წვიმის წვეთის „მექანიკური მრიცხველი“: რატომ რჩება პლასტმასის ვედრო-წვიმის საზომი გლობალური ნალექების მონიტორინგის „უხილავ ხერხემალად“

ლიდარის, მიკროტალღური სენსორებისა და ხელოვნური ინტელექტის პროგნოზირების ეპოქაში, პლასტმასის მოწყობილობა, რომლის ღირებულებაც ას დოლარზე ნაკლებია, კვლავ ასრულებს ნალექის ყველაზე ფუნდამენტურ გაზომვას მსოფლიოს მეტეოროლოგიური სადგურების 90%-ში - საიდან მოდის მისი მდგრადი სიცოცხლისუნარიანობა?

თუ თანამედროვე ავტომატურ მეტეოროლოგიურ სადგურს გახსნით, სავარაუდოდ აღმოაჩენთ, რომ ნალექის სენსორის ბირთვი არ არის მოციმციმე ლაზერული თავი ან დახვეწილი მიკროტალღური ანტენა, არამედ მარტივი მექანიკური მოწყობილობაა, რომელიც დამზადებულია პლასტმასის გადასაბრუნებელი ვედროს, მაგნიტებისა და ლერწმის ჩამრთველისგან - გადასაბრუნებელი ვედროს ფორმის წვიმის საზომისგან.

მას შემდეგ, რაც ირლანდიელმა ინჟინერმა თომას რობინსონმა პირველად 1860 წელს შექმნა მისი პროტოტიპი, ეს დიზაინი ძირითადად უცვლელი დარჩა 160 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. დღეს ის განვითარდა სპილენძის ჩამოსხმიდან ჩამოსხმულ პლასტმასამდე, ხელით წაკითხვიდან ელექტრონულ სიგნალის გამომავალამდე, მაგრამ მისი ძირითადი პრინციპი იგივე რჩება: მიეცით თითოეულ წვიმის წვეთს საშუალება ამოძრაოს ზუსტი მექანიკური ბერკეტი, გარდაქმნას იგი რაოდენობრივ მონაცემებად.

დიზაინის ფილოსოფია: მინიმალიზმის სიბრძნე

გადასაბრუნებელი ვედროიანი წვიმის საზომის ცენტრალური ნაწილი ორმაგი ვედროიანი დაბალანსების სისტემაა:

1. შემგროვებელი ძაბრი ნალექის წვეთებს ერთ-ერთ ვედროში მიმართავს.
2. თითოეული ვედრო ზუსტად არის დაკალიბრებული (ჩვეულებრივ, თითო წვეროზე ნალექის 0.2 მმ ან 0.5 მმ).
3. მაგნიტი და ლერწმის ჩამრთველი ყოველ ჯერზე, როდესაც ვედრო გადაიხრება, ელექტრულ იმპულსს წარმოქმნის.
4. მონაცემთა ლოგერი ითვლის იმპულსებს, შემდეგ კი კალიბრაციის მნიშვნელობაზე ამრავლებს ნალექების საერთო რაოდენობის გამოსათვლელად.

ამ დიზაინის ბრწყინვალება მდგომარეობს შემდეგში:

• პასიური მუშაობა: ის ნალექს ფიზიკურად ზომავს კვების საჭიროების გარეშე (ელექტრონიკა მხოლოდ სიგნალის გარდაქმნისთვისაა განკუთვნილი).
• თვითგასუფთავება: ვედრო ავტომატურად ნულდება თითოეული წვერის შემდეგ, რაც უწყვეტ გაზომვას უზრუნველყოფს.
• ხაზოვანი რეაქცია: 0–200 მმ/სთ ნალექის ინტენსივობის შემთხვევაში, შეცდომის კონტროლი შესაძლებელია ±3%-ის ფარგლებში.

