اینترنت اشیا در تکنولوژی های هوش مصنوعی، واقعیت مجازی و فرایندهای صنعتی نقش مهمی ایفا می کند و شامل بسیاری از نوآوری هایی است که باعث می شود ما قوی تر و موثرتر عمل کنیم. اینترنت اشیا می تواند در پرداخت صورت حساب های برق و مدیریت انرژی تأثیرگذار باشد. اگرچه این تکنولوژی هنوز تمام تغییرات در پرداخت صورت حساب ها را پوشش نداده است اما با این حال دو برنامه ی کاربردی اینترنت اشیا در ادامه معرفی خواهند شد که برای تغییر نحوه ی اندازه گیری و صرفه جویی در انرژی تنظیم شده اند.
مدیریت انرژی در انتقال و توزیع
کنتور هوشمند
کنتور هوشمند، یک دستگاه دیجیتال است که بهره وری از آن مزایایی مانند ارائه اطلاعات دقیق در مورد استفاده از انرژی و بهبود ارائه ی خدمات به مشتریان را به همراه دارد. به شیوه ی سنتی، کنتور برق مورد استفاده ی شما توسط کارمند اداره برق خوانده می شود و بدین ترتیب قبض برق صادر می گردد. با این حال بین اندازه گیری قدیمی و هوشمند تفاوت هایی وجود دارد از جمله:
- یک دستگاه آنالوگ به یک کارمند برای خواندن کنتور نیاز دارد، در حالی که یک کنتور هوشمند میزان مصرف انرژی در منزل یا محل کارتان را محاسبه کرده و نتیجه را برای شما می فرستد.
- کنتورهای هوشمند برخلاف آنالوگ، می توانند نسبت به قطع برق، خرابی و صدمات دستگاه هشدار و اطلاعات لازم را ارائه دهند.
- دستگاه های آنالوگ نیاز به تعمیر و نگهداری سالانه دارند در حالی که کنتور های هوشمند 10 تا 20 سال یک بار به جایگزینی باتری احتیاج دارند.
کنتور هوشمند می تواند برای کنترل مصرف آب نیز استفاده شود. یکی از شرکت هایی که از این مزایا استفاده می کند Costco است که با شرکت هوشمند Apana مشارکت می کند تا مصرف آب خود را بهینه سازد. از زمان استقرار این کنتور 22 درصد صرفه جویی در صورت حساب آب گزارش شده است.
انتقال انرژی از شبکه ی برق
انرژی الکتریکی به طور گسترده ای در دسترس ما قرار داد و بی شک فراوانی این همه وسایل الکتریکی به تأمین انرژی آن ها هم احتیاج دارد. اینترنت اشیا برای تغییر این روند برنامه هایی را تنظیم کرده است.
یک سیستم توزیع انرژی در شبکه ی آب و برق، انرژی را از یک ژنراتور (به عنوان مثال، دیگ بخار سوخت و ژنراتور، دیزل ژنراتور، توربین بادی، توربین آب و غیره) دریافت کرده، آن را در یک فاصله معین انتقال می دهد. سپس از طریق یک سیستم توزیع به مصرف کننده و کل سیستم می فرستد. تفاوت در سیستم های اینترنت اشیا و شبکه های هوشمند در انتقال این انرژیست به طوری که نه تنها انرژی مستقیماً از شبکه برق دریافت می شود بلکه انرژی دریافت شده به شبکه باز می گردد.
در این میان وجود شبکه هایی مثل VG2 می تواند باعث پشتیبانی از خدمات اورژانسی و صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی در وسایل نقلیه شود. با این حال لازم به ذکر است ارتقا چنین سیستمی نیاز به زمان بیشتری دارد.
مزایای استفاده از IoT در خدمات عمومی واقعاً منحصر به فرد است . اینترنت اشیا چشم اندازی را در حوزه ی توزیع و مصرف انرژی ترسیم می کند که قبلاً قابل تصور نبود. ایجاد یک اکوسیستم تکنولوژیکی که روزی می تواند نسبت به نیروی انسانی نظارت کمتر و دقت و انسجام بیشتری را ارائه دهد.
مصرف هوشمند انرژی با اینترنت اشیا و ساختمان های هوشمند
اینترنت اشیا (IoT) گام بعدی در بهره برداری از تکنولوژی هایی است که بخشی از آن پیش از این توسط گوشی های هوشمند در دسترس بوده است. کارایی تکنولوژی های گوشی های هوشمند موجب شده است تا امکان استفاده از تعدادی دیگر از دستگاه های عمومی با استفاده از اتصالات شبکه های توان پایین فراهم شود.
