ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ Radar: ຈຸດສູງສຸດຂອງຄວາມແມ່ນຍໍາໃນການວັດແທກລະດັບອຸດສາຫະກໍາ

ຫຼັກການຫຼັກຂອງໜ້າທີ່ຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ແມ່ນຫຼັກການທີ່ງ່າຍດາຍແຕ່ຊັບຊ້ອນສູງຄື: ການສົ່ງ ແລະ ຮັບຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຄວາມຖີ່ສູງ (ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບໄມໂຄເວຟ, ລະຫວ່າງ 5.8 GHz ແລະ 80 GHz). ອຸປະກອນດັ່ງກ່າວປະກອບດ້ວຍສາມອົງປະກອບຫຼັກຄື: ໂມດູນເຄື່ອງສົ່ງ/ເຄື່ອງຮັບ, ເສົາອາກາດ, ແລະ ໜ່ວຍປະມວນຜົນສັນຍານ. ເຄື່ອງສົ່ງຈະສ້າງສັນຍານໄມໂຄເວຟທີ່ມີຈຸດສຸມ, ເຊິ່ງເສົາອາກາດຈະປ່ອຍອອກໄປສູ່ໜ້າດິນຂອງຕົວກາງ (ຂອງແຫຼວ, ຂອງແຂງ, ຫຼື ນ້ຳຂຸ້ນ) ເຊິ່ງຕ້ອງວັດແທກລະດັບ. ເມື່ອຄື້ນເຫຼົ່ານີ້ພົບກັບໜ້າດິນຂອງຕົວກາງ, ສ່ວນໜຶ່ງຂອງສັນຍານຈະຖືກສະທ້ອນກັບຄືນໄປຫາເສົາອາກາດ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະສົ່ງສັນຍານທີ່ສະທ້ອນໄປຫາເຄື່ອງຮັບ. ໜ່ວຍປະມວນຜົນສັນຍານຄິດໄລ່ຄວາມຊັກຊ້າຂອງເວລາລະຫວ່າງຄື້ນທີ່ສົ່ງ ແລະ ຄື້ນທີ່ສະທ້ອນ - ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ "ເວລາບິນ" - ແລະ ໃຊ້ຂໍ້ມູນນີ້, ພ້ອມກັບຄວາມໄວຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (ຄ່າຄົງທີ່ໃນຕົວກາງທີ່ກຳນົດໃຫ້), ເພື່ອຄິດໄລ່ໄລຍະຫ່າງຈາກເສົາອາກາດໄປຫາໜ້າດິນຂອງຕົວກາງ. ໂດຍການຫັກໄລຍະທາງນີ້ອອກຈາກຄວາມສູງທັງໝົດຂອງພາຊະນະ ຫຼື ຖັງ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຈະກຳນົດລະດັບທີ່ແນ່ນອນຂອງຕົວກາງ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຖືກປ່ຽນເປັນສັນຍານຜົນຜະລິດມາດຕະຖານ (ເຊັ່ນ 4–20 mA, HART, ຫຼື Modbus) ສຳລັບການເຊື່ອມໂຍງເຂົ້າໃນລະບົບຄວບຄຸມຂະບວນການ. ວິທີການວັດແທກແບບບໍ່ສຳຜັດນີ້ຊ່ວຍລົບລ້າງຄວາມຕ້ອງການສຳຜັດທາງຮ່າງກາຍກັບຕົວກາງ, ເຊິ່ງເປັນລັກສະນະທີ່ເປັນພື້ນຖານຂອງຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຢ່າງຂອງເຕັກໂນໂລຢີ.

