بخشی از مقاله
چکیده
بحران آب مشکلی ناشناخته است که اثرات زیانبارش از کشتار ، بیماریهای مسری و تمام جنگهایی که در سطح جهان جریان دارد، بیشتر خواهد بود. با توجه به اهمیت آب در زندگی بشر، کم آبی ساکنان زمین و مخصوصا کشورهایی مانند ایران که در مناطق خشک و نیمه خشک جهان قرار دارند را تهدید می کند، این سبب شد تا در این پژوهش به بررسی مسئلهی بحران آب پرداخته شود. هدف اصلی این پژوهش، ارائه و معرفی کنتورهای هوشمند پیش پرداخت با قابلیت ذخیره سازی اطلاعات مشترک به عنوان یک راه حل موثر در بخش صرفه جویی و مدیریت منابع آبی شهری و روستایی و همچنین در بخشهای مختلف کشاورزی ، صنعتی ، تولیدی و موارد دیگر میباشد.
مقدمه
آب یک منبع حیاتی است که معمولا از محدودیت خاصی برخوردار است. آب شیرین موجود در محدوده جغرافیایی خاصی، تقریبا ثابت و جوابگوی جمعیت محدودی است. یکی از مشکلات اصلی ایران در قرن بیست و یکم، تامین آب کافی میباشد. بنابراین ارائه راهکارهایی در جهت صرفه جویی در مصرف آب الزامی است. یکی از راهکارها، کنتور هوشمند پیش پرداخت آب است که موجب کاهش مصرف آب می شود.
با توجه به اینکه کنتورهای کنونی مشکلات بسیاری دارند که مهمترین آنها عبارتاند از: عدم مدیریت مصرف، عدم کنترل بر میزان هدر رفتن آب در شبکه انتقال و توزیع، عدم کنترل بر آب بدون درآمد در بخش خرابی کنتورهای قدیمی، هزینههای صدور، تکثیر و پخش قبوض ، هزینه ارسال کنتورخوان ، هزینه ی اکیپهای ارسالی قطع و وصل کنتور، هزینههای سرسام آور وصول مطالبات، تخریب بسیار سریع کنتور به دلیل استفاده از مغناطیس برای سیستم شمارش، نارضایتی و ایجاد حس بی اعتمادی مشترکین به اداره آب برای قرائت، مشکلات موجود برای شمارش مقدار آب ، قرائت های پرخطا مامورین قرائت و همچنین پرداختهای بی نظم و بدهیهای میلیاردی مشترکین به ادارات آب میباشد.
طرح مذکور یک سیستم هوشمند پیش پرداخت است که تمامی مشکلات ذکر شده را حل مینماید و از همه مهمتر، مساله بحران آب است که توجه به این عنصر حیاتی و صرفه وجویی در آن ضروری است. این طرح گامی در جهت صرفه جویی و استفاده بهینه از آب برمیدارد. مهم ترین نوآوری اختراع پیش پرداخت بودن کنتور از طریق شبکه TTM است که برای اولین بار در ایران و خارج از کشور طراحی شده است.
طرحهایی که تاکنون انجام شدهاند از طریق سیستم قرائت از راه دور - نه پیش پرداخت - بوده که فقط باعث حذف کنتورخوان شدهاست که به دلیل استفاده آنلاین از قسمتهای الکترونیکی و وجود شبکههای GPRS یا GSM، در مدت زمان بسیار کوتاهی به مشکل مواجه میشوند - آرون و همکاران،-2012 لین و همکاران، – 2014 یو و لیو، - 2010،یکی دیگر از مهم ترین نوآوری های دیگر این سیستم محاسبه میزان آب بها به وسیله سیستم های نرم افزاری می باشد که مشکلات عمده کنتورها در بخش محاسبات میزان آب بها را حل کرده است و محاسبه تک نرخی شدن میزان آب بها را به طور کامل حل کرده است، یکی دیگر از ایدههای طرح مذکور مکانیکی شدن کامل کنتور بعد از شارژ میباشد ، به گونهای که به محض وارد کردن شماره پسورد شارژ و باز شدن دریچه ما میتوانیم منبع تغذیه را جدا کنیم.
در این طرح، از یک منبع خارجی مانند یک باکس باطری جهت ایجاد انرژی الکتریکی برای شارژ کنتور و باز کردن دریجه در کنتور استفاده میشود. مزیت بسیار مهم آن جلوگیری از تداخل میدان های مغناطیسی برای اندازه گیری و شمارش میباشد که همچنین در حال حاضر مشکل عمده کنتورهای کنونی است. علاوه برآن، در این طرح خرابیهای مکرر باطریهای لیتیوم و تاثیر میدانهای مغناطیسی وجود ندارد - استفاده از یک منبع خارجی - و این مسئله هزینههای بسیار سنگینی را برای ادارات آب و مشترکین به وجود آورده است.
در این سیستم فروش تعیین مقدار آب لازم از طریق سایت نرم افزاری است و همچنین فروش به وسیله درگاههای اینترنتی که این امر خرید آب را برای مشترکین در تمام 24 ساعت شبانه روز مهیا کردهاست.که این طرح نرمافزاری برای اولین بار برای این سیستم طراحی شده است. در این پژوهش ابتدا، مواد و روشهای طرح که شامل دو بخش، سخت افزار و نرم افزار است شرح میدهیم. سپس نتایج حاصل از اجرای طرح مذکور را بیان میکنیم و در پایان، در مورد نتایج بحث مینماییم.
مواد و روشها
این سیستم شامل دو بخش سخت افزاری ونرم افزاری است :
.1 قسمت سختافزاری کنتور
دستگاه اصلی شامل قطعات زیر است :
- 1کنتور هوشمند آب– یک عدد
- 2 مهره-دو عدد
- 3 واشر مهر و موم- دو عدد
- 4 انتخاب لوله– دو عدد
- 5 باتری جعبه باتری– یک عدد
- 6 کنترل کننده– یک عدد
طراحی و شبیهسازی دستگاه به وسیله نرمافزار برای مقیاسبندی و محاسبات قالب صورت میگیرد. ساخت نمونهی اولیه بدنه با استفاده از مواد پلیمری برای جلوگیری از رسوبگذاری و پایین آمدن وزن کنتورصورت گرفتهاست. طراحی بدنه کنتور طبق استاندارد کنتور - OIML R- 49 - ISO 4064 با نرم افزارهای تخصیصی انجام گرفته است. در شکل 1، نمونهای از طراحی ابعاد کنتور نشان دادهشدهاست.
در این طرح قسمت ها به صورت زیر گرد هم آمده اند:
در بدنه کنتور، قسمت توربین که در جهت مسیر شارش آب قرار میگیرد، چرخندهها که از جنس فولاد ضد زنگ هستند برای باز و بسته کردن دریچه ورودی آب به کنتور نصب شدهاند، قسمت شمارشگر کنتور، قسمت الکترونیکی کنتور که وظیفه مدیریت و کنترل میزان آب خریداری شده تا زمان اتمام را بر عهده دارد. قسمت الکترونیکی با برقراری ارتباط با بخش اندازهگیری به وسیله پورتهای در نظر گرفته شده این کار را انجام میدهد. زمانی که مشترک کد شارژ را وارد کنتور میکند، به وسیله قسمت کنترلکننده، کد آنالیز میشود و در صورت صحیح بودن کد وارد شده با ارسال فرمان، دریچه باز خواهد شد. به محض به اتمام رسیدن میزان شارژ مشترک دریچه به صورت اتوماتیک بسته خواهد شد و مشترک باید شارژ مجدد انجام دهد.
