1. خلفية المشروع والحاجة إليه
نظراً للتضاريس الجبلية في كوريا الجنوبية، غالباً ما تعبر شبكة سككها الحديدية التلال والوديان. وخلال موسم الفيضانات الصيفي، تكون البلاد عرضة للأمطار الغزيرة الناجمة عن الرياح الموسمية والأعاصير، والتي قد تؤدي إلى فيضانات مفاجئة وتدفقات حطام وانهيارات أرضية على المنحدرات في المناطق الجبلية، مما يشكل تهديداً خطيراً لسلامة تشغيل السكك الحديدية. تتطلب مقاييس المطر التقليدية ذات الدلو القابل للتقليب صيانة دورية، وهي عرضة للانسداد، وقد تعاني من تأخر ميكانيكي وأخطاء في العد أثناء هطول الأمطار الغزيرة، مما يجعلها غير كافية لرصد هطول الأمطار في الوقت الفعلي وبدقة عالية وبتكلفة منخفضة.
لضمان السلامة التشغيلية، احتاجت هيئات إدارة البنية التحتية في كوريا الجنوبية بشكل عاجل إلى نشر شبكة متطورة وموثوقة لرصد هطول الأمطار تلقائيًا على طول أجزاء السكك الحديدية الجبلية الحيوية. كان من المفترض أن تتحمل المعدات المطلوبة البيئات القاسية، وأن تعمل بأقل قدر من الصيانة، وأن توفر بيانات دقيقة آنيًا عن كثافة هطول الأمطار وتراكمها، لإيصال تنبيهات فورية إلى نظام توجيه 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 والإنذار المبكر.
- مبدأ العمل:
يعمل مقياس المطر البصري على مبدأ التشتت البصري للأشعة تحت الحمراء. يُصدر المستشعر شعاعًا من الأشعة تحت الحمراء بطول موجي محدد عبر منطقة القياس. في حالة عدم هطول الأمطار، يمر الضوء مباشرةً عبرها. عندما تتساقط قطرات المطر عبر منطقة القياس، فإنها تُشتت ضوء الأشعة تحت الحمراء. تتناسب شدة الضوء المشتت الذي يلتقطه جهاز الاستقبال طرديًا مع حجم وعدد قطرات المطر (أي شدة هطول الأمطار). من خلال تحليل تغير الإشارة باستخدام خوارزميات مدمجة، يحسب المستشعر شدة هطول الأمطار اللحظية (مم/ساعة) ومقدار هطول الأمطار المتراكم (مم) في الوقت الفعلي. - نشر النظام:
تم تركيب مقاييس مطر بصرية في نقاط رئيسية على طول خطوط السكك الحديدية في المناطق الجيولوجية عالية الخطورة (مثل المنحدرات، بالقرب من الجسور، عند مداخل الأنفاق). وُضعت 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، وتأخذ عينات متعددة في الثانية الواحدة لاكتشاف بداية ونهاية وشدة واتجاهات هطول الأمطار في الوقت الحقيقي.
- نقل البيانات: يتم نقل بيانات هطول الأمطار المجمعة في الوقت الفعلي تقريبًا (على فترات دقيقة) إلى منصة بيانات مركزية في مركز المراقبة الإقليمي عبر وحدات الاتصالات اللاسلكية 4G/5G المدمجة.
- تحليل البيانات والإنذار المبكر:
- تقوم المنصة المركزية بدمج البيانات من جميع نقاط المراقبة وتضع إنذارات عتبة هطول الأمطار متعددة المستويات.
- عندما تتجاوز شدة هطول الأمطار أو هطول الأمطار المتراكمة في أي نقطة حدود 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 المرور بالسكك الحديدية (CTC).
- التحكم المرتبط: بناءً على مستوى التحذير، يبدأ المرسلون بسرعة بروتوكولات الطوارئ، مثل إصدار قيود السرعة أو أوامر التعليق الطارئة للقطارات التي تقترب من القسم المتأثر، وبالتالي منع الكوارث وضمان سلامة الركاب.
4. المزايا التقنية المجسدة
- لا أجزاء متحركة، لا تحتاج إلى صيانة: يُجنّب عدم وجود مكونات ميكانيكية مشاكل الانسداد، والتنظيف الدوري الضروري، والتآكل الميكانيكي المرتبط بمقاييس دلو الإمالة التقليدية. هذا يجعلها مثالية للتشغيل طويل الأمد دون مراقبة في البيئات الجبلية النائية والوعرة.
- استجابة سريعة ودقة عالية: توفر طريقة القياس البصري وقت استجابة سريع للغاية (حتى ثوانٍ)، مع التقاط التغييرات اللحظية في شدة هطول الأمطار بدقة وتوفير وقت حرج 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: تتطلب الأجهزة طاقة منخفضة، وغالبًا ما تكون مدعومة بألواح شمسية، كما أنها سهلة التركيب دون الحاجة إلى أعمال هندسية مدنية كبيرة.
5. نتائج المشروع
أدى تطبيق هذا النظام إلى رفع مستوى قدرات الوقاية من الكوارث في السكك الحديدية في كوريا الجنوبية من "استجابة سلبية" إلى "تحذير نشط". وقد أتاحت البيانات الدقيقة والفورية من مقاييس المطر البصرية لقسم الإرسال ما يلي:
- اتخاذ قرارات أكثر علمية فيما يتعلق بالسلامة، مما يقلل من الخسائر الاقتصادية المرتبطة بالإغلاقات الوقائية المفرطة.
- تعزيز سلامة النقل بالسكك الحديدية والالتزام بالمواعيد بشكل كبير.
- وتوفر بيانات هطول الأمطار المتراكمة على المدى الطويل أيضًا دعمًا قيمًا 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 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
لمزيد من المعلومات حول مستشعر مقياس المطر معلومة،
يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة:www.hondetechco.com
هاتف: +86-15210548582
وقت النشر: ١١ سبتمبر ٢٠٢٥