เซ็นเซอร์สำคัญสำหรับระบบเตือนภัยล่วงหน้าด้านสภาพอากาศบนท้องถนน: การเลือกและการประยุกต์ใช้เครื่องตรวจจับฝนและหิมะแบบคาปาซิทีฟ

เอาล่ะ เรามาดูคุณสมบัติของเซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำฝนและหิมะแบบคาปาซิทีฟกันอย่างละเอียดกันดีกว่า

เซ็นเซอร์นี้ใช้เป็นหลักในการตรวจจับว่ามีฝนตกหรือไม่ และจำแนกประเภทของฝน (ฝน หิมะ หรือผสมกัน) หลักการสำคัญคือการใช้ตัวเก็บประจุแบบเปิดเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของสารที่ตกลงบนพื้นผิว

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับหลักการสำคัญ
พื้นผิวรับรู้ของเซ็นเซอร์ประกอบด้วยแผ่นตัวเก็บประจุหนึ่งแผ่นหรือมากกว่า เมื่อมีหยาดน้ำฟ้า (เม็ดฝนหรือเกล็ดหิมะ) ตกลงบนพื้นผิวรับรู้ คุณสมบัติของฉนวนระหว่างแผ่นจะเปลี่ยนแปลงไป ทำให้ค่าความจุเปลี่ยนแปลงไปด้วย เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำ น้ำแข็ง และอากาศแตกต่างกัน การวิเคราะห์รูปแบบ อัตรา และขนาดของการเปลี่ยนแปลงความจุ จะช่วยให้สามารถระบุได้ว่ามีหยาดน้ำฟ้าตกลงมาหรือไม่ และเป็นฝนหรือหิมะ

คุณสมบัติหลักและข้อดี
1. ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว ความน่าเชื่อถือสูง
แตกต่างจากเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียงแบบดั้งเดิม (ที่ใช้กลไกการเอียงถัง) เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเลย ซึ่งช่วยลดความผิดพลาดที่เกิดจากการสึกหรอทางกล การติดขัด (เช่น การอุดตันจากทราย ฝุ่น หรือใบไม้) หรือการแข็งตัวได้อย่างมาก มีความต้องการการบำรุงรักษาต่ำมาก และมีอายุการใช้งานยาวนาน

2. สามารถจำแนกประเภทของปริมาณน้ำฝนได้ (ฝน/หิมะ/ผสม)
นี่คือหนึ่งในข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุด โดยการวิเคราะห์ลักษณะของสัญญาณความจุผ่านอัลกอริทึม สามารถกำหนดสถานะเฟสของปริมาณน้ำฝนได้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่ต้องการความเข้าใจที่แม่นยำเกี่ยวกับประเภทของปริมาณน้ำฝนในฤดูหนาว (ซึ่งสำคัญสำหรับการขนส่ง การทำความร้อน และการเตือนภัยทางการเกษตร)

3. ปริมาณและความเข้มข้นของปริมาณน้ำฝนที่ตรวจวัดได้ (โดยประมาณ)
โดยการวัดความถี่และความเข้มของการเปลี่ยนแปลงค่าความจุไฟฟ้า สามารถประมาณความเข้มและปริมาณน้ำฝนสะสมได้ แม้ว่าความแม่นยำสัมบูรณ์โดยทั่วไปจะไม่ดีเท่ากับเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียงหรือแบบชั่งน้ำหนักที่ได้รับการสอบเทียบอย่างเคร่งครัด แต่ก็เพียงพอสำหรับการติดตามแนวโน้มและการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ/กึ่งเชิงปริมาณ

4. การตอบสนองที่รวดเร็ว
สามารถตรวจจับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของปริมาณน้ำฝนที่เบามาก (เช่น ฝนปรอยและหิมะเบาๆ) ได้โดยแทบไม่มีความล่าช้า

5. ใช้พลังงานต่ำและติดตั้งง่าย
อุปกรณ์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบูรณาการเข้ากับสถานีตรวจวัดสภาพอากาศอัตโนมัติที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และสามารถส่งข้อมูลจากระยะไกลผ่านเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) ได้

6. สามารถแสดงผลข้อมูลที่หลากหลายได้
อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่สามารถส่งสัญญาณสวิตช์แบบง่ายๆ เช่น "มี/ไม่มีฝนตก" ได้เท่านั้น แต่ยังสามารถส่งข้อมูลที่มีมิติมากกว่า เช่น รหัสประเภทฝน และระดับความเข้มของปริมาณน้ำฝนได้อีกด้วย
ข้อจำกัดและความท้าทาย
ความแม่นยำในการวัดค่อนข้างจำกัด (โดยเฉพาะปริมาณน้ำฝน)
สำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการวัดที่มีความแม่นยำสูง (เช่น การวิจัยทางอุทกวิทยาและการสังเกตปริมาณน้ำฝนในการปฏิบัติงานด้านอุตุนิยมวิทยา) โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบนี้จะไม่ใช่ตัวเลือกแรก เนื่องจากค่าปริมาณน้ำฝนที่วัดได้นั้นได้รับผลกระทบได้ง่ายจากปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของน้ำฝน อุณหภูมิ และลม และจำเป็นต้องมีการปรับเทียบในพื้นที่

