مع تسارع تحول هيكل الطاقة العالمي، تتوسع طاقة الرياح، باعتبارها ركيزة أساسية للطاقة النظيفة، باستمرار من حيث القدرة المركبة. تقع مزارع الرياح في الغالب في مناطق نائية مثل المناطق الجبلية والمناطق الساحلية والصحاري، وتتميز بمحطات متناثرة وبيئات تشغيل قاسية. وهذا يفرض متطلبات صارمة للتحكم الآلي في المعدات، ومراقبة حالتها، والتشغيل والصيانة عن بُعد.
في هذا السياق، تم بنجاح تطبيق وحدة التحكم AK1 فائقة الصغر ومنخفضة الطاقة من شركة APQ، المصممة على شكل مخزن، في أنظمة مراقبة مزارع الرياح. تتميز هذه الوحدة بحجمها الصغير، وموثوقيتها العالية، وواجهاتها القابلة للتوسيع المتعددة، حيث تعمل كحاسوب سفلي في الموقع، وتتعاون مع نظام التحكم الرئيسي لإتمام عملية جمع بيانات توربينات الرياح، ونقلها في الوقت الفعلي، والتحكم في ربط المعدات، مما يوفر دعمًا موثوقًا للمراقبة والتشغيل الذكيين لمزارع الرياح.
نقاط ضعف العملاء: بيئة قاسية، مساحة محدودة، صعوبة التشغيل والصيانة
يواجه العميل التحديات التالية أثناء التشغيل الفعلي لمزرعة الرياح:
1. بيئة تشغيل قاسية ومتطلبات عالية لاستقرار المعدات
تقع مزرعة الرياح في مناطق مرتفعة، مما يعرضها لبرد قارس في الشتاء (حيث تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من -20 درجة مئوية)، وارتفاع شديد في الصيف، فضلاً عن الاهتزازات المستمرة وتآكل الرمال على مدار العام. لا تستطيع الأجهزة التجارية العادية التكيف مع هذه الظروف التشغيلية القاسية، وتفشل في الحفاظ على استقرار التشغيل على المدى الطويل في ظل سيناريوهات التشغيل المتواصل على مدار الساعة دون مراقبة.
2. مواقع متفرقة وتكاليف تشغيل وصيانة مرتفعة
تنتشر توربينات الرياح على نطاق واسع في مواقع متفرقة. تتسم عمليات الفحص اليدوي التقليدية بانخفاض كفاءتها وتأخر الاستجابة للأعطال. لا يمكن إتمام تشخيص الأعطال في الوقت المناسب، مما يحد من كفاءة توليد الطاقة ويزيد من إجمالي نفقات التشغيل والصيانة.
3. الربط المعقد بين الأجهزة وجمع البيانات الصعب
تُجهّز توربينات الرياح بمستشعرات متنوعة لقياس سرعة الرياح واتجاهها ودرجة الحرارة والاهتزازات وغيرها من المعايير، بالإضافة إلى محولات التيار، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، ومحولات التردد، وغيرها من المعدات. ويتطلب التشغيل الميداني أجهزة صناعية ذات واجهات متعددة وقابلية توسع عالية لدعم الوصول إلى أجهزة متعددة، ومعالجة البيانات محليًا، ونقل البيانات لمسافات طويلة بكفاءة عالية.
حلول APQ: وحدة تحكم من نوع مخزن الذخيرة من سلسلة AK1
لمعالجة المشكلات المذكورة أعلاه، تقدم APQ حلاً لعقدة طرفية يعتمد على وحدات التحكم فائقة الصغر من سلسلة AK1 ذات التصميم الشبيه بالمخزن. يعمل هذا الحل كحاسوب مساعد سفلي في مزارع الرياح، حيث يتولى مهام استقبال البيانات ونقلها، ويعمل بالتنسيق مع نظام التحكم الرئيسي العلوي.
1. تصميم صغير للغاية لسهولة الاستخدام
بفضل أبعادها فائقة الصغر التي تبلغ 139×95.5×43 مم فقط، تدعم سلسلة AK1 التثبيت على الحائط، والتثبيت على سكة DIN، والتركيب على سطح المكتب. ويمكن نشرها بسهولة في المساحات الضيقة مثل خزائن التحكم والخزائن المتصلة بالشبكة في أسفل أبراج توربينات الرياح دون شغل مساحة معدات التحكم الرئيسية.
