مقياس مستوى المياه الراداري المتكامل لمحطة الهيدرولوجيا

ال مقياس مستوى الماء الراداري المتكامل JW-RD-300R(HJ02) هو جهاز استشعار رادار FMCW بدون تلامس لمستوى المياه مصمم لمحطات الهيدرولوجيا، ومراقبة مستوى الأنهار، وإدارة الخزانات، والإنذار بالفيضانات، ومراقبة موارد المياه عن بعد.

يستخدم الجهاز تقنية الرادار بتردد 24 جيجاهرتز أو 80 جيجاهرتز لقياس المسافة بين هوائيه وسطح الماء دون تلامس مباشر. وتشمل نطاقات القياس المتاحة 15 مترًا، و40 مترًا، و70 مترًا، و110 أمتار، وذلك حسب التكوين المُختار.

بالنسبة لمحطات المراقبة عن بعد، يدمج إصدار RD-300-R وحدة طرفية عن بعد مع خيارات نقل البيانات اللاسلكية، مما يسمح بتحميل معلومات مستوى المياه إلى منصات المراقبة المتوافقة دون الحاجة إلى محطة قياس عن بعد خارجية منفصلة.

بفضل الحماية بمعيار IP68، وتكوين البلوتوث، ومدخل طاقة التيار المستمر الواسع، والتوافق مع الطاقة الشمسية، فإن الجهاز مناسب بشكل خاص لمحطات مراقبة مستوى المياه غير المراقبة.

1. ما هو مقياس مستوى الماء الراداري المتكامل؟

مقياس مستوى المياه الراداري المتكامل هو أداة تقيس المسافة من موضع تثبيت ثابت إلى سطح النهر أو الخزان أو البحيرة أو القناة.

على عكس أجهزة استشعار الضغط المغمورة، يتم عادةً تركيب مقياس مستوى الرادار فوق سطح الماء.

تستخدم سلسلة JW-RD-300 تقنية الرادار ذات الموجة المستمرة المعدلة التردد (FMCW) للحصول على قياس المسافة.

عندما يكون ارتفاع تركيب الجهاز أو مستوى الإسناد معروفًا، يمكن تحويل المسافة المقاسة إلى ارتفاع سطح الماء أو مستواه بالنسبة إلى مرجع محدد.

بالنسبة للتطبيقات الهيدرولوجية، يوفر هذا سجلاً مستمراً لتغيرات مستوى المياه.

RD-300 مقابل RD-300-R

تتضمن عائلة المنتجات تكوينين.

RD-300: قياس مستوى المياه بالرادار مع اتصال سلكي للتكامل مع محطة مراقبة هيدرولوجية قائمة.

RD-300-R: مراقبة مستوى المياه بالرادار مع وحدة طرفية عن بعد مدمجة لتحميل البيانات عن بعد، وذلك حسب وحدة الاتصال والتكوين المحددين.

يُعد خيار وحدة التحكم عن بعد المتكاملة ذا أهمية خاصة عندما يرغب مشغلو المشاريع في تقليل عدد أجهزة الاتصال المثبتة بشكل منفصل.

2. كيف يقيس رادار FMCW مستوى مياه النهر؟

يقوم رادار FMCW بإرسال إشارة رادار معدلة التردد باتجاه سطح الماء.

ينعكس جزء من الإشارة عائدًا إلى هوائي الاستقبال. يقوم الجهاز بمعالجة الفرق بين الإشارات المرسلة والمستقبلة لتحديد المسافة إلى السطح العاكس.

للتركيب العلوي:

مستوى الماء = الارتفاع المرجعي - المسافة المقاسة بالرادار

يجب تحديد الارتفاع المرجعي باستخدام بيانات القياس المختارة للمشروع.

على سبيل المثال، إذا كان الارتفاع المرجعي 10 أمتار والمسافة المقاسة 6 أمتار، فإن المستوى المحسوب بالنسبة لهذا المرجع هو 4 أمتار.

يوضح هذا المثال الحساب فقط ولا يمثل قياسًا فعليًا.

مزايا القياس بدون تلامس

تجنب ملامسة الماء مباشرة

يمكن للمستشعر أن يعمل فوق المياه المحملة بالرواسب أو الملوثة دون وضع عنصر الاستشعار الخاص به في التدفق.

انخفاض التعرض للحطام

لا تتلامس الحطام العائم ومياه الفيضانات عادةً مع المستشعر المرتفع عند تركيبه فوق أعلى مستوى متوقع للمياه.