ໜຶ່ງໃນຜົນປະໂຫຍດທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ແມ່ນຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງມັນໃນສະພາບການປະຕິບັດງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ເຊັນເຊີລະດັບແບບດັ້ງເດີມມັກຈະມີບັນຫາກັບປັດໃຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມ, ການປ່ຽນແປງຄວາມກົດດັນ, ຫຼືຄຸນສົມບັດຂອງຕົວກາງ (ເຊັ່ນ: ຄວາມໜາແໜ້ນ, ຄວາມໜືດ), ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ການລອຍ ຫຼື ການອ່ານທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ. ຕົວຢ່າງ, ເຊັນເຊີ ultrasonic ອີງໃສ່ຄື້ນສຽງ, ເຊິ່ງຄວາມໄວຂອງມັນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກອຸນຫະພູມອາກາດ, ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ແລະ ຄວາມກົດດັນ - ເຮັດໃຫ້ພວກມັນບໍ່ໜ້າເຊື່ອຖືໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີສະພາບບັນຍາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ສະວິດລອຍມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດການສວມໃສ່ທາງກົນຈັກ, ການເປື້ອນ, ຫຼື ການຕິດຂັດ, ໂດຍສະເພາະເມື່ອວັດແທກຂອງແຫຼວໜຽວ ຫຼື ຂອງແຂງທີ່ມີຂະໜາດອະນຸພາກທີ່ບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກປັດໄຈພາຍນອກເຫຼົ່ານີ້. ສັນຍານໄມໂຄເວຟແຜ່ລາມຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍບໍ່ຄຳນຶງເຖິງອຸນຫະພູມ (ຈາກ -40°C ຫາ 200°C ຫຼືສູງກວ່າ, ຂຶ້ນກັບຮຸ່ນ), ຄວາມກົດດັນ (ຈາກສູນຍາກາດໄປຫາຖັງຄວາມດັນສູງ), ຫຼື ການມີຝຸ່ນ, ໄອນ້ຳ, ຫຼື ໂຟມ. ຄວາມໝັ້ນຄົງນີ້ຮັບປະກັນວ່າການວັດແທກຍັງຄົງແມ່ນຍຳ - ມັກຈະຢູ່ພາຍໃນ ±1 ມມ ຫາ ±5 ມມ ຂອງລະດັບຕົວຈິງ - ເຖິງແມ່ນວ່າໃນສະຖານທີ່ອຸດສາຫະກຳທີ່ຮຸນແຮງ. ສຳລັບອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆເຊັ່ນ: ປິໂຕເຄມີ, ບ່ອນທີ່ການຕິດຕາມກວດກາລະດັບທີ່ແນ່ນອນຂອງຂອງແຫຼວໄວໄຟແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ການປ້ອງກັນການລົ້ນ ຫຼື ຄວາມເສຍຫາຍຂອງອຸປະກອນ, ຄວາມຖືກຕ້ອງນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນຄວາມສະດວກສະບາຍເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນສິ່ງຈຳເປັນດ້ານຄວາມປອດໄພອີກດ້ວຍ.

ຂໍ້ໄດ້ປຽບອີກອັນໜຶ່ງທີ່ໂດດເດັ່ນແມ່ນການອອກແບບທີ່ບໍ່ສຳຜັດ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການບຳລຸງຮັກສາ ແລະ ກຳຈັດຄວາມເສຍຫາຍທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລະດັບກາງ. ບໍ່ເຫມືອນກັບເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຄວາມດັນທີ່ຈົມຢູ່ໃນລະດັບກາງ (ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຈຸ່ມລົງໃນລະດັບກາງ ແລະ ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການກັດກ່ອນ, ການເປິະເປື້ອນ, ຫຼື ການອຸດຕັນ) ຫຼື ໂພຣບກົນຈັກ (ເຊິ່ງສາມາດເສື່ອມສະພາບ ຫຼື ແຕກຫັກໄດ້ເມື່ອສຳຜັດກັບຂອງແຂງທີ່ມີສານຂັດ), ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ບໍ່ເຄີຍສຳຜັດກັບລະດັບກາງທີ່ກຳລັງວັດແທກ. ເສົາອາກາດຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ເທິງສຸດຂອງຖັງ ຫຼື ພາຊະນະ, ເຮັດໃຫ້ມັນໂດດດ່ຽວຈາກສານເຄມີທີ່ມີສານກັດກ່ອນ, ນ້ຳເປື້ອນທີ່ມີສານຂັດ, ຫຼື