Informacja o aktualnym stanie wody jest niezmiernie ważna dla bezpieczeństwa. Regularny i dokładny pomiar zapewnia informację o aktualnej sytuacji powodziowej. Zbyt wysoki stan wody może spowodować zalanie obszarów mieszkalnych lub rolnych, zniszczyć infrastrukturę techniczną lub spowodować bardzo niebezpieczne uszkodzenia elementów budowli hydrotechnicznych. Czym więc monitorować poziom wody? Dowiedz się więcej!
Czujnik pływakowy — jak dawniej mierzono stan wody?
Czujnik pływakowy to stosunkowo stara metoda monitoringu poziomu wody. Pomimo tego, że przez wiele lat służył do pomiarów stanu wody, dziś już nie jest powszechnie używany. W niektórych stacjach hydrologicznych można go spotkać jako ciekawostkę. Dawniej to właśnie te czujniki służyły do generowania ostrzeżeń o przekroczeniu poziomów charakterystycznych na rzekach.
Budowa i zasada działania
Czujnik pływakowy składa się z trzech komponentów: pływaka, przeciwwagi oraz przetwornika kąta obrotu. Pływak, unosząc się na powierzchni wody, podnosi się lub opada wraz ze zmianą jej poziomu. Dzięki temu koło, na którym nawinięta jest linka obraca się, a urządzenie rejestruje informacje o aktualnym poziomie. Niektóre modele, za pomocą dodatkowych styczników lub innego mechanizmu mogły generować ostrzeżenia, gdy woda osiąga stan ostrzegawczy lub alarmowy.
Wady i zalety czujnika pływakowego
Zalety:
- Prostota konstrukcji: jest łatwy w montażu i konserwacji.
- Niezawodność: długa żywotność i stabilność pomiarów.
- Bezpieczeństwo: mało podatny na awarie.
Wady:
- Ograniczona dokładność: mniej precyzyjny niż nowoczesne czujniki.
- Mechaniczne zużycie: ruchome części mogą ulegać zużyciu.
- Ograniczona dostępność: nowe urządzenia praktycznie nie są już sprzedawane
Zastosowanie czujnika pływakowego
Czujnik pływakowy nie jest już powszechnie stosowany do pomiaru poziomu stanu wód w instytucjach gospodarki wodnej. Ma jednak jeszcze często szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu i gospodarki.
Czujnik pneumatyczny – sprawdza się w specyficznych warunkach
Chcesz skutecznie mierzyć stan wody w lokalizacjach narażonych na zamarzanie lub wyładowania atmosferyczne? Być poinformowanym, gdy tylko woda przekroczy określony poziom? W takim razie sprawdź, czy nie przyda Ci się czujnik pneumatyczny. Zobacz w jaki sposób kontroluje stan wody i jak jest zbudowany?
Budowa i zasada działania czujnika pneumatycznego
Układ pomiarowy z czujnikiem pneumatycznym (potocznie nazywanym bąbelkowym) składa się z kapilary pomiarowej (plastikowej, elastycznej rurki o małej średnicy), głowicy bąbelkującej, mikropompki oraz precyzyjnego czujnika manometrycznego, mierzącego ciśnienie wytworzone w układzie pomiarowym.
Czujnik bąbelkujący działa na zasadzie pomiaru ciśnienia hydrostatycznego. Powietrze jest pompowane do kapilary zakończonej głowicą zanurzoną w wodzie, a ciśnienie potrzebne do wypchnięcia pęcherzyka powietrza z głowicy odpowiada ciśnieniu wywieranemu przez słup wody na tą głowicę. Manometr mierzy to ciśnienie, a przetwornik konwertuje je na sygnał elektryczny, który potem użyty zostaje do określenia wartości pomiarowej.
Wady i zalety czujnika pneumatycznego
Zalety:
- Odporność na zamarzanie wody: głowica bąbelkująca oraz kapilara nie ulegają uszkodzeniu w sytuacjach gdy woda wokół nich zamarza.
- Bezpieczeństwo: brak połączenia elektrycznego między elementami stacji pomiarowej a wodą, w razie wyładowań atmosferycznych stanowi to dodatkową barierę ochronną elementów elektronicznych.
- Odporność na zanieczyszczenia: czujnik jest mało podatny na zanieczyszczenia.
Wady:
- Delikatna “linia pomiarowa”: aby zapobiec uszkodzeniu lub przerwaniu kapilary należy ją zawsze umieszczać w peszlu lub rurach osłonowych.
Zastosowanie czujnika pneumatycznego
Czujniki „bąbelkujące” znajdują zastosowanie w różnych aplikacjach:
- Oczyszczalnie ścieków: pomiar poziomu cieczy w zbiornikach, gdzie sondy hydrostatyczne się nie sprawdzają (agresywna ciecz, zabrudzenia, itp. )
- Systemy wodociągowe: monitorowanie poziomu wody w zbiornikach wody pitnej i wieżach ciśnień
- Stacje hydrologiczne: idealne rozwiązanie do miejsc specyficznych, narażonych na zamarzanie, wandalizm, wyładowania atmosferyczne
Czujnik radarowy – bezkontaktowy pomiar
Stan wody można mierzyć również bezkontaktowo, za pomocą czujnika radarowego. Montuje się go nad lustrem wody, na przykład na istniejącej konstrukcji mostu lub specjalnych, dedykowanych wysięgnikach instalowanych na brzegu. Czujnik mierzy odległość do wody, która potem konwertowana jest na poziom wody.