مناسب لظروف الأنهار المتغيرة

تدعم هذه التقنية المراقبة المستمرة لسطح الماء في ظل ظروف تدفق مختلفة.

تركيب مرن

اعتمادًا على هيكل التركيب، يمكن تركيب جهاز القياس على الجسور أو الأقواس أو أعمدة ضفاف الأنهار أو هياكل مراقبة المياه المخصصة.

لا يزال أداء الرادار يعتمد على هندسة التركيب، وظروف السطح، والعوائق، وتكوين الهوائي، والتشغيل السليم.

3. المواصفات الفنية

إشعار التكوين: تختلف نطاقات القياس، وتردد الرادار، وزاوية الشعاع، وواجهات الاتصال، والوظائف اللاسلكية باختلاف إصدار المنتج. وتصف المواصفات المذكورة أعلاه التكوينات المتاحة، ولا ينبغي اعتبارها تكوينًا واحدًا موحدًا.

4. وحدة طرفية عن بعد متكاملة لمحطات الأرصاد الجوية النائية

قد تتطلب أنظمة الرصد الهيدرولوجي التقليدية مستشعرًا منفصلاً لمستوى المياه، ووحدة طرفية عن بعد، ووحدة اتصال.

يدمج جهاز RD-300-R قياس مستوى الماء مع وظائف القياس عن بعد، مما يقلل الحاجة إلى وحدة طرفية خارجية منفصلة في المشاريع المناسبة.

بنية المراقبة عن بعد

مقياس مستوى المياه الراداري المتكامل ← شبكة 4G / NB-IoT / LoRa ← خادم عن بُعد ← منصة مراقبة هيدرولوجية

اعتمادًا على إعدادات الاتصال، يمكن لوحدة التحكم عن بعد المدمجة تحميل قياسات مستوى المياه من خلال بروتوكولات اتصال متوافقة.

خيارات الاتصال المتاحة

الاتصالات الخلوية من الجيل الرابع

مناسب لمواقع المراقبة ذات التغطية المتوافقة لشبكة الهاتف المحمول.

إنترنت الأشياء ذو النطاق الضيق

خيار للتركيبات التي تستخدم البنية التحتية الخلوية ذات النطاق الضيق المدعومة.

لورا

يُعد هذا خيارًا مناسبًا للمشاريع التي تمتلك بنية تحتية محلية متوافقة للاتصالات اللاسلكية. يجب التأكد من دقة تطبيق الراديو وتوافق البوابة.

بروتوكولات البيانات الهيدرولوجية

تسرد صفحة المنتج دعم SL651 و SZY206 و MQTT و HJ212 و HTTP وخيارات الاتصال المخصصة.

ينبغي التأكد من توافر البروتوكول وتطبيقه بالنسبة للبرامج الثابتة ومنصة المراقبة المختارة.

يدعم جهاز RD-300-R فترات تحميل البيانات القابلة للتكوين من 5 دقائق إلى 24 ساعة.

يعتمد نجاح الإرسال الفعلي على توافر الشبكة، وتكوين النظام الأساسي، وإعدادات التحميل المختارة.

5. تطبيقات في الرصد الهيدرولوجي

5.1 مراقبة مستوى مياه النهر

تقوم محطات قياس مستوى المياه في الأنهار بجمع معلومات عن مستوى المياه لفهم التغيرات في منسوب النهر بمرور الوقت.

يمكن تركيب سلسلة JW-RD-300 فوق سطح النهر ودمجها في شبكة قياس عن بعد موجودة أو تهيئتها كجهاز مراقبة عن بعد.

تشمل التطبيقات النموذجية مراقبة مستوى النهر، ومقارنة مستويات المياه في المنبع والمصب، ومراقبة النهر في محطات متعددة.

للاطلاع على الأنظمة الكاملة، استكشف نظام مراقبة مستوى المياه.

5.2 الإنذار بالفيضانات ومراقبة مجاري المياه الجبلية

تُعد مستويات الأنهار المرتفعة بسرعة مدخلاً مهماً لأنظمة الإنذار بالفيضانات.

تتيح قياسات الرادار مراقبة مستوى المياه دون وضع المعدات مباشرة في مياه الفيضان.

عند دمج بيانات مستوى المياه مع مقاييس المطر، والقياس عن بعد، والعتبات المُهيأة، ومعدات الإنذار الخارجية، يمكن أن تدعم هذه البيانات مراقبة مخاطر الفيضانات والاستجابة للطوارئ.