ຂອງແຂງທີ່ໜຽວ (ເຊັ່ນ: ຊີມັງ, ເມັດພືດ, ຫຼື ຖ່ານຫີນ). ການໂດດດ່ຽວນີ້ກຳຈັດຄວາມສ່ຽງຂອງຄວາມເສຍຫາຍຂອງເຊັນເຊີຈາກການໂຈມຕີທາງເຄມີ ຫຼື ການຂັດທາງກາຍະພາບ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການໃນການບຳລຸງຮັກສາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ບໍ່ມີຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຄື່ອນທີ່ເພື່ອຫຼໍ່ລື່ນ, ບໍ່ມີໂພຣບທີ່ຈະທຳຄວາມສະອາດ, ແລະ ບໍ່ມີອົງປະກອບທີ່ຈະປ່ຽນແທນເນື່ອງຈາກການສວມໃສ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລະດັບກາງ - ການບຳລຸງຮັກສາປົກກະຕິມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບການກວດກາດ້ວຍສາຍຕາເປັນໄລຍະຂອງເສົາອາກາດ ແລະ ການກວດສອບການປັບທຽບ (ເຊິ່ງມັກຈະເຮັດໄດ້ຈາກໄລຍະໄກ). ສຳລັບສະຖານທີ່ທີ່ມີຖັງທີ່ເຂົ້າເຖິງຍາກ (ເຊັ່ນ: ໄຊໂລສູງໃນໂຮງງານຊີມັງ) ຫຼື ສະພາບແວດລ້ອມອັນຕະລາຍ (ເຊັ່ນ: ການເກັບຮັກສາສານເຄມີທີ່ເປັນພິດ), ການອອກແບບທີ່ບໍ່ຕ້ອງບຳລຸງຮັກສາຫຼາຍນີ້ແປວ່າມີການລົບກວນການດຳເນີນງານໜ້ອຍລົງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແຮງງານຕ່ຳລົງ, ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງເຊັນເຊີທີ່ຍາວນານຂຶ້ນ (ມັກຈະເປັນ 10-15 ປີ, ເມື່ອທຽບກັບ 3-5 ປີສຳລັບເຊັນເຊີແບບດັ້ງເດີມຫຼາຍຊະນິດ).​

ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ຍັງມີຄວາມຄ່ອງແຄ້ວໃນຫຼາກຫຼາຍຮູບແບບສື່ ແລະ ຖັງ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ການວັດແທກລະດັບອຸດສາຫະກຳເກືອບທຸກຢ່າງ. ພວກມັນສາມາດວັດແທກລະດັບຂອງແຫຼວ (ລວມທັງໄຮໂດຄາບອນ, ສານເຄມີ, ນ້ຳ, ແລະ ນ້ຳໜຽວເຊັ່ນ: ນ້ຳມັນ ຫຼື ນ້ຳຕານ), ຂອງແຂງ (ເຊັ່ນ: ເມັດພືດ, ພາດສະຕິກ, ແຮ່, ແລະ ຜົງ), ແລະ ນ້ຳເປື້ອນ (ເຊັ່ນ: ຂີ້ຕົມນ້ຳເສຍ ຫຼື ຂີ້ຕົມຈາກການຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່) ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ - ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ເຊັນເຊີແບບດັ້ງເດີມມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຈັບຄູ່. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກມັນຍັງປັບຕົວເຂົ້າກັບການອອກແບບຖັງຕ່າງໆ: ຕັ້ງແຕ່ silos ແຄບ, ສູງທີ່ມີອຸປະສັກພາຍໃນ (ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງກະຕຸ້ນ ຫຼື ທໍ່) ຈົນເຖິງຖັງຂະໜາດໃຫຍ່, ເປີດ ຫຼື ແມ້ກະທັ້ງໜອງເປີດ. ຮຸ່ນທີ່ກ້າວໜ້າມີສາຍອາກາດພິເສດ (ເຊັ່ນ: ສາຍອາກາດ parabolic, horn, ຫຼື rod) ແລະ ອັລກໍຣິທຶມການປະມວນຜົນສັນຍານ (ເຊັ່ນ: ການສະກັດກັ້ນສຽງສະທ້ອນ) ທີ່ສາມາດກັ່ນຕອງການສະທ້ອນຈາກຝາຖັງ, ໂຄງສ້າງພາຍໃນ, ຫຼື ໂຟມ, ຮັບປະກັນວ່າມີພຽງແຕ່ສັນຍານທີ່ສະທ້ອນຈາກໜ້າດິນຂອງສື່ເທົ່ານັ້ນທີ່ໃຊ້ສຳລັບການວັດແທກ. ຄວາມຄ່ອງແຄ້ວນີ້ເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ເປັນວິທີແກ້ໄຂແບບຄົບວົງຈອນສຳລັບອຸດສາຫະກຳທີ່ຫຼາກຫຼາຍເຊັ່ນ: ອາຫານ ແລະ ເຄື່ອງດື່ມ (ວັດແທກລະດັບນ້ຳເຊື່ອມ ຫຼື ເມັດພືດ), ຢາ (ຕິດຕາມກວດກາສ່ວນປະກອບທາງເຄມີ), ການຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່ (ຕິດຕາມລະດັບແຮ່ ຫຼື ນ້ຳເປື້ອນ), ແລະ ການບຳບັດນ້ຳເສຍ (ວັດແທກລະດັບນ້ຳເສຍ ຫຼື ນ້ຳເປື້ອນ).

