ما نوع المستشعر المستخدم لقياس مستوى الماء في الخزان؟

هل تعلم أن أكثر من 4 مليارات شخص، أي ما يقارب ثلثي سكان العالم، يواجهون نقصًا حادًا في المياه لأكثر من شهر؟ على الصعيد العالمي، يستهلك القطاع الزراعي حوالي 70% من المياه، يليه القطاع الصناعي (أقل بقليل من 20%)، ثم الاستخدامات المنزلية التي تبلغ حوالي 12%. تشير هذه الإحصائيات إلى أن المياه عنصر أساسي في اقتصادات العالم، لذا فإن ترشيد استهلاكها يقلل من مشاكل نقص المياه.

تعتمد الصناعات والمنازل التي تستخدم المياه بكثرة على خزانات لتخزينها، لضمان حصولها على كمية مستمرة من المياه عند الحاجة. وهنا يأتي دور مستشعر مستوى المياه في الخزانات، حيث يساعد على ضمان الاستخدام الأمثل للمياه، وينبه إلى قرب نفادها. وهذا ما يجعل هذه المستشعرات نقلة نوعية للصناعات والمنازل التي تمتلك خزانات لتخزين المياه، وتخشى من امتلاء الخزانات أو نفادها. في هذه المقالة، نسلط الضوء على بعض التطبيقات والميزات الرئيسية، ونقدم دليلًا للتركيب، ونستعرض التوجهات المستقبلية، لمساعدتك على فهم أفضل لما يقدمه مستشعر مستوى المياه في الخزانات.  

التطبيقات التي تتطلب قياس مستوى خزان المياه

يُستخدم مستشعر مستوى الماء في الخزان بشكل أساسي لقياس مستوى الماء فيه. وقد يتبادر إلى الذهن سؤال: ما الغرض من استخدامه؟ وما تطبيقاته في مختلف القطاعات حول العالم؟ حسنًا، يُسلط هذا القسم من المقال الضوء على بعض التطبيقات الرئيسية التي تتطلب قياس مستوى الماء في الخزان.  

إدارة المياه الصناعية

تعتمد معظم الصناعات حول العالم على إمدادات كافية من المياه لضمان كفاءة عملياتها. ولذلك، تُركّب المصانع خزانات مياه كبيرة لتخزين المياه واستخدامها عند الحاجة. وتستخدم هذه المصانع أجهزة استشعار مستوى المياه في الخزانات لمعرفة المستوى الدقيق للمياه، مما يسمح لها باستخدام المياه بكفاءة عند انخفاض مستوى المياه في الخزانات، وعند الحاجة إلى إعادة ملئها. كما تُتيح هذه الأجهزة معرفة متى يمتلئ الخزان، لضمان عدم فيضان المياه وهدرها. ومن أمثلة الصناعات التي تعتمد على المياه في عملياتها بكفاءة: صناعات الطاقة، والنسيج، والسيارات، والتصنيع.

أنظمة الري الزراعية

بحسب اليونسكو، يُستهلك أكثر من 70% من المياه في القطاع الزراعي. ونظرًا لاعتماد هذا القطاع الكبير على المياه، يُعدّ قياس مستويات المياه بدقة في أنظمة الري والحقول الزراعية والخزانات أمرًا بالغ الأهمية، لضمان الاستخدام الأمثل للمياه في الزراعة. ولذلك، يلجأ المزارعون عادةً إلى استخدام الخزانات وأجهزة استشعار مستوى المياه لضمان جدولة دقيقة للري، وتقليل هدر المياه، وحماية المحاصيل من التلف.

إمدادات المياه البلدية ومعالجتها

تُستخدم أجهزة استشعار مستوى المياه في خزانات المياه لقياس مستويات المياه بدقة في تطبيقات إمداد المياه ومعالجتها في البلديات. يُمكّن هذا المشغلين من تنظيم تدفق المياه، والكشف عن أي تسريبات، ومراقبة استهلاك المياه خلال مختلف العمليات. ويضمن ذلك مطابقة المياه المُزوّدة للمعايير، ومنع أي فيضان أو نقص في المياه.

الرصد البيئي

لماذا يُعدّ رصد مستوى المياه في الخزانات والمحيطات والأنهار والبحيرات والبرك أمرًا بالغ الأهمية؟ تكمن الإجابة ببساطة في قياس الظروف البيئية والتنبؤ بالتغيرات المستقبلية فيها. توفر أجهزة الاستشعار بيانات عن مستويات المياه في الخزانات، مما يسمح للباحثين بالتنبؤ بتحديات المياه المستقبلية، مثل الإنذار المبكر بالفيضانات أو الجفاف. وهذا يمكّنهم من التدخل في الوقت المناسب لمعالجة مشاكل المياه المستقبلية وإيجاد حلول لها قبل وقوعها.

