كيفية اختيار مستشعر الرياح الصناعي المناسب

أجهزة استشعار الرياح تُستخدم في مراقبة الطقس، وأنظمة السلامة في المصانع، والرافعات، والموانئ، ومحطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والمراقبة البيئية، وقنوات التهوية، والجسور، والأنفاق، والمناجم، والبنية التحتية للمدن الذكية.

مع ذلك، لا تعمل جميع المنتجات بنفس الكفاءة في ظروف الرياح الخفيفة أو العاصفة أو المتغيرة بسرعة. كما أن الغبار والاهتزاز ورذاذ الملح والأمطار الغزيرة وظروف التجلد والتداخل الكهرومغناطيسي كلها عوامل قد تؤثر على دقة القياس.

يتطلب اختيار مستشعر الرياح تقييمًا دقيقًا للتطبيق، وظروف تدفق الهواء، ونطاق القياس، وعتبة البدء، ومتطلبات الدقة، ووقت الاستجابة أو المسافة الثابتة، والظروف البيئية، وإشارة الإخراج والواجهة، وقيود مصدر الطاقة، ومخاوف التركيب والموقع، وقدرات الصيانة.

لا تُعد الأجهزة المستخدمة في الهواء الطلق بالضرورة الخيار الأفضل للأماكن المغلقة أو قنوات التهوية، في حين أن أجهزة استشعار تدفق الهواء المختبرية قد لا تتحمل الظروف القاسية طويلة الأمد الموجودة في الموانئ والمنصات البحرية.

دليل شراء مستشعرات الرياح

ابدأ بالتقديم

توجد أنواع عديدة من تطبيقات قياس تدفق الهواء. قبل النظر في دقة المستشعر، أو مداه، أو زمن استجابته، أو التقنيات المتاحة، يجب أولاً تحديد سبب الحاجة إلى بيانات الرياح.

1. الرصد الجوي

تقيس محطات الأرصاد الجوية الخارجية التي تعمل بشكل مستمر عادةً سرعة الرياح واتجاهها. ضع في اعتبارك ما يلي:

* عتبة البدء

* نطاق القياس

* دقة اتجاه الرياح

* سرعة الرياح اللازمة للبقاء على قيد الحياة

* الاستقرار على المدى الطويل

* ارتفاع التركيب وموقعه

متطلبات التعرض البيئي

* معايير الصناعة لتحديد المواقع والقياس

• السلامة في الرافعات وآلات الرفع

توفر أجهزة استشعار الرافعة معلومات عن سرعة الرياح لتحذير المشغلين إذا اقتربت ظروف الرياح من مستويات غير آمنة محددة مسبقًا. تشمل العوامل المهمة ما يلي:

* سرعة استجابة الإنذار

* تشغيل موثوق للمستشعر

* سرعة الرياح اللازمة للبقاء على قيد الحياة

* يلزم وجود شاشة عرض محلية أو مخرج مرحل

* بروتوكول RS485 أو بروتوكول الاتصال الصناعي

* تثبيت قوي على الهيكل

منطق نظام الإنذار والسلامة

عادةً ما ينشر مصنعو الرافعات حدود التشغيل، ولا ينبغي أن يحل مستشعر السلامة هذا محلها.

• أنظمة وقنوات التهوية الصناعية

أجهزة استشعار تدفق الهواء الصناعية يمكن استخدامها لقياس سرعة الهواء المنخفضة نسبيًا في مجاري الهواء. تشمل العوامل ما يلي:

* حساسية ودقة عند السرعات المنخفضة

* عمق إدخال المستشعر أو موضع القناة

* أبعاد القناة الداخلية

* درجة حرارة الهواء المُزوَّد

* محتوى الغبار والضباب والزيت

* وقت الاستجابة والحد الأدنى لمعدل أخذ العينات

* مخرج تناظري أو رقمي

متطلبات شكل التدفق والقنوات المستقيمة

• الموانئ والبيئات البحرية والساحلية

يُعدّ رذاذ الملح، والرطوبة العالية، والرياح القوية، والتآكل، والأمطار، وفضلات الطيور، والاهتزازات، وصعوبة الوصول، من المشاكل الشائعة التي تواجه أجهزة استشعار سرعة الرياح البحرية. وقد يكون اختيار مادة المستشعر، وإحكام إغلاقه، ومقاومته للتآكل، وتصميم تركيبه، بنفس أهمية دقة القياس المعلنة.

• مصفوفات الخلايا الكهروضوئية الشمسية ومراقبة طاقة الرياح

غالباً ما تراقب تطبيقات الطاقة المتجددة بيانات الرياح من أجل:

* تحليل ظروف تبريد وحدات الخلايا الكهروضوئية

* قياس الظروف الخارجية

* تحليل إنتاج الطاقة

* مراقبة سلامة التشغيل

* التحكم في توربينات الرياح

* التحقق من الموارد أثناء تقييم توربينات الرياح أو رصد الأحوال الجوية

* تتبع الانبعاثات لإعداد التقارير البيئية

يعتمد نوع المستشعر المستخدم على ما إذا كانت بيانات الرياح تستخدم لمراقبة الطقس عن بعد، أو تحليل الإنتاج المفصل، أو التحكم في التوربينات، أو تقييم موارد الرياح القابلة للتمويل.

