ხილვადობის სენსორი: პრინციპების, ტექნოლოგიებისა და გამოყენების სცენარების ანალიზი

ხილვადობის სენსორის მიმოხილვა
თანამედროვე გარემოსდაცვითი მონიტორინგის ძირითადი აღჭურვილობა, ხილვადობის სენსორები ატმოსფერული გამტარობის რეალურ დროში ზომავენ ფოტოელექტრული პრინციპების მეშვეობით და სხვადასხვა ინდუსტრიისთვის ძირითად მეტეოროლოგიურ მონაცემებს აწვდიან. სამი ძირითადი ტექნიკური გადაწყვეტაა გადაცემა (საბაზისო მეთოდი), გაფანტვა (წინ/უკან გაფანტვა) და ვიზუალური გამოსახულება. მათ შორის, წინ გაფანტვის ტიპი თავისი მაღალი ფასით ძირითად ბაზარზეა. ტიპიური აღჭურვილობა, როგორიცაა Vaisala FD70 სერია, შეუძლია ხილვადობის ცვლილებების აღმოჩენა 10 მ-დან 50 კმ-მდე დიაპაზონში ±10% სიზუსტით. იგი აღჭურვილია RS485/Modbus ინტერფეისით და შეუძლია ადაპტირება -40℃-დან +60℃-მდე მკაცრ გარემოში.

ძირითადი ტექნიკური პარამეტრები
ოპტიკური ფანჯრის თვითწმენდის სისტემა (მაგალითად, ულტრაბგერითი ვიბრაციული მტვრის მოცილება)
მრავალარხიანი სპექტრული ანალიზის ტექნოლოგია (850nm/550nm ორმაგი ტალღის სიგრძე)
დინამიური კომპენსაციის ალგორითმი (ტემპერატურის და ტენიანობის ჯვარედინი ინტერფერენციის კორექცია)
მონაცემთა შერჩევის სიხშირე: 1Hz~0.1Hz რეგულირებადი
ტიპიური ენერგომოხმარება: <2W (12VDC კვების წყარო)

ინდუსტრიული გამოყენების შემთხვევები
1. ინტელექტუალური სატრანსპორტო სისტემა
გზატკეცილების ადრეული შეტყობინების ქსელი
შანხაი-ნანკინის ჩქაროსნულ მაგისტრალზე განლაგებული ხილვადობის მონიტორინგის ქსელი სენსორულ კვანძებს ყოველ 2 კილომეტრში ათავსებს იმ მონაკვეთებში, სადაც ნისლი მაღალია. როდესაც ხილვადობა 200 მეტრზე ნაკლებია, საინფორმაციო დაფაზე სიჩქარის შეზღუდვის მითითება (120→80 კმ/სთ) ავტომატურად ირთვება, ხოლო როდესაც ხილვადობა 50 მეტრზე ნაკლებია, გადასახადის სადგურის შესასვლელი იკეტება. სისტემა ამ მონაკვეთზე ავარიების საშუალო წლიურ მაჩვენებელს 37%-ით ამცირებს.

2. აეროპორტის ასაფრენი ბილიკის მონიტორინგი
პეკინის დასინგის საერთაშორისო აეროპორტი იყენებს სამმაგი რეზერვანტული სენსორების მასივს, რათა რეალურ დროში წარმოქმნას ასაფრენი ბილიკის ვიზუალური დიაპაზონის (RVR) მონაცემები. ILS ინსტრუმენტული დაშვების სისტემასთან ერთად, III კატეგორიის ბრმა დაშვების პროცედურა იწყება, როდესაც RVR <550 მ-ია, რაც უზრუნველყოფს ფრენის პუნქტუალურობის 25%-ით გაზრდას.

გარემოსდაცვითი მონიტორინგის ინოვაციური გამოყენება
1. ურბანული დაბინძურების თვალყურის დევნება
შენჟენის გარემოს დაცვის ბიურომ 107-ე ეროვნულ გზატკეცილზე ხილვადობა-PM2.5 ერთობლივი დაკვირვების სადგური მოაწყო, აეროზოლის ჩაქრობის კოეფიციენტი ხილვადობის მიხედვით შეცვალა და სატრანსპორტო ნაკადის მონაცემებთან ერთად შექმნა დაბინძურების წყაროს წვლილის მოდელი, წარმატებით დაადგინა დიზელის ავტომობილების გამონაბოლქვი, როგორც დაბინძურების მთავარი წყარო (წვლილი 62%).