თანამედროვე სიცოცხლისუნარიანობა: რატომ ვერ ჩაანაცვლა ის მაღალტექნოლოგიურმა ტექნოლოგიებმა

რადგან მეტეოროლოგიური ინსტრუმენტების ფასისა და სიზუსტის ზრდას გულისხმობს, პლასტმასის დასაბრუნებელი ვედრო-წვიმის საზომი ოთხი ძირითადი უპირატესობით ინარჩუნებს თავის პოზიციას:

1. შეუდარებელი ეკონომიურობა

• პროფესიონალური დონის სენსორის ღირებულება: $500–$5,000
• პლასტმასის დასაკეცი ვედროს წვიმის საზომი ერთეულის ღირებულება: $20–$200
• გლობალურად მაღალი სიმკვრივის ნალექების მონიტორინგის ქსელების მშენებლობისას, ფასთა სხვაობამ შეიძლება ორი რიგის მასშტაბი შეადგინოს.

2. უკიდურესად დაბალი ოპერაციული ზღვარი

• პროფესიონალური კალიბრაცია არ არის საჭირო, მხოლოდ ფილტრების პერიოდული გაწმენდა და დონის შემოწმება.
• სუბსაჰარის აფრიკაში მოხალისეთა მეტეოროლოგიური ქსელები რეგიონალური ნალექების მონაცემთა ბაზების პირველად შესაქმნელად ათასობით მარტივ საზომ მოწყობილობას ეყრდნობიან.

3. მონაცემთა შედარებადობა და უწყვეტობა

• მსოფლიოში საუკუნოვანი ნალექების სერიის მონაცემების 80% მომდინარეობს Tipping-bucket-დან ან მისი წინამორბედიდან, სიფონური წვიმის საზომიდან.
• ახალი ტექნოლოგიები ისტორიულ მონაცემებთან „შესაბამისობაში“ უნდა იყოს, ხოლო გადამწყვეტი მონაცემები კლიმატის კვლევის საფუძველს წარმოადგენს.

4. გამძლეობა ექსტრემალურ გარემოში

• 2021 წლის გერმანიაში წყალდიდობის დროს ელექტროენერგიის გათიშვის გამო რამდენიმე ულტრაბგერითი და რადარის წვიმის საზომი მოწყობილობა გაფუჭდა, მაშინ როდესაც მექანიკური გადასაბრუნებელი ვედროები მთელ შტორმს სარეზერვო აკუმულატორებით იწერდნენ.
• პოლარულ ან მაღალმთიან რეგიონებში უპილოტო სადგურებში, მისი დაბალი ენერგომოხმარება (წელიწადში დაახლოებით 1 კვტ.სთ) მას შეუცვლელ არჩევნად აქცევს.

რეალურ სამყაროზე ზემოქმედება: სამი ძირითადი სცენარი

შემთხვევა 1: ბანგლადეშის წყალდიდობის გაფრთხილების სისტემა
ქვეყანამ ბრაჰმაპუტრას დელტაზე 1200 მარტივი პლასტმასის წვიმის საზომი განათავსა, რომელთა შესახებაც სოფლის მაცხოვრებლები ყოველდღიურად SMS-ის საშუალებით იუწყებოდნენ. ამ „დაბალტექნოლოგიურმა ქსელმა“ წყალდიდობის შესახებ გაფრთხილების დრო 6-დან 48 საათამდე გაზარდა, რითაც ყოველწლიურად ასობით სიცოცხლე გადაარჩინა, მშენებლობის ღირებულება კი მხოლოდ ერთი მაღალი დონის დოპლერის მეტეოროლოგიური რადარის ეკვივალენტური იყო.

შემთხვევა 2: კალიფორნიის ტყის ხანძრის რისკის შეფასება
სატყეო დეპარტამენტმა კრიტიკულ ფერდობებზე დაამონტაჟა მზის ენერგიაზე მომუშავე ვედრო-წვიმის საზომი ქსელები, რათა მონიტორინგი გაეწია მოკლევადიანი ნალექებისთვის, რომლებიც მნიშვნელოვანია „დაწვის ინდექსის“ გამოთვლებისთვის. 2023 წელს სისტემამ უზრუნველყო ზუსტი ამინდის ფანჯრის მიხედვით გადაწყვეტილების მიღება 97 დადგენილი დამწვრობის ოპერაციისთვის.