راهکارهای اینترنت اشیا IoT دنیای دیجیتال را به ساختمان ها گسترش می دهد. سنسورهای انرژی توانایی تعیین خرابی های مرتبط با مصرف انرژی در داخل ساختمان های دیجیتال را فراهم می کنند. این سنسورها معمولاً به صورت توزیع شده و در مکان های فیزیکی مختلف مستقر می شوند. پیش از این، زمانی که یک وقفه در محل رخ می داد، علت خرابی به راحتی شناخته نمی شد زیرا برای تعیین آسیب پیش آمده در بخشی از نیروگاه، هیچ آزمایش خارج از باند وجود نداشت.
بدیهی است که یک مشکل بزرگ برای ارائه دهندگان راه کارهای مرتبط با مدیریت انرژی وجود دارد. زیرا بسیاری از این سایت ها به صورت بالقوه بدون سرنشین هستند. بدین ترتیب هنگامی که یک وقفه اتفاق می افتد، مرکز عملیات نیاز به تجزیه و تحلیل برای تعیین نحوه بازگرداندن خدمات در کوتاه ترین زمان ممکن و همچنین کاهش هر گونه عواقب تجاری منفی را بر عهده دارند.
راه کارهای مدیریت انرژی IoT توانایی تشخیص دامنه مشکل را پیش از قطع شدن فراهم می کند. در حالی که هزینه های تلفنی ناخواسته مرتبط با این مشکل ممکن است بر اساس نوع قطع برق متفاوت باشد، به طور قابل توجهی به بودجه عملیاتی برای ارائه پشتیبانی و تعمیر و نگهداری کمک می کند. این راه کار تلاش می کند تا هزینه های مربوط را با تعیین علت قطع برق بهینه سازد.
هنگامی که قطع برق به طور غیر مستقیم مربوط به از دست دادن انرژی است. تکنسین ها ممکن است تجهیزات چرخه برق را برای بازگشت خدمات فراهم کنند. این روند به طور کلی مربوط به مسائل سخت افزار و نرم افزار شبکه در رایانه است، که در بسیاری از برنامه های در حال اجرا مشکل ساز می باشند.
به عنوان مثال، سیستم عامل برای برخی از تجهیزات ممکن است قفل شود. یکی از ویژگی های کلیدی مدیریت برق اینترنت اشیا IoT توانایی از راه دور برای ورود به تجهیزات هوشمند از جمله PLC ها است. دستگاه IoT به این ترتیب می تواند گسل های اساسی را بدون نیاز به دستیابی از راه دور از بین ببرد. از طرفی افزایش رضایت مشتری و سطح دسترسی، مزایایی است که می تواند از گزارش دقیق سطح خدمات حاصل شود.
اغلب هنگامی که انرژی هوشمند در مکانی مانند بلوک اداری مستقر می شود، باید زیر ساخت های آن ساختمان دیجیتالی شوند. این ساختمان های دیجیتال فراتر از صرفه جویی در مدیریت برق مورد استفاده کامل برای IoT هستند. به عنوان مثال در بسیاری از ساختمان ها، آلارم دود باید به صورت دستی آزمایش شود. اغلب باتری دستگاه خراب شده یا اتصال سیمی به پانل کنترل مرکزی قطع شده است. در یک ساختمان دیجیتال، یک سنسور دود دارای تشخیص و اعلان آنلاین و به هنگام است. در ساختمان دیجیتال، وضعیت تمام سنسورهای دود همیشه شناخته شده و در نتیجه امن تر است.
اکثر ساختمان ها به درهای خروج اضطراری دارند. این درها را می توان به یک سنسور درب IoT مجهز کرد. که باعث استفاده از آنها می شود و به طور خودکار اعلان را می فرستد. علاوه بر نمونه های عملی فوق، بسیاری از موارد استفاده بالقوه برای IoT در ساختمان های دیجیتال را می توان تصور کرد. با این وجود، راهکارهای IoT حاصل شده برای این مشکلات باید متناسب با نیازهای کسب و کار طراحی شوند.
سرنخ هایی برای انرژی دائمی و پایدار تجهیزات اینترنت اشیا IOT در آینده
در سال های اخیر دستگاه های کوچک اینترنت اشیا IoT، مانند سنسورهایی که نمی توانند به یک منبع برق خارجی متصل شوند یکی از چالش های بزرگ اینترنت اشیا در حوزه مدیریت انرژی بوده است. خوشبختانه یکی از ادعاهای اصلی در شبکه های رادیویی با توان مصرفی کم مانند: LoRaWAN، Sigfox و NB-IoT این است که در دستگاه هایی که در این نوع شبکه ها بکار گرفته می شوند. از انرژی مورد نیاز در ارتباطات رادیویی بی نیاز هستند و می توانند حتی برای یک دهه از باتری AA استفاده کنند. بنابراین تعدادی از شرکت ها در حال توسعه فناوری هایی هستند که انرژی یک دستگاه IoT را به طور نامحدود تأمین می‌کند.
