قياس منسوب المياه بالرادار: التداخل والأصداء الكاذبة وتحسين التركيب

METRAVON قياس منسوب المياه بالرادار: التداخل والأصداء الكاذبة وتحسين التركيب

مستويات المياه بالرادار عن طريق إرسال موجات كهرومغناطيسية، وتلقي صدى انعكاس، وقياس المسافة من أجهزة الاستشعار إلى السطح. نظرًا لأن أجهزة الاستشعار لا تحتاج إلى البقاء تحت الماء، فإن الرادار يستخدم على نطاق واسع في الأنهار والخزانات والقنوات المفتوحة ومحطات مستوى المياه المثبتة على الجسر.

ومع ذلك، يجب التفكير في تحد حقيقي واحد من البداية: يمكن للرادار أن يتلقى أكثر من مجرد انعكاس سطح الماء.إذا دخل قاع النهر، أو ضفاف النهر، أو هيكل الجسر، أو أي شيء آخر إلى شعاع الرادار وتنتج انعكاسًا قويًا بما فيه الكفاية، فإنه يمكن أن يتداخل مع تتبع الهدف.

1. لماذا يخطئ الرادار الأجسام الأخرى عن سطح الماء؟ أجهزة استشعار الرادار

لا تنبعث خطوط لا نهائية رقيقة. أنه ينتج شعاع مع التوسع الزاوي المحدد.

اعتمادًا على هندسة الموقع، قد تتضمن الحزم:

• سطح الماء الفعلي؛

• قاع النهر المكشوف؛

• الشاطئ الضحلة أو الضحلة؛

• ضفاف النهر؛ جسر

• دعامات الجسور؛

• الجسور والهياكل المعدنية؛

• البوابات والمباني المائية؛

• الأغصان والغطاء النباتي؛

• كبيرة العائمة.

كل هذه الأهداف لها صدى. وبالتالي، فإن التحدي الهندسي ليس فقط ما إذا كان الرادار سيكون قادراً على "رؤية" الماء، ولكن ما إذا كان سيستمر في تتبع صدى سطح الماء الصحيح طوال نطاق العمل.

2. لماذا تركيب الارتفاع مهم؟

مع زيادة المسافة من الرعد إلى الهدف، تتوسع منطقة تغطية الشعاع عادة.

وهذا يعني أن الرادار المثبت على ارتفاع فوق النهر يمكنه تغطية منطقة أفقية أكبر في أدنى مستويات المياه. يمكن أن تشمل بصمة أكبر:

• ضفاف النهر؛

• قاع النهر المكشوف؛

• المناطق الضحلة؛ جسر

• دعامات الجسور؛

• الأجسام الهيكلية القريبة.

لهذا السبب، لا ينبغي أن يتوقف الاختيار على "هل النطاق الأقصى كافٍ؟" يجب أيضًا التحقق من مسار شعاع عند أعلى مستويات المياه وعادية وأدنى مستويات تاريخية.

3. ما المعلومات الميدانية التي يجب جمعها قبل التثبيت؟

بالنسبة لمشاريع الجسور أو الأنهار أو الخزانات، تكون المعلومات التالية مفيدة بشكل خاص عند تحديد موقع التثبيت:

القواعد الهندسية:إذا كان شعاع الرادار الرئيسي يغطي بشكل واضح قاع النهر أو ضفاف النهر المكشوف عند أدنى مستويات المياه على الإطلاق، فلا ينبغي أن يكون قمع صدى كاذب الحل الأول. إعادة النظر في نقطة التثبيت أو استخدام شعاع أضيق.

4. لماذا الحزم الضيقة مناسبة لتركيب الجسور المعقدة؟ يمكن لرادار

عالي التردد، بما في ذلك العديد من تصاميم 80GHz، استخدام هوائيات مدمجة نسبيًا لإنتاج شعاع ضيق. بالنسبة للجسور والأنهار الضيقة والهياكل الهيدروليكية المعقدة، فإن

يجعل من السهل على منطقة القياس الرئيسية أن تبقى في مركز المياه، مع تقليل التعرض للضواحي والجسور والهياكل المعدنية.

وبالتالي، فإن المزايا العملية لـ 80GHz في هذه التطبيقات تكمن بشكل رئيسي في عرض شعاع ضيقة وتحسين المسافة الهدف، وليس فقط أعلى قوة الإرسال.

لماذا يكون التدخل في قاع النهر أكثر شيوعًا في فترات الجفاف؟

عند مستويات المياه العالية، يتلقى الرادار عادة انعكاسًا رئيسيًا من سطح الماء.

مع انخفاض مستويات المياه، قد تبدأ الأنهار المجردة والمناطق الضحلة والضواف التي كانت في السابق خارج منطقة القياس الفعال في الدخول إلى شعاع الرادار.

إذا كان موقع يعمل بشكل جيد في معظم السنة، ولكن لديه خطأ متكرر في المسافة الثابتة أو القفز المفاجئ خلال فترات المياه الجافة، فيجب التحقق من أدنى مستوى من تغطية الحزم قبل تغيير المعلمات التخفيف أو الترشيح.

6. هل الأصوات الأقوى هي دائما على سطح الماء؟

رقم

عادة ما يكون للماء انعكاسات رادارية قوية، ولكن المعدن والخرسانة الرطبة والتربة الرطبة وهياكل الجسور يمكن أن تنتج صدى قوية أيضا.

