اینترنت اشیا و محیط زیست
آیا اینترنت اشیا میتواند در جهت حفظ محیط زیست عمل نماید؟ ارتباط میان اینترنت اشیا و محیط زیست چیست؟ آیا تکنولوژیهای جدید میتواند در راستای کاهش آلودگیهای زیست محیطی قدم بردارد؟ مباحث مرتبط با انرژی و محیط زیست یکی از مهمترین دغدغههای جامعه مدرن است. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیری که جایگزین سوختهای فسیلی با آلودگی زیاد هستند یکی از مهمترین راهکارها برای کاهش اثرات تخریبی بر محیط زیست میباشد. در این مقاله به ارتباطات میان اینترنت اشیا و محیط زیست و انرژیهای تجدیدپذیر میپردازیم.
تحولات شبکه جهانی وب
شبکه جهانی اینترنت (World Wide Web) که امروزه کاربردهای بسیار گستردهای دارد، کمکم از حالت سنتی خود که شامل دریافت و انتقال اطلاعات مجازی شامل تصاویر متون و صداها بودند پا را فراتر برده و میتواند دنیای فیزیکی را نیز تغییر دهد. این تغییرات شامل کنترل اجسام و اشیا از راه دور میباشد. تقریبا هر آنچه در پیرامون ما وجود دارد با کمک تکنولوژیهای جدید قابلیت کنترل از طریق راه دور و سیستمهای نوین را دارد. لوازم خانگی، دوربینهای امنیتی و نظارتی از راه دور و تمام مراکز ساختمانی شامل خانهها، بیمارستانها، مدارس و کارخانهها میتوانند با استفاده از تکنولوژی اینترنت اشیا به عنوان یک واسطه ارتباطی، نظارت و کنترل گردند.
نقش انرژی، اینترنت اشیا و محیط زیست در ساختمانهای هوشمند
در این میان دغدغهمندان محیط زیست نیز به فکر این موضوع افتادند تا ارتباطی میان اینترنت اشیا و محیط زیست بیابند تا با استفاده از این تکنولوژی در راستای اهداف زیست محیطی قدم بردارند. با گسترش سیستمهای نوین مفهوم وب فیزیکی در حال ظهور و گسترش میباشد. برای مثال، به تازگی پروتکلهای انرژی هوشمندی که از IoT (اینترنت اشیا) استفاده میکنند، برای اتوماسیون و کنترل انرژی از طریق نظارت بر سیستمهای تهویه در ساختمانها مورد استفاده قرار گرفتهاند. این یک مثال مناسب از نقش اینترنت اشیا و محیط زیست در زندگی روزمره است.
تهویه مطبوع هوشمند با استفاده از تکنولوژی اینترنت اشیا
این سیستم شامل یک بخش تهویه مرکزی یا محلی است که میتواند هوشمند باشد، همچنین مدلهای قدیمیتر و ساده نیز قابلیت هوشمند شدن را دارند. این سیستم تهویه به یک سنسور دما و رطوبت متصل میگردد که نقش یک گزارش دهنده شرایط آسایش را برای ساختمان ایفا میکند. همچنین سنسورهای حرکتی وظیفه گزارش وضعیت حضور یا عدم حضور افراد در خانه را دارند. این سیستم میتواند گسترش یابد و به دربهای هوشمند نیز متصل شود تا گزارشی کاملتر از حضور یا عدم حضور ارائه دهد یا با اتصال به سیستم موقعیت یاب تلفن همراه ساکنین اطلاعات دقیق از موقعیت و فاصله افراد از ساختمان را گزارش دهد.
سناریو هوشمند سیستم تهویه
سیستم تهویه هوشمند با توجه به دما، رطوبت و حضور یا عدم حضور افراد در ساختمان عمل میکند و شرایط آسایش را فراهم میکند. این سیستم که اتوماسیون ساختمان نام دارد میتواند شامل تمام اجزای خانه شود. مثلا در صورتی که پنجره باز باشند سیستم تهویه خاموش شود تا در مصرف انرژی صرفهجویی گردد. در ساعاتی از شب که اغلب افراد خواب هستند دریچههای تهویه مطبوع محل های کمترددتر بسته شود. توجه کنید که این سیستمها بسیار پیچیدهتر از سنسورهای عادی بوده و قابلیت سناریونویسی را دارند.