یکی از ساده ترین و در عین حال قابل اعتمادترین انرژی ها در اطراف ما فرکانس رادیویی (RF) است که در پخش رادیو و تلویزیون، وای فای، ارتباطات تلفن همراه و حتی سایر شبکه های IoT مانند LoRaWAN و Sigfox کاربرد دارد. در حال حاضر محصولاتی که با RF کار می کنند در دسترس هستند. برای مثال Freevolt ادعا می کند که دارای فناوری است که انرژی رادیویی را از شبکه های بی سیم و پخش مانند2G ، 3G، 4G، WiFi و تلویزیون دیجیتال دریافت می کند.
در این راستا سیستم Evercell جذابیت بیشتری پیدا می کند که به نقل توسعه دهندگان، این دستگاه در اندازه یک تمبر پستی می باشد که به ترتیب در سه نوع 4.32 میکرو وات، 400 نانو وات و 800 نانو وات را تولید می کند و دارای ولتاژ پیوسته 1.2 ولت است. شما می توانید به صورت سری و موازی برای تولید برق مورد نیاز این دستگاه را مورد استفاده قرار دهید.
Evercell ادعا می کند دستگاه خود را توسط ایده ی ارائه شده توسط فیزیکدان پیشگام جیمز کلارک ماکسول پیاده سازی کرده است. ماکسول توانسته است ذرات سریعتر را از آنهایی که به آرامی حرکت می کنند، جدا کند. Evercell اساساً ادعا می کند که تکنولوژی پیشرفته ای را به وجود آورده است. که عمل ماکسول را به شکل نوعی غشاء نیمه نفوذ پذیر که فقط ذرات سریع تر از آن عبور می کند، تولید کرده است.
تاثیر گرافن در مدیریت انرژی
از طرفی، گرافن (Graphene) یکی دیگر از منابع انرژی عجیب و غریب برای مدیریت انرژی دستگاه های اینترنت اشیا به نظر می رسد. گرافن یک لایه کربن با یک اتم کربن و برخی از ویژگی های واقعاً شگفت انگیز است.
طبق مقاله ای از انجمن جهانی اقتصاد (WEF) که در ماه آگوست سال 2018 منتشر شد. یک تیم از محققان دانشگاه آرکانزاس شواهد ی را ارائه کرده است که نشان می دهد. گرافن نیز می تواند برای تأمین انرژی نا محدود استفاده شود. البته چیز جدیدی در این مقاله وجود نداشت. و اساسا بازخوانی از یک نشریه مطبوعاتی در سال 2017 از دانشگاه آرکانزاس بود.
در این گزارش آمده است: “تحقیقات Paul Thibado استاد فیزیک در دانشگاه آرکانزاس، شواهدی قوی نشان می دهد که حرکت مواد دو بعدی می تواند به عنوان یک منبع انرژی بی حد و حصر به کار رود. ” طبق این مقاله، Thibado پیش بینی می کند که ژنراتورها می توانند هر گونه اطلاعاتی را برای ارسال، دریافت، پردازش و ذخیره اطلاعات را که تنها با درجه حرارت اتاق تامین می شود در محیط پیرامون ما مقدور سازند. یک نمونه گرافن حدود 10 نانومتر در 10 نانومتر است که هر کدام می توانند 10 تا 11 وات انرژی تولید کنند.
آزمایشات Evercell و Thibado مواری شبیه به هم دارند. به نظر می رسد تکنولوژی Evercell به منظور جابجایی تصادفی ماده از طریق نوعی غشاء با نفوذ پذیری انتخابی، نظم را اعمال می کند و بنابراین انرژی قابل استفاده را از انرژی موجود در همه موارد بالاتر از صفر مطلق استخراج می کند. از طرفی Thibado نظم ذاتی در حرکت اتم ها را در ورق گرافن کشف کرده است. آنها یک حرکت موجی دارند که می توانند آن را مهار و تبدیل به انرژی الکتریکی کنند.
اگر هر دو یا یکی از این تحولات در تکنولوژی های جدید تثبیت شوند. تأثیرات عمیق و گسترده ای در آینده خواهند داشت.
مطالب پیشنهادی