أجهزة الاستشعار الرئيسية للإنذار المبكر بالأحوال الجوية على الطرق: اختيار وتطبيق أجهزة الكشف عن الأمطار والثلوج السعوية

حسنًا، دعونا نلقي نظرة مفصلة على خصائص أجهزة استشعار المطر والثلج السعوية.

يُستخدم هذا المستشعر بشكل أساسي للكشف عن حدوث الهطول وتمييز أنواعه (مطر، ثلج، مختلط). ويعتمد مبدأ عمله على استخدام مكثف مكشوف لقياس التغير في ثابت العزل الكهربائي للمواد التي تسقط على سطحه.

وصف موجز للمبدأ الأساسي
يتكون سطح استشعار المستشعر من لوحة سعوية واحدة أو أكثر. عند سقوط الهطول (قطرات المطر أو رقاقات الثلج) على سطح الاستشعار، تتغير خصائص العازل بين اللوحات، مما يؤدي إلى تغيرات في قيمة السعة. ونظرًا لاختلاف ثوابت العزل الكهربائي للماء والجليد والهواء، فمن خلال تحليل أنماط ومعدلات وسعات تغيرات السعة، يمكن تحديد ما إذا كان هناك هطول، وما إذا كان مطرًا أم ثلجًا.

الميزات والمزايا الرئيسية
1. لا يحتوي على أجزاء متحركة، موثوقية عالية
بخلاف مقاييس المطر التقليدية ذات الدلو القلاب (ذات الدلو القلاب الميكانيكي)، لا تحتوي المستشعرات السعوية على أي أجزاء متحركة على الإطلاق. وهذا يقلل بشكل كبير من الأعطال الناتجة عن التآكل الميكانيكي، أو الانسداد (مثل انسدادها بالرمل أو الغبار أو الأوراق)، أو التجمد، كما أنها تتطلب صيانة منخفضة للغاية وتتمتع بعمر خدمة طويل.

2. يمكنه التمييز بين أنواع الهطول (مطر/ثلج/مختلط)
تُعدّ هذه إحدى أبرز مزاياها. فمن خلال تحليل خصائص الإشارات السعوية باستخدام الخوارزميات، يُمكن تحديد حالة طور الهطول. وهذا أمر بالغ الأهمية في التطبيقات التي تتطلب فهمًا دقيقًا لأنواع الهطول الشتوي (وهو أمر مهم لقطاعات النقل والتدفئة والإنذارات الزراعية).

3. شدة هطول الأمطار وتراكمها القابل للكشف (تقديريًا)
من خلال قياس تردد وشدة تغيرات السعة الكهربائية، يمكن تقدير شدة وكمية الهطول المطري التراكمية. ورغم أن دقتها المطلقة لا تضاهي دقة مقاييس المطر المعايرة بدقة، سواءً كانت مقاييس دلو قلاب أو مقاييس وزن، إلا أنها كافية لرصد الاتجاهات وإجراء التحليل النوعي/شبه الكمي.

4. استجابة سريعة
يمكنه اكتشاف بداية ونهاية الهطول الخفيف جداً (مثل الرذاذ والثلوج الخفيفة) بدون أي تأخير تقريباً.

5. استهلاك منخفض للطاقة وسهولة التكامل
وهو مناسب للغاية للتكامل مع محطات الأرصاد الجوية الأوتوماتيكية التي تعمل بالطاقة الشمسية ويمكنه نقل البيانات عن بعد من خلال تقنية إنترنت الأشياء.

6. يمكنه إخراج معلومات غنية
لا يقتصر الأمر على إمكانية إخراج إشارات تبديل بسيطة "مع/بدون هطول الأمطار"، بل يمكنه أيضًا إخراج معلومات أكثر أبعادًا مثل رموز أنواع هطول الأمطار ومستويات شدة هطول الأمطار.
القيود والتحديات
دقة القياس محدودة نسبياً (خاصة بالنسبة لهطول الأمطار).
في الحالات التي تتطلب قياسات عالية الدقة (مثل البحوث الهيدرولوجية ورصد الهطول في العمليات الأرصادية)، لا يُعد هذا الخيار الأمثل عادةً. فقيمة الهطول المقاسة به تتأثر بسهولة بعوامل مثل نوع الهطول ودرجة الحرارة والرياح، كما يتطلب معايرة محلية.