کاهش هزینهها، حفظ محیط زیست و ساختمان هوشمند
این موضوع میتواند در درازمدت باعث صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش هزینههای جاری ساختمان گردد. همچنین استهلاک سیستمهای تهویه را کاهش میدهد و از خرابی زودهنگام آنها جلوگیری میکند. انرژی، اینترنت اشیا و محیط زیست سه اصل مهم در سیستمهای تهویه هوشمند است. با گسترش سیستمهای متصل به تکنولوژی اینترنت اشیا شبکههای هوشمند به وجود میآید و در گام بعدی شهرهای هوشمندی که در راستای کاهش مصرف انرژی قدم بر میدارند به ظهور میرسد.
شبکه هوشمند انرژیهای تجدیدپذیر چیست؟
در مفهوم اینترنت اشیا و استفاده از آن در وب فیزیکی یک شبکه هوشمند شامل سه لایه اصلی است. لایههای سیستم، پروتکلهای ارتباطی و اشیا میباشد.
در سیستمهای پیشنهادی برای کاهش آلودگیهای زیست محیطی منابع انرژی تجدیدپذیر به عنوان واحدهای تولید پراکنده و محلی به کار رفته و نزدیک جایی که انرژی قرار است تبدیل و مصرف گردد، نصب میشوند. در مدلهای قدیمی اتصال به شبکه انرژی نیاز به زیرساختهای فراوان نظیر کابلها یا لولههایی بود که هر نقطه مصرفکننده را به تولیدکننده اصلی متصل کند. استفاده از منابع انرژیهای تجدیدپذیر محلی، نیاز به خطوط انتقال طولانی، تلفات توان و پستهای توان را کاهش خواهد داد. مهمترین و کارآمدترین سیستمهای انرژی تجدیدپذیر شامل انرژیهای خورشیدی، برق آبی و توربینهای بادی است.
این واحدهای محلی انرژی تجدیدپذیر به عنوان اشیا و اجسامی که قرار است با استفاده از پروتکلهای ارتباطی جدید و سیستم هوشمند عمل نمایند قرار میگیرند و با استفاده از این سیستم کنترل میگردند. این کنترلها میتواند در جهتگیریها، کنترل روشن یا خاموش بودن، شرایط قرارگیری و به صورت کلی تمام شرایطی که میتوان برای یک واحد محلی تولید انرژی پاک متصور بود انجام پذیرد.
همچنین با ادغام این سیستم با سیستمهای شبکهای هوشمند در ساختمان میزان انرژی مصرفی را نیز کنترل نمود.
مزایای تکنولوژی اینترنت اشیا و واحدهای محلی تولید انرژی برای ساختمانها
در بحث اینترنت اشیا و محیط زیست تا به اینجا تنها درباره کاهش مصرف انرژی و تاثیرات آن بر روی عوامل محیط زیستی صحبت کردیم. اما استفاده از این سیستمها و تلفیق آنها با ساختمانسازی گامهای موثری در زمینه کاهش منابع مصرفی، زمان ساخت و در نتیجه همه اینها هزینههای ساختوساز برداشته میشود.
ساختمانهای جدید، اینترنت اشیا و محیط زیست
ساختمانی را در نظر بگیرید که در آن از سیستمهای نوین انرژیهای پایدار در کنار هوشمندسازی به وسیله اینترنت اشیا استفاده شده است. این ساختمان علاوه بر کمک به محیط زیست ویژگیهای بسیار موثر دیگری نیز خواهد داشت. ساختمانی که بتواند انرژی مورد نیاز خود را تامین نماید به سیستمهای مرکزی انرژی و نیروگاهها وابسته نیست و این موضوع بیانگر این خواهد بود که میتواند سیستمهای قدیمی تامین انرژی نظیر گازرسانی را در آن حذف کنند. در ساختمانهای ایران از انرژی گاز تنها برای گرمایش و پختوپز استفاده میگردد.