Budowa i zasada działania czujnika radarowego
Czujnik radarowy składa się z: radaru impulsowego wysyłającego falę elektromagnetyczną za pomocą anteny, czułego odbiornika sygnału odbitego, oraz przetwornika A/C wyposażonego w procesor sygnałowy. Wszystko to znajduje się w kompaktowej obudowie, która chroni komponenty przed warunkami atmosferycznymi.
Czujnik radarowy monitoruje stan wody na zasadzie emisji fal elektromagnetycznych. Fale te odbijają się od powierzchni wody i wracają do odbiornika. Czas, jaki zajmuje falom powrót, jest proporcjonalny do odległości między czujnikiem a powierzchnią cieczy. Na tej podstawie mikroprocesor oblicza aktualny poziom wody.
Wady i zalety czujnika radarowego
Zalety:
- Wysoka dokładność: radarowe czujniki mogą mierzyć poziom cieczy z wysoką precyzją.
- Bezkontaktowy pomiar: brak kontaktu z wodą eliminuje ryzyko zanieczyszczenia i uszkodzenia mechanicznego.
- Łatwy serwis: ze względu na instalacje ponad wodą, można łatwo dostać się do czujnika
Wady:
- Wysoki koszt: zaawansowana technologia radarowa jest droższa od powszechnych rozwiązań.
- Wymagania instalacyjne: montaż czujnika może być trudny do zrealizowania na wysokich obiektach mostowych .
Czujniki radarowe dzięki swojej wszechstronności, precyzji i niezawodności, są idealnym rozwiązaniem, gdy chcemy mierzyć stan wody w miejscach, w których pomiar metodą kontaktową nie jest możliwy do zrealizowania.
Czujnik hydrostatyczny – tradycyjne rozwiązanie
Czujnik hydrostatyczny jest w tej chwili najczęściej używanym urządzeniem do określenia aktualnego poziomu wody.
Budowa i zasada działania czujnika hydrostatycznego
Czujnik hydrostatyczny składa się z: przetwornika ciśnienia z membraną, który rejestruje ciśnienie wywierane na niego przez słup wody, elementów elektronicznych przetwarzających wartość analogową na cyfrową i obudowy.
Czujnik hydrostatyczny mierzy stany wody na zasadzie pomiaru ciśnienia wywieranego przez słup wody. Gdy ciecz naciska na membranę, odkształca ją, a to odkształcenie jest przetwarzane na sygnał elektryczny przez przetwornik ciśnienia. Przetworzony sygnał elektryczny jest następnie przesyłany do systemu kontrolnego, gdzie może być wyświetlany, analizowany lub używany do sterowania procesami.
Wady i zalety czujnika hydrostatycznego
Zalety
- Prostota i niezawodność: brak ruchomych części mechanicznych, które mogą ulec awarii.
- Szeroki zakres zastosowań: używany do pomiaru poziomu w różnych aplikacjach.
- Wysoka dokładność: może mierzyć poziom wody z dużą precyzją.
- Odporność na warunki atmosferyczne.
- Łatwość integracji: Może być łatwo zintegrowany z systemami monitoringu i sterowania.
Wady:
- Wrażliwość na zmiany gęstości cieczy.
- Potrzeba kalibracji: wymaga regularnej kalibracji, aby zapewnić dokładność pomiarów.
- Ograniczenia przy bardzo niskich stanach wody: może mieć problemy z dokładnym pomiarem poziomu wody w lokalizacjach z bardzo płytką wodą.
Zastosowanie czujnika hydrostatycznego
Czujniki hydrostatyczne znajdują szerokie zastosowanie, między innymi:
- Hydrogeologia: pomiar poziomu wody w piezometrach i studniach głębinowych.
- Stacje ostrzegania przeciwpowodziowego: monitoring stanu wody w typowych stacjach hydrologicznych.
- Obiekty hydrotechniczne: pomiar stanu wody na jazach, zaporach, śluzach, itp.
Czujniki hydrostatyczne, znane ze swojej niezawodności, precyzji i odporności na trudne warunki środowiskowe, a także niskich kosztów eksploatacji, odgrywają kluczową rolę w dokładnym pomiarze poziomu wody. Są szeroko stosowane w wielu aplikacjach, gdzie wymagana jest precyzja i niezawodność pomiarów. To dzięki nim możliwe jest ciągłe i dokładne monitorowanie poziomu wody, niezależnie od pory dnia i warunków atmosferycznych. Z tego powodu instytucje zajmujące się zarządzaniem zasobami wodnymi często wybierają właśnie te czujniki do swoich systemów monitoringu.
Monitorowanie poziomu wody jest niezbędne z wielu względów, ale przede wszystkim ze względu na bezpieczeństwo. Dzięki precyzyjnym pomiarom podmioty odpowiedzialne mogą szybko reagować na zmiany poziomu wód, ogłaszając stan alarmowy, gdy poziom wody osiągnie niebezpieczne wartości.
Współczesne rozwiązania technologiczne w zakresie pomiarów hydrostatycznych pozwalają na zdalny pomiar i analizę danych, co jeszcze bardziej zwiększa skuteczność zarządzania zasobami wodnymi i daje możliwość szybkiej reakcji na ewentualne zagrożenia.