2. มีความอ่อนไหวต่อความแปรปรวนที่ไม่เกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำฝน
น้ำค้าง น้ำแข็งเกาะ และน้ำแข็งเกาะ: น้ำควบแน่นที่ไม่ใช่หยาดฝนเหล่านี้ที่เกาะอยู่บนพื้นผิวเซ็นเซอร์ จะถูกเซ็นเซอร์เข้าใจผิดว่าเป็นหยาดฝนที่อ่อนมาก
ฝุ่นละออง อนุภาคเกลือ แมลง มูลนก: สารใดๆ ที่เกาะติดอยู่บนพื้นผิวเซ็นเซอร์อาจทำให้ค่าความจุเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้เกิดสัญญาณเตือนผิดพลาด แม้ว่าบางรุ่นจะมีสารเคลือบทำความสะอาดตัวเองหรือฟังก์ชันทำความร้อนเพื่อบรรเทาปัญหา แต่ก็ไม่สามารถกำจัดปัญหาได้อย่างสมบูรณ์
ฝุ่นละอองหรือละอองน้ำที่กระเด็นในขณะที่มีลมแรง: อาจทำให้เกิดการแจ้งเตือนผิดพลาดชั่วขณะได้เช่นกัน

3. จำเป็นต้องทำความสะอาดและปรับเทียบอย่างสม่ำเสมอ
เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของข้อมูล พื้นผิวรับรู้ต้องสะอาดและต้องได้รับการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ หลังจากการใช้งานเป็นเวลานาน อาจจำเป็นต้องทำการปรับเทียบใหม่

4. ค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียงธรรมดาแล้ว เครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบนี้มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และอัลกอริทึมที่ซับซ้อนกว่า ดังนั้นต้นทุนในการจัดซื้อจึงมักสูงกว่า
เมื่อเปรียบเทียบกับแกนกลางของเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียง

ตัวอย่างสถานการณ์ที่เหมาะสม

สถานการณ์ที่เหมาะสมมาก
การตรวจสอบสภาพอากาศด้านการจราจร: ติดตั้งไว้ข้างทางด่วน สนามบิน และสะพาน จะสามารถแจ้งเตือนความเสี่ยงจากถนนลื่นและน้ำแข็งเกาะ (ฝนที่เปลี่ยนเป็นหิมะ) ได้อย่างทันท่วงที
สถานีตรวจวัดอากาศอัตโนมัติอเนกประสงค์: สถานีเหล่านี้จำเป็นต้องเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับ "มีฝนตกหรือไม่" และ "ประเภทของฝน" ตลอดทั้งวัน โดยต้องการการบำรุงรักษาต่ำ
เมืองอัจฉริยะและอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง: ในฐานะส่วนหนึ่งของเครือข่ายการรับรู้สภาพอากาศในเขตเมือง อุปกรณ์นี้จะตรวจสอบการเกิดฝนตก
จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างสถานการณ์ที่มีฝนตกและหิมะตก เช่น ในรีสอร์ทสกีและการสนับสนุนกิจกรรมกีฬาฤดูหนาว

สถานการณ์ที่ไม่แนะนำ: ในสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูงมากในการวัดปริมาณน้ำฝน (เช่น การสังเกตการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาตามกฎหมายและสถานีคำนวณอุทกวิทยาหลัก) ควรให้ความสำคัญกับเครื่องวัดปริมาณน้ำฝนแบบถังเอียงหรือแบบชั่งน้ำหนักเป็นอุปกรณ์วัดหลัก เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟสามารถใช้เป็นอุปกรณ์เสริมเพื่อระบุประเภทของปริมาณน้ำฝนได้

สรุป
เซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำฝนและหิมะแบบคาปาซิทีฟเป็น “ผู้เฝ้าระวังอัจฉริยะ” คุณค่าหลักของมันไม่ได้อยู่ที่การให้ข้อมูลปริมาณน้ำฝนที่แม่นยำระดับห้องปฏิบัติการ แต่เป็นการระบุการเกิดและประเภทของเหตุการณ์ฝนตกได้อย่างน่าเชื่อถือและต้องการการบำรุงรักษาต่ำ และให้ข้อมูลเชิงคุณภาพที่สำคัญสำหรับระบบการตัดสินใจอัตโนมัติ (เช่น การเปิดใช้งานระบบละลายหิมะบนถนนโดยอัตโนมัติ) เมื่อต้องเลือก ควรระบุให้ชัดเจนว่าความต้องการของตนเองคือ “การวัดที่แม่นยำ” หรือ “การระบุอย่างรวดเร็ว”

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ตรวจวัดสภาพอากาศ โปรดติดต่อ บริษัท ฮอนเด เทคโนโลยี จำกัด

WhatsApp: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

เว็บไซต์ของบริษัท:www.hondetechco.com