1. רקע וצורך בפרויקט
השטח ההררי של דרום קוריאה פירושו שרשת הרכבות שלה חוצה לעתים קרובות גבעות ונקודות. במהלך עונת השיטפונות בקיץ, המדינה חשופה לגשמי מונסון וטייפונים, אשר עלולים לגרום לשיטפונות פתאומיים, זרימת פסולת ומפולות מדרונות באזורים הרריים, מה שמהווה איום חמור על בטיחות התפעול של הרכבות. מדי גשם מסורתיים בעלי דליים מתהפכים דורשים תחזוקה שוטפת, נוטים לסתימות, ועלולים לסבול משיה מכנית ושגיאות ספירה במהלך גשמים קיצוניים, מה שהופך אותם ללא מספיקים לצורך בניטור גשמים בזמן אמת, בדיוק גבוה ודורש תחזוקה מועטה.
כדי להבטיח את בטיחות התפעול, רשויות ניהול התשתיות של דרום קוריאה היו זקוקות בדחיפות לפרוס רשת ניטור אוטומטית מתקדמת ואמינה של גשם לאורך מקטעי רכבת הרריים קריטיים. הציוד הנדרש היה צריך לעמוד בסביבות קשות, לפעול עם תחזוקה מינימלית ולספק נתונים מדויקים בזמן אמת על עוצמת הגשם והצטברותו כדי לספק התראות בזמן למערכת שיגור הרכבות.
2. פתרון: מערכת ניטור אופטית למדידת גשם
הפרויקט בחר במד גשם אופטי (או חיישן גשם אופטי) כמכשיר ניטור מרכזי לבניית מערכת ניטור גשם מבוזרת והתרעה מוקדמת.
- עקרון עבודה:
מד הגשם האופטי פועל על פי עקרון פיזור אופטי אינפרא אדום. החיישן פולט קרן אור אינפרא אדום באורך גל מסוים דרך אזור המדידה. כאשר אין גשם, האור עובר דרכו ישירות. כאשר טיפות גשם נופלות דרך אזור המדידה, הן מפזרות את אור האינפרא אדום. עוצמת האור המפוזר המזוהה על ידי המקלט היא פרופורציונלית לגודל ולמספר טיפות הגשם (כלומר, עוצמת הגשם). על ידי ניתוח שינוי האות באמצעות אלגוריתמים מובנים, החיישן מחשב את עוצמת הגשם הרגעית (מ"מ/שעה) ואת כמות הגשם המצטברת (מ"מ) בזמן אמת. - פריסת מערכת:
מדי גשם אופטיים הותקנו בנקודות מפתח לאורך קווי רכבת באזורי סיכון גיאולוגיים בסיכון גבוה (למשל, על מדרונות, ליד גשרים, בפתחי מנהרות). המכשירים הורכבו על עמודים, כאשר עדשת החיישן מופנית לכיוון השמיים כדי להבטיח אזור מדידה אופטימלי.
3. יישום אפליקציה
- איסוף נתונים בזמן אמת: מדי הגשם האופטיים פועלים 24/7, ולוקחים דגימות מרובות בשנייה כדי לזהות את ההתחלה, הסוף, העוצמה והמגמות של כמות הגשם בזמן אמת.
- העברת נתונים: נתוני הגשם שנאספו מועברים כמעט בזמן אמת (במרווחי זמן של דקות) לפלטפורמת נתונים מרכזית במרכז הניטור האזורי באמצעות מודולי תקשורת אלחוטית 4G/5G מובנים.
- ניתוח נתונים והתרעה מוקדמת:
- הפלטפורמה המרכזית משלבת נתונים מכל נקודות הניטור וקובעת אזעקות סף גשם רב-מפלסיות.
- כאשר עוצמת הגשם או כמות הגשם המצטברת בכל נקודה חורגת מספי הבטיחות שנקבעו מראש, המערכת מפעילה אוטומטית אזעקה.
- מידע על אזעקות (כולל מיקום ספציפי, נתוני גשם בזמן אמת ורמת חריגה) מועבר באופן מיידי לממשק של המוקדן במרכז בקרת התנועה של הרכבת (CTC).
- בקרה מקושרת: בהתבסס על רמת האזהרה, מוקדנים יוזמים במהירות פרוטוקולי חירום, כגון הנפקת הגבלות מהירות או צווי השעיה דחופים לרכבות המתקרבות לקטע הפגוע, ובכך מונעים אסונות ומבטיחים את בטיחות הנוסעים.
4. יתרונות טכניים מגולמים
- ללא חלקים נעים, ללא תחזוקה: היעדר רכיבים מכניים מבטל בעיות כמו סתימה, ניקוי קבוע הכרחי ובלאי מכני הקשורים למדידות מסורתיות של דלי הטיה. זה הופך אותם לאידיאליים לפעולה ארוכת טווח וללא השגחה בסביבות הרריות מרוחקות וקשות.
- תגובה מהירה ודיוק גבוה: שיטת המדידה האופטית מציעה זמן תגובה מהיר במיוחד (עד שניות), לוכדת במדויק שינויים מיידיים בעוצמת הגשם ומספקת זמן קריטי להתרעות.
- עמידות חזקה להפרעות: עיצוב אופטי אופטי אופטימלי ממזער ביעילות הפרעות מגורמים סביבתיים כמו אבק, ערפל וחרקים, ומבטיח אמינות נתונים.
- צריכת חשמל נמוכה והתקנה קלה: למכשירים דרישות חשמל נמוכות, לרוב נתמכות על ידי פאנלים סולאריים, והם פשוטים להתקנה ללא עבודות הנדסה אזרחיות משמעותיות.
5. תוצאות הפרויקט
יישום מערכת זו העלה את יכולות מניעת אסונות הרכבת של דרום קוריאה מ"תגובה פסיבית" ל"אזהרה אקטיבית". הנתונים המדויקים בזמן אמת ממדי הגשם האופטיים אפשרו למחלקת השיגור:
- קבלו החלטות בטיחות מדעיות יותר, תוך צמצום הפסדים כלכליים הקשורים לסגירות מונעות מוגזמות.
- שיפור משמעותי של בטיחות ודייקנות בתחבורה ציבורית ברכבת.
- נתוני הגשם ארוכי הטווח המצטברים מספקים גם תמיכה חשובה להערכת סיכונים גיאולוגיים ולתכנון תשתיות לאורך מסדרונות רכבת.
מקרה זה מדגים את היישום המוצלח של מדי גשם אופטיים בתחום בטיחות התשתיות הקריטיות, ומספק מודל מצוין לפתרון אתגרי ניטור גשם בסביבות מורכבות.
סט שלם של שרתים ותוכנה מודול אלחוטי, תומך RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
עבור חיישן מד גשם נוסף מֵידָע,
אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
אתר החברה:www.hondetechco.com
טלפון: 86-15210548582+
זמן פרסום: 11 בספטמבר 2025