نظرة عامة على مستشعر الرؤية
تُعدّ مستشعرات الرؤية من المعدات الأساسية للرصد البيئي الحديث، حيث تقيس نفاذية الغلاف الجوي آنيًا باستخدام مبادئ الكهروضوئية، وتوفر بيانات جوية أساسية لمختلف الصناعات. الحلول التقنية الرئيسية الثلاثة هي: النقل (الطريقة الأساسية)، والتشتت (التشتت الأمامي/الخلفي)، والتصوير البصري. من بينها، يحتل نوع التشتت الأمامي السوق الرئيسية بفضل أدائه المرتفع التكلفة. تستطيع المعدات النموذجية، مثل سلسلة Vaisala FD70، اكتشاف تغيرات الرؤية في نطاق يتراوح بين 10 أمتار و50 كيلومترًا بدقة ±10%. وهي مزودة بواجهة RS485/Modbus، ويمكنها التكيف مع البيئات القاسية التي تتراوح درجات الحرارة فيها بين -40 و+60 درجة مئوية.
المعايير الفنية الأساسية
نظام التنظيف الذاتي للنافذة البصرية (مثل إزالة الغبار بالاهتزاز بالموجات فوق الصوتية)
تقنية التحليل الطيفي متعدد القنوات (طول موجي مزدوج 850 نانومتر/550 نانومتر)
خوارزمية التعويض الديناميكي (تصحيح التداخل المتبادل بين درجة الحرارة والرطوبة)
تردد أخذ العينات من البيانات: 1 هرتز ~ 0.1 هرتز قابل للتعديل
استهلاك الطاقة النموذجي: <2 وات (مصدر طاقة 12 فولت تيار مستمر)
حالات تطبيق الصناعة
1. نظام النقل الذكي
شبكة الإنذار المبكر للطرق السريعة
تُنشر شبكة مراقبة الرؤية المُنتشرة على طريق شانغهاي-نانجينغ السريع عُقد استشعار كل كيلومترين في المناطق ذات نسبة الضباب العالية. عندما تكون الرؤية أقل من 200 متر، يُفعّل تلقائيًا إشعار حد السرعة (120 إلى 80 كم/ساعة) على لوحة المعلومات، وعندما تكون الرؤية أقل من 50 مترًا، يُغلق مدخل محطة تحصيل الرسوم. يُخفّض النظام متوسط معدل الحوادث السنوي في هذا الجزء بنسبة 37%.
2. مراقبة مدرج المطار
يستخدم مطار بكين داشينغ الدولي مصفوفة استشعار ثلاثية التكرار لتوليد بيانات المدى البصري للمدرج (RVR) في الوقت الفعلي. وبدمجها مع نظام الهبوط الآلي ILS، تبدأ عملية الهبوط الأعمى من الفئة الثالثة عندما يكون المدى البصري للمدرج أقل من 550 مترًا، مما يضمن زيادة دقة مواعيد الرحلات بنسبة 25%.
تطبيق مبتكر للرصد البيئي
1. تتبع التلوث الحضري
أنشأت هيئة حماية البيئة في شنتشن محطة مراقبة مشتركة للرؤية PM2.5 على الطريق السريع الوطني 107، وعكست معامل انقراض الهباء الجوي من خلال الرؤية، وأنشأت نموذج مساهمة مصدر التلوث بالاشتراك مع بيانات تدفق المرور، وتم تحديد عوادم مركبات الديزل بنجاح كمصدر رئيسي للتلوث (مساهمة 62٪).
2. تحذير من خطر حرائق الغابات
تستطيع شبكة استشعار الدخان والرؤية المركبة المنتشرة في منطقة الغابات في سلسلة جبال خينجان الكبرى تحديد موقع الحريق بسرعة في غضون 30 دقيقة من خلال مراقبة الانخفاض غير الطبيعي في الرؤية (>30٪ / ساعة) والتعاون مع الكشف عن مصدر الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، وسرعة الاستجابة أعلى بأربع مرات من الطرق التقليدية.
سيناريوهات صناعية خاصة
1. إرشاد السفن في الموانئ
يقوم جهاز قياس الرؤية بالليزر (النموذج: Biral SWS-200) المستخدم في ميناء نينغبو تشوشان بتنشيط نظام إرساء السفن التلقائي (APS) تلقائيًا عندما تكون الرؤية <1000 متر، ويحقق خطأ إرساء <0.5 متر في الطقس الضبابي عن طريق دمج رادار الموجة المليمترية مع بيانات الرؤية.
2. مراقبة سلامة النفق
في نفق طريق تشينلينغ تشونغنانشان السريع، يُركّب مستشعر ثنائي المعلمات لقياس الرؤية وتركيز ثاني أكسيد الكربون كل 200 متر. عندما تكون الرؤية أقل من 50 مترًا وتركيز ثاني أكسيد الكربون أكثر من 150 جزءًا في المليون، تُفعّل خطة التهوية ثلاثية المستويات تلقائيًا، مما يُقلّل وقت الاستجابة للحادث إلى 90 ثانية.
اتجاه تطور التكنولوجيا
دمج أجهزة الاستشعار المتعددة: دمج معلمات متعددة مثل الرؤية، والجسيمات PM2.5، وتركيز الكربون الأسود
الحوسبة الحافة: المعالجة المحلية لتحقيق استجابة تحذيرية على مستوى ميلي ثانية
هندسة 5G-MEC: دعم الشبكات منخفضة الكمون للعقد الضخمة
نموذج التعلم الآلي: إنشاء خوارزمية للتنبؤ باحتمالية حوادث المرور من حيث الرؤية
خطة النشر النموذجية
يُنصح باستخدام بنية "وضع الاستعداد الساخن المزدوج + مصدر طاقة شمسية" لحالات الطرق السريعة، مع ارتفاع عمود يبلغ 6 أمتار وإمالة 30 درجة لتجنب المصابيح الأمامية المباشرة. يجب أن تتضمن خوارزمية دمج البيانات وحدة للتعرف على المطر والضباب (بناءً على العلاقة بين معدل تغير الرؤية والرطوبة) لتجنب الإنذارات الكاذبة في طقس الأمطار الغزيرة.
مع تطور القيادة الذاتية والمدن الذكية، تتطور مستشعرات الرؤية من أجهزة كشف فردية إلى وحدات إدراك أساسية في أنظمة اتخاذ القرارات المرورية الذكية. وتزيد أحدث التقنيات، مثل LiDAR العدّي للفوتونات (PCLidar)، من حد الكشف إلى أقل من 5 أمتار، مما يوفر بيانات أكثر دقة لإدارة حركة المرور في الظروف الجوية القاسية.
وقت النشر: ١٢ فبراير ٢٠٢٥