أنظمة المياه المنزلية والسكنية

يبلغ استهلاك المياه المنزلي في المنازل والمناطق السكنية حوالي 12%. وتُفضل المنازل والمناطق السكنية، كالمباني والبيوت، استخدام الخزانات لتخزين المياه لضمان توفرها عند الحاجة، دون الاعتماد على الحكومة. وتُستخدم هذه الخزانات لتوفير المياه اللازمة لتلبية احتياجات المنازل. عند تركيب الخزانات، يُوفر استخدام حساس مستوى الماء بيانات دقيقة عن مستوى الماء داخل الخزان. لذا، عند انخفاض مستوى الماء أو ارتفاعه، يُمكنك، بالاعتماد على قراءات هذه الحساسات، ملء الخزان وإيقاف المضخة عند امتلائه، مما يمنع فيضان الماء أو نقصه.

الميزات الأساسية لأجهزة استشعار مستوى خزان المياه

مع توفر أنواع متعددة من أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه، توجد بعض الميزات المشتركة بين جميع الأنواع، بينما تتوفر ميزات أخرى في أنواع محددة. يهدف هذا القسم من المقال إلى تزويدكم بالميزات الأساسية في أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه لضمان حصولكم على نتائج دقيقة وموثوقة.

● الدقة والضبط

تختلف أنواع حساسات مستوى الماء في الخزانات من حيث الدقة والضبط. قبل الشراء، تأكد من أن دقة الحساس تبلغ ±1% من النطاق الكامل، فكلما انخفضت هذه النسبة، زادت دقته. وهذا يضمن قياسًا دقيقًا لمستوى الماء بأقل قدر من الأخطاء.

● المتانة ومقاومة الظروف البيئية

عند تركيب أجهزة الاستشعار، قد تتعرض لظروف جوية قاسية وشديدة. وهنا تبرز أهمية المتانة ومقاومة الظروف البيئية. تُعد أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه الحاصلة على تصنيف حماية IP68 كافية، حيث يشير هذا التصنيف إلى أنها مقاومة تمامًا للغبار والماء.

عند الحديث عن مقاومة الظروف البيئية، يتبادر إلى الذهن درجة حرارة التشغيل. بالنسبة للمستشعر الجيد، تُعدّ درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى +60 درجة مئوية كافية. وكلما زاد هذا النطاق، زادت قدرة المستشعر على العمل في ظروف بيئية أقسى.

● سهولة التركيب والصيانة

يجب أن يكون تركيب وصيانة حساسات مستوى خزانات المياه سهلاً. فهو يوفر الوقت والمال عند الحاجة إلى تركيب هذه الحساسات وإزالتها للصيانة. وتضمن ميزات مثل إعادة المعايرة الخارجية، واستخدام مواد مقاومة للتآكل، والثبات الممتاز، تقليل الحاجة إلى الإزالة والصيانة المتكررة إلى الحد الأدنى.

● إخراج الإشارة والتوافق

تحدد إشارة الخرج التي توفرها مستشعرات مستوى خزانات المياه مدى توافقها مع أنظمة المراقبة. توفر العديد من المستشعرات الحديثة أنواعًا مختلفة من إشارات الخرج، مثل 4-20 مللي أمبير، و0.5 فولت، وRS 485 (MODBUS-RTU). يضمن هذا التوافق بين المستشعرات وأنظمة المراقبة الحالية وأنظمة التشغيل الآلي الأخرى.

● فعالية التكلفة والموثوقية على المدى الطويل

يُعدّ السعر عاملاً رئيسياً عند اختيار حساس مستوى خزان المياه. تختلف أسعار أنواع الحساسات باختلاف الميزات التي تُقدّمها. لكن الأهم هو موثوقية الحساس على المدى الطويل، ما يضمن استثمارك الأمثل ويُقلّل من تكاليف الاستبدال والتركيب والصيانة. عند اتخاذ قرار الشراء، حدّد الميزات التي تحتاجها، وابحث عن حساس أكثر متانة بدلاً من اختيار الخيار الأرخص، ما يُساعدك على توفير المال.

أنواع أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه: تحليل مقارن

ليست جميع أجهزة الاستشعار مصممة لنفس الغرض. لذا، تتوفر أنواع مختلفة منها لتلبية احتياجات المستخدمين المختلفة. فيما يلي، نسلط الضوء على بعض أنواع أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه، ومزاياها، وقيودها، والشركات التي تقدم أفضل أجهزة الاستشعار لكل نوع.