2. ტყის ხანძრის საფრთხის გაფრთხილება
დიდი ხინგანის ქედის ტყის ტერიტორიაზე განლაგებული ხილვადობა-კვამლის კომპოზიტური სენსორების ქსელი ხილვადობის ანომალიური შემცირების (>30%/სთ) მონიტორინგისა და ინფრაწითელი სითბოს წყაროს აღმოჩენასთან თანამშრომლობით 30 წუთში ხანძრის სწრაფად ლოკალიზაციას ახდენს, ხოლო რეაგირების სიჩქარე ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით 4-ჯერ მეტია.

სპეციალური სამრეწველო სცენარები
1. პორტის გემის პილოტირება
ნინგბო ჟოუშანის პორტში გამოყენებული ლაზერული ხილვადობის მრიცხველი (მოდელი: Biral SWS-200) ავტომატურად ააქტიურებს გემის ავტომატური ნავმისადგომების სისტემას (APS), როდესაც ხილვადობა <1000 მ-ია და ნისლიან ამინდში მილიმეტრული ტალღური რადარისა და ხილვადობის მონაცემებთან შერწყმით აღწევს <0.5 მ ნავმისადგომების შეცდომას.

2. გვირაბის უსაფრთხოების მონიტორინგი
ცინლინგ ჟონნანშანის საავტომობილო გვირაბში ყოველ 200 მეტრში დამონტაჟებულია ხილვადობისა და CO კონცენტრაციის ორმაგი პარამეტრის სენსორი. როდესაც ხილვადობა <50 მ და CO >150 ppm-ია, სამდონიანი ვენტილაციის გეგმა ავტომატურად აქტიურდება, რაც ავარიაზე რეაგირების დროს 90 წამამდე ამცირებს.

ტექნოლოგიის ევოლუციის ტენდენცია
მრავალსენსორული შერწყმა: მრავალი პარამეტრის ინტეგრირება, როგორიცაა ხილვადობა, PM2.5 და შავი ნახშირბადის კონცენტრაცია
Edge computing: ლოკალური დამუშავება მილიწამიანი დონის გამაფრთხილებელი რეაგირების მისაღწევად
5G-MEC არქიტექტურა: მასიური კვანძების დაბალი შეყოვნების მქონე ქსელური მუშაობის მხარდაჭერა
მანქანური სწავლების მოდელი: ხილვადობისა და საგზაო შემთხვევების ალბათობის პროგნოზირების ალგორითმის დადგენა

ტიპური განლაგების გეგმა
მაგისტრალის სცენარებისთვის რეკომენდებულია „ორმაგი მექანიზმის ცხელი რეჟიმის + მზის ენერგიის წყაროს“ არქიტექტურა, 6 მეტრის სიმაღლის ბოძით და 30°-იანი დახრით პირდაპირი ფარების თავიდან ასაცილებლად. მონაცემთა შერწყმის ალგორითმი უნდა მოიცავდეს წვიმისა და ნისლის ამოცნობის მოდულს (ხილვადობის ცვლილების სიჩქარესა და ტენიანობას შორის კორელაციაზე დაყრდნობით), რათა თავიდან იქნას აცილებული ცრუ განგაში ძლიერი წვიმის დროს.

ავტონომიური მართვისა და ჭკვიანი ქალაქების განვითარებასთან ერთად, ხილვადობის სენსორები ერთიანი აღმოჩენის მოწყობილობებიდან ინტელექტუალური საგზაო მოძრაობის შესახებ გადაწყვეტილების მიღების სისტემების ძირითად აღქმის ერთეულებად გარდაიქმნება. უახლესი ტექნოლოგიები, როგორიცაა Photon Counting LiDAR (PCLidar), აღმოჩენის ზღვარს 5 მეტრზე ქვემოთ აფართოებს, რაც ექსტრემალურ ამინდის პირობებში საგზაო მოძრაობის მართვისთვის უფრო ზუსტ მონაცემთა მხარდაჭერას უზრუნველყოფს.