1. خلفية المشروع
تتولى منشأة الاحتياطي الوطني للحبوب إدارة التخزين طويل الأمد وتناوب مخزون القمح والذرة والأرز. ويحتوي المستودع على 32 صومعة عمودية, ، بما في ذلك:
| المواد | القطر | الارتفاع | الكمية |
|---|---|---|---|
| القمح | 8 أمتار | 25 م | 20 صومعة |
| الذرة | 10 أمتار | 30 مترًا | 8 صوامع |
| الأرز | 12 م | 28 مترًا | 4 صوامع |
تبلغ السعة التخزينية الإجمالية 150,000 طن.
التحديات التي تسبق ترقية النظام
لسنوات عديدة، كان المستودع يعتمد على الإدخال اليدوي + أجهزة قياس المستوى بالرادار أحادية النقطة, ، مما أدى إلى سلسلة من المشاكل:
- الإدخال اليدوي لبيانات الصوامع شهريًّا واجب على المشغلين الصعود إلى داخل الصومعة، مع 1.5 ساعة لكل صومعة, ، مع مخاطر تتمثل في:
- استنشاق الغبار
- السقوط من ارتفاع
- لم يكن الرادار أحادي النقطة قادرًا إلا على قياس النقطة المركزية، ولم يتمكن من رصد:
- فصل المواد (شائع في صوامع الذرة)
- التكثف والتراكم على الجدران (تخزين الأرز في ظروف الرطوبة العالية)
- المناطق المحلية رفيعة المستوى مما يتسبب في مخاطر تتعلق بالأحمال الهيكلية
- بلغت أخطاء حساب الحجم 8%–12%, ، مما يؤثر على تخطيط دورات زراعة الحبوب.
- في عام 2023، كاد صومعة الذرة أن تتعرض لـ الحمل الزائد الهيكلي بسبب ملء زائد محلي لم يتم اكتشافه.
لضمان التخزين الآمن والامتثال للمعايير الحديثة لإدارة احتياطيات الحبوب، قام المستودع بتطبيق مستشعر مستوى راداري ثلاثي الأبعاد من سلسلة KLD900 بتردد 80 جيجاهرتز لبناء نظام مراقبة ذكي متكامل الأبعاد.
2. اختيار المعدات وتصميم النظام
(أ) اختيار الجهاز — مستشعر مستوى راداري ثلاثي الأبعاد من سلسلة KLD900
تم اختيار جهاز KLD900 لأنه يلبي تمامًا المتطلبات الأساسية لـ القياس عالي الدقة، والتصور ثلاثي الأبعاد، ومراقبة المخاطر، وتغطية الصوامع ذات القطر الكبير.
المزايا التقنية الأساسية لجهاز KLD900
(1) مراقبة ثلاثية الأبعاد بزاوية 360 درجة تعتمد على تقنية المصفوفة المرحلية
- ينشئ نموذج سحابة نقاط ثلاثي الأبعاد كامل لسطح المادة
- 16,200 نقطة قياس لكل عملية مسح
- يحدد:
- القمم والوديان
- الفصل العنصري
- تراكم الجدران
- الأشكال غير المنتظمة للمواد
(2) دقة عالية وتغطية واسعة
| المواصفات | أداء جهاز KLD900 |
|---|---|
| دقة قياس المسافة | ±2 مم |
| دقة القياس الحجمي | 2%–3% (صومعة ممتلئة) |
| نطاق التأثير | 15 م |
| مناسب لـ | صوامع يصل قطرها إلى 12 مترًا |
جهاز KLD900 واحد يغطي حتى أكبر صومعة أرز, ، دون الحاجة إلى دمج صور التقطت بأجهزة متعددة.