შემთხვევა 3: ქალაქის წყალდიდობის „ცხელი წერტილების“ აღრიცხვა
სინგაპურის საზოგადოებრივი კომუნალური მომსახურების საბჭომ სახურავებზე, ავტოსადგომებსა და სადრენაჟე არხებზე მიკრო გადაბრუნების სენსორები დაამონტაჟა, რითაც გამოავლინა სამი „მიკრო ნალექის პიკური ზონა“, რომლებსაც ტრადიციული მეტეოროლოგიური სადგურების ქსელები ვერ ახერხებენ და შესაბამისად, 200 მილიონი სინგაპურული დოლარის ღირებულების სადრენაჟე სადგურის განახლების გეგმა ოპტიმიზაცია გაუკეთა.

განვითარებადი კლასიკა: როდესაც მექანიკა ინტელექტს ხვდება

ახალი თაობის გადასაბრუნებელი ვედრო-წვიმის საზომები ჩუმად იხვეწება:

• IoT ინტეგრაცია: აღჭურვილია ვიწროზოლოვანი IoT (NB-IoT) მოდულებით დისტანციური მონაცემების გადაცემისთვის.
• თვითდიაგნოსტიკის ფუნქციები: ბლოკირების ან მექანიკური გაუმართაობის აღმოჩენა ანომალიური გადახრის სიხშირის მეშვეობით.
• მასალის ინოვაცია: ულტრაიისფერი გამოსხივებისადმი მდგრადი ASA პლასტმასის გამოყენებით, მომსახურების ვადა 5-დან 15 წლამდე იზრდება.
• ღია კოდის მოძრაობა: ისეთი პროექტები, როგორიცაა ბრიტანული „RainGauge“, გვთავაზობენ 3D ბეჭდვად დიზაინებსა და Arduino კოდს, რაც ხელს უწყობს საზოგადოების მონაწილეობას სამეცნიერო საქმიანობაში.

მისი შეზღუდვები: მისი კარგად გამოყენების საზღვრების ცოდნა

რა თქმა უნდა, გადასაბრუნებელი ვედროს ტიპის წვიმის საზომი იდეალური არ არის:

• 200 მმ/სთ-ზე მეტი ინტენსივობის ნალექების შემთხვევაში, ვედროები შეიძლება დროულად არ აღდგეს, რაც გამოიწვევს არასაკმარის აღრიცხვას.
• მყარი ნალექები (თოვლი, სეტყვა) გაზომვამდე დნობისთვის გაცხელებას საჭიროებს.
• ქარის ეფექტმა შეიძლება გამოიწვიოს წყალშემკრები აუზის შეცდომები (პრობლემა, რომელიც ყველა მიწისზედა წვიმის საზომს ახასიათებს).

დასკვნა: სანდოობა სრულყოფილებაზე მაღლა დგას

ტექნოლოგიური ბრწყინვალებით შეპყრობილ ეპოქაში, პლასტმასის დასაკეცი ვედროს ფორმის წვიმის საზომი გვახსენებს ხშირად დავიწყებულ ჭეშმარიტებას: ინფრასტრუქტურისთვის საიმედოობა და მასშტაბირება ხშირად უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე აბსოლუტური სიზუსტე. ეს არის ნალექის მონიტორინგის „AK-47“ - მარტივი სტრუქტურით, დაბალი ფასით, ადვილად ადაპტირებადი და, შესაბამისად, ყველგან გავრცელებული.

მის ძაბრში ჩავარდნილი ყოველი წვეთი მონაწილეობს კაცობრიობის მიერ კლიმატის სისტემის გაგებისთვის ყველაზე ფუნდამენტური მონაცემთა ფენის შექმნაში. ეს მოკრძალებული პლასტმასის მოწყობილობა, ფაქტობრივად, მარტივი, მაგრამ მყარი ხიდია, რომელიც აკავშირებს ინდივიდუალურ დაკვირვებას გლობალურ მეცნიერებასთან, ადგილობრივ კატასტროფებს კლიმატის ცვლილებასთან მოქმედებასთან.

სერვერებისა და პროგრამული უზრუნველყოფის უსადენო მოდულის სრული კომპლექტი, მხარს უჭერს RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN-ს

მეტი წვიმის სენსორისთვის ინფორმაცია,

გთხოვთ, დაუკავშირდეთ Honde Technology Co., LTD-ს.

Email: info@hondetech.com

კომპანიის ვებსაიტი:www.hondetechco.com

ტელ: +86-15210548582