الأمطار الاستشعار هو جهاز يستخدم لرصد هطول الأمطار ، ويستخدم على نطاق واسع في رصد الأرصاد الجوية ، والري الزراعي ، نظام الصرف الصحي في المناطق الحضرية ، وحماية البيئة وغيرها من المجالات . دقة رصد هطول الأمطار له أهمية كبيرة في الوقاية من الكوارث والحد منها ، والإنتاج الزراعي ، وإدارة الموارد المائية . وفيما يلي بعض القضايا المتعلقة باستشعار هطول الأمطار :
1 . مبدأ استشعار هطول الأمطار
وتستخدم أجهزة استشعار هطول الأمطار مبادئ مختلفة لقياس هطول الأمطار ، وتشمل الأنواع الشائعة ما يلي :
الاهتزاز الاستشعار : من خلال جهاز الاهتزاز ( مثل الصفائح المعدنية أو البلاستيك ) ، عندما يسقط المطر على الجهاز ، تغيير تردد الاهتزاز ، وأجهزة الاستشعار على أساس تواتر التغيرات في قياس هطول الأمطار .
استشعار الضغط : هذا النوع من أجهزة الاستشعار بالكشف عن الوزن ( تغير الضغط ) من مياه الأمطار المتراكمة في المتلقي لحساب هطول الأمطار .
أجهزة الاستشعار البصرية : من خلال شعاع من الضوء من خلال قطرات الماء الناتجة عن هطول الأمطار ، واستخدام كثافة الضوء لتحديد التغيرات في هطول الأمطار .
كأس الاستشعار : تدفق المياه من خلال كأس قياس وحساب كمية المياه المتراكمة من خلال أجهزة الاستشعار الالكترونية ، ومناسبة لمجموعة صغيرة من قياس هطول الأمطار .
2 . دقة الاستشعار
دقة استشعار هطول الأمطار أمر بالغ الأهمية في رصد النتائج .
تصميم أجهزة الاستشعار والمواد : تصميم مختلف أجهزة الاستشعار لديها حساسية مختلفة لأنواع مختلفة من هطول الأمطار ( مثل مطر , مطر , مطر ) . على سبيل المثال ، أجهزة الاستشعار الاهتزاز قد لا تستجيب بشكل صحيح أثناء هطول الأمطار الغزيرة .
المعايرة : أجهزة الاستشعار تحتاج إلى معايرة بانتظام ، لا سيما في المدى الطويل استخدام العملية ، درجة الحرارة ، الرطوبة وغيرها من العوامل البيئية ، قد يؤدي إلى انخفاض في الدقة .
قطرات المطر الخصائص : أجهزة الاستشعار في عملية القياس ، قد يكون بسبب حجم قطرات المطر ، سرعة السقوط وسرعة الرياح وغيرها من العوامل من الأخطاء . على سبيل المثال ، مطر أو مطر قد تكون مقومة بأقل من قيمتها من قبل بعض أجهزة الاستشعار .
3 - قضايا التركيب والصيانة
تركيب الكلمات : موقف الاستشعار هو مفتاح الخطأ تركيب الكلمات يمكن أن تؤثر على دقة هطول الأمطار . أجهزة الاستشعار يجب أن تكون مثبتة في مناطق غير محمية ، الأفقي ، خالية من الرياح ، وتجنب التدخل من قبل المباني والأشجار وغيرها من العقبات .
التنظيف والصيانة : أجهزة الاستشعار قد تتراكم الغبار والأوساخ وغيرها من الحطام على السطح ، مما يؤدي إلى أخطاء في القياس . ولذلك ، من المهم جدا لتنظيف سطح الاستشعار بانتظام . وبالإضافة إلى ذلك ، أجهزة الاستشعار قد تفشل بسبب التعرض الطويل الأجل إلى بيئة قاسية ، والتي تتطلب التفتيش العادية والصيانة .
4 - نقل البيانات وتخزينها
ويلزم نقل البيانات المقاسة بواسطة أجهزة استشعار هطول الأمطار وتخزينها في الوقت الحقيقي ، وفيما يلي المسائل ذات الصلة :
نقل البيانات : إشارة من أجهزة الاستشعار اللاسلكية أو السلكية إلى مركز البيانات . في المناطق النائية أو المدن ، واستقرار تغطية شبكة نقل البيانات هي مشكلة رئيسية . وفي المناطق النائية على وجه الخصوص ، قد يلزم استخدام الاتصالات الساتلية أو تكنولوجيات الاتصالات اللاسلكية المنخفضة الطاقة ( مثل لورا ، و nb-iot ) لنقل البيانات .
