مقياس المطر الكهروإجهادي لرصد هطول الأمطار في الهواء الطلق

JW-XF100(YN17) مقياس المطر الكهروإجهادي هو جهاز استشعار مطري خارجي صغير الحجم مصمم لمراقبة هطول الأمطار بشكل مستمر دون الحاجة إلى دلو قلاب ميكانيكي.

يستشعر الجهاز قوة تأثير قطرات المطر المتساقطة على سطحه الحساس، ويحول الاستجابة الكهروإجهادية إلى معلومات عن هطول الأمطار. لا توجد أجزاء متحركة, اتصال RS485 Modbus RTU, بفضل استهلاكها المنخفض للطاقة وحمايتها بمعيار IP65، فهي مناسبة لمحطات الأرصاد الجوية الآلية، والمراقبة الهيدرولوجية، والزراعة الذكية، ومراقبة حالة الطرق، وأنظمة مراقبة هطول الأمطار الموزعة عبر إنترنت الأشياء.

يمكنه توفير بيانات متعلقة بهطول الأمطار، بما في ذلك:

• هطول أمطار متواصل
• مدة هطول الأمطار
• شدة هطول الأمطار
• أقصى شدة لهطول الأمطار

إن التصميم المدمج يجعل المستشعر مناسبًا بشكل خاص لمواقع المراقبة حيث يلزم تقليل مساحة التركيب واستهلاك الطاقة والصيانة الميكانيكية الروتينية.

وصف المنتج

ال مقياس المطر الكهروإجهادي JW-XF100(YN17) تم تصميمه لرصد هطول الأمطار في الهواء الطلق على مدار 24 ساعة حيث يلزم جمع البيانات تلقائيًا بشكل مستمر.

بدلاً من تجميع مياه الأمطار في آلية ميكانيكية للإمالة، يستخدم المستشعر عنصر استشعار كهرضغطية للكشف عن تأثير قطرات المطر الفردية. تتم معالجة الإشارة الناتجة لتوفير معلومات عن هطول الأمطار لنظام الرصد.

تتيح طريقة القياس هذه للمستشعر الحفاظ على هيكل خارجي مضغوط بدون دلو قلاب ميكانيكي.

بالنسبة للمشاريع التي تنشر العديد من نقاط المراقبة أو تشغيل المعدات في مواقع نائية، فإن تقليل المكونات الميكانيكية يمكن أن يبسط متطلبات الصيانة الروتينية.

يوفر مقياس المطر معيارًا واجهة اتصال RS485 مع بروتوكول Modbus RTU, مما يسمح بدمجه في بنى المراقبة الصناعية وإنترنت الأشياء.

يمكن تهيئة النظام النموذجي على النحو التالي:

مقياس المطر الكهروإجهادي ← مودبوس RS485 ← مسجل بيانات / وحدة طرفية عن بعد / بوابة إنترنت الأشياء ← اتصال لاسلكي أو سلكي ← منصة سحابية / نظام تحكم إشرافي وتحصيل بيانات / مركز مراقبة

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب نطاقًا أوسع من القياسات المناخية، يمكن أيضًا استخدام مقياس المطر كأحد مكونات الاستشعار ضمن محطة رصد الطقس الآلية.

كيف يعمل مقياس المطر الكهروإجهادي؟

يقيس مقياس المطر الكهروإجهادي هطول الأمطار بطريقة مختلفة عن مقياس المطر التقليدي ذي الدلو القلاب.

عندما تصطدم قطرة مطر بسطح الاستشعار، فإنها تُحدث صدمة ميكانيكية صغيرة. يستجيب عنصر الاستشعار الكهروإجهادي لهذه الصدمة ويُولد إشارة كهربائية.

يقوم الجهاز بمعالجة هذه الإشارات لتحديد المعلومات المتعلقة بهطول الأمطار.

يُمكّن مبدأ القياس هذا المستشعر من اكتشاف هطول الأمطار دون الحاجة إلى ملء دلو ميكانيكي بمياه الأمطار وإمالته.