يُعد مقياس الرادار مكونًا للقياس وليس نظام إنذار عام مستقلًا بالكامل.

استكشف نظام مراقبة الفيضانات JW-IoT لبنية متكاملة لمستوى المياه، وهطول الأمطار، والاتصالات، والإنذار.

5.3 مراقبة مستوى الخزانات والبحيرات

تتطلب الخزانات والبحيرات مراقبة مستمرة لسطح المياه لأغراض تسجيل العمليات وإدارة موارد المياه.

يمكن لمقياس الرادار العلوي توفير قياسات لمستوى المياه عن بعد عند تركيبه مع مرجع مناسب.

يمكن دمج الجهاز في منصات مراقبة الخزانات من خلال واجهات سلكية أو وحدة طرفية عن بعد مدمجة اختيارية.

5.4 مراقبة مستوى المياه في قنوات الري

قد تشمل شبكات الري قنوات مفتوحة، وبوابات، وهياكل توزيع، وقنوات تصريف.

يمكن أن يدعم قياس مستوى المياه بالرادار مراقبة المستوى واتخاذ القرارات التشغيلية دون الحاجة إلى بقاء جهاز الاستشعار مغمورًا في مياه القناة.

بالنسبة لمشاريع الري التي تتطلب قياس التدفق الحجمي، فإن تقنية قياس التدفق الإضافية أو العلاقة الهيدروليكية المعتمدة ضرورية.

5.5 مراقبة مستوى الفيضانات والصرف الصحي في المناطق الحضرية

تشمل تطبيقات المراقبة الحضرية قنوات الصرف، والمناطق المنخفضة، والأنفاق المعرضة للفيضانات حيث يتوفر موقع تركيب علوي مناسب.

يمكن إرسال بيانات مستوى المياه إلى منصة مراقبة واستخدامها مع عتبات إنذار خاصة بالموقع.

يجب أن يراعي التركيب مساحة التركيب، وسلامة المركبات أو المشاة، واحتمالية غمر المعدات بالمياه، والظروف المحلية.

6. محطات قياس مستوى المياه عن بعد التي تعمل بالطاقة الشمسية

قد لا تتمكن الأنهار والخزانات النائية من الوصول إلى إمدادات الطاقة الكهربائية المستمرة.

تدعم سلسلة JW-RD-300 مدخلات 7-32 فولت تيار مستمر وهي مصممة لتطبيقات المراقبة منخفضة الطاقة.

قد تتضمن محطة نموذجية تعمل بالطاقة الشمسية ما يلي:

• مستشعر مستوى الماء بالرادار مع تكوين وحدة التحكم عن بعد (RTU) المحدد
• وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
• بطارية
• جهاز التحكم بالشحن وأجهزة الحماية
• الاتصالات الخلوية أو اللاسلكية المتوافقة
• تركيب مقاوم للعوامل الجوية وعلبة كهربائية

ينبغي أن يستند حجم المصفوفة الشمسية والبطارية إلى استهلاك الطاقة الفعلي للجهاز، ونشاط الاتصال، وفترة الإبلاغ، وموارد الطاقة الشمسية المحلية، والاستقلالية الاحتياطية المطلوبة.

لا يلغي تصميم المستشعر منخفض الطاقة الحاجة إلى ميزانية طاقة خاصة بالمشروع.

7. دليل التركيب والتشغيل

يُعدّ وضع المستشعر بشكل صحيح أمراً ضرورياً لإجراء قياسات موثوقة لمستوى الماء.

الخطوة الأولى: اختيار موقع مناسب

اختر نقطة تثبيت أعلى من مستوى المياه الأقصى المتوقع وبعيدًا عن مخاطر الاصطدام المحتملة.

تُعد الجسور والأعمدة الثابتة والمنشآت الهيدرولوجية المناسبة من الخيارات الشائعة.

الخطوة الثانية: تقييم مسار قياس الرادار

تأكد من أن شعاع الرادار لديه رؤية واضحة لسطح الماء المستهدف على امتداد نطاق القياس المتوقع.

ضع في اعتبارك عوارض الجسر، وجدران القناة، والنباتات، والعوائق الأخرى.

تختلف زاوية الشعاع باختلاف تكوين الرادار.

الخطوة 3: تحديد المرجع

حدد ارتفاع التركيب ومستوى المرجع المستخدم من قبل نظام الرصد الهيدرولوجي.

قد يؤدي الارتفاع المرجعي غير الصحيح إلى حدوث أخطاء منهجية في مستويات المياه المبلغ عنها.

