מדי זרימה הידרולוגיים של מכ"ם במערכות השקיה חקלאיות בפיליפינים

תַקצִיר
מחקר מקרה זה בוחן כיצד הפיליפינים מתמודדים עם אתגרים מרכזיים בניהול משאבי מים בחקלאות על ידי פריסת מדי זרימה הידרולוגיים ללא מגע באמצעות מכ"ם. לנוכח תנודות קיצוניות בנפח המים עקב אקלים המונסון, שיטות מדידה מסורתיות לא יעילות ודיוק נתונים לא מספק, מינהל ההשקיה הלאומי של הפיליפינים (NIA), בשיתוף פעולה עם ממשלות מקומיות, הכניס טכנולוגיית ניטור זרימת מכ"ם מתקדמת למערכות תעלות ההשקיה של אזורים מרכזיים לייצור אורז. הניסיון הראה כי טכנולוגיה זו משפרת משמעותית את היעילות, הדיוק והשוויון של הקצאת משאבי המים, ומספקת תמיכה קריטית בנתונים לביטחון התזונתי ולחקלאות עמידה באקלים במדינה.

א. רקע הפרויקט: אתגרים והזדמנויות
החקלאות הפיליפינית, ובמיוחד גידול אורז, מסתמכת במידה רבה על מערכות השקיה. עם זאת, ניהול משאבי המים במדינה עמד זה מכבר בפני אתגרים קשים:
מאפייני אקלים: עונות רטובות (הבגט) ויבשות (אמיחאן) מובחנות גורמות לשינויים דרסטיים בזרימת הנהרות והתעלות לאורך כל השנה, מה שמקשה על ניטור רציף ומדויק באמצעות מדי זרימה ומדי זרימה מסורתיים.
מגבלות תשתית: תעלות השקיה רבות עשויות עפר או מדופות בפשטות. התקנת חיישני מגע (כגון מדי זרימה אולטרסאונד או דופלר) דורשת שינויים הנדסיים, רגישה לסחיפה, צמיחת צמחי מים ונזקי שיטפונות, וכרוכה בעלויות תחזוקה גבוהות.
צורכי נתונים: כדי להשיג השקיה מדויקת וחלוקת מים שוויונית, מנהלי השקיה זקוקים לנתוני נפח מים אמינים, בזמן אמת ומרוחקים לקבלת החלטות מהירה, להפחתת בזבוז וסכסוכים בין חקלאים.
משאבי אנוש ואילוצים: מדידה ידנית גוזלת זמן, דורשת עבודה רבה, מועדת לטעויות אנוש וקשה ליישום באזורים מרוחקים.
כדי לטפל בבעיות אלו, ממשלת הפיליפינים נתנה עדיפות ליישום ציוד ניטור הידרולוגי מתקדם במסגרת "תוכנית המודרניזציה הלאומית של ההשקיה".

II. פתרון טכני: מדי זרימה הידרולוגיים באמצעות מכ"ם
מדי זרימה של מכ"ם הידרולוגי צצו כפתרון האידיאלי. הם פועלים על ידי פליטת גלי מכ"ם לעבר פני המים וקליטת אות החזרה. באמצעות אפקט דופלר למדידת מהירות הזרימה על פני המים ועקרונות מדידת טווח מכ"ם למדידת מפלס מדויק, הם מחשבים אוטומטית את קצב הזרימה בזמן אמת על סמך צורת החתך הידועה של התעלה.
יתרונות מרכזיים כוללים:
מדידה ללא מגע: מותקן על גשרים או מבנים מעל התעלה, ללא מגע עם מים, תוך הימנעות מוחלטת מבעיות כמו סחיפה, פגיעת פסולת וקורוזיה - מתאים מאוד לתנאי השקיה בפיליפינים.
דיוק ואמינות גבוהים: אינו מושפע מטמפרטורת המים, איכותם או תכולת המשקעים, ומספק נתונים רציפים ויציבים.
תחזוקה נמוכה ואורך חיים ארוך: ללא חלקים שקועים, כמעט ואינם דורשים תחזוקה ובעלי חיי שירות ארוכים.
שילוב ושידור מרחוק: שילוב קל עם מערכות אנרגיה סולארית ומודולי שידור אלחוטיים (למשל, 4G/5G או LoRaWAN) לשליחת נתונים בזמן אמת לפלטפורמת ניהול מבוססת ענן.

ג. יישום ופריסה
מיקומי הפרויקט: אזורי מרכז לוזון ועמק קגיאן באי לוזון ("אגרי האורז" העיקריים של הפיליפינים).
סוכנויות יישום: משרדים מקומיים של מינהל ההשקיה הלאומי של הפיליפינים (NIA) בשיתוף פעולה עם ספקי טכנולוגיה.
תהליך פריסה:
סקר אתר: בחירת צמתים מרכזיים במערכת ההשקיה, כגון ניקוז מתעלות ראשיות ומכניסות לתעלות צדדיות מרכזיות.
התקנה: הרכבת חיישן מד הזרימה של מכ"ם על מבנה יציב מעל התעלה, תוך הקפדה על כיוון אנכית לכיוון פני המים. (התקנת פאנלים סולאריים, סוללות ויחידות העברת נתונים (RTU) נלוות).