بالنسبة لجهاز JW-XF100(YN17)، يمكن أن تتضمن معلومات هطول الأمطار ما يلي:

• هطول أمطار متراكمة بشكل مستمر
• مدة هطول الأمطار
• شدة هطول الأمطار
• أقصى شدة لهطول الأمطار

نظراً لعدم وجود مكونات ميكانيكية للميل، فإن المستشعر مفيد بشكل خاص عندما يكون التصميم المدمج وتقليل الصيانة الميكانيكية من متطلبات المشروع المهمة.

مقياس المطر الكهروإجهادي مقابل مقياس المطر ذي الدلو القلاب

يمكن استخدام كل من مقاييس المطر الكهروإجهادية ومقاييس المطر ذات الدلو القلاب في أنظمة مراقبة هطول الأمطار الآلية، لكنها تعمل بشكل مختلف.

مقياس المطر الكهروإجهادي

يستشعر مستشعر كهرضغطية التأثير المادي لقطرات المطر على سطح الاستشعار.

تشمل الخصائص النموذجية ما يلي:

• لا يوجد آلية إمالة
• لا يحتوي على أجزاء متحركة ميكانيكية
• هيكل مضغوط
• استهلاك منخفض للطاقة
• مناسب للمراقبة الموزعة أو عن بعد
• التكامل الرقمي عبر بروتوكول RS485 Modbus في هذا الطراز

مقياس المطر ذو الدلو القلاب

يقوم مقياس المطر ذو الدلو القلاب بتجميع مياه الأمطار من خلال قمع. تملأ مياه الأمطار دلوًا معايرًا حتى ينقلب، مما ينتج عنه نبضة تمثل كمية محددة من الأمطار.

هذه طريقة قياس شائعة الاستخدام لمحطات الأرصاد الجوية والهيدرولوجية التقليدية لقياس هطول الأمطار.

يوفر JW-IoT أيضًا مقاييس المطر ذات الدلو القلاب لرصد الأحوال الجوية عندما يكون مبدأ القياس هذا أكثر ملاءمة للمشروع.

أيهما يجب أن تختار؟

ينبغي أن يعتمد الاختيار الصحيح على متطلبات المراقبة الفعلية بدلاً من افتراض أن تقنية واحدة هي الأفضل دائماً.

يمكن النظر في استخدام مقياس المطر الكهروإجهادي عندما يعطي المشروع الأولوية لما يلي:

• تركيب صغير الحجم
• تقليل الصيانة الميكانيكية
• استهلاك منخفض للطاقة
• نقاط مراقبة موزعة
• التكامل مع أنظمة إنترنت الأشياء الرقمية
• نشر خارجي عن بعد

يمكن النظر في استخدام مقياس المطر ذي الدلو القلاب عندما تتطلب مواصفات المشروع على وجه التحديد مبدأ القياس التقليدي باستخدام الدلو القلاب.

لذلك، من المهم بالنسبة لمكامل الأنظمة التأكد من طريقة القياس المطلوبة، وإشارة الخرج، وبيئة التركيب، وبنية الاتصال قبل اختيار مقياس المطر.

المواصفات الفنية

تكامل RS485 Modbus

بالنسبة لأجهزة استشعار هطول الأمطار الخارجية، لا يمثل القياس سوى جزء واحد من نظام الرصد. يجب أيضاً نقل المعلومات التي تم جمعها إلى منصة جمع البيانات أو منصة الرصد.

يوفر JW-XF100(YN17) الاتصال عبر RS485 باستخدام Modbus RTU, مما يجعله مناسبًا للتكامل مع المعدات الصناعية ومعدات إنترنت الأشياء شائعة الاستخدام.