تخزين البيانات وتجهيزها : البيانات التي تم جمعها من قبل أجهزة الاستشعار تحتاج إلى تخزين ومعالجة البيانات التقليدية طريقة التخزين قد تواجه مشاكل كمية كبيرة من البيانات ، وعدم كفاية مساحة التخزين . في الوقت الحاضر ، تطبيق الحوسبة السحابية و بيانات كبيرة تمكن من معالجة وتحليل بيانات هطول الأمطار بكفاءة .
5 - متانة وموثوقية أجهزة الاستشعار
أجهزة استشعار المطر عادة ما تحتاج إلى العمل في الهواء الطلق ، لذلك المتانة والموثوقية هي مهمة جدا . أجهزة الاستشعار قد تتعرض الرياح والأمطار وأشعة الشمس ، درجات الحرارة القصوى وغيرها من الظروف القاسية ، تحتاج إلى أن تكون مقاومة للتآكل ، للماء ، والغبار ، والأشعة فوق البنفسجية وغيرها من الخصائص .
تأثير درجة الحرارة والرطوبة : التغيرات في درجة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى التوسع أو الانكماش في مكونات أجهزة الاستشعار ، مما يؤثر على دقتها . الرطوبة المفرطة يمكن أن يؤدي أيضا إلى دائرة كهربائية قصيرة أو فشل أجهزة الاستشعار .
مقاومة التلوث : في المناطق الحضرية أو الصناعية ، وأجهزة الاستشعار يمكن أن تتأثر الملوثات ( مثل الدخان ، والأمطار الحمضية ، وما إلى ذلك ) ، مما تسبب في تلف سطح أجهزة الاستشعار أو خطأ في القياس .
6 . غرامة قياس مجموعة صغيرة من التطبيقات
دقة وسرعة الاستجابة من أجهزة الاستشعار يجب أن تكون أكثر حساسية في بعض المجالات التي تتطلب المزيد من الدقة ( مثل إدارة الري الزراعي ، ورصد نظام الصرف الصحي في المناطق الحضرية ، وما إلى ذلك ) . هذه أجهزة الاستشعار يجب أن تكون قادرة على الاستجابة في الوقت الحقيقي للتغيرات في هطول الأمطار ، لا سيما في المناطق الصغيرة .
عالية الدقة قياس : بعض التطبيقات قد تتطلب أجهزة الاستشعار لقياس هطول الأمطار على مستوى ملليمتر بدقة ، مما يتطلب المزيد من تصميم أجهزة الاستشعار ، وقت الاستجابة ، والقدرة على معالجة البيانات .
شبكات استشعار متعددة : من خلال نشر أجهزة استشعار متعددة ، أكثر دقة بيانات هطول الأمطار يمكن الحصول عليها ، لا سيما في المناطق غير المتكافئة مع هطول الأمطار . العمل التعاوني لشبكات الاستشعار هو أمر حاسم في تحسين توقعات هطول الأمطار وإدارة الموارد المائية .
7 - التكيف والمرونة البيئيان
مع زيادة الطقس المتطرفة الناجمة عن تغير المناخ ، والقدرة على التكيف من أجهزة استشعار المطر يصبح أكثر أهمية . أجهزة الاستشعار يجب أن يكون ارتفاع القدرة على الاستجابة إلى هطول الأمطار القصوى ( مثل الأمطار الغزيرة ) ، وفي الوقت نفسه ، يمكن أن نميز بدقة كثافة الأمطار المختلفة .
مجموعة متنوعة من التكيف البيئي : استشعار هطول الأمطار ينبغي أن تكون قادرة على التكيف مع مختلف الظروف المناخية ، مثل ارتفاع في درجة الحرارة ، الرطوبة العالية ، الباردة ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تعمل بشكل مطرد لفترة طويلة .
التكيف مع تطبيق مختلف السيناريوهات : تصميم واختيار أجهزة الاستشعار ينبغي تعديلها بمرونة وفقا لمختلف سيناريوهات التطبيق ( على سبيل المثال ، في المناطق الحضرية والريفية والزراعة والجبال الرصد ) .
ملخص
الأمطار الاستشعار تواجه بعض التحديات في الدقة ، وتركيب ، وتجهيز البيانات ، والمتانة ، وهلم جرا . لحل هذه المشاكل ، ونحن بحاجة إلى تحسين تصميم أجهزة الاستشعار ، وتحسين القدرة على التكيف والموثوقية . وفي الوقت نفسه ، جنبا إلى جنب مع التقدم التكنولوجي ، نوع جديد من أجهزة الاستشعار ومعالجة البيانات طريقة زيادة تحسين دقة وعملية رصد هطول الأمطار .