1. Tło projektu i potrzeby
Górzysty teren Korei Południowej oznacza, że jej sieć kolejowa często przecina wzgórza i wąwozy. Latem, w okresie powodzi, kraj jest narażony na ulewne deszcze monsunowe i tajfuny, które mogą wywołać nagłe powodzie błyskawiczne, spływy gruzowe i osuwiska na zboczach w obszarach górskich, stanowiąc poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa eksploatacji kolei. Tradycyjne deszczomierze z wywrotnym wiadrem wymagają regularnej konserwacji, są podatne na zatykanie i mogą ulegać mechanicznym opóźnieniom i błędom zliczania podczas ulewnych deszczy, co czyni je nieodpowiednimi do monitorowania opadów deszczu w czasie rzeczywistym, z wysoką precyzją i przy niskich kosztach konserwacji.
Aby zapewnić bezpieczeństwo operacyjne, południowokoreańskie władze zarządzające infrastrukturą pilnie potrzebowały wdrożenia zaawansowanej i niezawodnej sieci automatycznego monitoringu opadów deszczu na newralgicznych górskich odcinkach linii kolejowych. Wymagany sprzęt musiał być odporny na trudne warunki, wymagać minimalnej konserwacji oraz dostarczać w czasie rzeczywistym dokładne dane o intensywności i akumulacji opadów, aby na bieżąco wysyłać alerty do systemu dyspozytorskiego.
2. Rozwiązanie: System monitorowania opadów za pomocą optycznego deszczomierza
W ramach projektu wybrano optyczny miernik opadów (lub optyczny czujnik opadów) jako główne urządzenie monitorujące służące do zbudowania rozproszonego systemu monitorowania opadów i wczesnego ostrzegania.
- Zasada działania:
Optyczny deszczomierz działa na zasadzie rozpraszania optycznego w podczerwieni. Czujnik emituje wiązkę światła podczerwonego o określonej długości fali przez obszar pomiarowy. Gdy nie ma deszczu, światło przechodzi bezpośrednio przez obszar pomiarowy. Krople deszczu spadające na obszar pomiarowy rozpraszają światło podczerwone. Intensywność rozproszonego światła wykrytego przez odbiornik jest proporcjonalna do rozmiaru i liczby kropel deszczu (tj. intensywności opadów). Analizując zmienność sygnału za pomocą wbudowanych algorytmów, czujnik oblicza w czasie rzeczywistym chwilową intensywność opadów deszczu (mm/h) i sumę opadów (mm). - Wdrożenie systemu:
Optyczne deszczomierze zainstalowano w kluczowych punktach wzdłuż linii kolejowych w strefach wysokiego ryzyka zagrożenia geologicznego (np. na zboczach, w pobliżu mostów, przy wejściach do tuneli). Urządzenia zamontowano na słupach, a soczewka czujnika była skierowana w stronę nieba, aby zapewnić optymalny obszar pomiaru.
3. Implementacja aplikacji
- Zbieranie danych w czasie rzeczywistym: Optyczne deszczomierze działają 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, pobierając wiele próbek na sekundę, aby wykrywać początek, koniec, intensywność i trendy opadów w czasie rzeczywistym.
- Transmisja danych: Zebrane dane dotyczące opadów deszczu są przesyłane niemal w czasie rzeczywistym (w odstępach minutowych) do centralnej platformy danych w regionalnym ośrodku monitorowania za pośrednictwem wbudowanych modułów komunikacji bezprzewodowej 4G/5G.
- Analiza danych i wczesne ostrzeganie:
- Platforma centralna integruje dane ze wszystkich punktów monitoringu i ustawia wielopoziomowe alarmy progowe opadów.
- Jeśli intensywność opadów deszczu lub ich skumulowana ilość w dowolnym miejscu przekroczy ustalone progi bezpieczeństwa, system automatycznie uruchomi alarm.
- Informacje o alarmie (w tym konkretna lokalizacja, dane o opadach w czasie rzeczywistym i poziom przekroczenia) są natychmiast przesyłane do interfejsu dyspozytora w Centrum Kontroli Ruchu Kolejowego (CTC).
- Połączona kontrola: Na podstawie poziomu ostrzeżenia dyspozytorzy szybko wdrażają protokoły awaryjne, takie jak wydawanie ograniczeń prędkości lub nakazów awaryjnego zawieszenia pociągów zbliżających się do zagrożonego odcinka, zapobiegając w ten sposób katastrofom i zapewniając bezpieczeństwo pasażerów.
4. Ucieleśnione zalety techniczne
- Brak ruchomych części, bezobsługowość: Brak elementów mechanicznych eliminuje problemy takie jak zatykanie, konieczność regularnego czyszczenia i zużycie mechaniczne, występujące w przypadku tradycyjnych wskaźników poziomu cieczy w łyżce. Dzięki temu idealnie nadają się do długotrwałej, bezobsługowej pracy w odległych i trudnych warunkach górskich.
- Szybka reakcja i wysoka dokładność: Optyczna metoda pomiaru zapewnia niezwykle szybki czas reakcji (do kilku sekund), dokładnie rejestrując chwilowe zmiany intensywności opadów i zapewniając krytyczny czas na wydanie ostrzeżeń.
- Wysoka odporność na zakłócenia: Zoptymalizowana konstrukcja optyczna skutecznie minimalizuje zakłócenia wywoływane przez czynniki środowiskowe, takie jak kurz, mgła i owady, gwarantując niezawodność danych.
- Niskie zużycie energii i łatwa instalacja: Urządzenia te mają niskie zapotrzebowanie na energię, często są wspierane przez panele słoneczne, a ich instalacja jest prosta i nie wymaga przeprowadzenia znaczących prac inżynieryjnych.
5. Rezultaty projektu
Wdrożenie tego systemu podniosło możliwości zapobiegania katastrofom kolejowym w Korei Południowej z poziomu „pasywnego reagowania” do „aktywnego ostrzegania”. Precyzyjne dane w czasie rzeczywistym z optycznych deszczomierzy umożliwiły dyspozytorowi:
- Podejmuj bardziej naukowe decyzje dotyczące bezpieczeństwa, ograniczając straty ekonomiczne związane z nadmiernymi wyłączeniami zapobiegawczymi.
- Znacznie zwiększyć bezpieczeństwo i punktualność transportu kolejowego.
- Zgromadzone długoterminowe dane dotyczące opadów deszczu stanowią również cenne źródło informacji do oceny ryzyka geologicznego i planowania infrastruktury wzdłuż korytarzy kolejowych.
Przypadek ten stanowi przykład skutecznego zastosowania optycznych deszczomierzy w dziedzinie bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej i stanowi doskonały model rozwiązywania problemów związanych z monitorowaniem opadów w złożonych środowiskach.
Kompletny zestaw serwerów i oprogramowania modułu bezprzewodowego, obsługuje RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Więcej o czujniku deszczu informacja,
prosimy o kontakt z Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Strona internetowa firmy:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Czas publikacji: 11.09.2025