قد تشمل مكونات النظام المتوافقة ما يلي:

• مسجلات البيانات
• وحدات طرفية عن بعد
• أنظمة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC)
• بوابات إنترنت الأشياء
• مراقبو محطات الأرصاد الجوية
• محطات الرصد البيئي
• معدات القياس عن بعد

اعتمادًا على بنية المشروع الكامل، يمكن لمعدات الاتصالات في المنبع بعد ذلك نقل بيانات هطول الأمطار من خلال تقنيات مثل 4G أو LoRaWAN أو Ethernet أو طرق الاتصال الأخرى التي تدعمها البوابة أو وحدة التحكم عن بعد المختارة.

للحصول على نظام أرصاد جوية متكامل، يمكن للمستخدمين أيضًا استكشاف JW-IoT حلول محطات الأرصاد الجوية.

نظام مراقبة هطول الأمطار منخفض الطاقة للمحطات البعيدة

تم تركيب العديد من نقاط رصد هطول الأمطار بعيدًا عن البنية التحتية الدائمة للطاقة.

ومن الأمثلة على ذلك:

• الحقول الزراعية
• أحواض الأنهار
• مناطق الخزانات
• محطات الأرصاد الجوية عن بعد
• الطرق السريعة
• نقاط مراقبة الجبال
• البيئات الساحلية
• مواقع الرصد البيئي الموزعة

يستهلك جهاز JW-XF100(YN17) أقل من 0.2 واط, مما يجعله مناسبًا للأنظمة المصممة حول معدات ميدانية منخفضة الطاقة.

بالنسبة للمحطات البعيدة، يمكن توصيل مقياس المطر بجهاز تسجيل بيانات منخفض الطاقة أو وحدة طرفية عن بعد، مع تشغيل النظام بالكامل وفقًا لمتطلبات المشروع.

يجب دائمًا تحديد حجم نظام الطاقة النهائي وفقًا للاستهلاك الإجمالي لمقياس المطر، ومحطة جمع البيانات، ومعدات الاتصال، وأي أجهزة استشعار إضافية.

سيناريوهات التطبيق

1. رصد هطول الأمطار مناخياً

يمكن استخدام المستشعر كمكون مخصص لقياس هطول الأمطار في شبكات مراقبة الطقس الآلية.

يمكنه توفير معلومات مستمرة عن هطول الأمطار لأجهزة تسجيل بيانات الطقس ومنصات المراقبة من خلال بروتوكول RS485 Modbus.

تشمل التركيبات النموذجية ما يلي:

• محطات الأرصاد الجوية المحلية
• محطات الرصد البيئي
• مراقبة الطقس في الحرم الجامعي
• مواقع رصد البحوث
• شبكات الطقس الموزعة لإنترنت الأشياء

2. رصد الهيدرولوجيا وإدارة المياه

يُعد هطول الأمطار مدخلاً مهماً للرصد الهيدرولوجي لأن التغيرات في هطول الأمطار يمكن أن تؤثر على الأنهار والخزانات وأنظمة الصرف وجريان المياه في مستجمعات المياه.

يمكن استخدام مقياس المطر الكهروإجهادي مع:

• أجهزة استشعار مستوى الماء
• مستشعرات التدفق
• وحدات التحكم عن بعد
• محطات القياس عن بعد
• بوابات إنترنت الأشياء

لتشكيل جزء من شبكة مراقبة هيدرولوجية عن بعد.

بالنسبة للمشاريع الأكثر تعقيدًا، توفر JW-IoT أيضًا مراقبة المياه والبيئة الذكية حلول ومعدات مراقبة المياه.

قد يكون التصميم الهيدرولوجي النموذجي كما يلي:

مقياس المطر + مستشعر مستوى الماء ← وحدة طرفية عن بعد ← اتصال 4G / LoRaWAN ← منصة مراقبة

يسمح هذا النوع من البنية بجمع معلومات هطول الأمطار ومستوى المياه من نفس موقع الرصد.

3. رصد الفيضانات والأمطار الغزيرة

غالباً ما يتم الجمع بين رصد هطول الأمطار ومراقبة مستوى المياه في التطبيقات المتعلقة بالفيضانات.

يمكن لجهاز استشعار هطول الأمطار أن يوفر معلومات حول ظروف هطول الأمطار، بينما يقيس جهاز استشعار مستوى المياه التغيرات المقابلة في الأنهار أو قنوات الصرف أو المناطق المعرضة للفيضانات.

