طراحی یک چارچوب هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) برای پایش بلادرنگ اثرات نشت فاضلاب شهری بر کیفیت و سلامت منابع آب زیرزمینی و ارزیابی پیامدهای محیط زیستی

نشت فاضلاب شهری از شبکه های فرسوده و معیوب یکی از تهدیدات جدی برای کیفیت آب های زیرزمینی به شمار می آید. این پژوهش با هدف طراحی و ارائه یک چارچوب هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) برای پایش بلادرنگ اثرات نشت فاضلاب شهری بر کیفیت و سلامت منابع آب زیرزمینی انجام شده است. در چارچوب پیشنهادی، شبکه ای از حسگرهای الکتروشیمیایی، زیست شناختی و فیزیکی در نقاط کلیدی آبخوان های شهری مستقر می شوند و داده ها به صورت پیوسته از طریق پروتکل های ارتباطی LoRaWAN و MQTT به یک پلتفرم ابری مرکزی ارسال می گردند. الگوریتم های هوش مصنوعی از جمله شبکه های عصبی بازگشتی (LSTM) و یادگیری ماشین تجمیعی برای پیش بینی الگوهای آلودگی و شناسایی منابع نشت به کار گرفته شده اند. نتایج آزمایش چارچوب در یک پایلوت واقعی در شهر تهران نشان می دهد که این سیستم قادر است با دقت ۹۳٪ موقعیت نشت را شناسایی کند و هشدار زودهنگام را با تاخیر کمتر از ۱۵ دقیقه صادر نماید. ارزیابی پیامدهای محیط زیستی با استفاده از مدل های انتقال آلاینده نشان می دهد که استقرار این سیستم می تواند میزان آلودگی آب های زیرزمینی را تا ۴۱٪ کاهش دهد. یافته های این پژوهش می تواند مبنایی برای توسعه زیرساخت های هوشمند شهری در حوزه مدیریت منابع آب فراهم آورد.

کلیدواژه ها:

اینترنت اشیا ، پایش بلادرنگ ، آب زیرزمینی ، نشت فاضلاب ، هوش مصنوعی