سیستم های تشخیص نشت گاز مجهز به اینترنت اشیا
نشت گاز یک تهدید قابل توجه در محیط های خانگی و صنعتی است. نشت گاز شناسایی نشده، می توانند منجر به انفجار، آتش سوزی و حتی مرگ و میر شود. خوشبختانه، پیشرفت‌ها در فناوری اینترنت اشیا (IoT) راه‌حل‌های نوآورانه‌ای را برای تشخیص نشت گاز ایجاد کرده است که اقدامات ایمنی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. اما قبل از اینکه به این پیشرفت‌ها بپردازیم، اجازه دهید یک قدم به عقب برگردیم و مقیاس مصرف گاز در سطح جهان را درک کنیم.
چشم انداز جهانی مصرف گاز
اتحادیه بین المللی گاز (IGU) گزارش سالانه گاز جهانی را منتشر می کند، اما نسخه 2023 بیشتر بر روندها و عدم قطعیت های بازار تمرکز دارد تا ارقام مصرف خاص.
آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) گزارش بازار گاز خود را منتشر می‌کند که آخرین نسخه آن در ماه مه 2024 منتشر شده است. این گزارش حاکی از افزایش جزئی تقاضای جهانی گاز برای سال 2023 (حدود 0.5٪) در مقایسه با سال 2022 است.
بخش مصرف تخمینی (Tcf) برای سال 2023
مسکونی 18.6
تجاری 13.3
صنعتی 48.4
تولید برق 24.2
همانطور که این اطلاعات نشان می دهد، بخش صنعت بزرگترین مصرف کننده گاز طبیعی است و پس از آن تولید برق، کاربری مسکونی و کاربری تجاری قرار دارند. این امر اهمیت سیستم‌های تشخیص نشت قوی در تمام این بخش‌ها را برای به حداقل رساندن خطرات اتلاف و ایمنی نشان می‌دهد.
هسته سیستم: سنسورها و میکروکنترلرها
یک سیستم تشخیص نشت گاز مجهز به اینترنت اشیا به دو جزء حیاتی وابسته است: سنسورها و میکروکنترلرها.
سری MQ حسگرهای گازی اکسید فلزی نیمه هادی (MOS) یک انتخاب محبوب است. این حسگرها به طور خاص برای تشخیص انواع گازها، از جمله گاز طبیعی (متان – CH4) و گاز نفت مایع (LPG – مخلوطی از پروپان – C3H8 و بوتان – C4H10) طراحی شده اند. سنسور بر اساس اصل جذب شیمیایی عمل می کند، جایی که مولکول های گاز با سطح سنسور برهم کنش می کنند و مقاومت الکتریکی آن را تغییر می دهند. این تغییر در مقاومت به عنوان نشانگر نشت احتمالی گاز عمل می کند.
داده های جمع آوری شده حسگر به یک میکروکنترلر ، مغز سیستم وارد می شود. یک انتخاب محبوب برای این نقش میکروکنترلر ESP32 است. این گزینه همه کاره و مقرون به صرفه دارای یک ماژول یکپارچه Wi-Fi و بلوتوث کم انرژی (BLE) است که ارتباط یکپارچه با پلت فرم ابر را تسهیل می کند. میکروکنترلر به طور مداوم خوانش سنسور را کنترل می کند. هنگامی که قرائت ها از یک آستانه از پیش تعریف شده فراتر می روند که نشان دهنده نشتی بالقوه است، میکروکنترلر وارد عمل می شود.
اقدامات: هشدارها و پاسخ ها
پس از تشخیص نشت گاز، سیستم می تواند بسته به پیکربندی خود پاسخ های مختلفی را آغاز کند. در اینجا به تفکیک برخی از اقدامات رایج اشاره شده است:
هشدارهای صوتی و تصویری: آلارم های بلند یا چراغ های چشمک زن بلافاصله سرنشینان را از خطر آگاه می کنند و آنها را وادار به تخلیه منطقه می کنند. این ها بوق های معمولی نیستند. ما در مورد آژیرهایی با صدای بلند صحبت می کنیم که نمی توان آنها را نادیده گرفت.
آنها اطمینان حاصل می کنند که همه افراد در مجاورت نسبت به خطر هشدار داده می شوند و آنها را وادار می کند تا منطقه را در اسرع وقت تخلیه کنند. در کنار زنگ هشدار، چراغ های روشن و جلب توجه شروع به چشمک زدن می کنند. این یک نشانه بصری را فراهم می کند، به ویژه در موقعیت هایی که ممکن است زنگ هشدار خاموش شود یا برای افراد دارای اختلالات شنوایی مفید است. ترکیب صدا و نور یک هشدار حسی قوی ایجاد می کند و جایی برای شک در مورد فوریت وضعیت باقی نمی گذارد.
اعلان‌های از راه دور: این سیستم می‌تواند هشدارها را از طریق پیامک یا اعلان‌های اپلیکیشن به گوشی‌های هوشمند یا شماره‌های تماس تعیین‌شده ارسال کند. این امر آگاهی را حتی زمانی که سرنشینان دور هستند تضمین می کند. پیامکی به گوشی شما ارسال می شود که نشت گاز شناسایی شده را به شما اطلاع می دهد.
این تضمین می‌کند که شما حتی زمانی که از خانه دور هستید از وضعیت آگاه هستید و می‌توانید اقدامات لازم را انجام دهید، مانند تماس با خدمات اضطراری یا هشدار دادن به همسایه. برخی از سیستم ها برای راحتی بیشتر می توانند اعلان ها را از طریق یک برنامه اختصاصی در تلفن هوشمند شما ارسال کنند. این برنامه ممکن است اطلاعات اضافی مانند سطح فعلی گاز را نمایش دهد یا به شما امکان نظارت از راه دور را بدهد.
