۱. پیشینه و نیاز پروژه
زمین کوهستانی کره جنوبی به این معنی است که شبکه راهآهن آن اغلب از تپهها و درهها عبور میکند. در طول فصل سیل تابستان، این کشور مستعد بارانهای سیلآسای ناشی از بادهای موسمی و طوفانها است که میتواند باعث سیلهای ناگهانی، جریانهای آوار و رانش زمین در مناطق کوهستانی شود و تهدیدی جدی برای ایمنی عملیاتی راهآهن ایجاد کند. بارانسنجهای سنتی سطلی نیاز به نگهداری منظم دارند، مستعد گرفتگی هستند و ممکن است در هنگام بارندگیهای شدید دچار تأخیر مکانیکی و خطاهای شمارش شوند، که آنها را برای نیاز به نظارت بر بارندگی در زمان واقعی، با دقت بالا و نیاز به نگهداری کم، ناکافی میکند.
برای اطمینان از ایمنی عملیاتی، مقامات مدیریت زیرساخت کره جنوبی فوراً نیاز به استقرار یک شبکه پیشرفته و قابل اعتماد خودکار نظارت بر بارندگی در امتداد بخشهای حساس راهآهن کوهستانی داشتند. تجهیزات مورد نیاز باید در برابر محیطهای خشن مقاوم باشند، با حداقل تعمیر و نگهداری کار کنند و دادههای دقیق و بلادرنگ در مورد شدت و تجمع بارندگی ارائه دهند تا هشدارهای به موقع را به سیستم اعزام قطار ارسال کنند.
۲. راه حل: سیستم مانیتورینگ بارانسنج نوری
این پروژه، بارانسنج نوری (یا حسگر نوری باران) را به عنوان دستگاه اصلی پایش برای ساخت یک سیستم پایش توزیعشده و هشدار زودهنگام بارندگی انتخاب کرد.
- اصل کار:
بارانسنج نوری بر اساس اصل پراکندگی نوری مادون قرمز عمل میکند. این حسگر پرتویی از نور مادون قرمز را با طول موج مشخص از طریق یک منطقه اندازهگیری ساطع میکند. هنگامی که بارانی وجود ندارد، نور مستقیماً از آن عبور میکند. هنگامی که قطرات باران از منطقه اندازهگیری عبور میکنند، نور مادون قرمز را پراکنده میکنند. شدت نور پراکنده شده که توسط گیرنده تشخیص داده میشود، متناسب با اندازه و تعداد قطرات باران (یعنی شدت بارندگی) است. با تجزیه و تحلیل تغییرات سیگنال با الگوریتمهای داخلی، حسگر شدت بارندگی لحظهای (میلیمتر بر ساعت) و بارندگی تجمعی (میلیمتر) را در زمان واقعی محاسبه میکند. - استقرار سیستم:
بارانسنجهای نوری در نقاط کلیدی در امتداد خطوط راهآهن در مناطق پرخطر زمینشناسی (مثلاً در دامنهها، نزدیک پلها، در ورودی تونلها) نصب شدند. این دستگاهها روی پایههایی نصب شدند که لنز حسگر آنها به سمت آسمان زاویه داشت تا از یک منطقه اندازهگیری بهینه اطمینان حاصل شود.
۳. پیادهسازی برنامه
- جمعآوری دادهها در زمان واقعی: بارانسنجهای نوری به صورت ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته کار میکنند و در هر ثانیه چندین نمونه میگیرند تا شروع، پایان، شدت و روند بارندگی را در زمان واقعی تشخیص دهند.
- انتقال دادهها: دادههای بارش جمعآوریشده تقریباً بهصورت بلادرنگ (در فواصل زمانی دقیقهای) از طریق ماژولهای ارتباطی بیسیم داخلی 4G/5G به یک پلتفرم داده مرکزی در مرکز نظارت منطقهای منتقل میشوند.
- تحلیل دادهها و هشدار زودهنگام:
- پلتفرم مرکزی، دادهها را از تمام نقاط پایش ادغام کرده و هشدارهای آستانه بارندگی چند سطحی را تنظیم میکند.
- هنگامی که شدت بارندگی یا بارندگی انباشته شده در هر نقطه از آستانههای ایمنی از پیش تعیین شده فراتر رود، سیستم به طور خودکار زنگ خطر را به صدا در میآورد.
- اطلاعات هشدار (شامل موقعیت مکانی خاص، دادههای بارندگی در لحظه و سطح تجاوز) بلافاصله به رابط اپراتور در مرکز کنترل ترافیک راهآهن (CTC) ارسال میشود.
- کنترل مرتبط: بر اساس سطح هشدار، مسئولین اعزام به سرعت پروتکلهای اضطراری، مانند صدور محدودیت سرعت یا دستور تعلیق اضطراری برای قطارهایی که به بخش آسیبدیده نزدیک میشوند، را آغاز میکنند و از این طریق از بروز فاجعه جلوگیری کرده و ایمنی مسافران را تضمین میکنند.
۴. مزایای فنی تجسمیافته
- بدون قطعات متحرک، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری: فقدان قطعات مکانیکی، مشکلاتی مانند گرفتگی، تمیز کردن منظم و سایش مکانیکی مرتبط با گیجهای سنتی سطلی را از بین میبرد. این امر آنها را برای کار طولانی مدت و بدون مراقبت در محیطهای کوهستانی دورافتاده و خشن ایدهآل میکند.
- پاسخ سریع و دقت بالا: روش اندازهگیری نوری زمان پاسخ بسیار سریعی (تا چند ثانیه) ارائه میدهد، تغییرات لحظهای در شدت بارندگی را به دقت ثبت میکند و زمان بحرانی را برای هشدارها فراهم میکند.
- مقاومت بالا در برابر تداخل: طراحی نوری بهینه شده به طور موثری تداخل عوامل محیطی مانند گرد و غبار، مه و حشرات را به حداقل میرساند و قابلیت اطمینان دادهها را تضمین میکند.
- مصرف برق کم و نصب آسان: این دستگاهها به برق کمی نیاز دارند، اغلب توسط پنلهای خورشیدی پشتیبانی میشوند و نصب آنها بدون نیاز به کار مهندسی عمران قابل توجه، ساده است.
۵. نتایج پروژه
اجرای این سیستم، قابلیتهای پیشگیری از بلایای ریلی کره جنوبی را از «واکنش غیرفعال» به «هشدار فعال» ارتقا داد. دادههای دقیق و بلادرنگ حاصل از بارانسنجهای نوری، بخش اعزام را قادر ساخت تا:
- تصمیمات ایمنی علمیتری بگیرید و ضررهای اقتصادی مرتبط با تعطیلیهای پیشگیرانهی بیش از حد را کاهش دهید.
- افزایش قابل توجه ایمنی و وقتشناسی حمل و نقل ریلی.
- دادههای بارندگی بلندمدت جمعآوریشده همچنین پشتیبانی ارزشمندی برای ارزیابی ریسک زمینشناسی و برنامهریزی زیرساختها در امتداد کریدورهای راهآهن ارائه میدهد.
این مورد، کاربرد موفقیتآمیز بارانسنجهای نوری را در زمینه ایمنی زیرساختهای حیاتی نشان میدهد و مدلی عالی برای حل چالشهای پایش بارندگی در محیطهای پیچیده ارائه میدهد.
مجموعه کامل سرورها و ماژول بیسیم نرمافزاری، پشتیبانی از RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
برای سنسور باران سنج بیشتر اطلاعات،
لطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.
Email: info@hondetech.com
وبسایت شرکت:www.hondetechco.com
تلفن: +86-15210548582
زمان ارسال: ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