قابلیت‌های ربات آبی آکوابات در رصد کیفیت آب

در حال حاضر سازمان‌ها و ارگان‌های محیط زیستی و بخش مدیریت منابع آب، معمولاً از سنسورهای ساکن و یا نمونه‌برداری به جهت بررسی وضعیت کیفی و بهداشتی منابع آب که دارای محدودیت دسترس می‌باشند، استفاده می‌کنند. این روش‌ها داده‌های بسیار محدودی از وضعیت آب را ارائه داده و مضافاً با توجه به نیاز به ارسال به آزمایشگاه‌ها زمان زیادی می‌برند. دیوید مالپاس، رئیس سابق بانک جهانی هشدار داده بود که تأثیر وخامت کیفیت پایین آب بر اقتصاد منجر به توقف رشد اقتصادی و تشدید فقر در بسیاری از کشورها خواهد شد. در همین زمینه و بر مبنای آمارهای سازمان جهانی بهداشت، حدود 2 میلیون نفر در دنیا به آب با کیفیت مناسب دسترسی ندارند و آب‌های آلوده بیماری‌زا می‌نوشند. پیش‌بینی‌های حاکی از رشد قابل توجه جمعیت در 50 سال آینده و در نتیجه افزایش نیاز به منابع آب آشامیدنی، بیانگر احتمال وقوع یک بحران بالقوه جهانی آب است.
کیفیت آب تحت تأثیر منابع آلودگی نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای است که شامل تخلیه فاضلاب شهری، تخلیه فاضلاب صنعتی، پساب از مزارع کشاورزی و رواناب شهری می‌شود. اگر آلودگی آب در مراحل اولیه تشخیص داده شود، می‌توان اقدامات مناسبی انجام داده و از شرایط بحرانی جلوگیری کرد. برای اطمینان از تأمین آب بهداشتی و مناسب، کیفیت آب باید در زمان واقعی بررسی شود و بر همین اساس استفاده از تکنولوژی‌های هوشمند پایش کیفیت آب با اهداف زیر همواره مورد توجه بوده است:

• اندازه‌گیری معیارهای کیفیت مانند خواص فیزیکی، شیمیایی و میکروبی.
• برای یافتن انحرافات در معیارهای اندازه‌گیری شده و دادن هشدار به موقع در شناسایی تهدیدها یا خطرات.
• ارائه تجزیه و تحلیل برخط داده‌های حسگرها و توصیه اقدامات اصلاحی مناسب

از آنجایی که امروزه اینترنت اشیاء (IoT) همه جنبه‌های کارهای روزانه انسان را در بر می‌گیرد، کاربردهای اینترنت اشیاء راه‌حل‌های بالقوه‌ای را در خدمات مراقبت‌های بهداشتی، آموزش، ساختمان‌های هوشمند، نظارت بر محیط‌زیست و سایر ابعاد زندگی مدرن به ارمغان می‌آورند. اخیراً به دلیل تغییرات آب و هوایی، بلایای طبیعی و مخاطرات طبیعی، فناوری نظارت بر محیط زیست اهمیت فزاینده‌ای یافته است.
استفاده از اینترنت اشیاء (IoT) باید امکان نظارت و کنترل همزمان و بر خط بر کیفیت آب را فراهم کند. در همین زمینه ربات آکوابات با مشارکت مرکز نوآوری اسکاتلند[1] و کالج شهر گلاسکو، به اینترنت اشیاء مجهز شده که با این امکان می‌توان طیف وسیعی از داده‌های زمان واقعی از پارامترهای آب اعم از اکسیژن، دما، pH، پتانسیل کاهش اکسیداسیون (ORP)، کدورت، رسانایی و ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را اندازه گرفت و با آزمایش‌‌های آتی نیز می‌توان پارامترهای دیگری از آب را نیز به این مجموعه اضافه نمود. آکوابات کمک می‌کند تا نقاط مشخص و بحرانی که آلاینده‌ها مانند کود اضافی به آبراهه‌ها سرازیر می‌شوند، شناسایی شوند. تعیین دقیق این مناطق اولین گام برای درک تغییرات کیفیت آب و ارائه راه حل است. آکوابات این امکان را فراهم می‌کند تا با استفاده از یک فضای ابری و امکان نمایش در گوشی هوشمند و تبلت‌های خانگی، بر آلودگی و سایر مشکلات کیفی آب و نحوه تجزیه و تحلیل و حل چالش‌ها نظارت و مدیریت نماید. این تکنولوژی ضمن صرفه‌جویی در زمان و هزینه و حل مشکلات نمونه‌برداری، می‌تواند توسط یک نفر استقرار باید. توسعه آکوابات اولین پروژه مشترک مرکز نوآوری اسکاتلند است و نوآوری‌های جدید اعم از حسگرهای جدید و ادغام آن با یک شبکه ارتباطی مناسب کم‌مصرف و گسترده، می‌تواند اندازه‌گیری داده‌ها در مسافت زیادی از آب را پوشش دهد.
به طور کلی سه زیرسیستم اصلی برای این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• زیرسیستم مدیریت داده شامل برنامه‌ای است که به فضای ابری ذخیره‌سازی داده دسترسی پیدا می‌کند و همان را به کاربر نهایی نمایش می‌دهد.
• زیرسیستم انتقال داده شامل یک دستگاه ارتباطی بی‌سیم به همراه ویژگی‌های امنیتی است که داده‌ها را از کنترل‌کننده به فضای ابری ذخیره‌سازی داده‌ها منتقل می‌کند.
• زیر سیستم جمع‌آوری داده‌ها شامل سنسورهای چند پارامتری و دستگاه ارتباط بی‌سیم برای انتقال اطلاعات داده‌های حسگر به کنترل‌کننده است. یک کنترلر داده‌ها را جمع‌آوری و پردازش می‌کند.

دکتر راشل ویکفیلد، مدیر توسعه کسب و کار در مرکز نوآوری اسکاتلند بیان می‌کند «فناوری‌های داده برای حل چالش‌های اساسی در یک حوزه مهم است. محدودیت‌های روش‌های فعلی در زمینه مدیریت و نظارت بر کیفیت آب، قابلیت استفاده از داده‌های موجود را کاهش داده و تکنولوژی اینترنت اشیاء با استفاده از ربات روشی مناسب برای درک بهتر از سلامتی و کیفیت آب برای سازمان‌ها و یا تک‌تک افراد جامعه است و طبق تحقیقات اخیر بازار جهانی پایش کیفیت به طور قابل توجهی رشد خواهد کرد».
اکثر سیستم‌های تجاری (مانند Hach guardian blue، Canary، optiEDS، Libelium Inc.، Biz4Intellia، و Bluebox) کارایی بهتری در استفاده از اینترنت اشیاء را در مقایسه با سیستم‌های قبلی که حول فناوری‌های قدیمی‌تر متمرکز شده‌اند، گزارش کرده‌اند. با این حال، این سیستم‌ها یا بسیار پرهزینه هستند یا استفاده و تغییر آنها برای استفاده عمومی بسته است. بنابراین، استفاده از چنین سیستم‌های تجاری تنها به کشورهای توسعه‌یافته محدود شده است. با این حال به صورت خلاصه مزایای استفاده از سیستم‌ آکوابات در مدیریت کیفی آب هزینه کم، افزایش وضوح مکانی، هزینه محاسباتی کم، نیازهای کم‌انرژی و ارائه بازخورد برخط است.

نویسنده: مصطفی مصطفی‌زاده، کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشگاه علم و صنعت ایران
منبع خبر