أنواع أجهزة استشعار الرياح الصناعية الرئيسية

1. مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب

يستخدم مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب أكوابًا دوارة لقياس سرعة الرياح. يتسبب تدفق الهواء في دوران الدوار بمعدل يتم تحويله إلى سرعة الرياح بواسطة إلكترونيات المستشعر.

المزايا

* تقنية خارجية مجربة ومختبرة

* مبدأ تشغيل سهل الفهم

* يستخدم للمراقبة المستمرة لسرعة الرياح في الهواء الطلق

* مجموعة واسعة من النماذج الصناعية، ونماذج رصد الأحوال الجوية، ونماذج الأرصاد الجوية

* يمكن أن يوفر مخرجات نبضية أو تناظرية أو رقمية

* سهولة استكشاف الأخطاء وإصلاحها

القيود

* ستتآكل المحامل والأجزاء المتحركة بمرور الوقت

* تحتوي بعض المستشعرات على عتبة بدء قبل حدوث الدوران

* يمكن أن يعيق الغبار والجليد والتآكل والتلوث عملية الدوران

* يقيس عادةً سرعة الرياح فقط. يلزم وجود مستشعر إضافي لتحديد اتجاه الرياح.

* يلزم إجراء فحص وصيانة دورية

تتآكل المحامل بمرور الوقت في جميع أجهزة الاستشعار الميكانيكية الخارجية. ونظرًا لاحتمالية تغير دقة المستشعر، فإن الفحص الدوري واستبداله أمران ضروريان. وبناءً على جودة المستشعر وإجراءات الصيانة، لا ينبغي اعتبار مستشعر الرياح الميكانيكي غير دقيق أو "بطيئًا" بشكل تلقائي.

بالنسبة لمحطات الأرصاد الجوية في الهواء الطلق، لا تزال أجهزة الاستشعار الكأسية شائعة بسبب تصميمها البسيط، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وإلكترونياتها الصناعية القوية، وقدرتها العالية على تحمل سرعات الرياح العالية.

• مستشعرات المروحة وريشة توجيه الرياح

تستخدم مستشعرات المروحة مروحة دوارة لقياس سرعة الرياح. ويتم قياس اتجاه الرياح باستخدام ريشة تعمل على محاذاة المستشعر مع اتجاه الرياح.

المزايا

* يقيس سرعة الرياح واتجاهها

* حساسية جيدة عندما يكون تدفق الهواء متوافقًا مع المروحة

* يستخدم بشكل شائع في رصد الأحوال الجوية والتطبيقات الصناعية

* إجراءات إخراج وصيانة بسيطة

القيود

* ستتآكل الأجزاء المتحركة بمرور الوقت

* قد يكون هناك نطاق ميت اتجاهي قبل أن يبدأ المستشعر بالدوران

* اتجاه تركيب المستشعر مهم

* ستحتاج المحامل ومجموعة الريش إلى الفحص والصيانة

قد يتأثر اتجاه الرياح بالتجمد أو التلوث

• مستشعرات الرياح فوق الصوتية

يستخدم مستشعر الرياح فوق الصوتي توقيت الإشارات فوق الصوتية بين أزواج من المحولات لتحديد سرعة الرياح واتجاهها. وتتمثل ميزته الرئيسية في عدم وجود أجزاء متحركة شائعة في أجهزة قياس سرعة الرياح ومؤشرات اتجاه الرياح.

المزايا

* لا توجد أجزاء متحركة تقليدية

* يقيس سرعة الرياح واتجاهها في نفس الجهاز

* استجابة قياس أسرع من أجهزة الاستشعار الميكانيكية

* عتبة بدء منخفضة

* تصميم صغير الحجم ومتين

* مناسب للمراقبة التلقائية أو غير المراقبة للأحوال الجوية

* الاتصالات الرقمية متاحة على نطاق واسع

القيود

* تكلفة أولية أعلى من العديد من أجهزة الاستشعار الميكانيكية

* يمكن أن يؤدي المطر والجليد والثلج والأوساخ ورذاذ الملح وفضلات الطيور إلى انسداد مسار القياس بين المحولات

قد تؤدي براغي التثبيت إلى إعاقة تدفق الهواء إذا لم يتم توجيهها بشكل صحيح.

