أجهزة مراقبة الهطول

تعد أدوات مراقبة الهطول أدوات لا غنى عنها في علم الأرصاد الجوية والهيدرولوجيا لقياس هطول الأمطار بدقة. وفقا لمبدأ العمل والتركيب البنيوي، تشمل أدوات مراقبة الهطول الشائعة بشكل رئيسي الأنواع التالية:

 1. مقياس المطر لدلاء الانقلاب

مبدأ العمل في مقياس المطر بالإقلاب  

مقياس المطر القابل للقلب يجمع مياه الأمطار عبر قمع مائل. عندما يتم تراكم كمية محددة مسبقا (مثل 0.2 أو 0.5 مم)، يقلب الدلو ويفرغ الماء، مما يشغل حساسا لتسجيل حدث هطول الأمطار. كل قلب للدلو يمثل كمية محددة من الهطول، والعدد التراكمي للقلبات هو إجمالي كمية الهطول.

مزايا مقياس المطر القابل للقلب

- عالية الدقة: يمكنها تسجيل الهطول في الوقت الحقيقي وبدقة، ولا تتأثر بالعوامل الخارجية مثل الغبار والظلال.

- الحماية: تصميم قوي، مناسب للاستخدام الخارجي طويل الأمد، خاصة في ظروف الطقس السيئة، وأداء مستقر.

- الصيانة البسيطة: هيكل بسيط، سهل التنظيف والاستبدال في الأجزاء، مما يقلل من تكلفة الاستخدام وصعوبة الصيانة.

عيوب مقاييس المطر ذات الدلاء القابلة للانقلاب

- الحجم الكبير: مقارنة بأنواع مقاييس المطر الأخرى، فإن مقياس المطر القابل للدلو أكبر ويتطلب مساحة أكبر للتركيب.

سيناريوهات التطبيق ل الإكراميات مقياس المطر من نوع الدلو

- محطات الأرصاد الجوية، الري الزراعي، المراقبة الهيدرولوجية، الوقاية من الفيضانات والإنذار المبكر.

 2. مقياس المطر البصري

مبدأ عمل مقياس المطر البصري  

يستخدم مقياس المطر البصري المبدأ البصري لقياس هطول الأمطار. يحتوي المستشعر على مصدر ضوء ومستقبل، ويحدد كمية الأمطار عن طريق قياس توهين الضوء. عندما تسقط قطرة مطر على المستشعر، تحجب بعض الضوء، مما يؤدي إلى تغير في شدة الضوء، ويحسب النظام كمية الهطول بناء على هذا التغير.

مزايا مقياس المطر البصري

- الحجم المضغوط: سهل التركيب للتطبيقات التي تكون فيها المساحة.

- لا يتطلب أي حركة ميكانيكية: يقلل من احتمال التآكل والعطل الميكانيكي.

عيوب مقياس الأمطار البصري

- عرضة للتداخل البيئي: تراكم الغبار، تأرجح الأوراق وعوامل خارجية أخرى تؤثر على المسار البصري، مما يؤدي إلى أخطاء في القياس.

- دقة ضعيفة: قدرة محدودة على اكتشاف قطرات المطر الصغيرة (مثل الرذاذ) وعرضة للإنذارات الكاذبة.

سيناريوهات تطبيق مقياس الأمطار البصري

- مراقبة الأمطار في البيئات الداخلية أو المسيطر عليها، مثل المختبرات والدفيئات الزجاجية وغيرها.

 3. مقياس المطر الكهروضغطي

مبدأ عمل مقياس المطر الكهروضغطي  

تستخدم مقاييس المطر الكهروضغطية تأثير الطاقة الكهروضغطية لقياس هطول الأمطار. عندما تسقط قطرة مطر على سطح المستشعر، يحدث تغير في الضغط وتنتج المادة الكهروضغطية شحنة خارجة يتم قياسها لتحديد كمية الهطول.

مزايا مقاييس الأمطار الكهروضغطية

- الاستجابة السريعة: قادرة على التقاط قطرات المطر بسرعة، مناسبة لسيناريوهات التطبيقات عالية الدقة والاستجابة السريعة.

- مقاومة عالية للتداخل: أقل عرضة للعوامل الخارجية مثل الرياح والثلج، وأكثر قدرة على التكيف.

عيوب مقياس المطر الكهروضغطي

- صعوبة مراقبة شدة المطر الصغيرة: قدرة محدودة على اكتشاف قطرات المطر الصغيرة (مثل المطر المشعر، المطر الشمس).

- سهل التقدير: في الطقس الرملي، يؤدي اصطدام الرياح والرمل بسطح المستشعر إلى تغيرات ضغط مشابهة لقطرات المطر، مما يؤدي إلى سوء تقدير كأمطار.

- الدقة المحدودة: تتأثر بيانات القياس بعوامل مثل حجم قطرات المطر وشكلها وسرعتها، مما يقلل من دقة القياس.

