การวัดระดับน้ำด้วยเรดาร์: สัญญาณรบกวน สัญญาณสะท้อนหลอก และการปรับปรุงการติดตั้ง

METRAVON การวัดระดับน้ำด้วยเรดาร์: สัญญาณรบกวน สัญญาณสะท้อนหลอก และการปรับปรุงการติดตั้ง

วัดระยะทางจากเซนเซอร์ถึงผิวผิวน้ำ โดยส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรับสัญญาณสะท้อนกลับ เนื่องจากเซนเซอร์ไม่จำเป็นต้องอยู่ใต้น้ำ จึงทำให้เทคโนโลยีเรดาร์ถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในบริบทต่างๆ เช่น แม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ ช่องทางน้ำเปิด และสถานีวัดระดับน้ำที่ติดตั้งบนสะพาน

อย่างไรก็ตามความท้าทายในทางปฏิบัติต้องได้รับการพิจารณาตั้งแต่เริ่มแรก: เรดาร์สามารถรับการสะท้อนมากกว่าผิวน้ําหากพื้นแม่น้ำ ฝั่งแม่น้ำ โครงสร้างสะพาน หรือวัตถุอื่นใดเข้าไปในลำรังสีเรดาร์ และก่อให้เกิดการสะท้อนสัญญาณที่มีความเข้มเพียงพอ ก็อาจรบกวนการติดตามเป้าหมายได้

1. ทำไมเรดาร์จึงอาจสับสนวัตถุอื่นกับผิวของน้ำ?

เซนเซอร์เรดาร์ไม่ได้ส่งสัญญาณในรูปแบบของเส้นที่มีความบางอย่างไร้ขีดจำกัด แต่จะสร้างลำรังสีที่มีการกระจายตัวในมุมที่กำหนดไว้

ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเรขาคณิตของพื้นที่ โครงการอาจประกอบด้วย:

• พื้นผิวน้ำที่แท้จริง;

• ท้องน้ำที่โผล่พ้นน้ำ;

• ริมฝั่งน้ำตื้นหรือพื้นน้ำตื้น;

• ริมฝั่งแม่น้ำ;

• ตอม่อสะพาน;

• คานสะพานและโครงสร้างโลหะ;

• ประตูและโครงสร้างไฮดรอลิก;

• สายน้ำย่อยและพืชพรรณ;

• เศษซากที่ลอยน้ำขนาดใหญ่

เป้าหมายทั้งหมดนี้สามารถก่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนได้ ดังนั้นความท้าทายทางวิศวกรรมจึงไม่ใช่เพียงว่าเรดาร์จะสามารถ “มองเห็น” น้ำได้หรือไม่ แต่เป็นว่าเรดาร์สามารถติดตามสัญญาณสะท้อนจากผิวน้ำที่ถูกต้องได้อย่างต่อเนื่องตลอดช่วงการปฏิบัติงานทั้งหมดหรือไม่

2. ทำไมความสูงในการติดตั้งจึงมีความสำคัญ?

เมื่อระยะทางจากเรดาร์ถึงเป้าหมายเพิ่มขึ้น พื้นที่ครอบคลุมของลำแสงโดยทั่วไปจะมีขนาดกว้างขึ้น

นี่หมายความว่าเรดาร์ที่ติดตั้งอยู่สูงเหนือแม่น้ำ อาจครอบคลุมพื้นที่ในแนวราบที่กว้างขึ้นอย่างมาก ณ ระดับน้ำขั้นต่ำ ซึ่งพื้นที่ครอบคลุมนี้อาจรวมถึง:

• ริมฝั่งแม่น้ำ;

• ท้องน้ำที่โผล่พ้นน้ำ;

• พื้นที่ตื้น; เสาสะพาน

• ตอม่อสะพาน;

• วัตถุโครงสร้างที่อยู่ใกล้เคียง:

ดังนั้น การคัดเลือกจึงไม่ควรถูกจำกัดอยู่เพียงคำถามว่า “ระยะทางสูงสุดนั้นเพียงพอหรือไม่?” ทั้งนี้ ควรตรวจสอบขอบเขตการวางที่ตั้งของคานในระดับน้ำที่สูงที่สุด ระดับน้ำปกติ และระดับน้ำที่ต่ำที่สุดในอดีตด้วย:

3. ข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่ที่ควรรวบรวมก่อนการติดตั้งมีอะไรบ้าง?

