دوره آموزشی کاربرد اینترنت اشیا در صنایع انرژی و آب

اینترنت اشیاء سیستمی از دستگاه‌های کامپیوتری و پردازشی به هم مرتبط، مانند انواع ماشین‌های دیجیتال و مکانیکی، ادوات و وسايل همراه با حيوانات و افراد است که هر يک با شناسه‌ی منحصر به فرد و برخوردار از توانایی انتقال اطلاعات در شبکه بدون دخالت مستقيم انسانی می‌توانند، به فعاليت بپردازند.

اينترنت اشيا ميلياردها دستگاهی را که قابلیت اتصال به اینترنت دارند و در تعامل با يک‌ديگر به جمع‌آوری و پردازش و به اشتراک‌گذاری داده‌ها و اطلاعات می‌پردازند، در نظر دارد. اینترنت اشيا متشکل از دستگاه‌های هوشمندی‌ست که مبتنی بر وب فعاليت می‌کنند. اين دستگاه‌ها از پردازنده‌های تعبیه‌شده، حس‌گرها و نرم‌افزارهای ارتباطی برای جمع‌آوری، ارسال و پردازش داده‌هايی که از محیط استخراج می‌کنند و به دست می‌آورند، استفاده می‌کنند.

اینترنت اشیا به زبان ساده اشاره دارد به اشیا و تجهیزات محیط پیرامون که به شبکه اینترنت متصل شده و توسط اپلیکیشنهای موجود در تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها قابل کنترل هستند که در ارتباط با سنسورها و دستگاههای متصل به شبکه با کاربرانشان تعامل برقرار می‌کنند.

گاهی اوقات این ادوات در ارتباط با سایر دستگاه‌ها و بر اساس اطلاعاتی که از آن‌ها می‌گيرند، کار می‌کنند. در نتيجه‌ی اين فرآيند، پيام‌های هشدار قابل درک برای کاربر به صورت پیامک، نامه‌ی الکترونيکی يا … صادر می‌شوند. اين دستگاه‌ها بیش‌تر کارها را بدون دخالت عامل انسانی انجام می‌دهند. البته اين امکان وجود دارد که افراد هم با ادوات IOT در ارتباط باشند و آن‌ها را کنترل کنند.

اینترنت اشیاء و سرویس های پردازشی گسترده و ارزان قیمت، جهان را به سوی تکامل و هوشمندی با ویژگی های متعدد و جدید سوق می‌دهد. مهمترین این ویژگیها عبارتند از:سلامت الکترونیک، سرویس های خدمات عمومی، زنجیره های تامین (توزیع کالا و خدمات)، اقتصاد هوشمند، ساختمان های هوشمند، حرکت و حمل و نقل هوشمند، انرژی هوشمند، فن آوری ارتباطات و اطلاعات هوشمند، برنامه ریزی هوشمند ، شهروند هوشمند و حاکمیت هوشمند .

با بررسی رویکرد جهانی و گزارشات مربوط به میزان پروژه های تعریف شده و اجرا شده در حوزه های مختلف شبکه اینترنت اشیاء، می‌توان به این موضوع پی برد که حوزه شهر هوشمند در بین سایر حوزه های این شبکه، ضمن اینکه بیشترین سهم پروژه های اینترنت اشیاء را در این شبکه به خود اختصاص داده، از سرعت رشد بیشتری هم در بین سایر حوزه های هوشمند سازی، برخوردار است.

قابلیت سهولت منحصر به فرد اینترنت اشیا، در اغلب اشیای صنایع مختلف مکانیک و برق پزشکی و تمام شاخه‌های علوم مهندسی و تکنولوژی و غیره می‌باشد. امروزه از آن می‌توان به عنوان جدیدترین فناوری هوشمند در صنعت پیشرو انرژی‌های تجدید پذیر مخصوصاً در مباحث علوم نظری مدیریت و بهره‌وری انرژی اشاره کرد. به عنوان مثال کاربردهای آن بررسی اسناد علمی و هوشمندانه کار شده اخیر از نقش اینترنت اشیا در زمینه بهره‌وری و جلوگیری از به هدر رفتن انرژی در افزایش سهم انرژی‌های تجدید پذیر، کمک به کسب و کارها برای ارائه خدمات بیشتر به مشتریان، کاهش مخارج و در نهایت افزایش سود می شود.

حوزه انرژی (آب، برق و گاز)

نصب سیستم های IOT در حوزه انرژی منجر به صرفه جویی و جلوگیری از به هدر رفتن نفت، گاز، آب و برق و … شده است. دستگاه های IOT همچنین در نیروگاه های تولید برق برای نظارت بر تجهیزات در طول زمان، پیش بینی وضعیت و انجام تعمیرات و همچنین نظارت بر ایمنی مورد استفاده قرار می گیرند.

کاهش زمان توقف

این شبكه ها در آینده با استفاده مكانیزه از اطلاعات تامین كنندگان و مصرف کنندگان برق، به بهبود كارایی و قابلیت اطمینان اقتصادی در صنعت برق کمک می‌کنند. حسگرها برای سیستمهای شبکه هوشمند ضروری هستند چرا که به اپراتورها این امکان را می دهند تا میزان استفاده و عملکرد شبکه را در هر لحظه اندازه بگیرند. این بدین معناست که به جای اینكه منتظر تماس مشتریان شوند که برق آنها قطع شده است، شرکت‌های تولید برق می توانند نقطه قطع برق را تشخیص داده و با تغییر مسیر انتقال توان و یا تولید تجهیزات جدید، جریان برق را به نقطه قطع شدگی هدایت کنند.

