10 أجهزة استشعار جوية أساسية للرصد البيئي الشامل

تُعدّ مستشعرات الطقس مكونات أساسية لأجهزة استشعار البيئة الخارجية والأجهزة الأرصادية. لكل مستشعر وظيفة محددة، وهي جمع بيانات بيئية حيوية تُسهم في مجالات كالزراعة والطاقة وتخطيط المدن وحماية الطبيعة. إليكم نظرة مُفصّلة على 10 مستشعرات طقس شائعة، وكيفية عملها، وأماكن استخدامها في معدات الطقس الاحترافية وأنظمة مراقبة الطقس المنزلية.

ما هي أجهزة استشعار الطقس؟

أجهزة استشعار الطقس هي وحدات قياس فردية تُشكل جوهر شبكات استشعار الطقس. يقيس كل جهاز استشعار عناصر جوية محددة، مثل الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح والضغط الجوي. عند دمج عدة أجهزة استشعار مع مسجل بيانات ونظام مراقبة، ستحصل على نظام مراقبة طقس منزلي متكامل أو نظام احترافي. محطة الطقس الذي يمكنه مراقبة الظروف البيئية المختلفة مع التحديثات في الوقت الحقيقي.

10 أجهزة استشعار الطقس الرئيسية لمحطات الأرصاد الجوية

فيما يلي قائمة تتضمن 10 أنواع من أجهزة استشعار الطقس المستخدمة بشكل شائع في أجهزة مراقبة المناخ وإعدادات مراقبة الطقس الصناعية.

1. مستشعر درجة الحرارة والرطوبة

تلعب مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة دورًا محوريًا في تتبع الطقس الخارجي. لا تتحمل وحدة الاستشعار الماء أو الغبار، لذا تُوضع داخل درع متعدد الطبقات للحماية من الإشعاع الشمسي. يحمي هذا الدرع المستشعر من المطر والثلج والغبار، مع السماح بتدفق الهواء للحصول على قراءات دقيقة. يمكن للمستخدمين اختيار دروع تتراوح بين 4 و20 طبقة، حسب البيئة المحيطة.

تقيس أجهزة استشعار درجة الحرارة هذه درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية بدقة شديدة، مما يجعلها الخيار الأمثل للاستخدامات المتعلقة بالطقس ومراقبة الطقس المحلي.

الاستخدامات: لمراقبة المناخ، ومساعدة المزارعين بأجهزة استشعار الطقس الزراعية، وتحسين المدن، ودراسة البيئة

2. مستشعر سرعة الرياح

يقيس مستشعر سرعة الرياح ثلاثي الأكواب، المعروف أيضًا باسم عدادات سرعة الرياح، سرعة الرياح بالقرب من سطح الأرض. يتميز بتصميم تقليدي ثلاثي الأكواب مصنوع من مادة ABS متينة، بالإضافة إلى نظام تحمل دقيق لضمان بدء تشغيله وعمله بكفاءة.

يحتوي المستشعر على وحدة معالجة إشارات مدمجة تُخرج بيانات سرعة الرياح بطرق مختلفة، حسب احتياجات المستخدم. يُثبّت المستشعر بجوار مستشعر اتجاه الرياح للحصول على صورة كاملة للرياح لأغراض التنبؤ بالطقس.

التطبيقات: لتقييم مواقع مزارع الرياح، وتشغيل محطات الأرصاد الجوية، والحفاظ على سلامة الطيران، والمساعدة في الهندسة الإنشائية

3. مستشعر اتجاه الرياح

تتميز مستشعرات اتجاه الرياح بهيكل ميكانيكي لريشة الرياح. يؤدي اصطدام الرياح بذيل الريشة إلى دورانها، مما يُحاذي السهم مع اتجاه الرياح. يرصد مُشفِّر محوري أو مستشعر مغناطيسي هذا الموضع ويُخرج اتجاه الرياح رقميًا أو تناظريًا.

