Ավանդական անձրևաչափերից մինչև խելացի սենսորներ՝ համաշխարհային ջրային անվտանգության պաշտպանությունը

Գլոբալ կլիմայի փոփոխության ինտենսիվացման ֆոնին, տեղումների ճշգրիտ մոնիթորինգը գնալով ավելի կարևոր է դառնում ջրհեղեղների վերահսկման և երաշտի մեղմացման, ջրային ռեսուրսների կառավարման և օդերևութաբանական հետազոտությունների համար: Անձրևների մոնիթորինգի սարքավորումները, որպես տեղումների տվյալների հավաքագրման հիմնարար գործիք, զարգացել են ավանդական մեխանիկական անձրևաչափերից մինչև ինտելեկտուալ սենսորային համակարգեր, որոնք ինտեգրում են «Իրերի ինտերնետը» և արհեստական բանականության տեխնոլոգիաները: Այս հոդվածը համապարփակ կներկայացնի անձրևաչափերի և անձրևի սենսորների տեխնիկական առանձնահատկությունները և բազմազան կիրառման սցենարները, ինչպես նաև կվերլուծի գլոբալ գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի ներկայիս կիրառման վիճակը: Հատուկ ուշադրություն կդարձվի գազի մոնիթորինգի ոլորտի զարգացման միտումներին այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Չինաստանը և Միացյալ Նահանգները, ընթերցողներին ներկայացնելով տեղումների մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի վերջին առաջընթացը և ապագա միտումները:

Տեխնոլոգիական զարգացումը և տեղումների մոնիտորինգի սարքավորումների հիմնական առանձնահատկությունները

Տեղումները, որպես ջրի շրջապտույտի հիմնական օղակ, դրանց ճշգրիտ չափումը մեծ նշանակություն ունի օդերևութաբանական կանխատեսման, հիդրոլոգիական հետազոտությունների և աղետների վաղ նախազգուշացման համար: Մեկ դար տևած զարգացումից հետո, անձրևի մոնիթորինգի սարքավորումները ձևավորել են ամբողջական տեխնիկական սպեկտր՝ ավանդական մեխանիկական սարքերից մինչև բարձր տեխնոլոգիական ինտելեկտուալ սենսորներ, որոնք բավարարում են մոնիթորինգի կարիքները տարբեր սցենարներում: Ներկայիս անձրևի մոնիթորինգի հիմնական սարքավորումները հիմնականում ներառում են ավանդական անձրևաչափեր, շրջվող դույլային անձրևաչափեր և ի հայտ եկող պիեզոէլեկտրական անձրևի սենսորներ և այլն: Դրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկությունները և ցույց է տալիս ակնհայտ տարբերակված առանձնահատկություններ ճշգրտության, հուսալիության և կիրառելի միջավայրերի առումով:

Ավանդական անձրևաչափը ներկայացնում է տեղումների չափման ամենահիմնարար մեթոդը: Դրա դիզայնը պարզ է, բայց արդյունավետ: Ստանդարտ անձրևաչափերը սովորաբար պատրաստված են չժանգոտվող պողպատից՝ Φ200 ± 0.6 մմ ջուր պահող տրամագծով: Դրանք կարող են չափել տեղումները ≤4 մմ/րոպե ինտենսիվությամբ՝ 0.2 մմ լուծաչափով (համապատասխանում է 6.28 մլ ջրի ծավալի): Փակ ստատիկ փորձարկման պայմաններում դրանց ճշգրտությունը կարող է հասնել ±4%-ի: Այս մեխանիկական սարքը չի պահանջում արտաքին էլեկտրամատակարարում և գործում է մաքուր ֆիզիկական սկզբունքների հիման վրա: Այն առանձնանում է բարձր հուսալիությամբ և հեշտ սպասարկմամբ: Անձրևաչափի արտաքին դիզայնը նույնպես բավականին մանրակրկիտ է: Անձրևաջրերի ելքը պատրաստված է չժանգոտվող պողպատե թերթից՝ ընդհանուր դրոշմման և գծագրման միջոցով, բարձր աստիճանի հարթությամբ, ինչը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել ջրի պահպանման հետևանքով առաջացած սխալը: Հորիզոնական կարգավորման փուչիկների ներսում տեղադրված փուչիկները օգնում են օգտատերերին հարմարեցնել սարքավորումները լավագույն աշխատանքային վիճակին: Չնայած ավանդական անձրևաչափերը սահմանափակումներ ունեն ավտոմատացման և ֆունկցիոնալ մասշտաբայնության առումով, դրանց չափման տվյալների հեղինակությունը դրանք դարձնում է օդերևութաբանական և հիդրոլոգիական բաժինների համար չափանիշային սարքավորումներ՝ մինչ օրս գործնական դիտարկումներ և համեմատություններ անցկացնելու համար:

