محطة طقس لاسلكية

التعريف بمحطة الأحوال الجوية المثبتة

تكوين نظام محطة الأرصاد الجوية

تتألف محطة الأرصاد الجوية اللاسلكية عادة من الأجزاء الرئيسية التالية:

1- أجهزة الاستشعار عن طريق الأرصاد الجوية:

   - تستخدم لقياس مختلف بارامترات الأرصاد الجوية أجهزة استشعار درجة الحرارة، وأجهزة استشعار الرطوبة النسبية، ومقاييس البارومترات، وسرعة الرياح ومقاييس الاتجاه، ومقاييس الأمطار، وأجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، وما إلى ذلك، وتحوّل هذه أجهزة الاستشعار التغيرات في عناصر الأرصاد الجوية إلى إشارات كهربائية للناتج بالاستشعار والقياس.   

2 - جامع البيانات (سجل البيانات):

   - وهو مسؤول عن تلقي الإشارات الكهربائية التي ترسلها أجهزة الاستشعار وتحويلها إلى قيم عناصر الأرصاد الجوية، وفي عملية الحصول على البيانات يقوم النظام بفحص البيانات والتحقق منها وتصحيحها لضمان دقة البيانات وموثوقيتها، وفي الوقت نفسه يقوم نظام الحصول على البيانات بتخزين البيانات وحفظها من أجل تحليلها واستخدامها لاحقا.

3 - كابل الإحالة:

   - يستخدم كابل لربط جهاز الاستشعار وجمع البيانات لضمان استقرار نقل البيانات، وينطوي هذا الاتصال على مزايا سرعة الإرسال السريع، والاستقرار الجيد، والقدرة القوية على مكافحة التدخل، مثل NBTERLO أو RS232.

مولدات الطاقة الكهربائية:

   - تكون متصلة عادة بالطاقة العامة أو باستخدام إمدادات الطاقة المستقرة الأخرى، لكي توفر محطة الطقس الطاقة اللازمة للتشغيل المستمر.

5 - نظام تجهيز البيانات وعرضها (حاسوب الرصد المركزي لشبكة الأرصاد الجوية):

   - تكون مزودة بوظائف إدارة شبكة رصد الأرصاد الجوية، وقاعدة بيانات الأرصاد الجوية، والتحليل الإحصائي للمنحنيات والرسوم البيانية، وما إلى ذلك، وهي قادرة على تلقي وتخزين ومعالجة وتحليل بيانات الأرصاد الجوية، ويمكن أن تكون شاشة عرض مدمجة في سجل البيانات أو حاسوب أو جهاز عرض آخر متصل بسجل البيانات.

6 - معدات الاتصال:

   - تستخدم لإرسال البيانات المجمعة إلى الخواديم أو مراكز البيانات النائية، التي يمكن أن تكون شبكات سلكية أو خطوط اتصال مخصصة، مما يسمح باستخدام بيانات الطقس وتحليلها على نطاق أوسع.

 وحدة العمل لمحطة الأرصاد الجوية اللاسلكية

- جمع البيانات:وترصد أجهزة الاستشعار بارامترات الأرصاد الجوية في الوقت الحقيقي وتحول هذه البارامترات إلى إشارات كهربائية.

- نقل البيانات:وتُنقل الإشارات الكهربائية التي تجمعها أجهزة الاستشعار إلى جامع البيانات من خلال كابل الإرسال.

- تجهيز البيانات:ويقوم جامع البيانات بتجهيز الإشارات المتلقاة، مثل المعايرة والحساب وما إلى ذلك، ويخزن البيانات المجهزة.

- عرض البيانات وتسجيلها:ويمكن عرض البيانات على العرض المحلي لمحطة الطقس، أو تسجيلها في سجل البيانات، أو إرسالها إلى النظام البعيد من خلال معدات الاتصال.

- نقل البيانات:ومن خلال الاتصالات السلكية، ترسل البيانات إلى مركز الطقس أو منصات أخرى لتجهيز البيانات.

 ملامح محطة الأرصاد الجوية

- على أساس الاستقرار:وبالمقارنة مع الاتصال اللاسلكي، تكون الاتصالات السلكية أقل عرضة للتدخل الخارجي، كما أن نقل البيانات أكثر استقرارا.

- سرعة سرعة نقل البيانات:معدل بيانات الإرسال السلكي عادة ما يكون أسرع من الإرسال اللاسلكي.

- ملائمة للبيئات المعقدة:ومحطات الطقس السلكية أكثر موثوقية في الأماكن التي لها تدخل كهرومغناطيسي قوي أو الأماكن التي لا يمكن فيها تغطية الإشارات اللاسلكية.

