1. خلفية المشروع والحاجة إليه
بسبب طبيعة كوريا الجنوبية الجبلية، غالبًا ما يمرّ خط سككها الحديدية عبر التلال والوديان. وخلال موسم الفيضانات الصيفية، تتعرض البلاد لأمطار غزيرة من الرياح الموسمية والأعاصير، مما قد يتسبب في فيضانات مفاجئة وتدفقات طينية وانهيارات أرضية في المناطق الجبلية، الأمر الذي يشكل تهديدًا خطيرًا لسلامة تشغيل السكك الحديدية. تتطلب مقاييس المطر التقليدية ذات الدلو القلاب صيانة دورية، وهي عرضة للانسداد، وقد تعاني من تأخر ميكانيكي وأخطاء في العد أثناء هطول الأمطار الغزيرة، مما يجعلها غير مناسبة لرصد هطول الأمطار في الوقت الفعلي وبدقة عالية وبأقل قدر من الصيانة.
لضمان سلامة العمليات، احتاجت هيئات إدارة البنية التحتية في كوريا الجنوبية بشكل عاجل إلى نشر شبكة متطورة وموثوقة لرصد هطول الأمطار آلياً على امتداد أقسام السكك الحديدية الجبلية الحيوية. وكان من الضروري أن تتحمل المعدات المطلوبة الظروف البيئية القاسية، وأن تعمل بأقل قدر من الصيانة، وأن توفر بيانات دقيقة وفورية عن شدة هطول الأمطار وتراكمها لإرسال تنبيهات في الوقت المناسب إلى نظام إدارة حركة القطارات.
2. الحل: نظام مراقبة مقياس المطر البصري
اختار المشروع مقياس المطر البصري (أو مستشعر المطر البصري) كجهاز مراقبة أساسي لبناء نظام مراقبة هطول الأمطار الموزع والإنذار المبكر.
- مبدأ العمل:
يعمل مقياس المطر البصري على مبدأ تشتت الأشعة تحت الحمراء. يُصدر المستشعر شعاعًا من الأشعة تحت الحمراء بطول موجي محدد عبر منطقة القياس. في حالة عدم وجود مطر، يمر الضوء مباشرةً. وعندما تسقط قطرات المطر عبر منطقة القياس، فإنها تُشتت الأشعة تحت الحمراء. تتناسب شدة الضوء المُشتت الذي يستقبله المستشعر طرديًا مع حجم وعدد قطرات المطر (أي شدة هطول الأمطار). من خلال تحليل تغير الإشارة باستخدام خوارزميات مُدمجة، يحسب المستشعر شدة هطول الأمطار اللحظية (مم/ساعة) وكمية الأمطار المتراكمة (مم) في الوقت الفعلي. - نشر النظام:
تم تركيب مقاييس المطر البصرية في نقاط رئيسية على طول خطوط السكك الحديدية في المناطق ذات المخاطر الجيولوجية العالية (مثل المنحدرات، بالقرب من الجسور، عند مداخل الأنفاق). وتم تثبيت الأجهزة على أعمدة، مع توجيه عدسة المستشعر نحو السماء لضمان منطقة قياس مثالية.
3. تنفيذ التطبيق
- جمع البيانات في الوقت الحقيقي: تعمل مقاييس المطر البصرية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، حيث تأخذ عينات متعددة في الثانية لاكتشاف بداية ونهاية وشدة واتجاهات هطول الأمطار في الوقت الحقيقي.
- نقل البيانات: يتم نقل بيانات هطول الأمطار التي تم جمعها في الوقت الفعلي تقريبًا (على فترات زمنية دقيقة) إلى منصة بيانات مركزية في مركز الرصد الإقليمي عبر وحدات اتصال لاسلكية مدمجة من الجيل الرابع/الخامس.
- تحليل البيانات والإنذار المبكر:
- تقوم المنصة المركزية بدمج البيانات من جميع نقاط الرصد وتعيين إنذارات متعددة المستويات لعتبات هطول الأمطار.
- عندما تتجاوز شدة هطول الأمطار أو كمية الأمطار المتراكمة في أي نقطة عتبات الأمان المحددة مسبقًا، يقوم النظام تلقائيًا بتشغيل إنذار.
- يتم إرسال معلومات الإنذار (بما في ذلك الموقع المحدد وبيانات هطول الأمطار في الوقت الفعلي ومستوى التجاوز) على الفور إلى واجهة المرسل في مركز التحكم في حركة السكك الحديدية (CTC).
- التحكم المرتبط: بناءً على مستوى التحذير، يبدأ موظفو الإرسال بسرعة في تنفيذ بروتوكولات الطوارئ، مثل إصدار قيود على السرعة أو أوامر تعليق طارئة للقطارات التي تقترب من القسم المتضرر، وبالتالي منع الكوارث وضمان سلامة الركاب.
4. المزايا التقنية المتضمنة
- لا أجزاء متحركة، لا تحتاج إلى صيانة: يساهم غياب المكونات الميكانيكية في التخلص من مشاكل مثل الانسداد، والتنظيف الدوري الضروري، والتآكل الميكانيكي المرتبط بمقاييس الدلو التقليدية. وهذا يجعلها مثالية للتشغيل طويل الأمد دون مراقبة في البيئات الجبلية النائية والقاسية.
- استجابة سريعة ودقة عالية: توفر طريقة القياس البصرية وقت استجابة سريع للغاية (يصل إلى ثوانٍ)، حيث تلتقط بدقة التغيرات الفورية في شدة هطول الأمطار وتوفر وقتًا حاسمًا للتحذيرات.
- مقاومة قوية للتداخل: يعمل التصميم البصري المحسن على تقليل التداخل الناتج عن العوامل البيئية مثل الغبار والضباب والحشرات بشكل فعال، مما يضمن موثوقية البيانات.
- استهلاك منخفض للطاقة وسهولة التركيب: تتميز الأجهزة بمتطلبات طاقة منخفضة، وغالبًا ما يتم دعمها بواسطة الألواح الشمسية، كما أنها سهلة التركيب دون الحاجة إلى أعمال هندسية مدنية كبيرة.
5. نتائج المشروع
أدى تطبيق هذا النظام إلى رفع قدرات كوريا الجنوبية في مجال الوقاية من الكوارث في قطاع السكك الحديدية من "الاستجابة السلبية" إلى "الإنذار الفعال". وقد مكّنت البيانات الدقيقة والفورية من مقاييس المطر البصرية قسم التحكم من:
- اتخاذ قرارات سلامة أكثر علمية، والحد من الخسائر الاقتصادية المرتبطة بعمليات الإغلاق الوقائية المفرطة.
- تحسين سلامة النقل بالسكك الحديدية والتزامه بالمواعيد بشكل كبير.
- كما توفر بيانات هطول الأمطار المتراكمة على المدى الطويل دعماً قيماً لتقييم المخاطر الجيولوجية وتخطيط البنية التحتية على طول ممرات السكك الحديدية.
توضح هذه الحالة التطبيق الناجح لمقاييس المطر البصرية في مجال سلامة البنية التحتية الحيوية، مما يوفر نموذجًا ممتازًا لحل تحديات مراقبة هطول الأمطار في البيئات المعقدة.
مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN
لمزيد من المعلومات حول مستشعر مقياس المطر معلومة،
يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com
الهاتف: +86-15210548582
تاريخ النشر: 11 سبتمبر 2025