* يتطلب خاصية التسخين بواسطة المستشعر في ظروف التجلد

* قد يستهلك المزيد من الطاقة

* يتم تطبيق خوارزميات خاصة بالمستشعر للتعويض والتصفية

تتطلب أجهزة الاستشعار فوق الصوتية دقةً معينة في التركيب لضمان عدم تأثر تدفق الهواء بأجهزة التثبيت. وتُستخدم خوارزميات تعويض البيانات لتحسين دقة قياس سرعة الرياح، وتختلف هذه الخوارزميات بين المنتجات.

تقدم شركة JW-IOT مستشعرات رياح فوق صوتية متعددة الاتجاهات في وحدات ثنائية الأبعاد صغيرة الحجم، وتصاميم من الفولاذ المقاوم للصدأ، وإصدارات مخصصة للطائرات بدون طيار. وتُعدّ الطرازات التي تدعم اتصال RS485 مثالية لرصد سرعة الرياح واتجاهها دون الحاجة إلى أكواب دوارة أو دوارة رياح.

• مستشعرات تدفق الهواء الحراري

يقوم مستشعر تدفق الهواء الحراري بتحديد سرعة الهواء عن طريق قياس مدى سرعة تبريد الهواء المتحرك لعنصر المستشعر.

المزايا

* حساسية جيدة للسرعات المنخفضة

* استجابة سريعة للمستشعر

* عنصر استشعار صغير الحجم

* مراقبة أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الداخلية، والغرف النظيفة، والمختبرات، وتهوية العمليات

* التحكم في سرعة الهواء في العمليات الآلية

القيود

* يمكن أن يتسبب الغبار والزيوت والسوائل الأخرى في تلوث عنصر المستشعر

* يمكن أن تؤثر الرطوبة والتكثيف على الأداء

* يتأثر انتقال الحرارة بتركيب الغاز

* يلزم تعويض درجة الحرارة

* غير مناسب للاستخدام في تطبيقات مراقبة الطقس الخارجية

لا تقتصر تأثيرات الغبار والحطام على المحامل الميكانيكية فقط، بل قد يؤثر تراكم الأوساخ على سطح الحساسات، مما يدفع بعض العملاء إلى الاعتقاد خطأً بأن هذه الأجهزة تتمتع بمتانة أفضل في الظروف المتربة أو المتسخة. لذا، يُرجى مراجعة طريقة التركيب وتصميم الهيكل وأي تعويضات بيئية قبل الشراء.

• أجهزة استشعار الرياح القائمة على الضغط

تقوم أجهزة استشعار الضغط أو الضغط التفاضلي بتقدير سرعة الهواء بناءً على تغيرات الضغط عبر المستشعر.

مناسب للتطبيقات المتخصصة عالية السرعة، ومراقبة مجاري الهواء، وبعض أنواع قياس تدفق الهواء في العمليات الصناعية. يختلف أداء مستشعر الضغط بناءً على:

* هندسة المجس

* كثافة الهواء

* تعويض درجة الحرارة

* التوافق مع تدفق الهواء

* مسافات تركيب الأنابيب المستقيمة

* نظافة منافذ الضغط

نطاق القياس

يجب أن يتوافق نطاق سرعة الرياح مع كل من ظروف التشغيل العادية وأي ظروف قصوى متوقعة.

إذا تجاوزت الظروف الحد الأقصى لسرعة الرياح، فقد يتشبع المستشعر أو حتى يتلف. قد توفر الأجهزة ذات المدى الأقصى العالي دقة أقل عند سرعات الرياح المنخفضة، وذلك تبعًا لطرق القياس المستخدمة.

أسئلة للنظر فيها:

* ما هو نطاق سرعة الرياح الطبيعي لهذا التطبيق؟

* ما هي أعلى سرعة رياح متوقعة؟

* هل هناك حاجة إلى المستشعر للتحكم أو الإنذارات أو الإبلاغ العام؟

* هل قياس السرعة المنخفضة بدقة أمر مهم؟

* ما هي أدنى سرعة رياح يتحملها غلاف المستشعر للبقاء على قيد الحياة؟

* هل ستتجاوز هبات الرياح أو ظروف العاصفة نطاق القياس الطبيعي؟

نطاق القياس مقابل سرعة الرياح اللازمة للبقاء على قيد الحياة

نطاق القياس وسرعة الرياح اللازمة للبقاء على قيد الحياة هما مواصفتان مختلفتان.

نطاق القياس هو النطاق الذي يمكن أن يوفر فيه المستشعر بيانات صحيحة.

سرعة الرياح القصوى التي يتحملها الجهاز هي أقصى سرعة رياح يمكن أن يتحملها غلاف المستشعر قبل أن يتعطل.

تستطيع معظم أجهزة الاستشعار تحمل رياح أقوى من تلك المصممة لقياسها. على سبيل المثال، قد يصل مدى قياس جهاز الاستشعار إلى 70 مترًا في الثانية، لكن سرعة الرياح القصوى التي يتحملها هي 80 مترًا في الثانية.

عتبة البداية

تُستخدم عتبة البدء بشكل شائع مع أجهزة الاستشعار الميكانيكية.