สําหรับโครงการสะพานแม่น้ําหรืออ่างเก็บน้ําข้อมูลต่อไปนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการกําหนดสถานที่ติดตั้ง:

: กฎทางวิศวกรรม:ถ้าลำแสงเรดาร์หลักครอบคลุมอย่างชัดเจนสัมผัสแม่น้ำหรือธนาคารที่ระดับน้ำต่ำสุดทางประวัติศาสตร์ปราบปรามเท็จสะท้อนไม่ควรเป็นทางออกแรกพิจารณาจุดติดตั้งใหม่หรือใช้ลำแสงที่แคบลง

4.ทำไมลำแสงแคบจึงมีประโยชน์สำหรับการติดตั้งสะพานที่ซับซ้อน?

เรดาร์ความถี่สูงรวมถึงการออกแบบ 80GHz จำนวนมากสามารถใช้เสาอากาศที่ค่อนข้างกะทัดรัดในการผลิตลำแสงที่แคบ

สำหรับสะพานแม่น้ำแคบและโครงสร้างไฮดรอลิกที่ซับซ้อนทำให้ง่ายต่อการรักษาพื้นที่วัดหลักไว้ตรงกลางบนผิวน้ำในขณะที่ลดการสัมผัสกับธนาคารท่าเรือและโครงสร้างโลหะ

ข้อดีในทางปฏิบัติของ 80GHz ในการใช้งานเหล่านี้จึง ความกว้างของลำแสงแคบและการแยกเป้าหมายที่ดีขึ้นไม่ใช่แค่กำลังส่งที่สูงขึ้น

5.ทำไมการรบกวนของแม่น้ำจึงพบได้ทั่วไปในช่วงน้ำต่ำ?

ในระดับน้ำสูงโดยปกติเรดาร์จะได้รับการสะท้อนที่โดดเด่นจากผิวน้ำ

เมื่อระดับตกสัมผัสแม่น้ำพื้นที่ตื้นและธนาคารที่ก่อนหน้านี้นอกพื้นที่การวัดที่มีประสิทธิภาพอาจเริ่มเข้าสู่ลำแสงเรดาร์

หากไซต์ทำงานได้ดีที่สุดแห่งปีแต่แสดงข้อผิดพลาดระยะทางคงที่ซ้ำๆหรือการกระโดดอย่างกะทันหันในช่วงที่มีน้ำต่ำควรตรวจสอบรอยเท้าลำแสงที่ระดับต่ำสุดก่อนเปลี่ยนพารามิเตอร์การทำให้หมาดๆหรือการกรอง

6.เสียงสะท้อนที่แข็งแกร่งที่สุดอยู่เสมอผิวน้ำหรือไม่?

ไม่

น้ำมักจะสร้างการสะท้อนเรดาร์ที่แข็งแกร่งแต่โลหะคอนกรีตเปียกดินเปียกและโครงสร้างสะพานยังสามารถสร้างเสียงสะท้อนที่แข็งแกร่ง

การติดตามเป้าหมายเรดาร์ที่ทันสมัยอาจใช้การรวมกันของ:

• ระยะทาง Echo;

• Echo Amplitude;

• ความต่อเนื่องของระดับประวัติศาสตร์

• กำหนดค่าช่วงการวัด;

• ตำแหน่งที่ทราบแน่ชัดซึ่งมีการรบกวนคงที่;

• หลักการติดตามเป้าหมาย;

7. น้ำสามารถระบุได้เพียงเพราะมันเคลื่อนที่หรือไม่?

