بحران آب یکی از مسائل بسیار مهم پیش روی انسان ها میباشد. کاهش ذخایر آب شیرین، از بین رفتن سفره های زیر زمینی، گرمایش زمین، آب شدن یخ های قطبی و پیش روی دریاها، افت  نشست خاک بر اثر برداشت بی رویه منابع اب زیر زمینی  و … همگی از پیامدهای مصرف بیش از اندازه این نعمت خدادادی و عدم صرفه جویی در آن میباشد. یکی از مهمترین دلایل مصرف بیش از اندازه آب در جامعه امروز، هدر رفت آن در شبکه های توزیع میباشد. هوشمند سازی شبکه توزیع آب از موثرترین روش ها برای کاهش این میزان از اتلاف این منبع میباشد. در این مقاله شرکت خانه های هوشمند به بررسی نقش شبکه هوشمند توزیع و روش های هوشمند سازی آن میپردازیم.

در شهرهای هند، میلیون ها نفر آب آلوده می نوشند. گفته می شود که ۷۰ درصد از کل آب آشامیدنی در هند آلوده است. در میان ۱۲۲ کشور، هند از نظر شاخص کیفیت آب سومین کشور آلوده آبی است. در شهری مانند بمبئی، مخزن آب تمیز است، اما هنگام توزیع آب آلوده می شود.

تامین آب ساکنان شهرها در سطوح مختلف تصفیه شده و سپس از طریق سیستم توزیع می شود. ماموران خدمات شهری شهرداری نمونه های آب را در چند مرحله جمع آوری کرده و به صورت دوره ای به آزمایشگاه ها می فرستند. با این حال، آلودگی آب از منابع موجود در سیستم تأمین مانند نشت در خطوط لوله و مخازن ذخیره آب، برگشت جریان آب از سمت مردم و فاضلاب ها، آلودگی ناشی از تأمین متناوب و نقص های مکذذ در  فیلترینگ های تصفیه، در مراحل پایانی توزیع نهایی شبکه آبرسانی کشف نمی شود. ما یک راه حل شبکه ای بر اساس سنسورها را برای تشخیص و کاهش چنین نوع آلودگی به شاخه های پایانی شبکه توزیع پیشنهاد می کنیم.

مسائل مربوط به آب در کشورهای در حال توسعه شامل کمبود آب آشامیدنی، سیل، رسوب در سیستم های توزیع آب، همچنین آلودگی رودخانه ها و سدهای بزرگ است. حدود ۱.۱ میلیارد نفر در کشورهای در حال توسعه دسترسی کافی به آب تمیز ندارند. میلیون ها نفر روزانه ساعاتی را صرف جمع آوری آب می کنند، ۲.۶ میلیارد نفر به بهداشت عمومی دسترسی ندارند و سالانه ۱.۸ میلیون کودک بر اثر اسهال ناشی از آب آشامیدنی ناسالم جان خود را از دست می دهند.

انسان نیاز به آب شیرین برای فرآیندهای کشاورزی، صنعتی و تجاری دارد. با افزایش تقاضا، کیفیت و عرضه آب کاهش می یابد. برای مقابله با این چالش، سازمانها بر افزایش عرضه آب شیرین، کاهش تقاضای آن و امکان استفاده مجدد و بازیافت آب تمرکز می کنند.

تقریباً ۷۱ درصد بیماریها در کشورهای در حال توسعه ناشی از شرایط نامناسب آب و بهداشت است.

شبکه توزیع هوشمند آب چیست؟

سنسورها در هوشمندسازی شبکه هوشمند آبرسانی

سنسور pH:

pH که معمولاً برای اندازه گیری آب مورد استفاده قرار می گیرد، معیاری برای میزان اسیدیته و قلیائیت یا سوزآور و باز موجود در محلول تعیین میشود. به طور کلی با مقیاس عددی بین ۰ تا ۱۴ بیان می شود. مقدار ۷ نشان دهنده نرمال بودن است. اعداد روی مقیاس با افزایش قلیائیت افزایش می یابد، در حالی که اعداد روی مقیاس با افزایش اسیدیته کاهش می یابد. هر واحد نشان دهنده یک تغییر ده برابر در اسیدیته یا قلیائیت است.

هر راهکار مانند یک باتری کوچک، بسته به غلظت یون هیدروژن (H+) می تواند ولتاژ ایجاد کند. محلول اسیدی غلظت یون هیدروژن بیشتری نسبت به محلول قلیایی دارد.

پروب های pH با اندازه گیری ولتاژ یا اختلاف پتانسیل محلول که در آن غوطه ور شده است، pH را اندازه گیری می کنند. با اندازه گیری اختلاف پتانسیل، غلظت یون هیدروژن را می توان با استفاده از معادله Nernst محاسبه کرد که رابطه بین غلظت یون هیدروژن و ولتاژ یا پتانسیل را نشان می دهد.

سنسور ORP:

سنسورهای ORP پتانسیل کاهش اکسیژن محلول را اندازه گیری می کنند. اندازه گیری ORP که همزمان با سنسور pH استفاده می شود ، بینشی از سطح واکنش های اکسیداسیون/کاهش در محلول ایجاد می کند. سنسور ORP نیاز به رابط و نرم افزار سازگار برای جمع آوری داده ها دارد.