يشير الحد الأدنى للبداية إلى سرعة الرياح المطلوبة لبدء دوران الدوار أو الريشة بشكل موثوق.

إذا كانت عتبة البدء مرتفعة للغاية، فقد يقوم المستشعر بما يلي:

* الإبلاغ عن سرعات رياح معدومة أو شبه معدومة أثناء الرياح الخفيفة

قد يكون بدء الاستجابة بطيئًا.

* إحصائيات ضعيفة وسجلات بيانات غير دقيقة للرياح المنخفضة

* إعطاء قراءات غير دقيقة لتدفق الهواء لأغراض التهوية أو مراقبة المناخ المحلي

لا تحتوي أجهزة الاستشعار فوق الصوتية على عتبة بدء ميكانيكية. ومع ذلك، سيكون لها حد أدنى للسرعة القابلة للقياس ودقة التكميم.

الدقة والوضوح

1.دقة

الدقة هي الفرق المسموح به بين سرعة الرياح المقاسة وقياس مرجعي في ظل ظروف محددة.

يمكن التعبير عن الدقة كقيمة ثابتة، أو كنسبة مئوية من القراءة، أو مزيج من الاثنين.

مثال: "±3%" ليس هو نفسه "±3% زائد 0.02 م/ث".

اقرأ المواصفات كاملةً. قد تُدرج الشركات المصنعة الدقة بطرق مختلفة.

• دقة

الدقة هي أصغر مقدار من التغيير يمكن أن يعرضه أو ينقله جهاز الاستشعار.

إن دقة 0.1 متر في الثانية لا تعني بالضرورة أن المستشعر يتمتع بدقة ±0.1 متر/ثانية.

• دقة تحديد اتجاه الرياح

عند فحص أجهزة استشعار اتجاه الرياح، تحقق مما يلي:

* نطاق القياس، عادةً من 0 إلى 360 درجة

* دقة الاتجاه

* دقة الاتجاه

* نطاق ميت حول نقطة مرجعية شمالية

* نقطة مرجعية ميكانيكية أو مغناطيسية للشمال

* قيم الإخراج عندما تكون سرعة الرياح قريبة من الصفر

زمن الاستجابة والمسافة ثابتان

يصف زمن الاستجابة مدى سرعة استجابة خرج المستشعر للتغير في تدفق الهواء.

يُستخدم ثابت المسافة عادةً لوصف سرعة استجابة مقاييس سرعة الرياح الميكانيكية. ويصف هذا الثابت كمية الهواء اللازمة لمرور المستشعر قبل أن يستجيب لنسبة معينة من التغير المفاجئ في سرعة الرياح.

يُعد كل من وقت الاستجابة وثابت المسافة مهمين عند مراقبة هبات الرياح، والتحكم في معدات التهوية، ومراقبة الاضطرابات، وطاقة توربينات الرياح والتحكم في الانحراف، والتغيرات المفاجئة في الطقس.

لا يُعدّ وقت الاستجابة السريع مرغوبًا فيه دائمًا. فقد تكون الاستجابة سريعة جدًا في كثير من الأحيان، مما يستدعي استخدام برامج التصفية أو حساب المتوسطات لاتخاذ القرارات التشغيلية.

حماية البيئة

1.تصنيف IP

يشير مصطلح IP إلى الحماية من دخول الأجسام الصلبة والماء.

ينبغي مراعاة الموصلات المقاومة للماء، وغدد الكابلات المغلقة، والكابلات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية، والتصريف الكافي، وتخفيف التكثيف، والعلبة نفسها عند تحديد مواصفات أجهزة الاستشعار الخارجية.

يمكن أن يؤثر تآكل رذاذ الملح والمواد الكيميائية وتكوين الجليد والتعرض للأشعة فوق البنفسجية على الموثوقية على المدى الطويل، ولكنها لا تغطيها درجة الحماية IP وحدها.

• درجة حرارة التشغيل

تحقق من درجة حرارة التشغيل ودرجة حرارة التخزين.

قد تتطلب درجات الحرارة المنخفضة استخدام محولات طاقة فوق صوتية مُسخّنة أو تدابير أخرى لمنع التجمّد. أما درجات الحرارة المرتفعة فقد تتطلب تركيب أجهزة استشعار عن بُعد أو استخدام مواد بديلة.

• مقاومة التآكل

ينبغي تقييم تآكل رذاذ الملح عند استخدام أجهزة الاستشعار في الموانئ، ومنصات النفط البحرية، والمصانع الكيميائية، ومرافق معالجة مياه الصرف الصحي، ومحطات الرصد الساحلية.

تشمل الأمور التي يجب فحصها درجة الفولاذ المقاوم للصدأ، وطلاءات الألومنيوم، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ونتائج اختبار رش الملح، ومادة البراغي، ومادة الموصلات، وغلاف الكابلات، وأي معالجة وقائية إضافية.