(3) القدرة على التكيف مع البيئة
- المقابض تركيز الغبار ≤ 30 غ/م³ باستخدام خوارزميات الاختراق عالية التردد
- درجة حرارة التشغيل من –40 درجة مئوية إلى 75 درجة مئوية
- درجة الحماية IP68, ، مقاوم للمطر والثلج والتكثف
(4) واجهات البيانات والتوافق
- يدعم إيثرنت (Profinet / EtherNet/IP)، ومودبوس-TCP، والاتصال اللاسلكي عبر شبكة الجيل الرابع (4G)
- البث المباشر:
- بيانات سحابة النقاط ثلاثية الأبعاد
- بيانات المستوى / الحجم
- متوافق تمامًا مع الأنظمة الحالية للمستودع نظام مراقبة حالة الحبوب
(مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة والغاز)
(ب) تصميم النظام
(1) نشر الأجهزة
| نوع الصومعة | القطر | الكمية | طراز KLD900 |
|---|---|---|---|
| صوامع القمح | 8 أمتار | 20 | KLD900 القياسي |
| صوامع الذرة | 10 أمتار | 8 | KLD900 مزود بوحدة زاوية واسعة |
| صوامع الأرز | 12 م | 4 | KLD900 مزود بوحدة زاوية واسعة |
طريقة التركيب:
- تركيب على السطح، بفلنجة
- مثبت في وسط الصومعة
- الحد الأدنى مسافة 4 أمتار من فتحة التعبئة لتجنب تأثير الحبوب
(2) بنية النظام
A إطار عمل المراقبة الذكية ثلاثي الطبقات تم نشره:
① طبقة الإدراك
- مستشعرات مستوى الرادار ثلاثية الأبعاد KLD900
- مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة
- مستشعرات ضغط جدران الصوامع
② طبقة النقل
- شبكة إيثرنت صناعية محلية (LAN) مخصصة لـ 28 صومعة قريبة
- شبكة 4G اللاسلكية لـ 4 صوامع بعيدة
③ طبقة التطبيقات
نظام متكامل منصة المراقبة الذكية للصوامع, ، ويضم:
- التصور ثلاثي الأبعاد
- الحساب الذكي للحجم
- نظام تحذير متعدد الأبعاد للسلامة
3. تنفيذ المشروع وتشغيله
| المرحلة | الإجراءات الرئيسية | ملخص |
|---|---|---|
| التركيب | التحضير للموقع، فحص الحواف، التثبيت في منتصف الجزء العلوي | قم بتركيب KLD900 في منتصف الجزء العلوي من الصومعة؛ باستخدام شفة DN150؛ مع الحفاظ على استواء الهوائي؛ وتوجيه الكابلات بطريقة محمية |
| المعايرة | الاختبارات الثابتة والديناميكية | المعايرة الدفعية (50 طنًا لكل خطوة)؛ تم تحسين خطأ الحجم ليصل إلى 2–3%; ؛ مسح مستقر أثناء التحميل/التفريغ |
| تكامل النظام | الإنذار وربط البيانات | إنذار عالي المستوى → تنبيه غرفة التحكم → إشعار عبر التطبيق → إغلاق صمام المدخل تلقائيًّا؛ دمج البيانات ثلاثية الأبعاد مع نظام قياس درجة الحرارة والرطوبة |
| النتيجة | النشر والاستقرار | تم الانتهاء من جميع الصوامع البالغ عددها 32 صومعة؛ وتم استلامها في غضون 15 يومًا؛ ويعمل النظام بشكل موثوق |
للحصول على إرشادات حول كيفية اختيار الشفة المناسبة وخطوات التركيب، يرجى الرجوع إلى الدليل: دليل المستخدم لمستشعر المستوى بالرادار ثلاثي الأبعاد من سلسلة KLD900.pdf
4. النتائج والفوائد
- الدقة والكفاءة: المراقبة ثلاثية الأبعاد الشاملة للصومعة تم تقليل خطأ الحجم إلى ±0.5% وتقليص وقت المراقبة من من 1.5 ساعة إلى 10 ثوانٍ لكل صومعة.
- السلامة: تم الكشف عن حالات تفكك المواد وتراكم المواد على الجدران، مما أدى إلى منع حدوث أضرار هيكلية محتملة.
- الإدارة والتكلفة: تتبع المخزون في الوقت الفعلي؛ خفض تكاليف العمالة والصيانة؛ تحسين نظام تناوب المحاصيل الحبوبية؛ زيادة الكفاءة التشغيلية.
5. الخاتمة
وقد أدى استخدام أجهزة قياس المستوى بالرادار ثلاثي الأبعاد في مراقبة الصوامع في منشأة تخزين الحبوب هذه إلى التغلب على قيود طرق المراقبة التقليدية، التي كانت تقتصر على “القياس من نقطة واحدة وعدم القدرة على التحكم في الشكل”. وقد حقق هذا النظام هدف الإدارة الذكية المتمثل في “رؤية شكل كومة المواد، والقياس الدقيق، والمخاطر القابلة للتحكم” في الصوامع، مما يوفر حلاً عملياً للتخزين الآمن والتشغيل الفعال في صناعة تخزين الحبوب. وفي المستقبل، تخطط منشأة التخزين لتوسيع وظائف النظام بشكل أكبر، من خلال دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل اتجاهات التغيرات في شكل أكوام المواد والتنبؤ بمخاطر “التكثف والسخونة الزائدة” للحبوب. وفي الوقت نفسه، سيتم دمج بيانات الرادار ثلاثي الأبعاد في منصة الإشراف على احتياطي الحبوب على مستوى المقاطعة، مما يتيح ربط البيانات على ثلاثة مستويات بين “المستودع والمدينة والمقاطعة”، وبالتالي تعزيز التحول الرقمي لإدارة احتياطي الحبوب.