1. أجهزة استشعار مستوى الموجات فوق الصوتية:

تستخدم أجهزة الاستشعار فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية لتحديد عمق الماء. ويعتمد مبدأ عملها على إرسال موجات فوق صوتية باتجاه الماء، حيث ترتد بعض هذه الموجات وتلتقطها أجهزة الاستشعار. وبهذه الطريقة، تحسب أجهزة الاستشعار فوق الصوتية مستوى الماء في الخزان.

• ميزة
  تتميز أجهزة الاستشعار فوق الصوتية، لكونها لا تتطلب التلامس، بمزايا عديدة، منها قدرتها على العمل في الظلام، أي أنها لا تتأثر بلون أو شفافية الجسم. كما توفر هذه الأجهزة قراءات دقيقة لأنها لا تتأثر بالغبار أو الأوساخ أو البيئات عالية الرطوبة.
  
  
• القيود:
  تعتمد تقنية الموجات فوق الصوتية على الموجات فوق الصوتية (نوع من الموجات الصوتية)، وهذه الموجات لا تنتقل في الفراغ، لذا لا يمكن لهذه المستشعرات العمل في الفراغ. وهي مستشعرات لا تلامسية، مما يعني أنها غير مصممة للاستخدام تحت الماء.
  
  
• أي شركة تقدم أفضل جهاز استشعار مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية لخزانات المياه
  يُعد جهاز إرسال مستوى السائل بالموجات فوق الصوتية RKL-03 من شركة ريكا سينسور مثالًا مثاليًا لأجهزة استشعار مستوى الماء في الخزانات. بفضل ميزاته، مثل الدقة العالية التي تتراوح بين 0.5% و1%، والمدى الأقصى الذي يصل إلى 30 مترًا، وسهولة التركيب، يُصنف RKL-03 ضمن أفضل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التي تعمل بدون تلامس والمتوفرة في السوق.

2. مستشعرات مستوى محول الضغط

يعتمد مبدأ عمل مستشعرات مستوى الماء في الخزانات، التي تعمل بتقنية تحويل الضغط، على الضغط الهيدروستاتيكي للسائل. وللحصول على قياس دقيق لمستوى الماء، يُثبّت المستشعر في قاع الخزان أو الحاوية. بعد ضبطه، يقيس الضغط الهيدروستاتيكي للماء، مما يوفر قراءة دقيقة لمستوى الماء في الخزان.

• عوامل الدقة والاستقرار

تتميز محولات الضغط بدقة عالية تصل إلى ±1% مع استقرار طويل الأمد. ونظرًا لاعتمادها على الضغط الهيدروستاتيكي، فإن أي تغيير في الكثافة أو فقاعات الهواء أو درجة الحرارة قد يؤثر على استقرارها.

• البيئات والوسائط المناسبة.

تم تصميم محولات الضغط للعمليات في نطاق درجة حرارة من -20 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية، واستخدامها مناسب مع المياه العذبة أو مياه الصرف الصحي.

3. مستشعرات مستوى السعة:

تستخدم مستشعرات مستوى السائل السعوية مبدأ السعة الكهربائية لحساب التغير في ارتفاع السائل. تتكون هذه المستشعرات من قطب كهربائي للكشف. تتولد سعة كهربائية بين قطب الكشف والسائل. ومع تغير مستوى السائل، تتغير قيمة هذه السعة، مما يشير إلى تغير في قياس مستوى السائل.

• تطبيقات عبر أنواع مختلفة من السوائل

لكل نوع من السوائل ثابت عزل كهربائي مختلف. وهذا يعني أنه يمكن حساب تغير الارتفاع عبر أنواع مختلفة من السوائل. تشمل هذه الأنواع الزيوت والمواد الكيميائية والماء، مما يجعل استخدامها مناسبًا في العديد من الصناعات، مثل الصناعات الكيميائية وصناعات تجهيز الأغذية.

• اعتبارات التركيب والمعايرة

يجب تركيب الحساس في مكان يقلل من تداخل جدران الخزان المحيطة والرواسب الموجودة في السائل. ويضمن وضع الحساس في مركز الخزان الحصول على نتائج دقيقة لقياس مستويات الزيت.

4. مستشعرات مستوى مفتاح العوامة:

تتميز مستشعرات مستوى السائل ذات المفتاح العائم ببساطة طريقة عملها. إذ تطفو هذه المستشعرات على سطح السائل، فإذا ارتفع مستوى السائل، ترتفع المستشعرات، وإذا انخفض، تنخفض. وهي موصولة بمفتاح يرسل إشارة إلى نظام التحكم لتحديد مستوى السائل. وتتميز هذه المستشعرات بفعاليتها من حيث التكلفة نظرًا لبساطة آلية عملها.