2. إنه عرضة للاضطرابات غير الناجمة عن هطول الأمطار
الندى والصقيع والجليد المتراكم: سيتم تفسير مياه التكثيف غير المتساقطة الملتصقة بسطح الاستشعار بشكل خاطئ من قبل المستشعر على أنها هطول ضعيف للغاية.
الغبار، وجزيئات الملح، والحشرات، وفضلات الطيور: أي مادة تلتصق بسطح الاستشعار قد تُغير قيمة السعة، مما يؤدي إلى إنذارات خاطئة. ورغم أن بعض الطرازات مزودة بطلاءات ذاتية التنظيف أو وظائف تسخين للتخفيف من هذه المشكلة، إلا أنه لا يمكن القضاء عليها تمامًا.
الغبار أو تناثر الماء في الرياح القوية: قد يتسبب ذلك أيضًا في حدوث خلل مؤقت.

3. يلزم التنظيف والمعايرة بشكل منتظم
لضمان دقة البيانات، يجب الحفاظ على سطح الاستشعار نظيفًا ويتطلب فحصًا وصيانة دورية. بعد الاستخدام طويل الأمد، قد يلزم إعادة المعايرة.

4. التكلفة مرتفعة نسبياً
بالمقارنة مع مقياس المطر البسيط ذي الدلو القلاب، فإن مكوناته الإلكترونية وخوارزمياته أكثر تعقيدًا، لذا فإن تكلفة الشراء عادة ما تكون أعلى.
بالمقارنة مع قلب مقياس المطر ذي الدلو القلاب

سيناريوهات مقترحة قابلة للتطبيق

سيناريوهات مناسبة للغاية
مراقبة حركة المرور والأرصاد الجوية: يتم تركيبها بجانب الطرق السريعة والمطارات والجسور، ويمكنها أن تحذر على الفور من مخاطر الطرق الزلقة والجليد (تحول المطر إلى ثلج).
محطات الأرصاد الجوية الآلية للأغراض العامة: فهي تحتاج إلى الحصول على معلومات حول "ما إذا كان هناك هطول للأمطار" و"أنواع هطول الأمطار" على مدار اليوم وبصيانة منخفضة.
المدن الذكية وإنترنت الأشياء: كجزء من شبكة استشعار الطقس الحضرية، تقوم برصد حدوث هطول الأمطار.
من الضروري التمييز بين المناسبات الممطرة والثلجية، مثل منتجعات التزلج ودعم فعاليات الرياضات الشتوية.

السيناريوهات غير الموصى بها: في الحالات التي تتطلب دقة عالية للغاية في قياس الهطول (مثل محطات الرصد الجوي القانونية ومحطات الحسابات الهيدرولوجية الأساسية)، يُفضّل استخدام مقاييس المطر ذات الدلو القلاب أو الوزنية كأجهزة القياس الرئيسية. ويمكن استخدام المستشعرات السعوية كأداة مساعدة لتحديد أنواع الهطول.

ملخص
يُعدّ مستشعر المطر والثلج السعوي بمثابة "حارس ذكي". لا تكمن قيمته الأساسية في توفير بيانات دقيقة لهطول الأمطار على مستوى المختبر، بل في تحديد حدوث وأنواع الهطول بشكل موثوق وبأقل قدر من الصيانة، وتوفير معلومات نوعية بالغة الأهمية لأنظمة اتخاذ القرار الآلية (مثل التفعيل التلقائي لأنظمة إذابة الثلوج على الطرق). عند الاختيار، ينبغي تحديد الاحتياجات بوضوح، سواء كانت "قياسًا دقيقًا" أو "تحديدًا سريعًا".

للحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة استشعار الطقس، يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

واتساب: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com