سنسور کدورت آب:

سنسورهای کدورت جامدات معلق در آب را معمولاً با اندازه گیری میزان نور منتقل شده از طریق آب اندازه گیری می کنند. آنها در اندازه گیری رودخانه و جریان، اندازه گیری فاضلاب و پساب، فرآیند تصفیه و کنترل آب آشامیدنی، ابزارهای کنترل برای ته نشینی حوضچه ها، تحقیقات انتقال رسوبات و اندازه گیری های آزمایشگاهی استفاده می شوند.

سنسور رسانایی:

اندازه گیری های رسانایی در فرایندهای صنعتی عمدتا برای به دست آوردن اطلاعات در مورد غلظت کل یونی در محلول های آبی انجام می شود. کاربردهای وسیع مورد استفاده عبارتند از: تصفیه آب، کنترل تمیزی در محل Clean in Place (CIP) و اندازه گیری سطح غلظت محلول ها. سیستم اندازه گیری شامل یک سنسور خطی مناسب است که مستقیماً در یک محفظه قرار داده شده است، یک کابل متصل به فرستنده که سیگنالهای دریافتی را به نتیجه اندازه گیری تبدیل می کند یا آن را به DCS هدایت می کند.

سنسور سطح آب فاضلاب:

باید سطح شیرابه را در مخازن بالای زمین در محل های دفن زباله اندازه گیری کرد. شیرابه مایعی است که از محل پر شدن زمین که شامل آب باران با مواد مضر ناشی از تجزیه زباله های دفن زباله است تخلیه شده است. باید از خروج شیرابه به آبهای زیرزمینی اطراف جلوگیری کرد و بنابراین از محل دفن استخراج شده و در مخازن ذخیره می شود و در نهایت برای تصفیه منتقل می شود.

داده های جمع آوری شده از این سنسورها با استفاده از یک کنترل کننده خاص پردازش می شوند و با کمک اینترنت اشیاء در ابر بارگذاری می شوند، جایی که بخش های مربوطه می توانند مشاهده و اقدامات اصلاحی را انجام دهند.

شیر برقی هوشمند

در حقیقت ، تنها ۱ درصد از آب روی زمین وجود دارد که برای ما قابل استفاده است. و دیگر اجسام آبی دارای آب غیرقابل استفاده برای ما هستند مانند ۹۷ درصد آب شور دریا، ۲ درصد آب به شکل یخچال های طبیعی و یخ های قطبی. فقط ۱ درصد آب برای ما وجود دارد که جمعیت زیادی در سراسر جهان برای بقا به آن وابسته هستند. مرگ بر اثر کمبود آب بیشتر از کمبود غذا محتمل است.

موسسه ملی آمار اسپانیا گزارش داد که متوسط ​​مصرف آب خانگی در اسپانیا در سال ۲۰۱۲ به ازای هر نفر ۱۳۷ لیتر در روز بوده است. بر اساس اعلام سازمان بهداشت جهانی ، این تعداد به مراتب بیشتر از حداقل مورد نیاز برای هر فرد است.

طبق گفته WHO (سازمان بهداشت جهانی): نیاز اولیه آب شامل آبی است که برای بهداشت شخصی مورد استفاده قرار می گیرد ۲۰ لیتر برای هر نفر است ، بنابراین در این حالت بیشتر آب ناخواسته یا به دلیل عادت بد آنها هدر می رود.

حال سوال این است که چگونه می توانیم هدر رفتن آب را متوقف کنیم؟

در حال حاضر، در دهه گذشته همه چیز در اطراف ما هوشمند شده است. چه تلفن های همراه، خانه ها، سیستم حمل و نقل و خودروها، و حتی آینه های هوشمند به ما این امکان را می دهد که از وسواس رسانه های اجتماعی خود لذت ببریم. جالب است! بنابراین چرا سیستم آبرسانی هنوز هوشمند نیست؟

در اینجا ایده ما برای پیاده سازی یک شیر تغذیه هوشمند است که می تواند مصرف روزانه آب یک خانه را از طریق تلفن هوشمند اندازه گیری و کنترل کند.

با شیر برقی هوشمند، اگر فردی ناخواسته از آب بیشتری استفاده کند، به تلفن هشدار می دهد. همچنین اگر فرد بستن شیر را فراموش کند یا خطایی در خط لوله وجود داشته باشد، اعلان دریافت می کنید که می تواند آب خانه منزل خود را با یکبار لمس تا بستن شیر بسته کند یا مشکل حل کرد.

حالا شیر برقی را تصور کنید که می تواند با صرف یک لمس بر روی تلفن، به شما در صرفه جویی در مصرف آب کمک کند.

اجزای شبکه توزیع هوشمند

هوشمند سازی شبکه های توزیع آبرسانی در کنار دیگر زیر ساخت های شهر هوشمند مانند چراغ های راهنمایی هوشمند، هوشمند سازی معابر و پیاده راه ها و جاده های هوشمند و همچینین استفاده از زیرساخت های خانه هوشمند میتواند پاسخی دقیق، مناسب و عملگرا به بحران های زیست محیطی مختلف باشد.