• الغبار وأشكال التلوث الأخرى

ستتأثر المحامل بالغبار، لكن أجهزة الاستشعار الإلكترونية ليست خالية من الصيانة. قد تُعطي محولات الطاقة فوق الصوتية أو العناصر الحرارية المتسخة بالأوساخ أو الملح أو الزيت قياسات غير دقيقة.

يعتمد اختيار المستشعر المناسب على نوع التلوث وما إذا كان من الممكن فحص المستشعر خلال فترة الصيانة المتوقعة.

• التزيين

قد يمنع تراكم الجليد الأكواب والريش من الدوران. كما قد يسد مسار الموجات فوق الصوتية بين المحولات.

ضع في اعتبارك ما يلي عند تحديد أجهزة الاستشعار لدرجات الحرارة المتجمدة:

* تسخين بمستشعر مدمج

متطلبات الطاقة للسخان

* الكشف عن الجليد وتواتر المراقبة

* إمكانيات التحكم في درجة الحرارة

* سحب التيار وسعة نظام الطاقة

* إمكانية الوصول إلى المستشعر للصيانة

المخرجات وتكامل النظام

تحتاج أجهزة استشعار الرياح إلى إرسال معلومات مفيدة إلى نظام التحكم أو مسجل البيانات.

1. خرج النبضة

تُحسب سرعة الرياح عادةً من تردد دوران مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب. تحقق من التفاصيل التالية عند استخدام خرج النبض:

* نوع النبض (مفتوح/مغلق)

* العلاقة بين التردد والسرعة

* أقصى قدرة تحميل للموصلات

* أقصى طول للكابل

* توافق مدخلات الأجهزة المتصلة

• مخرج تناظري

تشمل المخرجات التناظرية الشائعة ما يلي:

* 4-20 مللي أمبير

* 0-5 فولت

* 0-10 فولت

يُعدّ التيار 4-20 مللي أمبير شائعًا جدًا في البيئات الصناعية. كما أن طول الكابلات وسهولة اكتشاف الأعطال في الدوائر المفتوحة تجعل هذا التيار خيارًا شائعًا.

تحقق من التفاصيل التالية للمدخلات التناظرية:

* معايرة خرج المستشعر

* جهد التغذية أو طاقة الحلقة

* مقاومة الدخل

* العزل والتأريض

* حماية الكابلات

• RS485 Modbus RTU

يعتبر بروتوكول RS485 Modbus RTU شائعًا لتوصيل أجهزة استشعار الرياح بوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) وأنظمة SCADA ووحدات التحكم عن بعد (RTUs) ومحطات الأرصاد الجوية المتكاملة وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT).

يرجى التأكد من المعلومات التالية قبل الشراء:

* معدل الباود

* عنوان الجهاز

* بتات التكافؤ وبتات التوقف

* تسجيل أنواع الخرائط والبيانات

* قياس المخرجات وعوامل القياس

* ترتيب البايتات وترتيب الكلمات

* أقصى مسافة للكابل

* يلزم وجود مقاومات إنهاء وتحيز

* يوصى باستخدام الحماية من زيادة التيار

* هل ستشارك أجهزة RS485 الأخرى نفس الناقل؟

تُقدّم شركة JW-IOT أجهزة استشعار الرياح وأجهزة رصد الأحوال الجوية مع خيارات إخراج رقمية صناعية. وتتوافق الأجهزة المزودة بواجهات RS485 مع العديد من مسجلات البيانات ومنصات الرصد.

• مخرج المرحل

قد تتطلب بعض التطبيقات وجود مرحل محلي للقيام بما يلي:

* أجهزة إنذار صوتية

* أضواء تحذيرية وامضة

* إيقاف تشغيل المعدات تلقائيًا

* التحكم في التهوية

* تقييد تشغيل الرافعات

تحقق من العناصر التالية وحددها بوضوح عند استخدام المرحلات:

* نقطة ضبط المرحل

* التخلف في التتابع

* وقت التأخير في المرحل

* حالة الأمان في حالة فشل المرحل

إمدادات الطاقة واستهلاك الطاقة

تشمل مصادر الطاقة الشائعة لأجهزة الاستشعار الصناعية ما يلي:

* 5 فولت تيار مستمر

* 12 فولت تيار مستمر

* 24 فولت تيار مستمر

* 9-30 فولت تيار مستمر

* يعمل بالطاقة الشمسية

يجب تحديد حجم الطاقة الشمسية بشكل صحيح للمحطات البعيدة. احسب ما يلي:

* تيار تشغيل المستشعر

* تيار السخان إن وجد

* استهلاك الطاقة لمسجل البيانات

* استهلاك الطاقة لأجهزة الاتصالات

* معدل نقل البيانات

* سعة البطارية

* سعة الألواح الشمسية بالواط

* ظروف الطاقة الشمسية الشتوية للإعداد الذاتي

* الحد الأدنى من الاستقلالية أثناء الظروف الغائمة

يمكن للطاقة الشمسية أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة على المدى الطويل، ولكنها قد تتطلب بطارية احتياطية لتسجيل البيانات أثناء الطقس الغائم المستمر. قد يكون المستشعر الميكانيكي منخفض الطاقة أفضل لبعض التطبيقات البعيدة، بينما يتطلب المستشعر فوق الصوتي طاقة أكبر ولكنه يحتاج إلى صيانة أقل.