سيناريوهات التطبيق

- مراقبة الأرصاد الجوية عالية الدقة، مجالات البحث العلمي، مراقبة أنظمة الصرف الحضري، وغيرها.

 لماذا يفسر مقياس المطر الكهروضغطي الرمال والغبار بشكل خاطئ على أنه هطول الأمطار؟

مبدأ عمل مقياس المطر الكهروضغطي يعتمد على التأثير الكهروضغطي للسيراميك الكهروضغطي. عندما تضرب الرمل والرياح والحطام الآخر في الطقس المغبر سطح المستشعر، سيحدث تغير ضغط مشابه لتصادم قطرات المطر، وسيخطئ الحساس في تقدير ذلك على أنه اصطدام قطرة مطر، وبالتالي يخطئ في تقدير وجود المطر. هذا النوع من التقدير الخاطئ شائع بشكل خاص في المراقبة طويلة الأمد في الميدان، خاصة في المناطق التي تشهد رياحا قوية ورمال.

 المزايا ودليل الاختيار لمقاييس المطر ذات الدلاء القابلة للقلب

على الرغم من حجمه الكبير، فإن مقياس المطر القابل للقلب يمتلك مزايا لا مثيل لها في مجالات أخرى، خاصة من حيث الدقة والموثوقية. يقيس بكفاءة، وحساس، وواقية، والأهم من ذلك، دقيق! يسجل الهطول في الوقت الحقيقي وبدقة، دون أن يتأثر بالغبار والظلال. وبالاقتران مع هيكل دلو الانقلاب المصمم جيدا ونظام العد الدقيق، يحافظ على قياسات عالية الدقة حتى في ظروف الطقس السيئة. يحسب مقياس دلو المطر القابل للتحويل كمية الأمطار لكل متر مربع عن طريق قسمة كمية الأمطار المحسوسة في الدقيقة على مساحة المقطع العرضي لفتحة تحمل المطر، لذا فإن فتحة المطر هي المعامل الرئيسي لحساب كمية الأمطار لكل متر مربع. فيما يلي اعتبارات رئيسية عند اختيار مقياس مطر دلو الانقلب:

 1. تصميم مقياس الأمطار

أحد أهم العوامل التي تؤثر على دقة قياس مقاييس المطر ذات الدلاء المائل هو منفذ تحمل الأمطار. وفقا للمعيار الوطني GB/T 21978.2-2014، يجب أن يفي تصميم فتحة تحمل المطر بالمتطلبات التالية:

- حجم القطر الداخلي للفتحة الحاملة للأمطار: 200 ملم. يمكن لهذا الحجم جمع أنواع مختلفة من الأمطار بفعالية (مطر خفيف، مطر متوسط، أمطار غزيرة، أمطار غزيرة، إلخ)، كما يتجنب رش المطر أو فيضان بسبب العيار الصغير، مما يضمن دقة نتائج القياس.

- زاوية النصل: 40°~45°. عندما تكون زاوية حافة القطع ضمن هذا النطاق، يمكنها تقسيم مياه الأمطار التي تستقبلها بدقة، مما يحدد بوضوح مكان سقوط قطرات المطر ويتجنب تكوين مناطق ضبابية. كما تساعد حافة القطع في تقليل تداخل العوامل الخارجية (مثل الرياح، الأجسام الغريبة) على جمع مياه الأمطار.

 ملاحظة: عندما يسقط ماء الأمطار ويلامس الحافة، يتدفق إلى القادوس بشكل منتظم ومتساوي حسب شكل وتصميم الحافة، متجنبا الرش أو انتشار مياه الأمطار غير المنضبط عند مدخل القادوس، مما يضمن حصول كل قادوس على نفس كمية مياه الأمطار، مما يوفر أساسا لقياس دقيق لهطول الأمطار. بدون حافة، قد تتدفق مياه الأمطار عشوائيا إلى القادوس، مما يؤدي إلى فروق كبيرة في كمية مياه الأمطار التي يجمعها كل قادوس. وفي الوقت نفسه، تساعد حافة القطع أيضا في تقليل تداخل العوامل الخارجية (مثل الرياح، الأجسام الغريبة، إلخ) على تجمع مياه الأمطار، كما تمنع دخول الأجسام الغريبة الأكبر مباشرة إلى دلو التقشير، مما قد يؤثر على الانقلبة الطبيعية للدلو ودقة القياس. 

- مادة وعمق الجدار الداخلي: يجب أن يكون فم مياه الأمطار مصنوعا من مواد لا يمكن تشوهها بسهولة، مع جدار داخلي أملس وعمق لا يقل عن 100 ملم، لمنع تسرب مياه الأمطار من فم مياه الأمطار بسبب قوة الصدمات، مما يؤثر على دقة القياس.