2. تصميم بدون مروحة لضمان التشغيل الموثوق في البيئات القاسية
يتميز هذا الجهاز بهيكل معدني بالكامل ونظام تبريد سلبي بدون مروحة، مما يوفر أداءً قويًا في مقاومة الغبار والاهتزازات. وبفضل نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع الذي يتراوح بين -20 درجة مئوية و60 درجة مئوية، فإنه يلبي تمامًا متطلبات تشغيل مزارع الرياح في البيئات المرتفعة التي تشهد تقلبات شديدة في درجات الحرارة واهتزازات مستمرة.
3. واجهات إدخال/إخراج غنية لدعم اتصال الأجهزة المتعددة
تتميز سلسلة AK1 بتجهيزها بثلاثة منافذ إيثرنت جيجابت، وأربعة منافذ USB، ومنفذي تسلسل RS232/485، كما تدعم أيضًا منفذ توسعة M.2 Key-M ومنفذ Mini PCIe. يتيح ذلك اتصالًا مرنًا بالأجهزة الطرفية مثل مستشعرات سرعة الرياح، وأجهزة مراقبة الاهتزاز، والمحولات، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، ومحولات التردد، مما يدعم جمع البيانات ونقلها.
4. أداء مستقر وموثوق به للتشغيل بدون مراقبة
يدعم الجهاز مدخلات تيار مستمر بجهد واسع يتراوح بين 12 و28 فولت، ويتضمن وظيفة مراقبة الأجهزة مع خاصية التشغيل التلقائي عند بدء التشغيل (وضع AT/ATX قابل للتعديل). يُعاد تشغيل الجهاز تلقائيًا عند حدوث أي خلل في النظام، مما يضمن تشغيلًا موثوقًا به دون تدخل يدوي، ويعمل بالتزامن مع نظام التحكم الرئيسي لاستقبال البيانات ونقلها.
نتائج المشروع: تشغيل مستقر، كفاءة محسّنة
بعد استخدام سلسلة APQ AK1 كحاسوب سفلي مساعد، حققت مزرعة الرياح نتائج ملحوظة في نظام المراقبة الخاص بها:
تحسن كبير في استقرار تشغيل المعدات:
في ظل التشغيل المستمر في الموقع، لم تشهد سلسلة AK1 أي توقف غير متوقع بسبب درجة الحرارة أو الاهتزاز أو الغبار. وقد أنجزت مهام جمع البيانات ونقلها بكفاءة عالية، مما قلل من معدل فشل الوصلات المساعدة.
تحسين كبير في كفاءة التشغيل والصيانة:
بفضل إمكانيات التوسعة التسلسلية وشبكة الإيثرنت متعددة المنافذ لسلسلة AK1، تم بنجاح ربط العديد من الأجهزة الصغيرة داخل التوربينات (أجهزة الاستشعار، والمحولات، ووحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، وما إلى ذلك) بنظام التحكم الرئيسي. وقد مكّن ذلك من معالجة البيانات محليًا ومزامنتها مع السحابة، مما حسّن سرعة استجابة جدولة مزرعة الرياح بشكل عام.
تنسيق أكثر سلاسة لنظام المراقبة:
بصفتها عقدة طرفية، أكملت سلسلة AK1 المعالجة المسبقة والنقل المستقر للبيانات من أجهزة الاستشعار المحلية وأجهزة التحكم الصغيرة، مما أدى إلى القضاء على اختناقات وصلة البيانات وضمان التنفيذ الفعال لأوامر الجدولة من نظام التحكم الرئيسي.
يُظهر جهاز التحكم AK1 فائق الصغر ومنخفض الطاقة من سلسلة APQ قيمة تطبيقية ممتازة كحاسوب مساعد سفلي في سيناريوهات مراقبة مواقع مزارع الرياح، وذلك بفضل حجمه الصغير، واستهلاكه المنخفض للطاقة، وموثوقيته العالية، وواجهاته المتعددة. صُمم هذا الجهاز خصيصًا لسيناريوهات مثل أجهزة التحكم المساعدة الصغيرة وخزائن تخزين الطاقة البسيطة، حيث يتولى توصيل العواكس، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، ومحولات التردد، وغيرها من المعدات، ويتعاون مع نظام التحكم الرئيسي لإتمام استقبال المعلومات ونقلها. يساعد هذا العملاء على التغلب على تحديات التشغيل والصيانة التي تفرضها البيئات القاسية والمواقع المتباعدة. وانطلاقًا من ذلك، ستواصل APQ تعزيز حضورها في قطاع الطاقة الجديدة، من خلال تقديم حلول حوسبة صناعية فعالة وموثوقة لبيئات تشغيل أكثر قسوة.
تاريخ النشر: 30 أبريل 2026
