نظام إمداد الطاقة الشمسية وتطبيق تكنولوجيا المراقبة متعدد المعلمات
تعد محطة مراقبة جودة المياه من نوع العوامة -جهازًا رئيسيًا لمراقبة بيئة المياه في الوقت الفعلي-. من خلال إمداد الطاقة الشمسية ودمج أجهزة الاستشعار متعددة المعلمات-، فإنه يتيح مراقبة طويلة المدى غير مراقبة للبيئة المائية. يستخدم النظام عوامة كروية كحامل، ويدمج المعلمات الأساسية مثل COD، ونيتروجين الأمونيا، ودرجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين المذاب، والعكارة، والموصلية. ومع تصميمه منخفض الطاقة-وتقنية نقل البيانات عن بعد، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في إدارة الأنهار والبحيرات والخزانات والمسطحات المائية الأخرى.
يتكون النظام بشكل أساسي من مجموعة مستشعرات المراقبة، ووحدة الحصول على البيانات ونقلها، ونظام إمداد الطاقة الشمسية، وهيكل عائم. تعتمد وحدات المستشعر تصميمًا معياريًا وتتواصل عبر بروتوكول RS485/MODBUS-RTU، مما يدعم الاكتساب المتزامن لمعلمات مثل COD (طريقة امتصاص UV254، 0~500 مجم/لتر، الدقة ±5%)، نيتروجين الأمونيا (0-1000.00 مجم/لتر)، والأكسجين المذاب (طريقة كهروكيميائية). تحتوي وحدة الحصول على البيانات على ساعة في الوقت الحقيقي ووظائف تخزين محددة بوقت، وتدفع البيانات إلى منصة سحابية عبر شبكة 2G/4G، مما يدعم الوصول عن بعد من محطات متعددة.
يجمع نظام إمداد الطاقة بين لوحة شمسية 22.1 فولت/50 واط وبطارية ليثيوم 12 فولت تيار مستمر 20 أمبير، مما يحقق ذروة استهلاك الطاقة أقل من أو يساوي 5 واط واستهلاك طاقة مستشعر واحد منخفض يصل إلى 0.25 واط، مما يضمن التشغيل المتقطع لأكثر من 5 أيام حتى في الطقس الغائم أو الممطر. العوامة عبارة عن هيكل كروي بلاستيكي هندسي بقطر 414 مم، ويزن 22 كجم، ومجهز بغطاء واقي لخرطوشة الفلتر من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة الأمواج.
تنعكس الابتكارات التكنولوجية في ثلاثة جوانب: تقوم إدارة الطاقة التكيفية بضبط تردد الاستحواذ ديناميكيًا بناءً على شدة الضوء؛ يدمج المستشعر جهاز تنظيف بالموجات فوق الصوتية (0.7 واط) لإزالة الحشف الحيوي بشكل دوري؛ وتقوم خوارزمية تعويض درجة الحرارة بتصحيح انحراف المعلمة، مما يضمن حدوث خطأ في القياس<±1% within the 0~50℃ range. The device supports plug-and-play sensor expansion, allowing for quick integration with new parameters such as chlorophyll and ORP. The cloud platform provides data curve analysis, threshold alarms, HJ-212 protocol forwarding, and other functions, supporting Excel export and map-based management to meet the needs of various environmental monitoring scenarios.
سيناريوهات التطبيق والقيمة العملية: تم تنفيذ هذا النظام في مشاريع إدارة البيئة المائية في مقاطعتي شاندونغ وجيانغسو. وبأخذ محطة مراقبة البحيرة كمثال، توفر محطة العوامة دعمًا للبيانات لتتبع مصادر التلوث في مستجمعات المياه من خلال المراقبة في الوقت الفعلي-لتركيزات نيتروجين الأمونيا والأكسجين COD؛ ويساعد تحليل الارتباط بين قيمة الأكسجين المذاب ودرجة الحموضة في تقييم مخاطر التخثث؛ وتتحقق مقارنة اتجاهات البيانات التاريخية من فعالية مشاريع مكافحة التلوث. خصائصها المتمثلة في عدم الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي وسهولة صيانتها تقلل بشكل كبير من تكلفة المراقبة في المياه النائية، حيث تكون تكاليف التشغيل والصيانة السنوية لكل محطة أقل بنسبة 60% من محطات المراقبة الثابتة التقليدية.
مع تقدم الإنشاءات الذكية لحماية البيئة، تتطور محطات مراقبة جودة المياه من نوع العوامات نحو التصغير، وانخفاض استهلاك الطاقة، وإمكانيات-متعددة المعلمات. في المستقبل، سيؤدي دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحقيق الإنذار المبكر عن شذوذات جودة المياه والجمع بين بيانات الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية لبناء شبكة مراقبة شاملة إلى تحسين دقة إدارة البيئة المائية وتوفير الدعم الفني لحماية الموارد المائية والتنمية المستدامة.