Շեղվող դույլի անձրևաչափի սենսորը առաջընթաց է գրանցել ավտոմատացված չափման և տվյալների ստացման ոլորտում՝ հիմնվելով ավանդական անձրևաչափի գլանակի վրա: Այս տեսակի սենսորը տեղումները վերածում է էլեկտրական ազդանշանի՝ ուշադիր նախագծված կրկնակի շեղվող դույլի մեխանիզմի միջոցով. երբ դույլերից մեկը ստանում է նախապես որոշված արժեքի ջուր (սովորաբար 0.1 մմ կամ 0.2 մմ տեղումներ), այն ինքնուրույն շրջվում է ձգողականության պատճառով և միևնույն ժամանակ ստեղծում է իմպուլսային ազդանշան 710՝ մագնիսական պողպատի և եղեգի անջատիչ մեխանիզմի միջոցով: Hebei Feimeng Electronic Technology Co., Ltd.-ի կողմից արտադրված FF-YL անձրևաչափի սենսորը դրա բնորոշ ներկայացուցիչն է: Այս սարքը օգտագործում է ճարտարագիտական պլաստմասսայի ներարկման ձուլման միջոցով ձևավորված շրջվող դույլի բաղադրիչը: Հենարանային համակարգը լավ է պատրաստված և ունի փոքր շփման դիմադրության մոմենտ: Հետևաբար, այն զգայուն է շրջվելու նկատմամբ և ունի կայուն աշխատանք: Շեղվող դույլի անձրևաչափի սենսորն ունի լավ գծայնություն և ուժեղ հակախոչընդոտային ունակություն: Ավելին, ձագարը նախագծված է ցանցային անցքերով՝ կանխելու համար, որ տերևները և այլ աղբը խոչընդոտեն անձրևաջրի հոսքը ներքև, ինչը մեծապես բարելավում է աշխատանքային հուսալիությունը բացօթյա միջավայրերում: Միացյալ Նահանգներում գործող Campbell Scientific ընկերության TE525MM շարքի շրջվող դույլերի անձրևաչափը բարելավել է յուրաքանչյուր դույլի չափման ճշգրտությունը մինչև 0.1 մմ: Ավելին, ուժեղ քամու ազդեցությունը չափման ճշգրտության վրա կարող է նվազեցվել՝ ընտրելով քամու ապակի, կամ կարելի է հագեցնել անլար ինտերֆեյս՝ հեռակա տվյալների փոխանցում ապահովելու համար:

Պիեզոէլեկտրական անձրևաչափի սենսորը ներկայացնում է անձրևի մոնիթորինգի ժամանակակից տեխնոլոգիայի ամենաբարձր մակարդակը: Այն ամբողջությամբ հրաժարվում է մեխանիկական շարժվող մասերից և որպես անձրևի սենսոր օգտագործում է PVDF պիեզոէլեկտրական թաղանթ: Այն չափում է տեղումները՝ վերլուծելով անձրևի կաթիլների ազդեցության հետևանքով առաջացած կինետիկ էներգիայի ազդանշանը: Shandong Fengtu Internet of Things Technology Co., Ltd.-ի կողմից մշակված FT-Y1 պիեզոէլեկտրական անձրևի սենսորը այս տեխնոլոգիայի բնորոշ արտադրանք է: Այն օգտագործում է ներկառուցված արհեստական բանականության նեյրոնային ցանց՝ անձրևի կաթիլների ազդանշանները տարբերակելու համար և կարող է արդյունավետորեն խուսափել ավազի, փոշու և թրթռումների նման խանգարումներից առաջացած կեղծ ազդակներից: 25 Այս սենսորն ունի բազմաթիվ հեղափոխական առավելություններ. ինտեգրված դիզայն՝ առանց բաց բաղադրիչների և շրջակա միջավայրի խանգարման ազդանշանները զտելու հնարավորություն. չափման միջակայքը լայն է (0-4 մմ/րոպե), իսկ լուծաչափը՝ մինչև 0.01 մմ: նմուշառման հաճախականությունը արագ է (<1 վայրկյան), և այն կարող է ճշգրիտ վերահսկել անձրևի տևողությունը վայրկյանի ընթացքում: Եվ այն ընդունում է աղեղաձև կոնտակտային մակերեսի դիզայն, չի կուտակում անձրևաջուր և իսկապես հասնում է սպասարկման կարիքի: Պիեզոէլեկտրական սենսորների աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը չափազանց լայն է (-40-ից մինչև 85℃), ընդամենը 0.12 Վտ էներգիայի սպառմամբ: Տվյալների փոխանցումը իրականացվում է RS485 ինտերֆեյսի և MODBUS արձանագրության միջոցով, ինչը այն դարձնում է խիստ հարմար բաշխված ինտելեկտուալ մոնիթորինգի ցանց կառուցելու համար:

