مقدمة عن المنتج:

يستهدف هذا الليدار الليزري الماسح لقياس الرياح متطلبات العملاء الذكية في قياس الرياح عن بُعد في قطاعات طاقة الرياح والأرصاد الجوية والطيران المدني وغيرها من الصناعات. وباعتماد تقنية الكشف الدوبلري التماسكي النبضي، يتيح قياسًا دقيقًا لسرعة الرياح الشعاعية. كما يزوّد النظام بمؤشر عالي الدقة لإجراء عمليات المسح والكشف، مما يسمح باستخلاص ملف الرياح واتجاهها وبيانات أرصادية أخرى لإعادة بناء معلومات كاملة عن مجال الرياح.

مواصفات المنتج:

I. المعلمات التقنية

II. مبدأ العمل

تم تطوير هذا الليدار النبضي المتماسك لقياس الرياح باستخدام تأثير دوبلر بالليزر وتقنية الكشف التماثلي بالهجينة، مما يتيح قياساً غير اتصالي عالي الدقة لمجال الرياح على مسافات طويلة.

1. الانبعاث الليزري والمسح الفضائي يُصدر النظام إشارات ليزر نبضية ذات عرض خط ضيق وثبات عالٍ عبر جهاز الإرسال والاستقبال الليزري المدمج. يتم توازي الشعاع الليزري وإرساله إلى منطقة الكشف عن الهدف باستخدام مؤشر دوار-مائل عالي الدقة، الذي يدعم تغطية مرنة لمساحة الكشف من خلال دوران أفقي بزاوية 360° وميل رأسي يتراوح بين -10° و190°، مع سرعة دوران قصوى لا تقل عن 50°/ثانية لرسم خرائط سريعة لحقل الرياح.

2. استقبال إشارة الصدى والكشف المتماسك عند تفاعل شعاع الليزر مع الهباء الجوي وقطرات السحب وغيرها من الجسيمات المعلّقة في الغلاف الجوي، يحمل إشارة الصدى المتناثر إلى الوراء انزياح التردد الدوبلري الناتج عن حركة مجال الرياح الجوي. يعتمد النظام مخطط كشف هيترودين متماسكًا، حيث يتم خلط إشارة الصدى الضعيفة بإشارة ليزر المذبذب المحلي داخل الكاشف الضوئي، ومن ثم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس عبر التحويل الكهروضوئي، مما يسهم في تقليل ضوضاء الخلفية بشكل فعّال وتحسين حساسية الكشف ونسبة الإشارة إلى الضوضاء بصورة كبيرة.

3. حساب سرعة الرياح واسترجاع مجال الرياح يقوم النظام بحساب سرعة الرياح الشعاعية لكل بوابة مسافة كشف في الوقت الفعلي من خلال فك تشكيل انزياح تردد دوبلر لإشارة الصدى، وذلك بدقة قياس تصل إلى 0.1 م/ث ونطاق قياس يتراوح بين −50 و+50 م/ث. وبالتكامل مع معلومات الزاوية عالية الدقة لمؤشر التوجيه القابل للتحريك (دقة الزاوية ≤0.01°، دقة التوجيه ≤0.1°)، يُنجز النظام عملية المسح والكشف عن حيز الكشف، ويستخلص من خلال خوارزمية راسخة لعكس مجال الرياح ملفات الرياح، واتجاه الرياح، وسرعة الرياح الأفقية، وتدفق الهواء العمودي، وغيرها من المعايير الجوية، ليتم في النهاية إعادة بناء بيانات كاملة ثلاثية الأبعاد لمجال الرياح في منطقة الكشف.

4. التحكم بالنظام وإخراج البيانات يتم التحكم في النظام بأكمله بواسطة معالج مدمج عالي الأداء، يحقق التحكم المتزامن في انبعاث الليزر، والمسح بزاويتي الارتفاع والدوران، وجمع الإشارات، ومعالجة البيانات. كما يدعم مجموعة متنوعة من أوضاع المسح القياسية (وضع ثبات خط الرؤية، DBS، VAD، PPI، RHI) وأوضاع المسح المحددة من قبل المستخدم، ويمكنه إخراج منتجات غنية لبيانات مجال الرياح في الوقت الفعلي لتلبية احتياجات سيناريوهات التطبيقات المختلفة.

III. تطبيقات المنتج والخصائص الوظيفية

• الخصائص الوظيفية الأساسية

  (1) حجم مدمج وتصميم خفيف الوزن تتميز الماكينة بأكملها بهيكل مدمج عالي التكامل، بأبعاد إجمالية تبلغ 380 مم × 380 مم × 638 مم (بحد أقصى لعرض إطار الاتجاه الأفقي)، وبوزن إجمالي لا يتجاوز 40 كغ. كما أنها تقلل بشكل كبير متطلبات مساحة التركيب وقوة تحمل الأساس، مما يجعلها مناسبة للنشر في الموقع والنقل والتركيب.

  (2) قدرة التشغيل في الهواء الطلق في جميع الأحوال الجوية بفضل تصميمه المتين من الدرجة الصناعية، يحقق غلاف التردد مستوى حماية IP67، بينما تبلغ درجة حماية وحدة الرادار بأكملها IP66. كما أنه قادر على التكيف مع البيئات الخارجية القاسية مثل المطر والثلج والغبار ورذاذ الملح، ويدعم التشغيل المستقر في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -40℃ و+60℃، مما يتيح له العمل المستمر على المدى الطويل في جميع الظروف الجوية الخارجية.