الخطوة الرابعة: تهيئة الاتصال

حدد الواجهة السلكية أو اللاسلكية المطلوبة.

بالنسبة لجهاز RD-300-R، قم بتكوين عنوان الخادم والبروتوكول المدعوم ومعلمات الشبكة وفترة تحميل البيانات.

الخطوة الخامسة: التحقق من القياسات

قارن قراءة الرادار مع مرجع مستوى المياه المستقل المناسب أثناء التشغيل.

تحقق من استقرار الإشارة وراجع القياسات في ظل ظروف التشغيل النموذجية.

الخطوة السادسة: الفحص والصيانة

قم بفحص استقرار التركيب، ونظافة الهوائي، وحالة الكابل، وحالة مصدر الطاقة، ونقل البيانات عن بعد بشكل دوري.

يمكن لوظيفة استشعار الزاوية المدمجة أن تساعد في عمليات فحص وضعية التركيب، لكنها لا تحل محل الفحص المادي.

8. مقياس مستوى الماء بالرادار مقابل مقياس تدفق المياه بالرادار المتكامل

توفر شركة JW-IoT أجهزة رادار مختلفة لمراقبة مستوى المياه وقياس تدفق القنوات المفتوحة.

اختر سلسلة RD-300 عندما يتطلب المشروع في المقام الأول قياسات مستوى المياه عن بعد، وسجلات المرحلة الهيدرولوجية، ونقل المستوى عن بعد.

اختر سلسلة RD-600 عندما يتطلب المشروع قياس سرعة سطح الماء بالرادار وحساب التدفق بالإضافة إلى مستوى الماء.

للاطلاع على معلومات حول مراقبة المستوى والسرعة والتدفق مجتمعة، انظر إلى مستشعر رادار متكامل 3 في 1 لمراقبة القنوات المفتوحة مع إمكانية تحميل البيانات عبر وحدة التحكم عن بُعد (RTU)..

9. كيفية اختيار التكوين الصحيح

قبل طلب مقياس مستوى الماء الراداري المتكامل، تأكد مما يلي:

نطاق القياس: أقصى مسافة بين نقطة التركيب وسطح الماء.

تكوين الرادار: التردد المطلوب، وزاوية الشعاع، ونطاق القياس المرتبط به.

مخرجات البيانات: RS485، أو SDI-12 اختياري، أو 4-20 مللي أمبير وفقًا لواجهة المشروع.

القياس عن بعد: وحدة التحكم عن بعد الخارجية الموجودة أو وحدة RD-300-R المدمجة.

شبكة لاسلكية: تغطية وتوافق شبكات الجيل الرابع (4G) أو إنترنت الأشياء ذي النطاق الضيق (NB-IoT) أو LoRa في موقع التثبيت.

منصة المراقبة: البروتوكول المطلوب، وبنية البيانات، وفترة الإبلاغ، واتصال الخادم.

قوة الموقع: يتوفر مصدر طاقة تيار مستمر أو نظام طاقة شمسية.

شروط التركيب: جسر، أو عمود، أو دعامة، أو هيكل محطة هيدرولوجية مخصصة.

تساعد هذه التفاصيل في ضمان توافق الأجهزة المختارة وتكوين الاتصالات مع مشروع المراقبة.

10. أنشئ محطة مراقبة المياه الخاصة بك باستخدام JW-IoT

توفر شركة JW-IoT معدات استشعار مستوى المياه بالرادار ومعدات المراقبة عن بعد لمشاريع هيدرولوجيا الأنهار والخزانات والبنية التحتية للري ومراقبة الفيضانات.

تُعد سلسلة JW-RD-300 مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب مراقبة مستوى المياه بدون تلامس والتكامل المرن مع شبكات القياس عن بعد الحالية أو الجديدة.

لاختيار المشروع، يرجى تقديم ما يلي:

• موقع التركيب ونوع المسطح المائي
• ارتفاع تركيب المستشعر ونطاق القياس المطلوب
• مستويات المياه الدنيا والقصوى المتوقعة
• المخرجات المطلوبة أو الاتصال اللاسلكي
• منصة المراقبة وبروتوكول الإبلاغ
• شروط إمداد الطاقة والتركيب

اتصل بشركة JW-IoT للحصول على استشارة فنية وعرض أسعار

بإمكان فريقنا المساعدة في تقييم متطلبات القياس والاتصال لتكوين مناسب لرصد البيانات الهيدرولوجية.