يوجد نوعان رئيسيان: مستشعرات ثمانية الاتجاهات، ومستشعرات مستمرة بزاوية 360 درجة. يوفر النوع الأخير دقة أعلى وتتبعًا أكثر تفصيلًا للرياح، مما يضمن دقة احترافية في تحليل بيانات الطقس.

التطبيقات: مراقبة الطقس، والعمليات البحرية، والبحوث البيئية

4. مقياس المطر

يلعب هطول الأمطار دورًا محوريًا في علوم الطقس وإدارة المياه والزراعة. وتُعد مقاييس المطر، وخاصةً مقياس المطر ذي الدلو المائل، الخيار الأمثل لقياس هطول الأمطار تلقائيًا في محطات الرصد الخارجية. فهي توفر قياسات أكثر دقة لهطول الأمطار مقارنةً بأكواب القياس اليدوية، ويمكنها إرسال بيانات هطول الأمطار الرقمية لاسلكيًا.

يتميز تصميم دلو الإمالة بأنه ينظف نفسه تلقائيًا، كما أثبتت الإصدارات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أنها متينة للاستخدام الخارجي على المدى الطويل في ظل ظروف الطقس المختلفة.

التطبيقات: أنظمة منع الفيضانات، والتخطيط للري، والبحوث المتعلقة بالمناخ، ودراسات التبخر والنتح

5. مستشعر الضغط الجوي

ترصد مستشعرات الضغط الجوي تغيرات ضغط الهواء وتحولها إلى إشارات كهربائية. تحتوي هذه المستشعرات على غشاء حساس ودائرة كهربائية تُغير الإشارات. وتُعدّ هذه المستشعرات أساسية لدراسة أنماط الطقس وتقدير الارتفاع فوق مستوى سطح البحر.

تلعب البارومترات دورًا محوريًا في محطات الأرصاد الجوية الآلية وأدوات التنبؤ بالطقس. فهي تساعد في التنبؤ بتقلبات الطقس، وتطور العواصف، أو مناطق الضغط الجوي المرتفع.

التطبيقات: التنبؤ بالطقس باستخدام ضغط الهواء، وحساب الارتفاع، وتثبيت الطائرات بدون طيار، وبالونات الطقس

6. مستشعر الإشعاع الشمسي

يقيس مستشعر الإشعاع الشمسي إجمالي طاقة الشمس الواصلة إلى سطح مستوٍ. يستخدم خبراء الأرصاد الجوية ومراقبو الطاقة الشمسية هذا الجهاز غالبًا في معدات الطقس الاحترافية. يوجد نوعان رئيسيان منه: الكهروضوئي والكهربائي الحراري.

تُغطي قبة شفافة مزدوجة الطبقات جزء المستشعر. تسمح هذه القبة بمرور ضوء 95%. يمنع هذا التصميم دخول الغبار، ويقلل من العوامل الخارجية، ويجعل القياسات أكثر استقرارًا ودقة لتسجيل البيانات بشكل موثوق.

التطبيقات: العثور على أماكن جيدة للألواح الشمسية، وإنشاء نماذج المناخ، وإدارة أنظمة الاحتباس الحراري

7. مستشعر ضوء الشمس

تُحوّل مستشعرات ضوء الشمس، المعروفة أيضًا بمستشعرات شدة الضوء أو الإضاءة، مستويات الضوء الطبيعي والاصطناعي إلى إشارات جهد أو تيار. تحتوي هذه المستشعرات على كاشفات ضوئية عالية الحساسية، قادرة على رصد نطاق واسع من شدة الضوء.

تتوفر هذه الأنظمة بتركيبات مختلفة، مثل الأنواع المثبتة على الحائط للمراقبة الداخلية، والنماذج المحمية من الشمس للاستخدام الخارجي. للاستخدامات المتعلقة بالطقس، تتراوح نطاقات القياس الأكثر شيوعًا بين ٠-١٠ واط/م² و٠-٢٠ واط/م².

