ماخذ: ماهنامه صنعت تاسیسات – شماره 64 – اردیبهشت 1384

……………………………………………………………

مهم‌ترین شکایتی که ساکنان ساختمان‌های اداری تجاری مطرح می‌کنند حول محور شرایط آسایشی فضا و عواملی مانند دما، رطوبت و تهویه قرار دارد. همۀ ما حداقل برای دوره‌ای در این ساختمان‌ها کار کرده‌ایم، به مدرسه رفته‌ایم، در سخنرانی‌ها شرکت کرده‌ایم … و شاهد بوده‌ایم که اختلاف شرایط محیطی در بین اتاق‌ها، سالن‌ها و کلاس‌ها در ساعات مختلف روز بسیار زیاد است.

اگر به عدم آسایش ناشی از این اختلاف در شرایط محیطی کار نداشته باشیم، مسئله عوامل اقتصادی، هزینه کارکرد سیستم‌های تأسیساتی و نیز کاهش بهره‌وری افراد حاضر در چنین ساختمان‌هایی به تنهایی انگیزه کافی برای تحقیق و تفحص بیشتر در این زمینه را به ما می‌دهد.

علاوه بر این، استانداردهایی برای محیط‌های اختصاصی مانند کلاس‌های درس وجود دارند که استفاده از آن‌ها در هنگام طراحی می‌تواند از به وجود آمدن شرایط نامطلوب جلوگیری کند.

شبکه‌های مبتنی بر سنسورهای بی‌سیم، یک فناوری جدید کنترلی است که به‌طور خاص از سنسورهای پایشگر و اکچویتورهای کنترلی برای کسب بهترین شرایط محیطی در انواع مختلف فضاها بهره می‌گیرد. این فناوری برای رفع مشکلات این چنینی در ساختمان‌های بزرگ اداری و تجاری گزینه‌ای عملی و در خور تأمل است.

شبکه سنسورهای بی‌سیم

همان‌طور که از نام آن مشخص است، یک شبکه سنسورهای بی‌سیم:

• مجموعه‌ای از گره‌های (Node) بی‌سیم است. یک گره در این نوع خاص از شبکه شامل یک سنسور و یا اکچویتور می‌باشد که به یک فرستنده/ گیرنده رادیویی متصل شده است. داده‌ها و سیگنال‌های کنترلی توسط این شبکه و به‌طور بی‌سیم تبادل شده و گره‌ها با باتری کار می‌کنند.

• این شبکه بر اساس آرایشی با عنوان “مش ” طرح‌ریزی می‌شود. شبکه‌های مش انواعی از شبکه‌ هستند که هر گره آن‌ها می‌تواند با بیشتر از یک گره در تماس بوده و در نتیجه کیفیت تبادل اطلاعات در مقایسه با سیستم‌های سنتی هاب (Hub – آرایش ستاره) بسیار بهتر است. شبکه‌های مش نوین دارای این مشخصات می‌باشند:

الف) به‌طور خود به خود شکل می‌گیرند (Self-Forming)؛ بدین مفهوم که وقتی گره‌ها توان لازم را از منبع تغذیه دریافت کنند و روشن شوند، به‌طور خودکار وارد شبکه می‌شوند.

ب) برای خود ترمیم کننده (Self-Healing) هستند؛ بدین معنی که وقتی یک گره شبکه را ترک می‌کند، گره‌های باقیمانده به‌طور خودکار مسیر سیگنال‌های خود را از گرۀ خارج شده تغییر داده و تبادل داده‌ها بدون هیچ وقفه‌ای ادامه می‌باید.

ج) از شیوه مسیردهی چند پرشی (Multi-Hop Routing) پشتیبانی می‌کنند. در این شیوه داده‌های یک گره می‌تواند قبل از رسیدن به درگاه میزبان (Host Gateway) و یا کنترل‌کننده از روی چندین گره پرش کند.

این مشخصات، شبکه سنسورهای بی‌سیم را برای مانیتورینگ وضعیت در ساختمان‌های احداث شده ایده‌آل می‌سازند.

نمونه واقعی: مدارس آمریکا

بیست درصد جمعیت آمریکا که رقمی معادل 55 میلیون نفر است، روزهای خود را در مدارس ابتدایی و متوسطه می‌گذارند. مطالعاتی که در اوایل دهه نود میلادی انجام شد حاکی از آن است که هر 1 مدرسه از 5 مدرسه (از مجموع 110000 مدرسه موجود در آمریکا) از کیفیت نامناسب هوا و 1 مدرسه از هر 4 مدرسه از نامناسب بودن تهویه شکایت داشته‌اند.

در این میان دانش‌آموزان در معرض ریسک بالاتری هستند چون آن‌ها ساعات زیادی را در داخل مدارس می‌گذرانند و در معرض آلاینده‌های هوا داخل قرار می‌گیرند (گزارش مربوطه در www.epa.gov/iaq منتشر شده است).

اگر به سایت EPA (سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا) مراجعه نمایید به انبوهی از اطلاعات و شیوه‌های کاری بهینه برای اجرای تأسیسات در مدارس دسترسی خواهید یافت.

این شیوه‌ها برای کاهش دادن احتمال رشد و نمو قارچ و کپک (عاملی که اینک به‌عنوان مهم‌ترین دلیل شیوع آسم در کودکان آمریکایی شناخته شده است) در ماه‌های تابستان و زمانی که مدارس خالی بوده و سیستم‌های تهویه مطبوع برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها به‌طور کامل خاموش هستند طراحی شده‌اند.

ابزارهایی که در حال حاضر برای سنجش وضعیت مورد استفاده قرار می‌گیرند بسیار ابتدایی بوده و در 99% موارد تنها به بازرسی حضوری و “سنجش حسی ” شرایط محدود می‌شوند. با وجود شبکه سنسورهای بی‌سیم می‌توان خطای سنجش‌های حسی را به‌طور کامل از میان برداشت.

مزایای استفاده از شبکه‌های مش سنسورهای بی‌سیم در چنین کاربردهایی شامل موارد زیر است:

نصب آسان: سیستمی که به آن اشاره شد به راحتی قابل نصب، پیکره‌بندی و عملیاتی شدن است و برای مجموع این کارها به کمتر از یک روز زمان نیاز خواهد بود.

قابلیت توسعه: این سیستم بر حسب نیازهای ساختمان قابل توسعه است.

انعطاف‌پذیری: امکان اضافه کردن سنسور به این شبکه بدون نیاز به هیچ‌گونه اقدام مخرب مانند خراب کردن دیوار، شکستن پنجره و غیره وجود داشته و حتی می‌توان سنسورهایی به سیستم اضافه کرد که مواردی مانند میزان گاز دی‌اکسید کربن، شکسته شدن شیشه‌ها، باز و بسته شدن درها و غیره را گزارش کنند و همه این امکانات با همان ترکیب‌بندی اولیه شبکه قابل دست‌یابی است.

شبکه سنسورهای بی‌سیم روشی کاملاً جدید برای پایش و مانیتورینگ وضعیت کیفیت هوای درون ساختمان‌ها در اختیار ما قرار می‌دهد و عملاً هزینه آن در مقایسه با سیستم‌های سنتی کنترل، قابل صرف‌نظر کردن است.

مزایای این سنسورها همان‌طور که اشاره شده، در درجه اول بهبود راندمان انسان‌ها می‌باشد.

این تنها یک کاربرد نمونه برای شبکه سنسورهای بی‌سیم است؛ این شبکه‌ها برای کنترل تجهیزات تهویه مطبوع نیز با همین کیفیت و مزایا قابل استفاده‌اند.