• جوانب الموثوقية والصيانة

بفضل تصميمها البسيط وقلة مكوناتها الإلكترونية غير المعقدة، تتميز هذه الحساسات بموثوقية عالية. ومع ذلك، يتطلب الأمر صيانة دورية لضمان دقة النتائج.

• ملاءمة لتطبيقات محددة

بفضل سعره المنخفض، يُعدّ هذا المنتج في متناول الجميع، ليس فقط للصناعات الصغيرة والكبيرة، بل وللاستخدام المنزلي أيضاً. وهذا ما يجعله مثالياً للاستخدام في خزانات المياه وأنظمة الصرف الصحي. ما عليك سوى توصيله بمفتاح تشغيل/إيقاف، وعند الوصول إلى مستوى معين، سينطفئ المفتاح تلقائياً.

اختيار المستشعر المناسب لتطبيقك

المستشعر المناسب لك هو الذي يلبي احتياجاتك عند الشراء. قد لا ترغب في شراء مستشعر ذي ميزات كثيرة ولكنه باهظ الثمن، أو مستشعر لمستوى خزان المياه بميزات قليلة لا تلبي متطلباتك. ولتجنب هذا الموقف، سلطنا الضوء على بعض العوامل التي يجب مراعاتها لضمان أن كل قرش تنفقه يستحق ثمنه.

● العوامل التي يجب مراعاتها: نوع السائل، وحجم الخزان، والظروف البيئية.

ليست جميع أجهزة الاستشعار مصممة للاستخدام مع سوائل متعددة. فبعضها، مثل مستشعر مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية ومستشعر مستوى السوائل بمحول الضغط، مصمم للاستخدام مع الماء فقط، بينما يمكن استخدام مستشعر مستوى السوائل بالسعة الكهربائية ومستشعر مستوى السوائل بمفتاح العوامة مع أنواع متعددة من السوائل. ولكل نوع من أنواع أجهزة الاستشعار نطاقات وظروف بيئية مختلفة للعمل بكفاءة. لذا، يُرجى مراجعة إرشادات الشركة المصنعة للتأكد من شراء جهاز الاستشعار المناسب.

● تقييم متطلبات الدقة والموثوقية.

أجهزة استشعار مستوى خزانات المياه عالية الدقة أغلى ثمناً. إذا كنت ترغب في جهاز استشعار للصناعات التي تعتمد بشكل كبير على قياس دقيق لمستويات المياه، فتأكد من اختيار الجهاز ذي الدقة الأعلى. أما إذا كنت ترغب في جهاز استشعار للاستخدام المنزلي، فإن الخيارات الأرخص ذات دقة ±1% من النطاق الكامل كافية تماماً.

● تحليل احتياجات التركيب والصيانة.

عند اختيار حساس مستوى الماء، تأكد من سهولة تركيبه واتباع الطريقة الصحيحة. سيضمن ذلك سهولة تركيبه أو إزالته عند الحاجة. مع الاستخدام، يتدهور أداء الحساس بمرور الوقت، لذا فإن الصيانة الدورية تضمن عمرًا أطول للحساس ودقة النتائج.

● مراعاة التكلفة والقيمة على المدى الطويل.

قد يكون السعر عاملاً مهماً عند اختيار أجهزة الاستشعار. فإذا كان الجهاز يتمتع بميزات أكثر، ويستخدم مواد عالية الجودة لضمان متانته ودقة نتائجه، فسيكون سعره مرتفعاً. ليس السعر هو الأهم، بل الأداء الجيد لفترات طويلة، مما يجعل كل قرش يُنفق عليه استثماراً مجدياً.

● دعم العملاء والاستشارات من شركة ريكا سينسور.

الأمر كله يتوقف على الحصول على التوجيه الصحيح بشأن مستشعر مستوى خزان المياه لضمان اتخاذ قرار الشراء الأمثل. تُعدّ شركة ريكا سينسور رائدة في تصنيع المستشعرات، حيث تعمل على تطويرها منذ أكثر من عشر سنوات. سيضمن لك الاستعانة بخدمة دعم العملاء والاستشارات التي تقدمها ريكا سينسور أن يلبي المستشعر الذي تشتريه جميع متطلباتك بكل سهولة ويسر.