تشمل مواقع الرصد المحتملة ما يلي:

• مستجمعات المياه الصغيرة
• الأنهار
• الخزانات
• مناطق تصريف المياه الحضرية
• مستجمعات المياه الجبلية
• الطرق المعرضة للفيضانات

للاطلاع على المشاريع التي تتطلب رصدًا مشتركًا لهطول الأمطار ومستوى المياه، انظر JW-IoT نظام مراقبة مستوى المياه.

لا يقوم مقياس المطر نفسه بالتنبؤ بالفيضانات. بل يوفر بيانات هطول الأمطار التي يمكن دمجها في نظام مراقبة وإنذار أوسع.

4. الزراعة الذكية

يمكن أن تكون معلومات هطول الأمطار مفيدة في شبكات الرصد الزراعي الخارجية.

يمكن دمج مقياس المطر الكهروإجهادي مع أجهزة استشعار تقيس ما يلي:

• درجة حرارة الهواء
• الرطوبة النسبية
• سرعة الرياح
• اتجاه الرياح
• الإشعاع الشمسي
• رطوبة التربة
• درجة حرارة التربة

يمكن لهذه القياسات مجتمعة أن توفر صورة أشمل عن أحوال الطقس والتربة في الحقل.

تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• حقول المحاصيل
• البساتين
• مناطق الري
• مواقع البحوث الزراعية
• محطات الأرصاد الجوية الزراعية

بالنسبة للأنظمة الأكبر حجماً، يمكن دمج المستشعر في JW-IoT حلول إنترنت الأشياء للزراعة الذكية.

5. رصد الأحوال الجوية على الطرق والنقل

يمكن أن يؤثر هطول الأمطار بشكل مباشر على حالة سطح الطريق والرؤية وعمليات النقل.

يمكن تركيب مستشعر هطول الأمطار الكهروإجهادي صغير الحجم كجزء من محطات مراقبة البيئة على جانب الطريق أو أنظمة مراقبة الطقس الخاصة بالنقل.

بحسب متطلبات المشروع، يمكن دمج معلومات هطول الأمطار مع قياسات أخرى لأحوال الطقس على الطرق لتوفير بيانات بيئية لمراكز الرصد.

6. رصد هطول الأمطار على السواحل

غالباً ما تتطلب مواقع الرصد الساحلية أجهزة استشعار صغيرة الحجم يمكنها العمل باستمرار مع تقليل التدخل الميداني الروتيني.

يمكن استخدام مقياس المطر الكهروإجهادي لجمع معلومات هطول الأمطار في مواقع المراقبة البيئية الساحلية ومحطات الأرصاد الجوية ونقاط المراقبة الخارجية الموزعة.

ينبغي أن يراعي تصميم التركيب دائمًا ظروف الموقع الفعلية ومتطلبات التركيب.

7. مواقع الطاقة والبنية التحتية

يمكن أيضًا دمج قياس هطول الأمطار في أنظمة الرصد البيئي المستخدمة في:

• مواقع الطاقة الشمسية الكهروضوئية
• مواقع طاقة الرياح
• المنشآت الصناعية
• البنية التحتية للمرافق
• مواقع البناء والهندسة

في هذه الأنظمة، يعتبر هطول الأمطار عادةً أحد المعايير البيئية من بين العديد من قياسات الطقس.

8. أنظمة المراقبة المتنقلة والمؤقتة

بسبب هيكلها المدمج وعدم وجود آلية إمالة ميكانيكية، يمكن أيضًا اعتبار JW-XF100(YN17) مناسبًا لأنظمة مراقبة البيئة المتنقلة أو المؤقتة.

تشمل التطبيقات المحتملة ما يلي:

• رصد مؤقت للأحوال الجوية
• البحث الميداني
• مراقبة البيئة المتنقلة
• مراقبة هندسية قصيرة الأجل
• محطات مراقبة متنقلة

ينبغي اختيار طريقة التركيب وفقًا لهيكل التركيب الفعلي.