การเคลื่อนที่ของผิวน้ำอาจเป็นลักษณะสัญญาณเสริมที่เป็นประโยชน์ได้ แต่ไม่ควรถือเป็นวิธีการระบุตัวตนเพียงวิธีเดียว;

อ่างเก็บน้ำที่อยู่ในสภาวะสงบอาจมีการเคลื่อนที่ของผิวน้ำเพียงเล็กน้อย ในขณะที่เศษวัสดุที่ลอยอยู่ กิ่งไม้ และพืชพรรณ ก็อาจเคลื่อนที่ได้เช่นกัน ดังนั้น ข้อสันนิษฐานที่ว่า “เป้าหมายที่เคลื่อนที่ หมายถึง น้ำ” จึงไม่ถือเป็นหลักการปฏิบัติในสนามที่เชื่อถือได้

8. หน้าต่างการวัดสามารถลดจำนวนเป้าหมายที่ผิดพลาดได้อย่างไร?

หากทราบช่วงระดับน้ำที่เป็นไปได้แล้ว อุปกรณ์สามารถตั้งค่าให้ตัดระยะเป้าหมายที่เป็นไปไม่ได้อย่างชัดเจนออกจากการติดตามเป้าหมายตามปกติได้

ตัวอย่างเช่น หากโครงสร้างสะพานตั้งอยู่ต่ำกว่าตำแหน่งของเซ็นเซอร์ 1.5 เมตร ในขณะที่ระดับผิวของแม่น้ำที่แท้จริงสามารถอยู่ได้เพียงระหว่าง 5 ถึง 12 เมตร การตั้งค่าช่วงการวัดอย่างเหมาะสมจะช่วยลดโอกาสที่โครงสร้างที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งไม่เคลื่อนที่จะถูกตรวจจับว่าเป็นผิวของน้ำ

9. สัญญาณสะท้อนที่ผิดพลาดแบบคงที่คืออะไร?

หากผลการวัดที่ไม่ถูกต้องปรากฏซ้ำหลายครั้งที่ระยะทางที่ใกล้เคียงกันอย่างยิ่ง ควรสงสัยว่าอาจเป็นผลมาจากตัวสะท้อนแสงที่อยู่ในตำแหน่งคงที่

แหล่งที่มักพบได้ทั่วไป ได้แก่:

• คานสะพาน

• โครงสร้างสะพานที่ยื่นออกมารั้วโลหะ

• ประตู

• ธนาคารคงที่

• หรือโครงสร้างการรักษา

หลังจากยืนยันตำแหน่งที่แท้จริงของผิวระดับน้ำแล้ว สามารถใช้ฟังก์ชันการสร้างแผนที่สัญญาณสะท้อนเท็จของเรดาร์ หรือฟังก์ชันการยับยั้งเป้าหมายคงที่ เพื่อลดผลกระทบจากวัตถุสะท้อนแสงที่คงที่ซึ่งไม่อาจหลีกเลี่ยงได้

– 10. ทำไมเส้นโค้งของสัญญาณสะท้อนจึงมีประโยชน์มากกว่าการใช้ค่าระดับน้ำเพียงค่าเดียว?ค่าที่แสดงไว้ใน

เช่น 7.52 เมตร จะให้ข้อมูลแก่ผู้ปฏิบัติงานว่าเครื่องมือกำลังรายงานค่าใด แต่ไม่ระบุว่าเรดาร์กำลังติดตามเป้าหมายใดอย่างแท้จริง ส่วน

เส้นโค้งสัญญาณสะท้อนสามารถช่วยให้ทราบได้ดังนี้:

• ตำแหน่งที่มีสัญญาณสะท้อนจากผิวน้ำที่แท้จริงอยู่;