- دقيقة وموثوقة:ويمكن لمحطة الطقس السلكية أن ترصد وتجمع بيانات دقيقة عن عوامل الأرصاد الجوية، والبيانات دقيقة وموثوقة.

-القوة في الوقت الحقيقي:ويمكن لمحطة الطقس السلكية أن ترصد البيانات وتنقلها في الوقت الحقيقي، مما يعكس التغيرات في عوامل الطقس في الوقت المناسب.

- وظائف السلطة:ويمكن لمحطة الطقس السلكية أن تضم مجموعة متنوعة من مهام المراقبة الجوية والرصد البيئي وتجهيز البيانات، التي يمكن أن تلبي احتياجات مختلف الميادين.

- صالح للموقع المحدد:وهو مناسب لرصد طقس ثابت طويل الأجل في مواقع محددة، مثل محطات الأرصاد الجوية والمطارات ومؤسسات البحث العلمي.

- تكاليف الصيانة المنخفضة نسبياً:وعلى الرغم من أن التركيب الأولي قد ينطوي على تكاليف كبلات، فإن التشغيل والصيانة الطويلي الأجل بسيطان نسبياً، ويتألفان أساساً من معايرة منتظمة لأجهزة الاستشعار والتفتيش الكابلي.

- القابلية للقابلية:ويمكن توسيع برنامج الرصد بإضافة عقد استشعار، ولكن يلزم عمل كابلات مناظرة.

 حالات الحرمان من محطات الأرصاد الجوية المركَّبة

- تكاليف التركيب والصيانة العالية:فالحاجة إلى تركيب الكابلات وتركيبها وصيانتها هي أكثر تعقيداً وأغلى تكلفة.

- ضعف المرونة:وضعية الاستشعار ثابتة، وليس من السهل تحريكها وتعديلها.

- مقيّدة بالتضاريس:ومن الأصعب تركيبها واستخدامها في تضاريس معقدة أو أماكن بعيدة عن إمدادات الطاقة.

 سيناريوهات تطبيقات محطة الأرصاد الجوية اللاسلكية

وتستخدم محطة الأرصاد الجوية اللاسلكية على نطاق واسع في العديد من الميادين، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

- مراقبة الأحوال الجوية الحضرية:لأغراض التنبؤ بالطقس في المناطق الحضرية وبحوث المناخ.

- الرصد الزراعي::: مراقبة المناخ المجهري للأراضي الزراعية وتوجيه الإنتاج الزراعي.

- ميدان البناء::: رصد وتحليل بيئة الأرصاد الجوية، وتوفير أساس وضمان هامين لتصميم المباني وتشييدها.

- النقل:توفير ضمان سلامة تشغيل الطرق.

- مجال الطيران:توفير ضمان قوي لسلامة الطيران، والقيام بدور هام في الطيران على ارتفاعات عالية ومراقبة الحركة الجوية.

- مؤسسات البحث العلمي:لأغراض البحوث والتجارب العلمية في مجال الأرصاد الجوية.

 مقارنة مع محطة الأرصاد الجوية

- الاستقرار:وتتميز محطة الطقس السلكية بمزايا واضحة في استقرار وأمن نقل البيانات، ولا سيما المناسبة للبيئة الكهرومغناطيسية المعقدة أو المناطق التي تُدرِّس إشارات خطيرة.

- المرونة:ومن السهل نشر محطات الأرصاد الجوية اللاسلكية ونقلها، ولكن نقل البيانات قد يتأثر في ظل تدخل كهرومغناطيسي قوي أو ظروف جوية قاسية.

- تكلفة (بآلاف دولارات الولايات المتحدة)ولمحطات الأرصاد الجوية اللاسلكية تكاليف تركيب أولية مرتفعة ولكنها منخفضة نسبياً تكاليف التشغيل والصيانة الطويلة الأجل؛ والعكس صحيح بالنسبة لمحطات الأرصاد الجوية اللاسلكية.

 أولاً - موجز

وتؤدي محطات الأرصاد الجوية اللاسلكية دوراً هاماً في الرصد المهني للطقس نظراً لاتصالها الموثوق بالبيانات واستقرارها في المراقبة الطويلة الأجل.وعلى الرغم من عيوب ارتفاع تكلفة التركيب وضعف المرونة، لا تزال محطات الطقس السلكية هي الحل المفضل لرصد الطقس في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية وتسجيلا مستمرا للبيانات.فهي مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق ووظائفها القوية تجعلها أداة رئيسية في العديد من الميادين، مثل بحوث الأرصاد الجوية، والإدارة الزراعية، والرصد البيئي، وسلامة الطيران.