Оптичний опадомір у системі моніторингу штормової безпеки гірської залізничної лінії Південної Кореї

1. Передумови та потреби проекту

Гірський рельєф Південної Кореї означає, що її залізнична мережа часто перетинає пагорби та ущелини. Під час літнього сезону повеней країна схильна до зливових дощів від мусонів і тайфунів, які можуть спричинити раптові повені, селеві потоки та зсуви схилів у гірських районах, що створює серйозну загрозу безпеці експлуатації залізниць. Традиційні ковшові дощоміри потребують регулярного обслуговування, схильні до засмічення та можуть мати механічні затримки та помилки підрахунку під час екстремальних злив, що робить їх неадекватними для потреб високоточного моніторингу опадів у режимі реального часу з низькими витратами на обслуговування.

Для забезпечення безпеки експлуатації органам управління інфраструктурою Південної Кореї терміново потрібно було розгорнути передову та надійну автоматичну мережу моніторингу опадів вздовж критично важливих гірських залізничних ділянок. Необхідне обладнання мало витримувати суворі умови, працювати з мінімальним технічним обслуговуванням та надавати точні дані про інтенсивність та накопичення опадів у режимі реального часу для своєчасного надсилання сповіщень до системи диспетчерської роботи поїздів.

2. Рішення: Система моніторингу оптичних дощомірів

У проекті було обрано оптичний дощомір (або оптичний датчик дощу) як основний пристрій моніторингу для побудови розподіленої системи моніторингу опадів та раннього попередження.

• Принцип роботи:
  Оптичний опадомір працює за принципом інфрачервоного оптичного розсіювання. Датчик випромінює промінь інфрачервоного світла певної довжини хвилі через область вимірювання. Коли немає дощу, світло проходить безпосередньо через неї. Коли краплі дощу падають через область вимірювання, вони розсіюють інфрачервоне світло. Інтенсивність розсіяного світла, що виявляється приймачем, пропорційна розміру та кількості крапель дощу (тобто інтенсивності опадів). Аналізуючи зміну сигналу за допомогою вбудованих алгоритмів, датчик обчислює миттєву інтенсивність опадів (мм/год) та накопичену кількість опадів (мм) у режимі реального часу.
• Розгортання системи:
  Оптичні дощоміри були встановлені в ключових точках вздовж залізничних колій у зонах високого геологічного ризику (наприклад, на схилах, біля мостів, біля входів у тунелі). Прилади були встановлені на стовпах, при цьому лінза датчика була спрямована до неба, щоб забезпечити оптимальну зону вимірювання.

3. Реалізація застосунку

1. Збір даних у режимі реального часу: Оптичні опадоміри працюють цілодобово, знімаючи кілька зразків за секунду, щоб визначати початок, кінець, інтенсивність та тенденції опадів у режимі реального часу.
2. Передача даних: Зібрані дані про кількість опадів передаються майже в режимі реального часу (з інтервалами в хвилину) на центральну платформу даних у регіональному центрі моніторингу через вбудовані модулі бездротового зв'язку 4G/5G.
3. Аналіз даних та раннє попередження:
   • Центральна платформа об'єднує дані з усіх точок моніторингу та встановлює багаторівневі порогові значення опадів.
   • Коли інтенсивність опадів або накопичені опади в будь-якій точці перевищують встановлені безпечні пороги, система автоматично спрацьовує сигналізацію.
   • Інформація про тривогу (включаючи конкретне місцезнаходження, дані про кількість опадів у режимі реального часу та рівень перевищення) негайно передається на інтерфейс диспетчера в Центрі управління залізничним рухом (ЦДУ).
4. Пов’язаний контроль: На основі рівня попередження диспетчери швидко ініціюють протоколи дій у надзвичайних ситуаціях, такі як видача обмежень швидкості або наказів про екстрене призупинення руху поїздів, що наближаються до ураженої ділянки, тим самим запобігаючи катастрофам та забезпечуючи безпеку пасажирів.

4. Втілені технічні переваги

• Відсутність рухомих частин, відсутність потреби в обслуговуванні: Відсутність механічних компонентів усуває такі проблеми, як засмічення, необхідність регулярного очищення та механічний знос, пов'язані з традиційними перекидними ковшовими вимірювачами. Це робить їх ідеальними для тривалої безперервної експлуатації у віддалених та суворих гірських умовах.
• Швидка реакція та висока точність: Оптичний метод вимірювання пропонує надзвичайно швидкий час реакції (до кількох секунд), точно фіксуючи миттєві зміни інтенсивності опадів та забезпечуючи критично важливий час для попереджень.
• Висока стійкість до перешкод: оптимізована оптична конструкція ефективно мінімізує перешкоди від факторів навколишнього середовища, таких як пил, туман і комахи, забезпечуючи надійність даних.
• Низьке енергоспоживання та просте встановлення: Пристрої мають низькі енергоспоживання, часто підтримуються сонячними панелями та прості в установці без значних інженерних робіт.

5. Результати проекту

Впровадження цієї системи підняло можливості Південної Кореї щодо запобігання залізничним катастрофам з «пасивного реагування» до «активного попередження». Точні дані в режимі реального часу, отримані від оптичних дощомірів, дозволили диспетчерській службі:

• Приймати більше наукових рішень щодо безпеки, зменшуючи економічні втрати, пов'язані з надмірними профілактичними зупинками.
• Значно підвищити безпеку та пунктуальність залізничних перевезень.
• Накопичені довгострокові дані про опади також надають цінну підтримку для оцінки геологічних ризиків та планування інфраструктури вздовж залізничних коридорів.

Цей випадок демонструє успішне застосування оптичних дощомірів у сфері безпеки критичної інфраструктури, забезпечуючи чудову модель для вирішення проблем моніторингу опадів у складних середовищах.

Повний комплект серверів та програмного бездротового модуля, підтримує RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Для отримання додаткової інформації про датчик дощу інформація,

будь ласка, зв'яжіться з компанією Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Вебсайт компанії:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582