• มีสัญญาณสะท้อนคงที่ที่มีความเข้มสูงอีกตัวหนึ่งปรากฏอยู่หรือไม่;

• สัญญาณสะท้อนจากก้นแม่น้ำมีความเข้มเพิ่มขึ้นเมื่อระดับน้ำลดลงหรือไม่;

• เรดาร์ได้เปลี่ยนจากผิวน้ำไปยังเป้าหมายอื่นหรือไม่;

ควรบันทึกเส้นโค้งสัญญาณอ้างอิงไว้เมื่อระบบทำงานอย่างถูกต้อง ซึ่งถือเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดี;

11. เศษซากที่ลอยอยู่สามารถทำให้เกิดค่าระดับน้ำที่ผิดพลาดได้หรือไม่?

วัตถุเล็กที่ลอยอยู่โดยทั่วไปไม่สามารถสร้างเป้าหมายที่มีความเสถียรในระยะยาวได้ แต่ต้นไม้ เศษซากขนาดใหญ่ บูย์ หรือพืชพรรณที่ลอยอยู่อย่างหนาแน่น อาจก่อให้เกิดการสะท้อนแสงที่เข้มข้นได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มักมีระยะเวลาสั้นและไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงควรทบทวนข้อมูลแนวโน้มในอดีตก่อนที่จะตีความว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำที่แท้จริง

12.รายการตรวจสอบการติดตั้งเรดาร์บนสะพานสำหรับระดับน้ำ

13. ลำดับการแก้ไขปัญหาที่แนะนำ

1. ยืนยันระดับน้ำที่แท้จริงโดยใช้เครื่องวัดระดับน้ำแบบไม้ หรือตัวอ้างอิงอื่นที่น่าเชื่อถือ

2. ตรวจสอบว่าสภาพปัจจุบันอยู่ใกล้กับระดับน้ำต่ำสุดหรือสูงสุดในอดีตหรือไม่

3. ตรวจสอบตำแหน่งการติดตั้งและพื้นที่ครอบคลุมของคานจริง

4. ตรวจสอบเส้นโค้งเอคโค

5. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่วงการวัดที่กำหนดไว้นั้นเหมาะสม

6. ให้ใช้การยับยั้งสัญญาณสะท้อนเท็จเฉพาะเมื่อสามารถระบุแหล่งรบกวนที่คงที่ได้อย่างชัดเจนแล้วเท่านั้น

7. ให้ปรับค่าการลดแรงสั่นสะเทือนหรือการคำนวณค่าเฉลี่ยเฉพาะเมื่อมีการติดตามเป้าหมายที่ถูกต้องอยู่แล้วเท่านั้น

บทสรุป

ปัญหาการรบกวนระดับน้ำด้วยเรดาร์นั้นโดยพื้นฐานเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเป้าหมายหลายจุด กล่าวคือ วัตถุหลายชิ้นที่อยู่ภายในลำแสงเดียวกันสามารถสร้างสัญญาณสะท้อนที่สามารถนำมาใช้งานได้

สำหรับการติดตั้งในระบบแม่น้ำและสะพาน การควบคุมขอบเขตของลำแสงมักให้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการพึ่งพาการกรองข้อมูลด้วยซอฟต์แวร์เพิ่มเติมดังนั้น ในการออกแบบโครงการ ควรพิจารณาตำแหน่งการติดตั้ง ระดับน้ำต่ำสุดในอดีต และลักษณะทางเรขาคณิตของแม่น้ำ อย่างเป็นระบบร่วมกัน

สำหรับไซต์ที่มีอยู่ที่มีการอ่านผิดปกติข้อมูลการวินิจฉัยที่มีประโยชน์ที่สุดคือโดยปกติภาพถ่ายการติดตั้งระดับน้ำสูงและต่ำในอดีตมุมลำแสงเรดาร์และเส้นโค้งเสียงสะท้อน