بخشی از مقاله
چکیده
هوشمند سازی در سیستم جمعآوری پسماند نسبت به روش سنتی، نظارت بهتر، افزایش کیفیت خدمات و کاهش هزینهها را در پی دارد. رویکردهای جدید جمعآوری پسماند و مدلهای مسیر یابی پویا مبتنی بر اینترنت اشیا می-توانند راه حلی را ارائه دهد که وضعیت موجود را بهتر کند. لذا این تحقیق یک پلتفرم نظارت و مدیریت پسماند با استفاده از گرههای مبتنی بر IoT در بستر GIS را معرفی و نشان میدهد که چگونه ادغام IoT ، GIS و مهندسی الکترونیک میتواند به بهبود سیستمهای مدیریت شهری کمک کند.
یک نمونه از گره بی سیم کم مصرف با استفاده از سنسورهای الزم برای اندازهگیری وزن، حجم و درجه حرارت یک مخزن زباله طراحی شده است. این نظارت اجازه میدهد تا دادههای مورد نظر از هر کانتینر و مخزن جمعآوری، تجزیه و تحلیل و همچنین پر شدن ظرفیت، زمان تخلیه و بوی نامطبوع را به مسئوالن هشدار دهند. این پلتفرم دارای یک ماژول برای بهینه سازی مسیرهای جمع آوری زباله است. این ماژول به طور پویا مسیر بهینه تخلیه را با از دادههای به دست آمده از طریق گرههای مستقر تولید میکند.
این سیستم همچنین دارای یک برنامه تلفن همراه برای ناوگان تخلیه است که راننده را از طریق بهترین مسیر - هزینه کمتر - که قبال برای هر سفر محاسبه شده است هدایت میکند و براساس اطالعات بازیابی شده توسط سنسورها، مخازن حاوی زبالههای خطرناک - بیمارستانها - و جایی که گروههای حساس در معرض خطر هستند - دانشآموزان - در اولویت جمعآوری قرار میگیرند. معماری پیشنهادی نشان دهنده یک گره پیشرفته با طول عمر باال، پوشش وسیع در منطقه و یک سیستم بهینه سازی تخلیه مسیر است که از داده وزن و حجم اندازهگیری شده توسط سنسورها استفاده میکند. این سیستم در مقایسه با رویکرد استاتیک تخلیه؛ کاهش بوی نامطبوع، صرفه جویی در هزینه، زمان و نیروی کار را در پی دارد.
-1 مقدمه
توسعه تکنولوژی، جهانیسازی و رشد جمعیت موجب تسریع پویایی فرآیندهای شهری در کشورهای در حال توسعه شده است، که افزایش تولید زباله را در پی دارد. بنابراین، مسائل مربوط به مدیریت زبالهها در خط مقدم سیاست زیست محیطی جهانی برای توسعه پایدار قرار دارد.[1] مقدار زبالههای تولید شده در مناطق شهری متناسب با رشد سریع شهرها میباشد. افزایش فعالیت های انسانی و الگوهای مصرف، انواع مختلفی از زباله را تولید می کند که باید به طور مناسب مدیریت شوند تا از توسعه پایدار و معقول بودن زندگی برای همه شهروندان برخوردار شود.[2]
در همه کشورهای صنعتی، فرآیند جمعآوری پسماند مخازن زباله چندین بار در طول شبانه روز انجام میشود و شرکت های تخصصی جمعآوری، پسماندها را به محل دفن یا کارخانه بازیافت منتقل میکنند. به طور معمول فرآیند تخلیه مخازن عمومی در ساعات معینی از شبانه روز انجام میشود در حالی که شهروندان زباله و ضایعات را با نرخهای مختلفی تولید میکنند. ناگهانی تغییر میکند. از این رو در مناطقی که تولید زباله به هر دلیلی فراتر از پیشبینی باشد کیفیت زندگی برای شهروندان کاهش یافته و یک بحران در منظر شهری به وجود میآید.[3]
از طرف دیگر شرکت های جمع آوری زباله نیز با این مشکل مواجهاند که هر لحظه چه حجمی از مخازن پسماند اشغال شده است. به همین دلیل کامیونهای جمع آوری زباله همه مخازن اعم از مخازن خالی را که ساکنان آن محل ممکن است در تعطیالت باشند و هیچ زبالهای تولید نکنند، چک میکنند. این رویکرد باعث از دست رفتن زمان و پول به خصوص در شهرهای ایران که به دالیل فرهنگی دور ریز خانوارها بیش از متوسط جهانی است، می شود. بدین ترتیب در حال حاضر مدیریت پسماند شهری بدین صورت است که تمام سطل زبالهها فارغ از این که خالی باشند یا پر به طور منظم بازدید میشوند.
این یک راه حل بسیار ایستا برای یک مشکل پویا است، زیرا مقدار زبالههایی که تولید میشود همیشه یکسان نیست و باید دانست که چقدر پسماند در هر سطل زباله وجود دارد. به این ترتیب شهر ممکن است به هزینه های گزافی برای تقاضای مجدد و مدیریت زباله ها بپردازد.[4] یک شهر هوشمند باید از حسگرها و فناوری ارتباطات برای دریافت اطالعات الزم در مورد آن استفاده کند.