خط جدید کنتور های هوشمند که امکان ارتباط دو طرفه بین ایستگاه توزیع و مصرف کننده را فراهم می کند، در کشور های توسعه یافته در حال گسترش هستند. این کنتور ها اعلان‌ های مربوط به خرابی و سایر اطلاعات عملیاتی حیاتی را به آژانس‌ های خدمات شهری ارسال می‌ کنند. آژانس‌ های خدمات شهری می‌ توانند بر اساس این اطلاعات عمل کنند و سریع‌ تر به خاموشی‌ های ناشی از نقص و سایر عوامل پاسخ دهند. کنتور ها همچنین داده های زمان عملکرد (پیش بینی بار) را ارائه می دهند که به شبکه کمک می کند تا توزیع برق را در نتیجه تغییر زمان اوج در مناطق مختلف تنظیم کند.

فروش برق به شبکه

اینترنت اشیاء فناوری هایی را فعال می کند که می تواند به خانه های کوچک کمک کند تا انرژی اضافی تولید شده از منابعی مانند پنل های خورشیدی و نیروگاه های بادی را به شبکه بفروشند. با فناوری‌ هایی مانند «خودرو به شبکه»، حتی خودرو های الکتریکی نیز می‌توانند انرژی اضافی و استفاده‌ نشده را به شبکه وارد کنند.

خانه هوشمند

اصولا خانه ای هوشمند است که در آن فرآیندی اتوماتیک و قابل کنترل روی دهد. به این معنا که فرد مصرف کننده بتواند مثلا برای سیستم روشنایی خانه برنامه ریزی انجام دهد و سیستم آنرا بدون کوچکترین خطایی اجرا نماید و در صورت نیاز آن را شخصا کنترل کند. اهمیت این قضیه زمانی است که به تحلیل مصرف انرژی و هزینه‌هایی که ناشی از آن است، توجه شود. در تعریف خانه هوشمند به قابلیت امنیت ساختمان که از درجه اهمیت بالایی برخوردار است، نیز توجه کرد.

خانه های انرژی خالص صفر

انرژی خالص صفر به این معنی است که تمام انرژی مورد نیاز یک خانه، با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید می شود. هر یک از کاربرد های ذکر شده در بالا نشان دهنده فرصت هایی برای کارآفرینان و شرکت های آب و برق برای ارائه خدمات اضافی به مشتریان است و ترکیب همه این کاربردها قطعاً به پاک تر، ارزان تر، در دسترس تر و پایدارتر شدن انرژی کمک می‌کند.

شبکه هوشمند برق
راه ‌حل‌های برق مبتنی بر اینترنت اشیاء جدیدی وجود دارد که نظارت، تولید در مقیاس پایین و ذخیره‌ سازی نیرو را برای مصرف‌ کنندگان آسان می‌ کند. در آینده مصرف کنندگان می‌توانند در دوره هایی که تعرفه ها پایین است خرید برق را انتخاب کنند و در دوره های اوج مصرف که انتظار می رود تعرفه ها بالا باشد، استفاده کنند.

به عنوان نمونه از مهمترین کاربردهای اینترنت اشیا در یک سیستم انرژی هوشمند یکپارچه، می‌توان به موارد مهمی نظیر ساختمان‌های هوشمند، سیستم انرژی توزیع شده و نیروگاه مجازی انرژی و غیره اشاره کرد .

استفاد از اینترنت اشیا با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین که به تعیین تعادل بهینه فناوری‌های مختلف عرضه و تقاضا کمک می‌کند، می‌توان به نتایج کارآمدتری از انرژی دست یافت. به عنوان مثال، استفاده الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌تواند خروجی برق نیروگاه حرارتی را با منابع تولید برق داخلی متعادل کند.

منابع انرژی تجدیدپذیر متغیر یا وابسته به هوا، مانند انرژی بادی و خورشیدی چالش‌های جدیدی را برای سیستم انرژی هوشمند به نام چالش متناوب ایجاد می‌کنند .در یک سیستم انرژی با سهم زیاد انرژی‌های تجدیدپذیر ، تولید انرژی منعطف با سطح تقاضا یک چالش بزرگ محسوب می‌شود، زیرا دامنه تغییر در عرضه و تقاضا بسیار وسیع و نیز نامنظم است که منجر به عدم تطابق در مقیاس‌های زمانی مختلف می‌شود.

سیستم‌های اینترنت اشیا، انعطاف پذیری را در ایجاد توازن بین تولید و تقاضا ایجاد می‌کنند که به نوبه‌ی خود می‌تواند از چالش‌های استقرار انرژی‌های تجدیدپذیر بکاهد و در نتیجه سهم بیشتری از انرژی پاک را در اختیار قرار دهد.

گردهم‌آوردن بسیاری از پنل‌های خورشیدی در مقیاس کوچک و در نتیجه تجمیع انرژی آنها از کاربردهای اینترنت اشیا در تأمین انرژی مورد نیاز بازار، وسیع مصرف کنندگان سبد انرژی است.

بررسی‌ها نشان دادند که اینترنت اشیا در سیستمهای انرژی هوشمند از قبیل سیستم ساختمانهای هوشمند در همه شرایط زمانی و مکانی و نیز از راه دور توسط پلتفرم‌های شبیه سازی شده‌ی نرم‌افرازی و سخت‌افزاری خود قادر به ذخیره و تولید انرژی مورد نیاز ساختمان‌های هوشمند هستند و سهم انرژِی مورد نیاز خود را از انرژِیهای تجدیدپذیر تأمین می‌کنند که این مورد افق چشم اندازهای کنترل و بهره‌وری انرژی را به حقیقت تبدیل کرده است.