ສຸດທ້າຍ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ມີຄວາມໂດດເດັ່ນໃນການຕິດຕາມກວດກາທາງໄກ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງກັບລະບົບອຸດສາຫະກໍາອັດສະລິຍະ, ສອດຄ່ອງກັບການປ່ຽນແປງທົ່ວໂລກໄປສູ່ອຸດສາຫະກໍາ 4.0 ແລະ ອັດຕະໂນມັດອຸດສາຫະກໍາ. ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານ radar ທີ່ທັນສະໄໝມີໂປໂຕຄອນການສື່ສານດິຈິຕອນ (ເຊັ່ນ HART 7, Modbus TCP/IP, Profinet, ຫຼື WirelessHART) ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ການເຊື່ອມໂຍງຢ່າງລຽບງ່າຍກັບລະບົບຄວບຄຸມແບບກະຈາຍ (DCS), ແພລດຟອມການຄວບຄຸມ ແລະ ການຮັບຂໍ້ມູນ (SCADA), ແລະ ຊອບແວຕິດຕາມກວດກາທີ່ອີງໃສ່ຄລາວ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ປະຕິບັດງານສາມາດເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນລະດັບເວລາຈິງ, ແນວໂນ້ມທາງປະຫວັດສາດ, ແລະ ຂໍ້ມູນການວິນິດໄສຈາກທຸກບ່ອນ, ທຸກເວລາ - ລົບລ້າງຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການອ່ານດ້ວຍຕົນເອງໃນສະຖານທີ່ (ເຊິ່ງໃຊ້ເວລາຫຼາຍ, ມີຄວາມຜິດພາດງ່າຍ, ແລະ ມີຄວາມສ່ຽງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນອັນຕະລາຍ). ຫຼາຍຮຸ່ນຍັງປະກອບມີຄຸນສົມບັດການວິນິດໄສຂັ້ນສູງ, ເຊັ່ນ: ການຕິດຕາມດ້ວຍຕົນເອງສໍາລັບການເປື້ອນຂອງເສົາອາກາດ, ການເຕືອນຄວາມແຮງຂອງສັນຍານ, ຫຼື ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງຮາດແວ, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນການແຈ້ງເຕືອນອັດຕະໂນມັດໃຫ້ກັບທີມງານບໍາລຸງຮັກສາ. ການຕິດຕາມກວດກາແບບຕັ້ງໜ້ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ປັບປຸງປະສິດທິພາບການດໍາເນີນງານເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມປອດໄພໂດຍການເຮັດໃຫ້ສາມາດກວດພົບບັນຫາໄດ້ໄວ (ເຊັ່ນ: ລະດັບຫຼຸດລົງທີ່ບໍ່ຄາດຄິດທີ່ອາດຈະຊີ້ບອກເຖິງການຮົ່ວໄຫຼ ຫຼື ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງປໍ້າ) ກ່ອນທີ່ມັນຈະເພີ່ມຂຶ້ນເປັນເຫດການທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ ຫຼື ອັນຕະລາຍ.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ເປັນຕົວແທນຂອງການປ່ຽນແປງແບບຢ່າງໃນການວັດແທກລະດັບອຸດສາຫະກໍາ. ການລວມກັນຂອງຄວາມແມ່ນຍໍາທີ່ໂດດເດັ່ນ, ການອອກແບບທີ່ບໍ່ມີການຕິດຕໍ່, ຄວາມຄ່ອງແຄ້ວ, ການບໍາລຸງຮັກສາຕໍ່າ, ແລະຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມໂຍງທີ່ສະຫຼາດແກ້ໄຂບັນຫາທ້າທາຍທີ່ຮີບດ່ວນທີ່ສຸດຂອງການດໍາເນີນງານອຸດສາຫະກໍາທີ່ທັນສະໄຫມ - ຕັ້ງແຕ່ການຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພແລະການປະຕິບັດຕາມກົດລະບຽບຈົນເຖິງການເພີ່ມປະສິດທິພາບແລະການຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນ. ໃນຂະນະທີ່ອຸດສາຫະກໍາຍັງສືບຕໍ່ຕ້ອງການວິທີແກ້ໄຂການຄວບຄຸມຂະບວນການທີ່ໜ້າເຊື່ອຖື, ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັນຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ຈະຍັງຄົງຢູ່ແຖວໜ້າ, ຊ່ວຍໃຫ້ທຸລະກິດສາມາດດໍາເນີນງານໄດ້ຢ່າງຍືນຍົງ, ປອດໄພ, ແລະມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນໃນຕະຫຼາດໂລກທີ່ສັບສົນເພີ່ມຂຶ້ນ. ບໍ່ວ່າຈະເປັນການວັດແທກລະດັບນໍ້າມັນດິບໃນຖັງໂຮງກັ່ນ, ເມັດພືດໃນ silo, ຫຼືຂີ້ຕົມໃນໂຮງງານນໍ້າເສຍ, ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານລະດັບ radar ໃຫ້ຄວາມແມ່ນຍໍາແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືທີ່ອຸດສາຫະກໍາທີ່ທັນສະໄຫມບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍບໍ່ມີ.