لذلك، يمكن استخدام تتبع هدف الرادار الحديث في الجمع بين:

• صدى المسافة؛

• صدى السعة؛ استمرارية المستوى التاريخي

• ؛ نطاق القياس لتكوين

• نطاق القياس المضبوط؛

• مواقع التداخل الثابتة المعروفة؛

• منطق تتبع الأهداف.

7. هل يمكن التعرف على الماء لمجرد أنه يتحرك؟

حركة سطح الماء يمكن أن تكون مفيدة كخاصية إشارة إضافية، ولكن لا ينبغي أن تعامل على أنها طريقة تحديد الهوية الوحيدة.

يمكن أن يكون للخزان الهادئ حركة سطحية قليلة جدًا، بينما قد يتحرك أيضًا الحطام العائم والفروع والنباتات. وبالتالي فإن الهدف المتحرك يساوي الماء، ليس قاعدة حقل موثوقة.

8. كيف يمكن لنافذة القياس تقليل الأهداف الزائفة؟

إذا كان نطاق مستوى الماء الممكن معروفًا مسبقًا، فيمكن عادةً ضبط الجهاز بحيث تُستبعد مسافات الأهداف التي تبدو مستحيلة من عملية التتبع الاعتيادية.

على سبيل المثال، إذا كان هيكل جسر يقع على عمق 1.5 م تحت المستشعر، في حين يتراوح مستوى سطح النهر فعليًا بين 5 م و12 م، فإن ضبط نطاق القياس بشكل مناسب يمكن أن يقلل من احتمال اختيار الهيكل الثابت القريب كسطح للماء.

9. ما المقصود بـ"تأثير ارتداد كاذب ثابت"؟

إذا ظهر قراءة غير صحيحة بشكل متكرر عند نفس المسافة تقريبًا، فيجب الاشتباه في وجود عاكس ثابت.

ومن أمثلة المصادر الشائعة ما يلي:

• عوارض الجسور؛

• : هياكل أعمدة جسور بارزة؛

• : حواجز معدنية؛

• : أبواب؛

• : ضفاف ثابتة أو هياكل تثبيت.

: بعد تأكيد موقع سطح الماء الفعلي، يمكن استخدام خرائط الصدى الكاذب في الرادار أو وظيفة قمع الأهداف الثابتة لتقليل تأثير عواكس ثابتة لا يمكن تجنبها.

: 10.لماذا تُعد منحنى الصدى أكثر فائدة من رقمٍ واحدٍ لمستوى الماء؟

: يُبيّن القيمة المعروضة، مثل 7.52 م، ما يُبلّغه الجهاز للمُشغل، دون تحديد الهدف الذي يُتتبعه الرادار فعليًا.

: يمكن لمنحنى الصدى أن يساعد في تحديد ما يلي:

• أين يقع إرجاع سطح الماء الحقيقي؟

• هل يوجد إرجاع ثابت قوي ثانٍ؟

• هل يتزايد شدة إرجاع قاع النهر مع انخفاض مستوى الماء؟

• هل انتقل الرادار من سطح الماء إلى هدف آخر؟

يُعدّ حفظ منحنى مرجعي للإرجاع ممارسةً جيدةً عند تشغيل النظام بشكل صحيح.

11. هل يمكن أن تسبب الشظايا العائمة قراءات خاطئة لمستوى الماء؟

عادةً لا تُشكِّل الأجسام الصغيرة العائمة هدفًا مستقرًا على المدى الطويل، لكن الأشجار، أو الحطام الكبير، أو العوامات، أو النباتات العائمة الكثيفة يمكن أن تُولِّد انعكاسًا قويًا بشكل مؤقت.

غالبًا ما تكون هذه الاضطرابات قصيرة الأمد وغير منتظمة، لذا ينبغي مراجعة بيانات الاتجاهات التاريخية قبل تفسيرها على أنها تغيرات فعلية في مستوى المياه.

12.قائمة تحقق لتركيب رادار لقياس مستوى المياه على الجسر:

13. تسلسل توصيات لحل المشكلات:

1. — تأكد من مستوى الماء الفعلي باستخدام مقياس عمودي أو أي مرجع موثوق آخر.

2. — تحقق مما إذا كان الوضع الحالي قريبًا من أدنى أو أعلى مستوى مائي سُجل سابقًا.

3. — راجع موضع التثبيت ومساحة دعم الشعاع الفعلية.

4. — افحص منحنى الإرجاع.

5. تأكد من أن نطاق القياس المُعدّ مناسبٌ ومنطقي.

6. استخدم قمع الصدى الكاذب فقط بعد تحديد التداخل الثابت بدقة ووضوح تام.

7. قم بضبط التخميد أو المتوسط فقط بعد بدء تتبع الهدف الصحيح.

الخاتمة

يُعدّ تأثير الرادار على مستوى المياه مسألةً متعددة الأهداف في جوهرها؛ إذ يمكن لعدة أجسام تقع ضمن شعاع واحد أن تُولِّد انعكاساتٍ قابلة للاستخدام.

وفي حالة تركيبات الأنهار والجسور، يكون التحكم في نطاق شعاع الرادار عادةً أكثر فعاليةً من الاعتماد على تصفية برمجية إضافية. ولذلك، ينبغي أخذ موضع تركيب الجهاز، وأدنى مستوى مائي سُجل سابقًا، وخصائص هندسة النهر، بعين الاعتبار بشكل متكامل أثناء مرحلة تصميم المشروع.

بالنسبة لموقع حالي ذو قراءات غير طبيعية، فإن المعلومات التشخيصية الأكثر فائدة هي عادة صورة التثبيت، ومستويات المياه العالية والمنخفضة التاريخية، وزاوية شعاع الرادار ومنحنى الصدى.