أفضل الممارسات في التركيب والصيانة

لضمان عمل مستشعر مستوى الماء في الخزان بشكل سليم، يعتمد الأمر كلياً على تركيبه وصيانته بشكل صحيح. فيما يلي، نوضح بعض الطرق لضمان تركيب وصيانة فعّالة لمستشعرات مستوى الماء في الخزان.

▪ وضع المستشعر وتركيبه بشكل صحيح.

تختلف طريقة وضع وتركيب أجهزة الاستشعار باختلاف أنواعها. تُوضع أجهزة استشعار مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية دون ملامسة سطح الماء أو السائل، بينما تُوضع أجهزة استشعار مستوى الماء بمفتاح العوامة على سطح السائل أثناء تدفقه. أما أجهزة استشعار مستوى الماء بمحولات الضغط وأجهزة استشعار مستوى الماء بالسعة، فتُوضع داخل السائل. لذا، عند تركيب أي جهاز استشعار، يُرجى مراجعة دليل التركيب الخاص به للتأكد من وضعه في المكان الصحيح، وإلا فقد لا يعمل بشكل صحيح أو قد لا يُعطي نتائج دقيقة.

▪ إدارة الكابلات وسلامة الإشارة.

يُعدّ تنظيم الكابلات وسلامة الإشارة أمرًا أساسيًا لضمان تشغيل المستشعر واستلام بيانات مستويات المياه التي يحسبها. استخدم كابلات معزولة جيدًا وثبّتها بروابط الكابلات، مع ترك مساحة كافية لحركة أو تمدد طفيف، لأن تغيرات درجات الحرارة قد تتسبب في تمدد الكابلات وانكماشها. في حال كانت الكابلات مشدودة بإحكام شديد، فقد تتسبب روابط الكابلات في تلف الأسلاك.

▪ المعايرة والتنظيف المنتظمين.

هذه هي الخطوة التي تلي التركيب. يضمن التنظيف المنتظم والتأكد من معايرة حساسات مستوى الماء في الخزان بشكل صحيح دقة القراءات. كما يضمن التنظيف المنتظم إطالة عمر الحساسات، مما يوفر عليك تكاليف الاستبدال المحتملة.

▪ استكشاف الأخطاء وإصلاحها في المشكلات الشائعة.

تختلف مشاكل أنواع الحساسات باختلاف أنواعها. فبعض المشاكل شائعة في جميع الحساسات، مثل عدم المعايرة الصحيحة، مما يؤدي إلى نتائج غير دقيقة. بينما تختص أنواع أخرى بمشاكل محددة، مثل حساسات مستوى السوائل فوق الصوتية التي تواجه مشكلة التداخل، والتي تظهر بوضوح عند تشوه القراءات. وفي أغلب الأحيان، تُحل هذه المشاكل الشائعة بتنظيف الحساسات بشكل صحيح.

الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا استشعار مستوى المياه

مع اتجاه العالم نحو الرقمنة والذكاء الاصطناعي، تشهد تقنية استشعار مستوى المياه تطوراً ملحوظاً. في هذا القسم من المقال، نسلط الضوء على التوجهات المستقبلية في هذه التقنية.

★ التكامل مع إنترنت الأشياء والأنظمة الذكية.

لفهم إنترنت الأشياء، من الضروري فهم معناه. يُعرَّف بأنه شبكة من الأجهزة المترابطة التي تتصل وتتبادل البيانات مع أجهزة إنترنت الأشياء الأخرى ومع الحوسبة السحابية. عند ربطه بتقنية استشعار مستوى الماء، يمكن القول إن أجهزة الاستشعار متصلة بنظام مراقبة ذكي لإرسال البيانات إلى منصات سحابية لتحليلها وإعداد التقارير.

★ التطورات في تكنولوجيا ومواد أجهزة الاستشعار.

تعمل شركات الاستشعار على تطوير أجهزة استشعار لمستوى المياه في الخزانات تتميز بصغر حجمها وخفة وزنها، بالإضافة إلى تحسين نطاقها ودقتها، فضلاً عن متانتها وعمرها الطويل. ويضمن استخدام مواد مقاومة للتآكل ومقاومة للماء عدم تعطل جهاز الاستشعار وتقديم نتائج دقيقة.

★ زيادة التركيز على المراقبة عن بعد وتحليلات البيانات.

عند دمج هذه المستشعرات مع أنظمة إنترنت الأشياء المتصلة بالسحابة، يصبح بالإمكان الوصول إليها للمراقبة عن بُعد، حيث يمكن تحليل البيانات التي توفرها هذه المستشعرات للتنبؤ باستخدام المياه وتحسينه بأكثر الطرق كفاءة.