مدیریت هوشمند سامانه های جمع آوری آب باران برمبنای اینترنت اشیاء

کمبود آب یک مسئله تشدید شونده است. تغییرات آب و هوایی و افزایش جمعیت دلایل اصلی این امر هستند، اما آنها تنها نیستند: فروپاشی زیرساخت ها و سیستم های توزیع، آلودگی، درگیری، فشار زیاد به سیستم های آبی، و مدیریت ضعیف منابع آب تنها تعدادی از عوامل انسانی هستند که باعث می شوند مردم از حق داشتن آب سالم و بهداشتی محروم شوند. هنگامی که آب کمیاب است، سیستم های فاضلاب ممکن است از کار بیفتند و خطر ابتلا به بیماری هایی مانند وبا، حصبه و سایر بیماری های منتقله از طریق آب افزایش می یابد. مدیریت هوشمند با استفاده از اینترنت اشیاء این توانایی را دارد که این شرایط نگران کننده را بهبود دهد. استفاده از یک رویکرد یکپارچه برای تسهیل فرآیند مقابله با این مشکلات، که در آن یکی از حوزه های اصلی در فناوری، مانند اینترنت اشیا، استفاده می شود، ضروری است. اینترنت اشیا (IoT) شبکه ای از اشیاء فیزیکی را توصیف می کند که با حسگرها، نرم افزارها و سایر فناوری ها به منظور اتصال و تبادل داده با دستگاه ها و سیستم های دیگر از طریق اینترنت تعبیه شده اند. این دستگاه ها از اشیاء خانگی معمولی گرفته تا ابزارهای صنعتی پیچیده را شامل می شود. در بسته هوشمندسازی پیشنهادی می توان از ماژول های مختلفی استفاده کرد. ماژول بارش دربرگیرنده باران سنج و سنسور بارش می تواند لحظه آغاز بارندگی، میزان بارش و شدت بارش را مشخص کرده و در ارتباط با یک نرم افزار محاسباتی و با داشتن جنس و سطح حوضه آبگیر، حجم آب ورودی به مخزن را تخمین بزند. ماژول بعدی می تواند برای جداسازی بارش اولیه (first flush) و بارش های اسیدی (pH<۵) مورد استفاده قرار بگیرد. درصورتی که pH کمتر از ۵ باشد و یا میزان گل آلودگی (NTU) بیشتر از ۱۵ باشد، دریچه جداکننده بارش اولیه باز شده و بارش اسیدی یا گل آلود از سیستم خارج می شود. در این سیستم می توان از دو تانک ذخیره استفاده کرد. در مواقعی که pH>=۵ و NTU<=۱۵ باشد از مخزن شماره یک (آب غیرشرب) و در صورتی که pH>۵.۵ و NTU<=۲ باشد از مخزن شماره دو (آب مناسب آشامیدن) برای ذخیره سازی استفاده می شود. در صورتی که آب کمی اسیدی باشد (pH حدود ۵.۵ تا ۶) آنگاه می توان با گذردادن آب از یک فیلتر خنثی کننده pH ، میزان اسیدیته را به حدود ۶.۵ تا ۷ رساند. برای هدایت آب در جهت مخزن یک یا دو می توان از یک شیر آب اتومات سلنوئیدی استفاده کرد. سنسور اولتراسونیک می تواند سطح آب مخازن را اندازه گرفته و در صورتیکه نیاز باشد جهت جلوگیری از سرریز مخزن، آب را به مخزن اضطراری و یا به دستگاه آبریز هدایت نماید. در مواقعی که بخواهیم از مخزن شماره یک جهت آبیاری باغچه خانگی استفاده کنیم می توان با قراردادن سنسور رطوبت داخل خاک و با تعریف آستانه رطوبتی، آب را از مخزن شماره یک بسمت نازل های درون باغچه بصورت خودکار پمپاژ نمود. با اتصال کلیه سنسورها به یک بورد بنام Arduino و تحت یک برنامه نرم افزاری منبع باز به همین نام، سیستم جمع آوری آب باران از سطح پشت بام یا هر سطح دیگر را می توان بصورت هوشمند مدیریت نمود. در واقع Arduino با دریافت ورودی ها از سنسورهای مختلف، محیط را حس کرده و با کنترل دریچه ها، موتورها و سایر محرک ها بر محیط اطراف خود تاثیر می گذارد. لازم به یادآوری است که جهت تامین انرژی این سامانه می توان از صفحات و باطری های خورشیدی استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

سنسور ، مخزن ، آب باران ، پمپاژ ، فیلتر ، آب شرب ، هوشمندسازی.