خيارات التركيب

طريقة التثبيت القياسية لجهاز JW-XF100(YN17) هي تركيب الغلاف.

تشمل ملحقات التركيب الاختيارية ما يلي:

• تركيب شفة
• تركيب اللوحة المنحنية
• حامل بطول 1.5 متر
• قوس بطول 1.8 متر

يتم توفير كابل بطول 3 أمتار كمعيار قياسي، بينما يتوفر كابل اتصال بطول 10 أمتار كخيار إضافي.

اعتبارات التركيب

للحصول على رصد موثوق لهطول الأمطار، يجب تركيب المستشعر في موقع مناسب لقياس الهطول.

أثناء تصميم النظام، ضع في اعتبارك ما يلي:

• الحفاظ على منطقة الاستشعار خالية من العوائق
• تجنب الانسداد المباشر من الهياكل المجاورة
• اختيار هيكل تثبيت ثابت
• توجيه كابلات الاتصالات بشكل آمن
• التأكد من توصيلات RS485 قبل تشغيل النظام
• التأكد من أن طريقة التركيب تتناسب مع موقع المراقبة

ينبغي تحديد موقع التركيب الدقيق وفقًا لبيئة المشروع ومتطلبات المراقبة المعمول بها.

لماذا لا تُعدّ الأجزاء المتحركة مهمة؟

تحتوي أجهزة قياس هطول الأمطار الميكانيكية على مكونات تتحرك فعلياً أثناء القياس.

يعمل مقياس المطر الكهروإجهادي بطريقة مختلفة.

ولأن هطول الأمطار يتم اكتشافه من خلال تأثير قطرات المطر بدلاً من حركة آلية الإمالة، فلا توجد أجزاء ميكانيكية للإمالة في هيكل القياس.

قد يكون هذا مفيدًا لمراقبة المشاريع التي:

• يصعب الوصول إلى الموقع بشكل منتظم
• تنتشر نقاط المراقبة على مساحة واسعة
• يفضل استخدام المعدات الصغيرة
• ينبغي تقليل الصيانة الميكانيكية إلى الحد الأدنى
• يجب دمج العديد من أجهزة الاستشعار في شبكة إنترنت الأشياء واحدة

لا يعني هذا أن المعدات الخارجية لا تحتاج إلى فحص مطلق. يجب فحص حالة التركيب، وسطح الاستشعار، ووصلات الكابلات، والبيئة المحيطة كجزء من الصيانة الميدانية المناسبة.

مقياس المطر الكهروإجهادي لمراقبة إنترنت الأشياء

إحدى المزايا الرئيسية لهذا المنتج هي قدرته على الاتصال مباشرة بمعدات المراقبة الرقمية.

ال واجهة RS485 Modbus RTU يُمكّن ذلك مُكاملِي الأنظمة من بناء شبكات رصد هطول الأمطار باستخدام بنية قياسية من المستشعر إلى وحدة التحكم.

على سبيل المثال:

مقياس المطر ← RS485 ← RTU ← 4G ← منصة سحابية

أو

مقياس المطر ← RS485 ← مسجل البيانات ← عقدة/بوابة LoRaWAN ← خادم

أو

مقياس المطر ← RS485 ← وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة ← نظام سكادا محلي

ينبغي اختيار بنية الاتصال الفعلية وفقًا لما يلي:

• عدد مواقع الرصد
• المسافة بين أجهزة الاستشعار والبوابة
• شبكة الاتصالات المتاحة
• توافر الطاقة
• وتيرة الإبلاغ عن البيانات المطلوبة
• المنصة الحالية أو نظام SCADA

هذه المرونة تجعل مقياس المطر مناسبًا ليس فقط كمستشعر مستقل ولكن أيضًا كجزء من مشاريع إنترنت الأشياء البيئية الأكبر.