  (3) قدرة عالية على التكيف مع البيئة وموثوقية متميزة يعتمد النظام مكوّنات راسخة من فئة الفضاء الجوي وتصميمًا عالي التكامل، يتمتع بقدرة قوية على مقاومة التشويش والتكيف مع الظروف البيئية. كما أنه قادر على تحمل سرعة رياح ثابتة قصوى تبلغ 30 م/ثانية وسرعة هبّات رياح قصوى تبلغ 50 م/ثانية، ويضمن تشغيلًا مستقرًا في بيئات جوية وجغرافية معقدة وقاسية، مع انخفاض تكلفة الصيانة وارتفاع موثوقية التشغيل على المدى الطويل.

  (4) نطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل تم تصميم النظام ليتمتع بقدرة واسعة على التكيف مع درجات الحرارة، حيث يدعم التشغيل العادي في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -40℃ و+60℃، كما يمكن تخزينه في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -45℃ و+60℃، مما يلبي تمامًا احتياجات التطبيقات في المناطق ذات البرودة الشديدة والحرارة المرتفعة وغيرها من المناطق ذات المناخ القاسي.

  (5) أداء قياس الرياح عالي الدقة وطويل المدى استنادًا إلى تقنية الكشف الدوبلري المتماسك النبضي، يحقق النظام مسافة كشف قصوى تبلغ 10 كيلومترات (بحسب الظروف الجوية)، مع دقة تحديد للمدى قابلة للضبط بقيم 15/30/45/60 مترًا. كما يضمن مؤشر الإمالة والدوران عالي الدقة إجراء عمليات مسح دقيقة وسريعة لرصد حقل الرياح المستهدف، بما يلبي متطلبات القياس الذكي للرياح عن بُعد.

  (6) أوضاع مسح مرنة ومنتجات بيانات غنية يدعم النظام مجموعة متنوعة من أوضاع المسح القياسية، ويتيح للمستخدمين تخصيص هذه الأوضاع بما يتناسب مع احتياجات التطبيقات الفعلية. كما يمكنه إنتاج مجموعة واسعة من منتجات بيانات مجال الرياح، تشمل سرعة الرياح الشعاعية، والعرض الطيفي، والشدة الطيفية، ونسبة الإشارة إلى الضجيج، وسرعة الرياح الأفقية، واتجاه الرياح، وتدفق الهواء العمودي، وغيرها، مما يلبي الاحتياجات المتنوعة للبيانات في مختلف القطاعات.

تطبيقات المنتج:

1. (1) صناعة طاقة الرياح

   تُستخدم لتقدير موارد الرياح، وتحديد مواقع مزارع الرياح، وتحسين التحكم في توجيه توربينات الرياح، وكشف تأثير الذيل الهوائي، والتنبؤ بإنتاج الطاقة الريحية، والتحكم في استقرار الطاقة المولدة عند ربطها بالشبكة. كما توفر بيانات دقيقة عن حقل الرياح لتوربينات الرياح، مما يعزز كفاءة إنتاج الطاقة، ويقلل الأحمال الميكانيكية، ويطيل عمر خدمة توربينات الرياح.

   (2) الصناعة الجوية

   تُستخدم لرصد طبقة الحدود الجوية، ومراقبة ملف الرياح، والإنذار المبكر ورصد الظواهر الجوية الشديدة (العواصف الرعدية، وجبهات الهواء العنيف، والأعاصير)، وإجراء أبحاث انتشار التلوث الجوي، ولتقديم الدعم الأرصادي للأحداث الكبرى. كما توفر بيانات عالية الدقة الزمنية والمكانية لحقل الرياح تُسهم في التنبؤات الجوية والأبحاث العلمية.

   (3) صناعة الطيران المدني

   تُستخدم للكشف عن قص الرياح على ارتفاعات منخفضة في المطارات، ومراقبة حقل الرياح على المدارج، وضمان ظروف الرياح أثناء الإقلاع والهبوط، وكذلك لرصد حقل الرياح على المسارات الجوية. وهي توفر إنذارًا مبكرًا بظروف الرياح الخطرة مثل قص الرياح والهبات، بما يضمن سلامة عمليات الإقلاع والهبوط للطائرات، ويعزّز كفاءة تشغيل المطار.

   (4) سيناريوهات التطبيق الموسعة

2. صناعة الطاقة الكهروضوئية: مراقبة حقول الرياح لمحطات الطاقة الكهروضوئية، بهدف تحسين تشغيل الألواح الكهروضوئية وتنبؤ إنتاج الطاقة.
3. الهندسة البحرية والساحلية: تقييم موارد الرياح البحرية، ومراقبة حقل الرياح الساحلي، وضمان ظروف الرياح للعمليات البحرية.
4. المرور والنقل: مراقبة حقل الرياح للسكك الحديدية عالية السرعة، والجسور، والأنفاق، لضمان سلامة عمليات النقل.
5. البحث العلمي: أبحاث علوم الغلاف الجوي، وأبحاث هندسة الرياح، ورصد حقول الرياح ضمن المشاريع الوطنية الكبرى للبحث العلمي.