التركيب والموقع

قد يؤدي تركيب جهاز استشعار في مكان خاطئ إلى إبطال أفضل المواصفات.

1. تجنب إعاقة تدفق الهواء

إن تركيب الأعمدة، وأعمدة الرافعة، والمباني، والألواح الشمسية، والأبراج الأخرى، والأشجار، والمعدات سيؤدي إلى تشويه تدفق الهواء حول المستشعر.

ثبّت المستشعر في المكان الذي سيقيس فيه تدفق الهواء المطلوب. ستختلف سرعة الرياح المقاسة على ارتفاع 10 أمتار فوق سطح الأرض عن سرعة الرياح الأقرب إلى المباني أو المنشآت.

• استخدم ذراع تثبيت مناسب

يمكن تحسين دقة القياسات بتركيب المستشعر بعيدًا عن الصاري الرئيسي باستخدام عمود أفقي. وينبغي اختيار اتجاه ذراع الرافعة لتقليل أي عوائق ناتجة عن الرياح السائدة أو هيكل التركيب.

• قم بمحاذاة اتجاه الرياح بشكل صحيح

اتبع تعليمات التركيب للتأكد من أن اتجاه الرياح متوافق مع الشمال الحقيقي أو مرجع الشمال المطلوب لمشروعك.

• حافظ على صلابة الهيكل

يمكن أن تؤثر الحركة والاهتزاز على قياسات المستشعرات. وغالبًا ما تكون هذه مشكلة أكبر مع المستشعرات فوق الصوتية أو المعدات الصناعية الحساسة.

• ضع في اعتبارك إمكانية الوصول للصيانة

من الأفضل أن يكون من السهل فحص المستشعر وتنظيفه ومعايرته أو استبداله. وينبغي أن يكون ذلك ممكناً دون تعريض موظفي الصيانة لمخاطر سلامة كبيرة.

قد لا يكون إجراء الصيانة والتفتيش ممكناً بالنسبة للمُركِّب، وقد لا يكون ممكناً بالنسبة للآخرين. لذا، فإن مراجعة إرشادات رصد الرياح الصادرة عن منظمات مثل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) قد تُقدّم نصائح مفيدة خلال مراحل التخطيط.

يتضمن دليل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية للأجهزة وطرق الرصد فصلاً مخصصاً لقياس الرياح السطحية.

المعايرة والصيانة

قد تتعرض أجهزة استشعار الرياح لانحراف في الدقة بسبب:

* تآكل المحامل أو البطانات

* أكواب أو مروحة تالفة

* التآكل

* تراكم الأوساخ على المستشعر

* تلف مادي للمحولات

* تلف الكابل

* تقادم المكونات الإلكترونية

* عدم محاذاة ميكانيكية

ينبغي أن تشمل الصيانة الدورية الفحص البصري والتنظيف والتحقق من الدوران الحر على أجهزة الاستشعار الميكانيكية وفحص المثبتات وأجهزة التركيب ومراجعة مداخل الكابلات والموصلات والتأكد من محاذاة اتجاه الرياح بشكل صحيح ومقارنة القيم المقاسة بمرجع معروف والمعايرة على فترات زمنية محددة.

قد يصعب فحص أجهزة الاستشعار بسبب ارتفاع تركيبها، والظروف المحيطة بها، والظروف البيئية، وقيود السلامة. لذا، ينبغي أن تحتوي مواقع المراقبة غير المراقبة على أجهزة إنذار لجودة البيانات لتحديد ما يلي:

* سرعات رياح ثابتة تساوي الصفر

* اتجاه الرياح ثابت

* ارتفاعات سرعة الرياح المستحيلة فيزيائياً

* انحرافات مفاجئة في المستشعر

* فقدان الاتصال

* قيم تختلف اختلافًا كبيرًا مقارنة بالمستشعرات القريبة

الاختيار عن طريق التطبيق

أسئلة يجب طرحها على مورد أجهزة استشعار الرياح

تشمل العوامل المهمة التي يجب مشاركتها مع المورد قبل الطلب ما يلي:

1. التطبيق والصناعة

2. هل التركيب داخلي أم خارجي؟

3. نطاق سرعة الرياح المطلوب

4. ما هو اتجاه الرياح المطلوب؟

5. متطلبات الدقة

6. معدل الاستجابة أو معدل أخذ العينات المطلوب

7. نطاق درجة حرارة التشغيل العادية

8. هل سيكون هناك غبار أو مطر أو ثلج أو جليد أو ملح أو مواد كيميائية أكالة؟

9. تفاصيل مصدر الطاقة

10. إشارة الخرج والبروتوكول

11. اسم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، أو نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA)، أو وحدة التحكم عن بعد (RTU)، أو منصة المراقبة