التطبيقات: التحكم الذكي في الإضاءة، والبحث في عملية التمثيل الضوئي، وتحديد مواقع الألواح الشمسية

8. مستشعر الأشعة فوق البنفسجية

تلتقط مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية الأشعة فوق البنفسجية بطول موجي يتراوح بين 240 و370 نانومتر. وتستخدم مكونات استشعار بصرية تُحوّل الضوء فوق البنفسجي إلى إشارات كهربائية عبر تقنيات الخلايا الكهروضوئية أو الضوء الموجه. تسمح نافذة بصرية عالية الشفافية بمرور أكثر من 98% من ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى كاشف حساس للأشعة فوق البنفسجية.

تضمن الرقائق المستوردة عالية الجودة والمعالجات الدقيقة الصناعية معالجة إشارات موثوقة. تخرج البيانات كإشارة RS485 جاهزة للتوصيل بأنظمة المراقبة المزودة بإمكانية الوصول عن بُعد.

التطبيقات: مراقبة الصحة العامة، ومحطات مؤشر الأشعة فوق البنفسجية للبيئة، والنظر في كيفية تحلل المواد

9. مستشعر الضوضاء

مستشعرات الضوضاء أجهزة دقيقة تقيس مستويات الصوت. يمكنها اكتشاف الضوضاء آنيًا عبر نطاق واسع (30-120 ديسيبل) وترددات (20 هرتز إلى 12.5 كيلوهرتز). تتوفر هذه المستشعرات بتصاميم مختلفة للاستخدام الداخلي والخارجي.

تأتي الأنواع الخارجية مزودة بدروع واقية من الإشعاع الشمسي ومقاومة للماء والعوامل الجوية. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في مواقع البناء ولمراقبة ضوضاء المدينة. أما الأنواع الداخلية، والتي غالبًا ما تُركّب على الجدران، فتقاوم الغبار والرطوبة. تُستخدم في محطات الكهرباء والمباني الصناعية للمراقبة البيئية الشاملة.

التطبيقات: لرسم خريطة الضوضاء في المدن الذكية، ولضمان سلامة مكان العمل، وللامتثال للوائح البناء

10. مستشعر المطر والثلج

يتمتع مستشعر المطر والثلج بالقدرة على رصد هطول الأمطار، سواءً كان رطبًا أو متجمدًا. ويستخدم وحدة دائرة حساسة لتوليد إشارات التبديل عند اكتشاف المطر أو الثلج، مما يساهم في توفير بيانات الطقس المحلية.

يمكنك إضافة خاصية تسخين تُبقي السطح دافئًا عند درجة حرارة تتراوح بين 15 و20 درجة مئوية. هذا يمنع تكوّن الجليد وتراكم الرطوبة في الأجواء الباردة والرطبة. كما يمكنك ضبط مستويات التسخين لتناسب احتياجاتك، مما يجعله مناسبًا لخيارات التركيب المتنوعة.

التطبيقات: محطات الطقس على الطرق، والأنظمة الآلية في البيوت الزجاجية، وتتبع المناخات الباردة

خاتمة

لكل مستشعر طقس وظيفة مهمة في قياس ظروف جوية محددة، بما في ذلك جودة الهواء ورطوبة التربة. وعند دمجها، تُشكّل نظامًا قويًا ومتطورًا لمراقبة الطقس. يوفر هذا النظام معلومات مفيدة للعديد من القطاعات المختلفة. سواءً كنت تُنشئ محطة زراعية صغيرة أو مركزًا كبيرًا للطقس، فإن اختيار المزيج المناسب من المستشعرات أمر بالغ الأهمية للحصول على بيانات دقيقة وموثوقة ومفيدة للتنبؤ بالطقس ومراقبة المناخ.

هل تحتاج إلى مساعدة في التخطيط لنظام تتبع الطقس الخاص بك؟ مجموعتنا يمكننا مساعدتك في اختيار أفضل إعداد للمستشعر الذي يناسب احتياجاتك الدقيقة والبيئة التي تعمل فيها، بما في ذلك خيارات أجهزة استشعار الطقس اللاسلكية والتنبيهات القابلة للتخصيص لمتطلباتك المحددة.