Աղյուսակ՝ Հիմնական անձրևաջրերի մոնիթորինգի սարքավորումների աշխատանքի համեմատություն

Սարքավորման տեսակը, աշխատանքի սկզբունքը, առավելություններն ու թերությունները, բնորոշ ճշգրտությունը, կիրառելի սցենարները

Ավանդական անձրևաչափը անմիջապես հավաքում է անձրևաջուրը չափման համար, առանձնանում է պարզ կառուցվածքով, բարձր հուսալիությամբ, էլեկտրամատակարարման և ձեռքով ցուցմունքի անհրաժեշտություն չունի, ինչպես նաև ունի ±4% օդերևութաբանական հղման կայանների և ձեռքով դիտարկման կետերի մեկ գործառույթ։

Շրջադարձային դույլի անձրևաչափի շրջադարձային դույլի մեխանիզմը տեղումները վերածում է էլեկտրական ազդանշանների՝ ավտոմատ չափման համար: Տվյալները հեշտությամբ փոխանցվում են: Մեխանիկական բաղադրիչները կարող են մաշվել և պահանջել պարբերաբար սպասարկում: ±3% (2 մմ/րոպե անձրևի ինտենսիվություն) ավտոմատ եղանակային կայան, հիդրոլոգիական մոնիթորինգի կետեր:

Պիեզոէլեկտրական անձրևաչափի սենսորը անձրևի կաթիլների կինետիկ էներգիայից էլեկտրական ազդանշաններ է ստեղծում վերլուծության համար: Այն շարժական մասեր չունի, ունի բարձր լուծաչափ, համեմատաբար բարձր հակախոչընդոտային արժեք և պահանջում է ≤±4% ազդանշանի մշակման ալգորիթմ՝ երթևեկության օդերևութաբանության, դաշտային ավտոմատ կայանների և խելացի քաղաքների համար:

Բացի գետնի վրա հիմնված ֆիքսված մոնիթորինգի սարքավորումներից, տեղումների չափման տեխնոլոգիան նույնպես զարգանում է դեպի տիեզերական և օդային հեռազգացման մոնիթորինգ: Գետնի վրա հիմնված անձրևային ռադարը որոշում է տեղումների ինտենսիվությունը՝ էլեկտրամագնիսական ալիքներ արձակելով և ամպերի ու անձրևի մասնիկների ցրված արձագանքները վերլուծելով: Այն կարող է իրականացնել մեծածավալ շարունակական մոնիթորինգ, բայց մեծապես ազդվում է տեղանքի խցանումից և քաղաքային շենքերից: Արբանյակային հեռազգացման տեխնոլոգիան «անտեսում է» Երկրի տեղումները տիեզերքից: Դրանց թվում են պասիվ միկրոալիքային հեռազգացումը, որն օգտագործում է տեղումների մասնիկների միջամտությունը ֆոնային ճառագայթման վրա՝ ինվերսիայի համար, մինչդեռ ակտիվ միկրոալիքային հեռազգացումը (օրինակ՝ GPM արբանյակի DPR ռադարը) ուղղակիորեն արձակում է ազդանշաններ, ստանում արձագանքներ և հաշվարկում տեղումների ինտենսիվությունը ZR հարաբերության միջոցով (Z=aR^b): Չնայած հեռազգացման տեխնոլոգիան լայն ծածկույթ ունի, դրա ճշգրտությունը դեռևս կախված է գետնի անձրևաչափի տվյալների կարգաբերումից: Օրինակ՝ Չինաստանի Լաոհա գետի ավազանի գնահատումը ցույց է տալիս, որ արբանյակային տեղումների 3B42V6 արտադրյալի և գետնի դիտարկումների միջև շեղումը կազմում է 21%, մինչդեռ իրական ժամանակի 3B42RT արտադրյալի շեղումը հասնում է մինչև 81%-ի։