 2. ضمان الدقة

وفقا للمعيار الوطني، يتم تقسيم دقة مقياس مطر دلو الانقلاب إلى ثلاثة مستويات كما يلي:

يجب أن يكون الاختيار بناء على الاحتياجات الفعلية لاختيار مستوى الدقة المناسب، خاصة في البحث العلمي في الأرصاد الجوية وغيرها من المجالات الأخرى، وينصح باختيار دقة أعلى لمعدات الفئة الأولى.

 3. اختيار قوة الحل لمقياس المطر القابل للقلب

تنقسم دقة مقياس المطر في دلاء الميلان إلى أربع مواصفات: 0.1 مم، 0.2 مم، 0.5 مم، 1.0مم، ودقة مختلفة لسيناريوهات التطبيقات المختلفة:

- 0.1 مم: مناسب للأبحاث العلمية للأرصاد الجوية، قادر على التقاط التغيرات الدقيقة جدا في هطول الأمطار، مما يساعد في دراسة تطور أنظمة الطقس وتحسين نماذج المناخ بشكل معمق.

- 0.2 مم/0.5 مم: مناسب لسيناريوهات التطبيق اليومية، مثل مراقبة مكافحة الفيضانات الحضرية، وتوجيه الري الزراعي، وغيرها، وقادر على تلبية الطلب على حجم واتجاه هطول الأمطار التقريبي.

- 1.0مم: ينطبق على المشاهد ذات المتطلبات المنخفضة للدقة، مثل المراقبة الهيدرولوجية لمساحات واسعة.

 4. نطاق قياس شدة الأمطار

يجب أن يحافظ مقياس المطر في دلو الميلان على دقة قياس عالية ضمن نطاق شدة الأمطار من 0.01 مم/دقيقة إلى 4.0 مم/دقيقة. خارج هذا النطاق، قد تحدث مشاكل مثل دوران دلو الانقلاب بسرعة كبيرة أو بطيئة جدا، أو رش المطر، أو بقايا ماء، وغيرها، مما يؤثر على دقة القياس.

تحافظ مقاييس الأمطار الكهروضغطية بدقة قياس عالية ضمن نطاق شدة الأمطار من 0.01 مم/دقيقة إلى 8.0 مم/دقيقة. لذلك، عند اختيار الجهاز، من المهم التأكد من أن الجهاز قادر على العمل بشكل صحيح ضمن هذا النطاق وتحديد أقصى شدة هطول أمطار مسموح لها بالمرور.

 5. تصميم الهيكل الداخلي لمقياس المطر لدلاء الانقلاب

- مقياس المطر لدلو الرفع الواحد: تصميم بسيط، يتكون من قمع ودلو إمالة، مناسب لسيناريوهات التطبيق العامة، سهل التركيب والصيانة.

- مقياس المطر لدلو الميلان المزدوج: يعتمد على دلوين للقلب، العلوي هو دلو انتقالي، والسفلي هو دلو قياس للقياس، يمكنه حقن الأمطار الطبيعية بقوى مختلفة بشكل مستمر ومتساوي في دلو القياس، وتحسين دقة اكتشاف الهطول. وهو مناسب للمناسبات التي تتطلب قياسا دقيقا عاليا.

 6. ظروف بيئة العمل لمقياس المطر القابل للقلب

يجب أن يعمل مقياس المطر لدلو الانقلاب بشكل طبيعي في الظروف البيئية التالية:

- درجة الحرارة: 0°C~55°C.

- الرطوبة النسبية: لا تزيد عن 95٪ (تكثف 40°C)

قد تؤثر البيئات ذات درجات الحرارة العالية ومنخفضة ورطوبة عالية على أداء الأجزاء الميكانيكية والمكونات الإلكترونية لمقياس الأمطار، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة أو الأعطال. لذلك، يجب اختيار الجهاز لضمان أن الجهاز يعمل بثبات في بيئة التشغيل المتوقعة.

 الخاتمة

يجب أن يستند اختيار أدوات مراقبة الهطول إلى النظر الشامل في سيناريوهات التطبيق والاحتياجات المحددة. بفضل دقته العالية وموثوقيته وتطبيقه الواسع، أصبح مقياس المطر السريع الخيار الأول لمراقبة الأمطار، خاصة في مجالات الأرصاد الجوية والهيدرولوجيا والزراعة. يجب أن يركز الاختيار على تصميم منفذ الأمطار، ومستوى الدقة، وقوة التحليل، ونطاق قياس شدة الأمطار، وتصميم الهيكل الداخلي، وظروف بيئة العمل لضمان أن المعدات تلبي الاحتياجات الفعلية وتوفر بيانات قياس موثوقة.

ورقة بيانات مقياس المطر لدلاء الانقلاب

NBL-W-ARS-Tipping-bucket-rain-gauge-instruction-manual .pdf

NBL-W-RS-Rain-sensors-instruction-manual-V4 .0.pdf

NBL-W-DRS-Double-Tipping-Bucket-Rain-Sensor-Instruction-Manual .pdf

ورقة بيانات مقياس المطر الكهروضغطي

NBL-W-PRS-Piezoelectric-Rain-Sensor-Operators-Manual.pdf