كيفية اختيار مقياس المطر لمشروعك

قبل اختيار جهاز استشعار هطول الأمطار، يجب على مُكاملِي الأنظمة التأكد من عدة متطلبات للمشروع.

مبدأ القياس

حدد ما إذا كان المشروع يتطلب ما يلي:

• قياس هطول الأمطار باستخدام الكهرضغطية
• قياس دلو القلاب
• الكشف البصري عن هطول الأمطار

تُعد طرق القياس المختلفة مناسبة لتصميمات الأنظمة المختلفة ومواصفات المشاريع.

واجهة الإخراج

يستخدم JW-XF100(YN17) ما يلي:

RS485 + Modbus RTU

تأكد من أن مسجل البيانات أو وحدة التحكم عن بعد أو وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أو البوابة المختارة تدعم الواجهة المطلوبة.

مزود الطاقة

يتطلب المستشعر ما يلي:

تيار مستمر 9-24 فولت

ينبغي تصميم مصدر الطاقة الكامل للمحطة وفقًا للحمل المشترك لجميع أجهزة الاستشعار ومعدات الاتصالات.

بيانات هطول الأمطار مطلوبة

تأكد من معايير هطول الأمطار التي يجب جمعها.

يدعم هذا النموذج ما يلي:

• هطول أمطار متواصل
• مدة هطول الأمطار
• شدة هطول الأمطار
• أقصى شدة لهطول الأمطار

طريقة التركيب

تشمل الخيارات المتاحة تركيب الأكمام والشفة واللوحة المنحنية، بالإضافة إلى الأقواس الاختيارية.

اختر ترتيب التركيب المناسب وفقًا لبنية الموقع التحتية.

تكوين النظام الموصى به

لمحطة رصد هطول الأمطار عن بعد بسيطة:

مقياس المطر الكهروإجهادي
↓
RS485 Modbus RTU
↓
مسجل البيانات / وحدة التحكم عن بعد
↓
4G / LoRaWAN / بوابة أخرى
↓
منصة الحوسبة السحابية

لأغراض الرصد الهيدرولوجي:

مقياس المطر + مستشعر مستوى الماء
↓
وحدة طرفية عن بعد / مسجل بيانات
↓
الاتصالات اللاسلكية
↓
منصة رصد الهيدرولوجيا

لمحطة أرصاد جوية أوتوماتيكية:

مقياس المطر + مستشعرات الرياح + درجة الحرارة + الرطوبة + الضغط + الإشعاع
↓
مسجل بيانات الطقس
↓
الاتصال عن بعد
↓
منصة رصد الأحوال الجوية

بإمكان شركة JW-IoT توفير أجهزة استشعار فردية بالإضافة إلى معدات داعمة لمشاريع الرصد البيئي المتكاملة.

أنشئ نظام مراقبة هطول الأمطار الخاص بك باستخدام JW-IoT

تتطلب مشاريع رصد هطول الأمطار بشكل متزايد أكثر من مجرد جهاز استشعار مستقل.

بحسب التطبيق، قد يشمل الحل الكامل ما يلي:

• مستشعر هطول الأمطار
• أجهزة استشعار مستوى الماء أو البيئة
• مسجل البيانات أو وحدة التحكم عن بعد
• معدات الاتصالات اللاسلكية
• مزود الطاقة
• منصة الحوسبة السحابية

توفر شركة JW-IoT أجهزة استشعار ومكونات مراقبة إنترنت الأشياء لتطبيقات الأرصاد الجوية والزراعة والهيدرولوجيا والمراقبة البيئية.

إذا كنت تقوم بتصميم محطة لرصد هطول الأمطار، أو محطة أرصاد جوية آلية، أو شبكة رصد هيدرولوجية، فيرجى تزويدنا بما يلي:

• طلب
• معايير هطول الأمطار المطلوبة
• عدد مواقع الرصد
• بيئة التركيب
• مزود الطاقة
• طريقة الاتصال
• متطلبات منصة البيانات

اتصل بشركة JW-IoT للحصول على مواصفات المنتج ومعلومات تكامل Modbus ودعم المشروع.