12. الطول التقريبي للكابل

13. مسافة التركيب أو المتطلبات الخاصة

14. متطلبات اعتماد أجهزة الاستشعار أو الصناعة

15. الفترة المتوقعة للصيانة أو إمكانية الوصول

إن توفير هذه المعلومات يسمح للمورد بالتوصية بجهاز استشعار بناءً على توافق النظام بالكامل بدلاً من مواصفات واحدة.

JW-IOT حلول مراقبة الرياح الصناعية

يوفر JW-IOT أجهزة استشعار الرياح الصناعية وأنظمة مراقبة الطقس للاستخدام في الزراعة، والأرصاد الجوية، ومراقبة الطاقة الشمسية، والظروف البحرية والبرية، ومعدات السلامة الصناعية، ومحطات الرصد البيئي، والمدن الذكية، والمنصات غير المأهولة.

تشمل الخيارات ما يلي:

* أجهزة استشعار ميكانيكية لسرعة واتجاه الرياح

* أجهزة استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية صغيرة الحجم

مستشعر سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ

مستشعر رياح ثنائي الأبعاد يعمل بالموجات فوق الصوتية مع مخرج RS485

* مستشعر رياح ثلاثي الأبعاد بالموجات فوق الصوتية

* مستشعر سرعة واتجاه الرياح بالموجات فوق الصوتية للطائرات بدون طيار

* محطات أرصاد جوية متكاملة لعقد إنترنت الأشياء وتسجيل البيانات دون اتصال بالإنترنت

محطات أرصاد جوية من النوع المنفصل مع خيارات توصيل سلكية

* جمع بيانات مستشعر الرياح RS485

* جهاز اتصال إنترنت الأشياء مع الأقمار الصناعية، و LoRaWAN، و NB-IoT، وغيرها

* تكامل مراقبة أجهزة الاستشعار عبر المنصات السحابية

يمكن لشركة JW-IOT المساعدة في اختيار أجهزة الاستشعار، وبروتوكولات الاتصال، وتكامل Modbus، ومتطلبات الشركات المصنعة الأصلية المخصصة، وتصميم نظام مراقبة صناعي كامل.

التعليمات

1. ما هو أفضل مستشعر للرياح الصناعية؟

لا يوجد مستشعر واحد مثالي لجميع التطبيقات. تستخدم محطات الأرصاد الجوية ومشاريع الرصد الخارجي عادةً مستشعرات من نوع الكأس أو الريشة. تقلل المستشعرات فوق الصوتية من التآكل الميكانيكي، بينما تُعد المستشعرات الحرارية مثالية في كثير من الأحيان لمراقبة تدفق الهواء الداخلي المتحكم به بسرعات منخفضة.

2. هل مستشعر الرياح بالموجات فوق الصوتية أفضل من المستشعر الميكانيكي؟

لا تحتوي مستشعرات الرياح فوق الصوتية على أكواب دوارة أو ريشة توجيه. فهي توفر قياسًا سريعًا لسرعة الرياح واتجاهها دون الحاجة إلى انتظار تسارع الدوار. مع ذلك، فهي أغلى ثمنًا من العديد من البدائل الميكانيكية. ولا تزال مستشعرات الموجات فوق الصوتية تتأثر بظروف التجلد، وتلوث المحولات، وزاوية التركيب، واستهلاك الطاقة العالي.

3. ما هو مستشعر الرياح المناسب للبيئات المتربة؟

تتحدد أفضل أنواع الحساسات للبيئات المتربة بعوامل عديدة. هل سيكون الغبار زيتيًا؟ كاشطًا؟ سهل التطاير؟ جميع الأجهزة لها نقاط ضعف في البيئات الخارجية. يمكن أن تتأثر المحامل الميكانيكية، والعناصر الحرارية الصلبة، ومحولات الطاقة فوق الصوتية سلبًا بالأوساخ والحطام والغبار.

غالباً ما يعتمد اختيار المستشعر غير المناسب على مبدأ الاستشعار وحده. لا تحتوي مستشعرات الموجات فوق الصوتية على أجزاء مادية، وقد يظن البعض خطأً أنها محصنة ضد الغبار. لذا، ينبغي تقييم تصميم غلاف المستشعر، ومستوى التلوث المتوقع، وجداول التنظيف، وفترات الصيانة الواقعية.

4. ما الفرق بين مدى سرعة الرياح وسرعة الرياح اللازمة للبقاء على قيد الحياة؟

نطاق القياس هو النطاق الذي يمكن أن يوفر فيه المستشعر بيانات صحيحة.