Անձրևների մոնիթորինգի սարքավորումների ընտրությունը պետք է համապարփակ կերպով հաշվի առնի այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են չափման ճշգրտությունը, շրջակա միջավայրի հարմարվողականությունը, սպասարկման պահանջները և արժեքը: Ավանդական անձրևաչափերը հարմար են որպես տվյալների ստուգման համար հենակետային սարքավորումներ: Թեքվող դույլով անձրևաչափը հավասարակշռություն է հաստատում արժեքի և արդյունավետության միջև և ստանդարտ կոնֆիգուրացիա է ավտոմատ եղանակային կայաններում: Պիեզոէլեկտրական սենսորները, իրենց ակնառու շրջակա միջավայրի հարմարվողականությամբ և ինտելեկտուալ մակարդակով, աստիճանաբար ընդլայնում են իրենց կիրառումը հատուկ մոնիթորինգի ոլորտում: «Իրերի ինտերնետի» և արհեստական բանականության տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, բազմատեխնոլոգիական ինտեգրված մոնիթորինգի ցանցը կդառնա ապագայի միտում, որը կհասնի տեղումների համապարփակ մոնիթորինգի համակարգի, որը կմիավորի կետերն ու մակերեսները, ինչպես նաև կմիավորի օդն ու գետինը:

Անձրևների մոնիթորինգի սարքավորումների կիրառման բազմազան սցենարներ

Տեղումների տվյալները, որպես հիմնարար օդերևութաբանական և հիդրոլոգիական պարամետր, ընդլայնել են իրենց կիրառման ոլորտները՝ ավանդական օդերևութաբանական դիտարկումներից մինչև բազմաթիվ ասպեկտներ, ինչպիսիք են քաղաքային ջրհեղեղների դեմ պայքարը, գյուղատնտեսական արտադրությունը և երթևեկության կառավարումը՝ ձևավորելով համապարփակ կիրառման մոդել, որը ներառում է ազգային տնտեսության կարևոր ոլորտները: Մոնիթորինգի տեխնոլոգիաների զարգացման և տվյալների վերլուծության հնարավորությունների բարելավման հետ մեկտեղ, տեղումների մոնիթորինգի սարքավորումները կարևոր դեր են խաղում ավելի շատ սցենարներում՝ գիտական հիմք տրամադրելով մարդկային հասարակությանը կլիմայի փոփոխության և ջրային ռեսուրսների հետ կապված մարտահրավերները լուծելու համար:

Օդերևութաբանական և հիդրոլոգիական մոնիթորինգ և աղետների վաղ նախազգուշացում

Օդերևութաբանական և հիդրոլոգիական մոնիթորինգը տեղումների սարքավորումների ամենաավանդական և կարևոր կիրառման ոլորտն է: Ազգային օդերևութաբանական դիտարկման կայանների ցանցում անձրևաչափերը և թեք դույլային անձրևաչափերը կազմում են տեղումների տվյալների հավաքագրման ենթակառուցվածքը: Այս տվյալները ոչ միայն եղանակի կանխատեսման կարևոր մուտքային պարամետրեր են, այլև կլիմայի հետազոտության հիմնական տվյալներ: Մումբայում ստեղծված MESO մասշտաբի անձրևաչափերի ցանցը (MESONET) ցույց է տվել բարձր խտության մոնիթորինգի ցանցի արժեքը. 2020-2022 թվականների մուսսոնային սեզոնի տվյալները վերլուծելով՝ հետազոտողները հաջողությամբ հաշվարկել են, որ ուժեղ անձրևի միջին շարժման արագությունը կազմել է ժամում 10.3-17.4 կիլոմետր, իսկ ուղղությունը՝ 253-260 աստիճան: Այս արդյունքները մեծ նշանակություն ունեն քաղաքային անձրևաջրերի կանխատեսման մոդելի բարելավման համար: Չինաստանում «Հիդրոլոգիական զարգացման 14-րդ հնգամյա ծրագիրը» հստակ նշում է, որ անհրաժեշտ է բարելավել հիդրոլոգիական մոնիթորինգի ցանցը, մեծացնել տեղումների մոնիթորինգի խտությունը և ճշգրտությունը, ինչպես նաև աջակցություն ցուցաբերել ջրհեղեղների վերահսկման և երաշտի դեմ պայքարի որոշումների կայացմանը:

Ջրհեղեղի վաղ նախազգուշացման համակարգում իրական ժամանակի տեղումների մոնիթորինգի տվյալները անփոխարինելի դեր են խաղում: Անձրևի սենսորները լայնորեն օգտագործվում են հիդրոլոգիական ավտոմատ մոնիթորինգի և հաշվետվությունների համակարգերում, որոնք ուղղված են ջրհեղեղների վերահսկմանը, ջրամատակարարման կարգաբերմանը և էլեկտրակայանների ու ջրամբարների ջրի վիճակի կառավարմանը: Երբ տեղումների ինտենսիվությունը գերազանցում է նախապես սահմանված շեմը, համակարգը կարող է ավտոմատ կերպով ազդանշան տալ՝ հիշեցնելով հոսանքն ի վար գտնվող տարածքներին նախապատրաստվել ջրհեղեղների վերահսկմանը: Օրինակ, FF-YL-ի շրջվող դույլի անձրևի սենսորն ունի եռապարզ անձրևի հիերարխիկ ազդանշանի ֆունկցիա: Այն կարող է արձակել տարբեր մակարդակների ձայնային, լուսային և ձայնային ազդանշաններ՝ հիմնվելով կուտակված անձրևի վրա, այդպիսով թանկարժեք ժամանակ խնայելով աղետների կանխարգելման և մեղմացման համար: Միացյալ Նահանգներում Campbell Scientific ընկերության անլար անձրևի մոնիթորինգի լուծումը իրական ժամանակում տվյալների փոխանցում է իրականացնում CWS900 շարքի ինտերֆեյսի միջոցով՝ զգալիորեն բարելավելով մոնիտորինգի արդյունավետությունը 10%-ով:

Քաղաքային կառավարման և տրանսպորտային կիրառություններ

Խելացի քաղաքների կառուցումը տեղումների մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի համար նոր կիրառման սցենարներ է բերել: Քաղաքային ջրահեռացման համակարգերի մոնիթորինգի ժամանակ բաշխված տեղակայվող անձրևի սենսորները կարող են իրական ժամանակում չափել տեղումների ինտենսիվությունը յուրաքանչյուր տարածքում: Ջրահեռացման ցանցի մոդելի հետ համատեղ դրանք կարող են կանխատեսել քաղաքային ջրհեղեղների ռիսկը և օպտիմալացնել պոմպակայանների դիսպետչերական աշխատանքը: Պիեզոէլեկտրական անձրևի սենսորները, իրենց կոմպակտ չափսերով (օրինակ՝ FT-Y1) և շրջակա միջավայրի վրա ուժեղ հարմարվողականությամբ, հատկապես հարմար են քաղաքային միջավայրերում թաքնված տեղադրման համար25: Պեկինի նման մեգապոլիսներում ջրհեղեղների դեմ պայքարի բաժինները սկսել են փորձարկել «Իրերի ինտերնետի» վրա հիմնված ինտելեկտուալ անձրևի մոնիթորինգի ցանցեր: Բազմասենսորային տվյալների միաձուլման միջոցով նրանք նպատակ ունեն հասնել ճշգրիտ կանխատեսման և արագ արձագանքի քաղաքային ջրհեղեղներին:

Երթևեկության կառավարման ոլորտում անձրևի սենսորները դարձել են ինտելեկտուալ տրանսպորտային համակարգերի կարևոր բաղադրիչ: Արագընթաց և քաղաքային արագընթաց մայրուղիների երկայնքով տեղադրված անձրևի սարքերը կարող են իրական ժամանակում վերահսկել տեղումների ինտենսիվությունը: Երբ հայտնաբերվում է ուժեղ անձրև, դրանք ավտոմատ կերպով կակտիվացնեն փոփոխական ազդանշանային նշաններ՝ արագության սահմանափակման մասին նախազգուշացումներ տալու կամ թունելային ջրահեռացման համակարգը ակտիվացնելու համար: Ավելի ուշագրավ է ավտոմեքենաների անձրևի սենսորների ժողովրդականությունը. այս օպտիկական կամ կոնդենսատորային սենսորները, որոնք սովորաբար թաքնված են առջևի դիմապակու ետևում, կարող են ավտոմատ կերպով կարգավորել մաքրիչի արագությունը՝ ըստ ապակու վրա թափվող անձրևի քանակի, զգալիորեն բարձրացնելով անձրևոտ եղանակին վարորդական անվտանգությունը: Համաշխարհային ավտոմոբիլային անձրևի սենսորների շուկայում հիմնականում գերիշխում են այնպիսի մատակարարներ, ինչպիսիք են Kostar-ը, Bosch-ը և Denso-ն: Այս ճշգրիտ սարքերը ներկայացնում են անձրևի զգայուն տեխնոլոգիաների առաջատար մակարդակը:

Գյուղատնտեսական արտադրություն և էկոլոգիական հետազոտություններ

Ճշգրիտ գյուղատնտեսության զարգացումը անբաժանելի է դաշտային մասշտաբով տեղումների մոնիթորինգից: Անձրևների տվյալները օգնում են ֆերմերներին օպտիմալացնել ոռոգման պլանները՝ խուսափելով ջրի վատնումից՝ միաժամանակ ապահովելով մշակաբույսերի ջրի կարիքների բավարարումը: Գյուղատնտեսական և անտառտնտեսության օդերևութաբանական կայաններում տեղադրված անձրևի սենսորները (օրինակ՝ չժանգոտվող պողպատից անձրևաչափերը) ունեն ուժեղ հակաժանգոտման ունակություն և գերազանց տեսքի որակ, և կարող են երկար ժամանակ կայուն աշխատել վայրի միջավայրում: Բլրոտ և լեռնային տարածքներում բաշխված տեղակայված անձրևի մոնիթորինգի ցանցը կարող է գրանցել տեղումների տարածական տարբերությունները և տրամադրել անհատականացված գյուղատնտեսական խորհուրդներ տարբեր հողամասերի համար: Որոշ առաջադեմ ֆերմերային տնտեսություններ սկսել են փորձել կապել անձրևի տվյալները ավտոմատ ոռոգման համակարգերի հետ՝ ջրի իրական ինտելեկտուալ կառավարման հասնելու համար:

Էկոհիդրոլոգիայի հետազոտությունները նաև հիմնված են բարձրորակ տեղումների դիտարկումների վրա: Անտառային էկոհամակարգերի ուսումնասիրության մեջ անտառային տեղումների մոնիթորինգը կարող է վերլուծել սաղարթի խափանման ազդեցությունը տեղումների վրա: Ճահճուտների պաշտպանության ոլորտում տեղումների տվյալները ջրային հաշվեկշռի հաշվարկման հիմնական մուտքային տվյալներն են. հողի և ջրի պահպանման ոլորտում անձրևի ինտենսիվության մասին տեղեկատվությունը ուղղակիորեն կապված է հողի էրոզիայի մոդելների ճշգրտության հետ 17: Չինաստանի Օլդ Հա գետի ավազանի հետազոտողները օգտագործել են գետնի անձրևաչափի տվյալները՝ արբանյակային տեղումների արդյունքների, ինչպիսիք են TRMM-ը և CMORPH-ը, ճշգրտությունը գնահատելու համար, ինչը արժեքավոր հիմք է հանդիսանում հեռազննման ալգորիթմների բարելավման համար: Այս տեսակի «տիեզերք-գետնի համակցված» մոնիթորինգի մեթոդը դառնում է էկոհիդրոլոգիայի հետազոտությունների նոր մոդել:

Հատուկ ոլորտներ և զարգացող կիրառություններ

Էներգետիկայի և էներգետիկայի արդյունաբերությունը նույնպես սկսել է կարևորություն տալ տեղումների մոնիթորինգի արժեքին: Քամու էլեկտրակայանները տեղումների տվյալներն օգտագործում են թևերի սառցակալման ռիսկը գնահատելու համար, մինչդեռ հիդրոէլեկտրակայանները օպտիմալացնում են իրենց էլեկտրաէներգիայի արտադրության ծրագրերը՝ հիմնվելով ավազանի տեղումների կանխատեսման վրա: FT-Y1 պիեզոէլեկտրական անձրևաչափի սենսորը կիրառվել է քամու էլեկտրակայանների շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի համակարգում: Դրա լայն աշխատանքային ջերմաստիճանային միջակայքը՝ -40-ից մինչև 85℃, հատկապես հարմար է երկարատև մոնիթորինգի համար՝ կոշտ կլիմայական պայմաններում:

Ավիատիեզերական ոլորտը տեղումների մոնիթորինգի հատուկ պահանջներ ունի: Օդանավակայանի թռիչքուղու շուրջ տեղումների մոնիթորինգի ցանցը երաշխավորում է ավիացիոն անվտանգությունը, մինչդեռ հրթիռի արձակման կայանի համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ պատկերացում կազմել տեղումների իրավիճակի մասին՝ արձակման անվտանգությունն ապահովելու համար: Այս հիմնական կիրառությունների շարքում որպես հիմնական սենսորներ հաճախ ընտրվում են բարձր հուսալիությամբ թեք դույլով անձրևաչափեր (օրինակ՝ Campbell TE525MM): Դրանց ±1% ճշգրտությունը (≤10 մմ/ժ անձրևի ինտենսիվության դեպքում) և քամուց պաշտպանված օղակներով հագեցած դիզայնը համապատասխանում են արդյունաբերության խիստ չափանիշներին 10:

Գիտական հետազոտությունների և կրթության ոլորտները նույնպես ընդլայնում են տեղումների մոնիթորինգի սարքավորումների կիրառումը: Անձրևի սենսորներն օգտագործվում են որպես ուսուցողական և փորձարարական սարքավորումներ օդերևութաբանության, հիդրոլոգիայի և շրջակա միջավայրի գիտությունների մասնագիտությունների քոլեջներում և տեխնիկական միջնակարգ դպրոցներում՝ ուսանողներին օգնելու հասկանալ տեղումների չափման սկզբունքը: Քաղաքացիական գիտական նախագծերը խրախուսում են հանրության մասնակցությունը տեղումների դիտարկմանը և ընդլայնում են մոնիթորինգի ցանցի ծածկույթը՝ օգտագործելով ցածրարժեք անձրևաչափեր: Միացյալ Նահանգներում GPM (Գլոբալ տեղումների չափում) կրթական ծրագիրը վառ կերպով ցույց է տալիս հեռազննման տեխնոլոգիայի սկզբունքներն ու կիրառությունները ուսանողների համար՝ արբանյակային և գետնի տեղումների տվյալների համեմատական վերլուծության միջոցով:

Ինտերնետի, մեծ տվյալների և արհեստական բանականության տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, տեղումների մոնիթորինգը զարգանում է տեղումների մեկ չափումից դեպի բազմապարամետր համագործակցային ընկալում և ինտելեկտուալ որոշումների աջակցություն: Ապագա տեղումների մոնիթորինգի համակարգը ավելի սերտորեն կներգրավվի այլ շրջակա միջավայրի սենսորների հետ (օրինակ՝ խոնավություն, քամու արագություն, հողի խոնավություն և այլն)՝ ձևավորելու համար շրջակա միջավայրի ընկալման համապարփակ ցանց, որը մարդկային հասարակությանը կտրամադրի ավելի համապարփակ և ճշգրիտ տվյալների աջակցություն՝ կլիմայի փոփոխության և ջրային ռեսուրսների հետ կապված մարտահրավերները լուծելու համար:

Գլոբալ գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի կիրառման ներկայիս կարգավիճակի համեմատություն երկրների հետ

Գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիան, ինչպես տեղումների մոնիթորինգը, կարևոր բաղադրիչ է շրջակա միջավայրի ընկալման ոլորտում և կարևոր դեր է խաղում գլոբալ կլիմայի փոփոխության, արդյունաբերական անվտանգության, հանրային առողջապահության և այլ ասպեկտներում: Իրենց արդյունաբերական կառուցվածքների, շրջակա միջավայրի քաղաքականության և տեխնոլոգիական մակարդակների հիման վրա տարբեր երկրներ և տարածաշրջաններ ներկայացնում են գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիաների հետազոտության և կիրառման առանձնահատուկ զարգացման միտումներ: Որպես խոշոր արտադրող երկիր և արագ զարգացող տեխնոլոգիական նորարարության կենտրոն՝ Չինաստանը զգալի առաջընթաց է գրանցել գազի սենսորների հետազոտության, մշակման և կիրառման ոլորտում: Միացյալ Նահանգները, հենվելով իր ուժեղ տեխնոլոգիական ուժի և ամբողջական ստանդարտ համակարգի վրա, պահպանում է առաջատար դիրքը գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիաների և բարձր արժեք ունեցող կիրառման ոլորտներում: Եվրոպական երկրները խթանում են մոնիթորինգի տեխնոլոգիաների նորարարությունը՝ խիստ շրջակա միջավայրի պաշտպանության կանոնակարգերով: Ճապոնիան և Հարավային Կորեան կարևոր դիրքեր են զբաղեցնում սպառողական էլեկտրոնիկայի և ավտոմոբիլային գազի սենսորների ոլորտներում:

Գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի մշակումը և կիրառումը Չինաստանում

Վերջին տարիներին Չինաստանի գազի մոնիթորինգի տեխնոլոգիան ցուցաբերել է արագացող զարգացման միտում և զգալի առաջընթաց է գրանցել բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են արդյունաբերական անվտանգությունը, շրջակա միջավայրի մոնիթորինգը և բժշկական առողջությունը: Քաղաքականության ուղեցույցը կարևոր շարժիչ ուժ է Չինաստանի գազի մոնիթորինգի շուկայի արագ ընդլայնման համար: «Վտանգավոր քիմիական նյութերի անվտանգ արտադրության 14-րդ հնգամյա ծրագիրը» հստակ պահանջում է, որ քիմիական արդյունաբերական պարկերը ստեղծեն թունավոր և վնասակար գազերի լիարժեք ծածկույթով մոնիթորինգի և վաղ նախազգուշացման համակարգ և խթանեն ինտելեկտուալ ռիսկերի կառավարման հարթակի կառուցումը: Այս քաղաքականության ֆոնի վրա, կենցաղային գազի մոնիթորինգի սարքավորումները լայնորեն կիրառվել են բարձր ռիսկային արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են նավթաքիմիական արդյունաբերությունը և ածխահանքերը: Օրինակ, էլեկտրաքիմիական թունավոր գազերի դետեկտորները և ինֆրակարմիր այրվող գազի դետեկտորները դարձել են արդյունաբերական անվտանգության ստանդարտ կոնֆիգուրացիաներ:

Շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի ոլորտում Չինաստանը ստեղծել է աշխարհի ամենամեծ օդի որակի մոնիթորինգի ցանցը, որը ներառում է երկրի 338 պրեֆեկտուրաների մակարդակի և ավելի քաղաքներ: Այս ցանցը հիմնականում մոնիթորինգ է իրականացնում վեց պարամետրերի՝ SO₂, NO₂, CO, O₃, PM₂.₅ և PM₁₀, որոնցից առաջին չորսը բոլորը գազային աղտոտիչներ են: Չինաստանի շրջակա միջավայրի ազգային մոնիթորինգի կենտրոնի տվյալները ցույց են տալիս, որ 2024 թվականի դրությամբ գործում է ավելի քան 1400 ազգային մակարդակի օդի որակի մոնիթորինգի կայան, որոնք բոլորը հագեցած են ավտոմատ գազային վերլուծիչներով: Իրական ժամանակի տվյալները հանրությանը հասանելի են դառնում «Քաղաքային օդի որակի ազգային իրական ժամանակում արտանետումների հարթակի» միջոցով: Այս լայնածավալ և բարձր խտության մոնիթորինգի հզորությունը գիտական հիմք է հանդիսանում Չինաստանի օդի աղտոտվածության կանխարգելման և վերահսկման գործողությունների համար:

Խնդրում ենք կապվել Honde Technology Co., LTD-ի հետ։

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582