيل البنية التحتية. ومع استمرار تطور تقنيات إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي، سيصبح استخدام أجهزة استشعار جودة المياه عالميًا أكثر عمقًا وذكاءً بلا شك.

كما يمكننا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ

1. جهاز قياس محمول باليد لقياس جودة المياه متعددة المعايير

2. نظام العوامات العائمة لقياس جودة المياه متعددة المعايير

3. فرشاة تنظيف تلقائية لمستشعر المياه متعدد المعايير

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

لمزيد من مستشعرات المياه معلومة،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582