كيف يقوم نظام مراقبة مستوى المياه التلقائي بجمع البيانات؟

يشير رابط جمع البيانات في نظام أتمتة المياه إلى عملية استخدام أجهزة استشعار ومعدات متنوعة لجمع ونقل العناصر الهيدرومترولوجية تلقائيًا، مثل مستوى المياه، والتدفق، وهطول الأمطار، ودرجة الحرارة، وغيرها، في مستجمع المياه أو منطقة القياس، وذلك لتوفير معلومات الإدخال لنظام أتمتة المياه. ويتضمن رابط جمع البيانات الخطوات التالية:

جمع البيانات: تقوم أجهزة الاستشعار والأجهزة الأخرى تلقائيًا بجمع البيانات في الوقت الفعلي حول المعايير المستهدفة وفقًا لفترات زمنية محددة أو شروط تشغيل معينة، ثم تحولها إلى إشارات رقمية. على سبيل المثال، الرادار مستشعر مستوى الماء يقوم الجهاز تلقائيًا بإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية، وحساب الارتفاع من سطح الماء، وتحويله إلى قيمة مستوى الماء.

نقل البيانات: يقوم جهاز جمع البيانات بنقل الإشارات الرقمية المُجمّعة إلى المحطة المركزية أو مسجل البيانات عبر وسائل اتصال مختلفة، مثل الاتصال السلكي واللاسلكي والفضائي. على سبيل المثال، يمكن لجهاز استشعار مستوى الماء الراداري نقل بيانات مستوى الماء إلى المحطة المركزية أو مسجل البيانات عبر منافذ مثل RS485 وSDI-12 ومخرج تناظري.

معالجة البيانات: تقوم المحطة المركزية أو مسجل البيانات بفك تشفير الإشارات الرقمية المستلمة ومعايرتها وتصفيتها وتعويضها لتحسين جودة البيانات وموثوقيتها. على سبيل المثال، يمكن للمحطة المركزية أو مسجل البيانات معالجة بيانات مستوى المياه المرسلة من مستشعر مستوى الماء بالرادار مثل المعايرة، وحساب المتوسطات، ورفض القيم الشاذة.

تخزين البيانات: تقوم المحطة المركزية أو مسجل البيانات بتخزين البيانات المُعالجة في الذاكرة أو على جهاز تخزين خارجي للاستعلام والتحليل لاحقًا. على سبيل المثال، يمكن للمحطة المركزية أو مسجل البيانات تخزين بيانات مستوى المياه التي جمعها مستشعر مستوى المياه الراداري في قاعدة بيانات أو ملف.

يتجلى استخدام مستشعر مستوى الماء الراداري في نظام أتمتة المياه بشكل أساسي في خطوتي جمع البيانات ونقلها. فهو يتيح قياس مستوى الماء ونقله بدقة عالية، وباستهلاك منخفض للطاقة، ولمسافات طويلة، دون الحاجة إلى التلامس، مما يوفر معلومات إدخال مهمة لنظام أتمتة حالة المياه.

أجهزة استشعار مستوى المياه بالرادار في تطبيق نظام أتمتة المياه

يشير نظام أتمتة المياه إلى استخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار والمعدات، والجمع التلقائي ونقل البيانات الهيدرولوجية والمناخية في مستجمعات المياه أو مناطق القياس، مثل مستوى المياه، والتدفق، وهطول الأمطار، ودرجة الحرارة، وغيرها، وذلك لتوفير الدعم المعلوماتي لأنظمة التحكم في الفيضانات وجدولة عملياتها، وإدارة موارد المياه، ومراقبة البيئة المائية، والبحث العلمي، وغيرها. يُعد مستوى المياه جزءًا أساسيًا من نظام أتمتة المياه، إذ يعكس الحالة الهيدرولوجية لمختلف البيئات المائية كالأنهار والقنوات والسواحل، وله أهمية بالغة في الوقاية من الكوارث والتخفيف من آثارها، ومشاريع الحفاظ على المياه، والنقل البحري والبحري. لذا، يُعد اختيار جهاز استشعار مناسب لمستوى المياه أحد العوامل الرئيسية لإنشاء نظام أتمتة لحالة المياه.

تُستخدم حاليًا أنواعٌ عديدة من أجهزة استشعار مستوى الماء، منها أجهزة استشعار العوامة، وأجهزة استشعار الضغط، وأجهزة استشعار الفقاعات، وأجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية، وأجهزة استشعار الرادار، وأجهزة استشعار الليزر. ولكل نوعٍ منها مزاياه وعيوبه، وهو مناسبٌ لمناطق جغرافية وبيئات مختلفة. وتعتمد هذه الأجهزة على مبدأ قياس المسافة بانعكاس الموجات الكهرومغناطيسية لتحقيق قياس مستوى الماء دون تلامس.