כיול: הזנת פרמטרים גיאומטריים מדויקים של חתך רוחב של הערוץ (רוחב, שיפוע וכו'). האלגוריתם המובנה של המכשיר משלים אוטומטית את כיול מודל החישוב.

שילוב פלטפורמה: הנתונים מועברים לפלטפורמת ניהול משאבי המים המרכזית של NIA ולמסכי ניטור במשרדים האזוריים, מוצגים כטבלאות ומפות חזותיות.

IV. תוצאות וערך היישום
הכנסת מדי זרימה באמצעות מכ"ם הניבה תוצאות משמעותיות:
יעילות משופרת בניצול המים:
מנהלים יכולים לשלוט במדויק בפתיחת שערים על סמך נתוני זרימה בזמן אמת, להקצות מים לאזורים שונים לפי דרישה, ולהפחית בזבוז הנגרם כתוצאה מהערכות לא מדויקות. נתונים ראשוניים מראים כי יעילות ניצול המים להשקיה גדלה בכ-15-20% באזורי פיילוט.
קבלת החלטות מדעית ואוטומטית:
במהלך העונה היבשה, המערכת מאפשרת ניטור והקצאה מדויקים של משאבי מים מוגבלים.

מדי זרימה הידרולוגיים של מכ"ם במערכות השקיה חקלאיות בפיליפינים
מתן עדיפות לאזורים קריטיים. בעונה הגשומה, נתונים בזמן אמת מסייעים להתריע מפני סיכונים פוטנציאליים של גלישת תעלות, ומאפשרים ניהול מים פרואקטיבי יותר.
צמצום סכסוכים ושיפור שוויון:
"לתת לנתונים לדבר" הפך את חלוקת המים בין חקלאים במעלה הזרם ובמורד הזרם לשקופה והוגנת יותר, מה שהפחית משמעותית את סכסוכי המים ההיסטוריים. חקלאים יכולים לגשת למידע על הקצאת מים באמצעות אפליקציות מובייל או עלוני עירייה, ובכך לחזק את אמון הקהילה.
עלויות תפעול ותחזוקה נמוכות יותר:
ביטול בדיקות ומדידות ידניות תכופות מאפשר למנהלים להתמקד בקבלת החלטות מרכזיות. עמידות הציוד גם מפחיתה משמעותית את עלויות התחזוקה ארוכות הטווח ואת זמן ההשבתה.
תכנון תשתיות מונחה נתונים:
נתוני זרימה ארוכי טווח מצטברים מספקים בסיס מדעי חשוב לשדרוגים, הרחבה ושיקום עתידיים של מערכות השקיה.

ה. אתגרים ותחזית עתידית
למרות הצלחת הפרויקט, היישום התמודד עם אתגרים כגון השקעה ראשונית גבוהה בציוד וכיסוי רשת לא יציב באזורים מרוחקים. כיווני פיתוח עתידיים כוללים:
הרחבת הכיסוי: שכפול הניסיון המוצלח במערכות השקיה נוספות ברחבי הפיליפינים.
שילוב נתונים מטאורולוגיים: שילוב נתוני זרימה עם תחזיות מזג אוויר לבניית מערכות תזמון השקיה "חזויות" חכמות יותר.
ניתוח בינה מלאכותית: שימוש באלגוריתמים של בינה מלאכותית לניתוח נתונים היסטוריים, אופטימיזציה של מודלים של חלוקת מים והשגת תזמון אוטומטי לחלוטין.
מַסְקָנָה
באמצעות שימוש במדי זרימה הידרולוגיים באמצעות מכ"ם, הפיליפינים הצליחו להכניס את ניהול ההשקיה החקלאי המסורתי לעידן הדיגיטלי. מקרה זה מדגים כי השקעה בטכנולוגיית ניטור הידרולוגי מתקדמת, אמינה וניתנת להתאמה היא צעד מפתח לקראת שיפור החוסן והפרודוקטיביות החקלאית לנוכח אתגרי האקלים ולחצי ביטחון תזונתי. הוא מספק נתיב ניתן לשכפול למודרניזציה של ניהול משאבי מים לא רק עבור הפיליפינים אלא גם עבור מדינות מתפתחות אחרות בעלות תנאים דומים.

סט שלם של שרתים ותוכנה מודול אלחוטי, תומך RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

למידע נוסף על חיישני רדאר,

אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com

טלפון: 86-15210548582+