دریچه های خاموش کننده خودکار: در سیستم های پیچیده تر، پاسخ فراتر از هشدار دادن به سرنشینان است. دریچه های خاموش کننده خودکار گامی مهم در جهت جلوگیری از خطر بیشتر برمی دارند. این شیرها اساساً مانند سوئیچ های ویژه ای هستند که در خط عرضه گاز قرار می گیرند.
هنگامی که میکروکنترلر نشتی را تشخیص می دهد، سیگنالی را به این شیرها ارسال می کند و باعث می شود که آنها به طور خودکار خاموش شوند. این امر به طور موثر منبع گاز را در منبع آن قطع می کند و از نشت بیشتر جلوگیری می کند و خطر انفجار را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
انتقال داده به ابر: سیستم فقط در لحظه واکنش نشان نمی دهد. همچنین یک رکورد از رویداد را برای مراجعات بعدی نگه می دارد. این امر از طریق انتقال داده به ابر به دست می آید. داده‌های بی‌درنگ در مورد سطوح گاز به یک پلت‌فرم ذخیره‌سازی آنلاین امن، که اغلب به آن ابر گفته می‌شود، ارسال می‌شود. این داده ها از راه دور قابل دسترسی هستند و چندین مزیت را ارائه می دهند:
حتی اگر از نظر فیزیکی حضور ندارید، می‌توانید سکوی ابر را بررسی کنید تا خوانش‌های فعلی و تاریخی سطح گاز را ببینید. این به شما امکان می دهد تا وضعیت را از راه دور ارزیابی کنید و تصمیمات آگاهانه بگیرید.
داده های ابری را می توان برای شناسایی الگوها یا روندهای سطح گاز تجزیه و تحلیل کرد. این اطلاعات می تواند برای جلوگیری از نشت های آینده یا شناسایی مناطق مشکل دار احتمالی در سیستم گاز شما ارزشمند باشد.
داشتن سابقه رویدادهای نشت گاز در گذشته می تواند برای اهداف تعمیر و نگهداری یا نشان دادن اثربخشی سیستم تشخیص نشت گاز مفید باشد.
مزایای رویکرد اینترنت اشیا
ردیاب‌های نشت گاز سنتی، در عین ارزشمند بودن، فاقد اتصال و قابلیت‌های پیشرفته ارائه‌شده توسط سیستم‌های اینترنت اشیا هستند. در اینجا نحوه تشخیص نشت گاز توسط اینترنت اشیاء را افزایش می دهد:
مقیاس پذیری پیشرفته: چندین حسگر را می توان در یک سیستم ادغام کرد و امکان نظارت جامع در فضاهای بزرگتر را فراهم کرد. این به ویژه برای محیط های صنعتی یا ساختمان های بزرگ مفید است.
نظارت و کنترل از راه دور: توانایی دریافت هشدارهای بلادرنگ و دسترسی به داده ها از راه دور کنترل بیشتری را فراهم می کند و مداخله سریعتر را در صورت نشت تسهیل می کند.
تجزیه و تحلیل داده ها: ذخیره سازی داده های مبتنی بر ابر امکان تجزیه و تحلیل تاریخی سطوح گاز را فراهم می کند. این می تواند به شناسایی الگوها یا پیش بینی نشت های احتمالی کمک کند و به اقدامات پیشگیرانه منجر شود.
زمان پاسخگویی بهبود یافته: اقدامات خودکار مانند بستن شیرهای گاز، پاسخ سریعتر و کارآمدتر به نشت را تضمین می کند و آسیب احتمالی را به حداقل می رساند.
فراتر از خانه ها: برنامه های کاربردی در تنظیمات متنوع
در حالی که تنظیمات خانگی به طور قابل توجهی از تشخیص نشت گاز با استفاده از اینترنت اشیاء بهره می برند، دامنه این فناوری بسیار فراتر از خانه ها است. در اینجا چند برنامه اضافی وجود دارد:
تأسیسات صنعتی: کارخانه‌ها و کارخانه‌هایی که گازهای خطرناک را مدیریت می‌کنند، می‌توانند از این سیستم‌ها برای افزایش پروتکل‌های ایمنی استفاده کنند.
ساختمان‌های تجاری: دفاتر، رستوران‌ها و سایر فضاهای تجاری می‌توانند از نظارت در زمان واقعی و ویژگی‌های خاموش شدن خودکار بهره ببرند.
آینده تشخیص نشت گاز مبتنی بر اینترنت اشیا
همانطور که فناوری اینترنت اشیا به پیشرفت خود ادامه می دهد، سیستم های تشخیص نشت گاز نیز پیشرفت خواهند کرد. ما می توانیم انتظار پیشرفت در موارد زیر را داشته باشیم:
حساسیت سنسور: حسگرهای حساس تر تشخیص نشت زودتر و دقیق تر را امکان پذیر می کنند.
یکپارچه‌سازی یادگیری ماشین: الگوریتم‌های یادگیری ماشینی را می‌توان برای تمایز بین نوسانات بی‌ضرر و نشت‌های واقعی، به حداقل رساندن مثبت کاذب استفاده کرد.
نتیجه
سیستم های تشخیص نشت گاز مجهز به اینترنت اشیا راه حلی قدرتمند برای محافظت از جان و مال ارائه می دهند. این سیستم‌ها با استفاده از داده‌های بی‌درنگ، نظارت از راه دور و پاسخ‌های خودکار، جهش قابل توجهی را در تضمین ایمنی در خانه‌ها، صنایع و فراتر از آن فراهم می‌کنند. با پیشرفت فناوری، می‌توان انتظار راه‌حل‌های پیچیده‌تر و مطمئن‌تری برای تشخیص نشت گاز در آینده داشت.