شهرهای هوشمند باید قادر به پاسخگویی هوشمندانه به نیازهای مختلف باشند. یک شهر هوشمند مربوط به تمام بخشهای زندگی شهری است و با استفاده از سنسورها برای به دست آوردن یک مدل واقع گرایانه و وضعیت فعلی در شهر استفاده میشود.[6] در یک شهر هوشمند، جمع آوری زباله های شهری از اهمیت باالی برخوردار است چرا که این مسئله عوامل اجتماعی، فرهنگی ، اقتصادی و بهداشتی افراد جامعه را به خطر می اندازد.
یکی از جنبه های مهم شهر هوشمند، ارتباط بین سیستم ها است. در سیستم پیچیده ای که سیستم به شدت به دیگری وابسته است، یک شکست در یک سیستم می تواند بر روی سیستم های دیگری تاثیرگذار باشد. با توجه به زیرساخت های حیاتی که شهروندان شهر به شدت به خدمات خود وابسته هستند، داشتن اطالعات بالدرنگ در مورد وضعیت سیستم ضروری و ارزشمند است، زیرا که به عنوان مثال می تواند به سیستم های هشدار دهنده به تشخیص گسل های احتمالی کمک کند و یا در زمینه جمعآوری زباله، جمع آوری استاتیک زباله ها به صورت جمع آوری پویای زباله با توجه به برنامه زمان بندی جمع آوری و تخلیه و مسیریابی کامیون تبدیل می شود[7]
به همین جهت در یک سیستم مدیریت جمع آوری زباله استفاده از حسگرهای مبتنی بر IoT در بستر GIS به عنوان یکی از روش های پویا و فناوری ایمن میتواند به بهبود سیستمهای مدیریت شهری کمک کند.[8] از دیگر مزایای فناوری اینترنت اشیا ایجاد و پیاده سازی سیستم ی1کپارچه به منظور مدیریت هوشمند جمع آوری زباله ، کاهش هزینه های اقتصادی و استفاده از آن عنوان سیستم هشداردهنده بالدرنگ در شهر هوشمند است.[9] از آنجا که شهرهای مادر در ایران به سمت هوشمندی سازی پیش میروند و همچنین با توجه به اهمیتی که اینترنت اشیا و سیستم اطالعات مکانی در مدیریت جمعآوری زباله در شهرهای هوشمند دارد، در این پژوهش سعی شده تا کاربرد این تکنولوژیها را در کشور ایران مورد بررسی و ارزیابی قرار داد.
-2 جمعآوری زباله در شهر هوشمند
در اکوسیستم شهر هوشمند سرویس ها و برنامه ها با هدف به حداقل رساندن هزینه و باال بردن کیفیت زندگی ایجاد شده اند. در این میان مدیریت زباله سرویس منحصر به فردی است که دو جنبه ی کاهش هزینه و به حداکثر رساندن کیفیت زندگی را بدنبال دارد.[10] مدیریت زباله های شهری به ویژه مدیریت ضایعات جامد شهری بسیار پیچیده است.
به این علت که در بسیاری از شهر ها از فقدان توان جمع آوری پایدار، کمبود اطالعات در مورد زمان و مکان جمع آوری و عدم وجود یک سیستم نظارت کارآمد در مورد وضعیت زباله، جمعآوری و حمل و نقل زباله رنج می برند. بدین ترتیب داشتن رویکرد قابل اعتماد در مدیریت زباله های جامد ضروری است و استفاده از تکنولوژی می تواند برای بهبود کیفیت جمع آوری داده های زباله اتخاذ شود.[2] جهت پیاده سازی این تحقیق دادههای طرح جامع شهر مورد نظر، اسم خیابانها و داده های لیست شده در ذیل مورد نیاز است:
• داده های سنسور
• یکطرفه و دو طرفه بودن
• جمعیت
• جمعیت بر حسب محله
• اسم خیابان ها
• موقعیت جفرافیایی مخازن زباله
• عرض معابر
• داده های ترافیکی
· طول معابر
-4 معماری پیشنهادی و ابزارهای الزم
همانطور که در شکل شماره 2 دیده میشود این بخش اجزای مهم چهارچوب IoT و GIS مورد نظر برای مدیریت پسماند در شهرهای هوشمند را توضیح داده و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر را نشان میدهد. به صورت کلی این چهارچوب شامل سنسورها و شبکه حسگر بیسیم برای جمعآوری داده از دنیای واقع1ی، سیستم مرکزی، سیستم شبیه سازی و سیستم مدیریتی است. وضعیت مخازن زباله هر لحظه توسط سنسورها بررسی میشود و دادههای الزم به سرور مرکزی ارسال میشود. سیستم شبیه ساز با توجه به سنسورها، سطلهای باز یافت، شبکه جادهای، مسیرهای سفر و وسایل نقلیه محاسبات الزم - مانند بهینه سازی مسیر - را انجام داده و در اختیار سیستم2 مدیریت قرار میدهد.