حال ساختمانی را در نظر بگیرید که تمام لوازم خانگی هوشمند آن از جمله اجاق خوراکپزی و سیستم گرمایش آب هوشمند است. این موضوع باعث میگردد که یک ساختمان تنها به سیستم برقی نیاز داشته باشد، به این معنا که سازنده هیچ انشعابی برای گازرسانی واحدها انجام نخواهد داد. سیستمهای گرمایش و سرمایش نیز به صورت محلی و مختص هر واحد قرار گرفته و در نتیجه آن موتورخانهها حذف، داکتهای تاسیساتی حذف یا با مساحت بسیار کمتری اجرا خواهند شد.
تاثیر استفاده از تکنولوژیهای جدید در ساختمانها چیست؟
این موضوع سبب افزایش مساحت مفید در پارکینگها، کاهش ارتفاع سقف و در نتیجه آن سبک شدن سازه، کاهش هزینههای لولهکشی، کاهش هزینه خرید و نصب کنتورهای گاز میگردد. تمام این عوامل دست در دست هم داده و هزینه ساخت یک واحد ساختمانی را کاهش خواهد داد.
در سیستمهای نوین انرژی پاک شما نیازی به ذخیره انرژی تولیدی خود ندارید بلکه انرژی تولیدی را به صورت “در شبکه” تولید و خطوط ارتباطی برق شهری متصل میکنید. در واقع ساختمان شما یک تولیدکننده انرژی خواهد بود که سازمانهای مربوطه به صورت سالانه هزینه انرژی تولید شده توسط ساختمان شما را پرداخت میکند. این سیستمها معمولا در واحدهای استاندارد ساختمانی بعد از پنج سال به سودرسانی خواهند رسید و هزینه اولیه را جبران مینمایند.
همچنین در مواقع اضطراری یا قطع برق شهری با استفاده از سوئیچهای هوشمند میتوانید به برق تولیدی ساختمان خود متصل شوید.
ساختمانهای هوشمند تاثیر بهسزایی در کاهش مصرف انرژی و حفظ محیط زیست خواهند داشت. در واقع داشتن یک ساختمان سبز یا یک معماری پایدار بدون استفاده از تکنولوژیهای نوین امکانپذیر نخواهد بود. اینترنت اشیا و محیط زیست دو مفهومی هستند که میتوانند کلیدواژههای ساختمانهای جدید و خانههای هوشمند باشند.
از سیستمهای انرژی پاک میتوان در فرآیند هوشمندسازی ساختمان بهره برد تا با کمک این تکنولوژی یک ساختمان پایدار سبز داشته باشیم.
نتیجهگیری
اینترنت اشیا به عنوان یکی از پیشرفتهای کلیدی در عصر دیجیتال، توانسته است نقشی فراتر از صرفا ارتباطات رایانهای ایفا کند و به یک ابزار قدرتمند در حفظ محیط زیست تبدیل شود. ادغام این فناوری با سیستمهای مصرف انرژی، به ویژه در ساختمانها، راه را برای کاهش چشمگیر مصرف انرژی، کنترل هوشمند منابع و بهرهگیری بهینه از انرژیهای تجدیدپذیر هموار کرده است. این امر به کاهش آلودگیهای زیستمحیطی و همچنین به توسعه پایدار و اقتصادی ساختمانها کمک میکند.
ساختمانهای هوشمند مجهز به سیستمهای اینترنت اشیا، با قابلیتهایی چون نظارت بلادرنگ بر شرایط محیطی، مدیریت پویای مصرف انرژی و یکپارچهسازی با منابع تولید انرژی محلی، گامی موثر در جهت کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و حذف زیرساختهای قدیمی برداشتهاند. این تحول، علاوه بر پایداری زیستمحیطی، منجر به افزایش فضای مفید، سبکسازی سازهها و کاهش هزینههای ساخت و نگهداری میشود.
در نهایت، میتوان گفت که آینده سبز و پایدار جوامع شهری، به خصوص در بخش ساختمانسازی، بدون بهرهگیری از فناوریهای هوشمند مانند اینترنت اشیا غیرممکن خواهد بود. همکاری هوشمندانه فناوری، انرژی و طراحی معماری، نه تنها به حفظ محیط زیست کمک میکند، بلکه سبک زندگی انسانها را نیز با اصول پایداری همسو میسازد. بنابراین، توسعه و گسترش ساختمانهای هوشمند و شبکههای انرژی پاک نه یک انتخاب، بلکه یک ضرورت برای آیندهای کارآمدتر است.
