شبکه سنسور های بی سیم در تاسیسات

از: Paul Sereiko

ماخذ: شرکت Senicast Systems

مقدمه

مهم‌ترین شکایتی که ساکنان ساختمان‌های اداری تجاری مطرح می‌کنند حول محور شرایط آسایشی فضا و عواملی مانند دما، رطوبت و تهویه قرار دارد. همه 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 کاری 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 به طور 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 خود تأمل است.

شبکه سنسور های بی سیم

همانطور که از نام آن مشخص است یک شبکه سنسورهای بی سیم:

1. مجموعه ای از گره های (Node) است که شامل یک گره در این نوع خاص از شبکه یک فرستنده و گیرنده رادیویی می باشد که به ثبت داده ها و سیگنال های کنترلی توسط این شبکه به طور بی سیم تبادل شده و گره ها با باتری کار می کنند.
2. این شبکه بر اساس آرایشی با عنوان مش طرح ریزی میشود. شبکه های مش انواعی از شبکه هستند که هر گره آنها می تواند با بیشتر از یک گره،
   در تماس بوده و در نتیجه کیفیت تبادل اطلاعات در مقایسه با سیستم های سنتی هاب (Hub – آرایش ستاره) بسیار بهتر است.

شبکه های مش نوین دارای این مشخصات می باشند:

• به طور خود به خود شکل می گیرند (Self-forming) بدین مفهوم که وقتی گره ها توان لازم را از منبع تغذیه دریافت کنند و روشن شوند، به طور خودکار وارد شبکه می شوند.
• خود ترمیم کننده (Self-healing) هستند؛ بدین معنی که وقتی یک گره، شبکه را ترک می کند، گره های باقیمانده به طور خودکار مسیر سیگنال های خود را از گره خارج شده تغییر داده و تبادل داده ها بدون هیچ وقفه ای ادامه می یابد.
• از شیوه مسیردهی چند پرشی (Multi-hop routing) پشتیبانی می کنند. در این شیوه، داده های یک گره می تواند قبل از رسیدن به درگاه، میزبان (Host gateway) یا کنترل کننده، از روی چندین گره پرش کند.

این مشخصات، شبکه سنسورهای بی سیم را برای مانیتورینگ وضعیت در ساختمان های احداث شده، ایده آل می سازند.

نمونه واقعی: مدارس آمریکا

بیست درصد جمعیت آمریکا که رقمی معادل ۵۵ میلیون نفر است، روزهای خود را در مدارس ابتدایی و متوسطه سپری گذارند. مطالعاتی که در اوایل دهه نود میلادی انجام شد حاکی از آن است که هر ۱ مدرسه از ۵ مدرسه (از مجموع ۱۱۰۰۰۰ مدرسه موجود در آمریکا) از کیفیت نامناسب هوا و ۱ مدرسه از هر ۴ مدرسه از نامناسب بودن تهویه شکایت داشته اند. در این میان دانش آموزان در معرض ریسک بالاتری هستند چون آنها ساعات زیادی را در داخل مدارس می گذرانند و در معرض آلاینده های هوا داخل قرار می گیرند.

اگر به سایت EPA (سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا) مراجعه نمایید به انبوهی از اطلاعات و شیوه های کاری بهینه برای اجرای تأسیسات در مدارس دسترسی خواهید یافت. این شیوه ها برای کاهش دادن احتمال رشد و نمو قارچ و کپک (عاملی که اینک به عنوان مهم ترین دلیل شیوع آسم در کودکان آمریکایی شناخته شده است) در ماه های تابستان و زمانی که مدارس خالی بوده و سیستم‌های تهویه مطبوع برای صرفه جویی در هزینه به طور کامل خاموش هستند طراحی شده اند. ابزارهایی که در حال حاضر برای سنجش وضعیت مورد استفاده قرار میگیرند بسیار ابتدایی بوده و در ۹۹٪ موارد تنها به بازرسی حضوری و سنجش حسی شرایط محدود می شوند. با وجود شبکه سنسورهای بیسیم میتوان خطای سنجش های حسی را به طور کامل از میان برداشت.

در این سیستم نمونه، گره ها (تقریباً ۵۰ تای آنها) سنسورهای دما و رطوبت هستند که در کلاس های درس نصب شده اند. این گره ها با باتری کار میکنند و میتوان آنها را به آسانی در زیر میزها قرار داد. گره های دیگر که با دایره های بزرگتر نشان داده شده اند، شبکه متشکل از شش گره را ایجاد میکنند که در نزدیکی دیوارها قرار دارند. با روشن کردن سنسورها، داده های دما و رطوبت سریعاً به المان نهایی شبکه مش، یعنی یک بریج (bridge) و یا گره درگاه میرسد. این وسیله به یک کامپیوتر شخصی متصل بوده و امکان پایش و مونیتورینگ از راه دور را فراهم می آورد. امور نظارتی و مدیریتی سیستم از طریق کامپیوترهای
شخصی قابل انجام است. به عنوان مثال، میتوان سیستم را به سادگی طوری تنظیم کرد که در صورت فراتر رفتن دما و یا رطوبت از محدوده های خاصی، آلارم هایی در کنترل اصلی فعال شوند.

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

• نصب آسان: سیستمی که به آن اشاره شد به راحتی قابل نصب، پیکربندی و عملیاتی شدن است و برای مجمع این کارها به کمتر از یک روز زمان نیاز خواهد بود.
• قابلیت توسعه: این سیستم برحسب نیازهای ساختمان قابل توسعه است.
• انعطاف پذیری: 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 دی اکسید کربن، شکسته شدن شیشه ها، باز و بسته شدن درها و غیره را گزارش کنند و همه این امکانات با همان ترکیب بندی اولیه شبکه قابل دستیابی است.

شبکه سنسورهای بیسیم روشی کاملاً جدید برای پایش و مونیتورینگ وضعیت کیفیت هوای درون ساختمانها در اختیار ما قرار میدهد و عملاً هزینه آن در مقایسه با سیستم های سنتی کنترل، صرف نظر کردن است. مزایای این سنسورها همانطور که اشاره شد، در درجه اول بهبود راندمان کاری و ارتقای شرایط زندگی و سلامتی انسان ها میباشد. این تنها یک کاربرد نمونه برای شبکه سنسورهای بیسیم است؛ این شبکه ها برای کنترل تجهیزات تهویه مطبوع نیز با همین کیفیت و مزایا قابل استفاده اند.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 64

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.