سرعة الرياح القصوى التي يتحملها المستشعر هي أقصى سرعة رياح يمكن أن يتحملها قبل أن يتلف.

قد يتحمل جهاز الاستشعار رياحًا تصل سرعتها إلى 150 ميلاً في الساعة، ولكنه لا يوفر قياسات دقيقة إلا حتى سرعة 40 ميلاً في الساعة.

5. هل RS485 أفضل من 4-20 مللي أمبير؟

تتيح تقنية RS485 Modbus إرسال قيم ومعلمات رقمية متعددة عبر زوج واحد من الأسلاك. يتميز مستشعر 4-20 مللي أمبير ببساطته ومتانته العالية، كما يسهل اكتشاف حالة الدائرة المفتوحة فيه.

لكل من البروتوكولين مزايا وعيوب تعتمد على مسافات الكابلات، وتوافق نظام التحكم، والبنية التحتية الصناعية القائمة.

6. هل أحتاج إلى قياس اتجاه الرياح؟

يُعد اتجاه الرياح عاملاً مهماً لمحطات رصد التلوث، والمطارات، والموانئ، ومحطات الأرصاد الجوية، والعديد من تطبيقات الطاقة المتجددة. بينما لا تتطلب أجهزة استشعار الرافعات وبعض تطبيقات السلامة سوى معلومات سرعة الرياح.

7. هل يمكنني توصيل مستشعر الرياح مباشرة بوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)؟

يمكن توصيل أي مستشعر بوحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) إذا تطابقت مخرجاته مع مدخلات وحدة التحكم. تشمل الخيارات مخرجات النبضات، ومخرجات 4-20 مللي أمبير، ومخرجات 0-10 فولت، بالإضافة إلى اتصال RS485 Modbus.

8. هل توفر شركة JW-IOT وثائق Modbus؟

نعم. توفر أجهزة استشعار الرياح الرقمية ومحطات الأرصاد الجوية JW-IOT المتوافقة مع بروتوكول RS485 Modbus سجلات وتفاصيل تعريفية لدعم تكامل النظام. تأكد من بروتوكول Modbus ونظام التحكم المطلوبين قبل الطلب.

9. هل يمكن لشركة JW-IOT تخصيص حل لمراقبة الطقس؟

نعم. يمكن لشركة JW-IOT تهيئة أجهزة الاستشعار، والمعلمات التي تتم مراقبتها، ومسجلات البيانات، وخيارات الاتصالات، وأنظمة الطاقة، وأجهزة التركيب، والتكامل السحابي، ومتطلبات العلامة التجارية الخاصة بالشركات المصنعة للمعدات الأصلية لتلبية احتياجات المشروع.

خاتمة

ينبغي أن يستند اختيار مستشعر الرياح الصناعي إلى ظروف تدفق الهواء، ونطاق القياس، ورياح البداية المتوقعة، ومتطلبات الدقة، واحتياجات الاستجابة الديناميكية، والبيئة التي سيتم تركيب المستشعر فيها، وتوافق الإخراج مع المعدات الحالية، وقيود مصدر الطاقة المتاحة، ومتطلبات التركيب، والتعرض، وأخيرًا عدد مرات صيانة المستشعر أو فحصه.

لا تزال أجهزة الاستشعار الميكانيكية أو ذات الأكواب الدوارة مفيدة وموثوقة للغاية لمحطات رصد الأحوال الجوية الخارجية. توفر أجهزة الاستشعار فوق الصوتية مراقبة سرعة واتجاه الرياح مع الحد الأدنى من الصيانة دون الحاجة إلى أجزاء دوارة. أما أجهزة الاستشعار الحرارية، فتستطيع قياس تدفق الهواء المنخفض بدقة في القنوات والمختبرات وغرف العمليات النظيفة والبيئات الصناعية التي يتم فيها التحكم في سرعة الهواء.

تجنب اختيار أجهزة الاستشعار بناءً على مواصفة واحدة فقط. لا تُعدّ أجهزة الاستشعار الحرارية بالضرورة أفضل للأماكن المتربة أو المتسخة لمجرد احتوائها على إلكترونيات الحالة الصلبة. راجع مواصفات الجهاز كاملةً، وطريقة تركيبه، وظروف تعرضه للعوامل الجوية قبل الشراء.

دعوة للعمل: احصل على توصية بشأن مستشعر الرياح الصناعي

أرسل إلى JW-IOT نطاق القياس، ووصف التطبيق، وبيئة التركيب، ودقة القياس المطلوبة، ومعدل الاستجابة أو معدل أخذ العينات، ونوع إشارة الخرج، وبروتوكول الاتصال المرغوب، ومصدر الطاقة المتاح، وطول الكابل المُقدّر، وارتفاع التركيب، ومعلومات عن وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو منصة الحوسبة السحابية المتوافقة. يمكننا التوصية بمستشعر مناسب والمساعدة في دمج النظام.