خبرنامه محیط زیست دیجیتال (شماره 1)

(water world)

برنامه تحلیلی AMI

یکی از مهمترین فناوری‌‌ها در استقرار شبکه‌‌های هوشمند پیدایش «AMI» (Advanced Metering Infrastructure) است، که مقدار قابل توجهی از اطلاعات جدید را در اختیار شرکت ها قرار می‌‌دهد. در سیستم‌‌های اندازه گیری قبل همچین قابلیتی در دسترس نبود. پیاده‌‌سازی برنامه تحلیلی «AMI» مخزن بسیار با ارزشی از داده را ایجاد می‌‌کنند. ابزاری که امکان استفاده از حجم زیادی از اطلاعات و تولید دانش ارزشمند از داده های خام را فراهم می‌‌کند و این می‌‌تواند تصمیمات مبتنی بر داده را در شبکه پشتیبانی کند. دانش «AMI» به تصمیم گیری در مورد بهبود برنامه‌‌های پاسخگویی به تقاضا و به طور کلی، برنامه ریزی و عملکرد شبکه هوشمند کمک می کند.

با استفاده از این برنامه، شرکت «GoAigua» در نیویورک، با ترکیب داده های تاریخی و اطلاعات زمان واقعی، صرف نظر از اینکه از چه فناوری اندازه گیری استفاده می شود، مناطقی که در آن‌‌ها نهاده‌‌ها از دست می رود، را برجسته نموده، همچنین الگوهای مصرف آب، رفتارهای غیرمعمول، عملکرد معیارهای اندازه‌‌گیری داخلی و معیارهای برخلاف استانداردهای صنعت را مشخص می‌‌کند که همه ایناها با بیش از 60 کتابخانه در پلتفرم کلان داده به طور خودکار انجام می‌‌شود. در حال حاضر برخی از شرکت‌‌های بزرگ فقط در عرض یک سال، شاهد افزایش 3 درصدی درآمد و در کمتر از 3 سال، شاهد کاهش 30 درصدی حجم آب بدون درآمد، بودند.
(www.go-aigua.com)

ردیاب خودکار شناسایی لجن

آشکارساز اتوماتیک شناسایی لجن توسط شرکت مهندسی «Markland» طراحی شد. این ردیاب به تصفیه خانه‌‌های آب و فاضلاب کمک می‌‌کند تا عمق بستر لجن را در مخازن، اندازه گیری، نظارت و کنترل کنند و همچنین این ردیاب پمپ‌‌های حذف لجن را خودکار می‌‌سازد. بدین گونه که استفاده از نور مادون قرمز با شدت بالا و یک نمای باریک، آن را قادر می‌‌سازد که سطح رابط جامد / مایع را در مناطق انسداد یا منقبض شده، مانند صفحات شیب دار لاملا شناسایی کند. شدت پرتو سنسورهای «LED-phototransistor» به طور خودکار برای غلظت بیوسولیدهای ضخیم یا نازک تنظیم می‌‌شوند.



اپراتورها با وارد کردن دو نقطه تنظیم مستقل (زیاد و کم) ، پمپ های حداقل جریان را به گونه ‌‌ای تنظیم می‌‌کنند تا فقط در صورت لزوم و با حفظ سطح مورد ترجیح لجن کار کنند و مانع مشکلات فرآیندی مانند شرایط لجن سپتیک شوند.
(www.sludgecontrols.com)

فناوری

هواشناسی جز لاینفک هر تحقیقی در کشاورزی و هیدرولوژی است. اصطلاح « Rain fade/ محو شدن در باران»، عبارتی شناخته شده در ارتباطات از راه دور است که اشاره به جذب و تضعیف سیگنال‌‌های مایکروویو به دلیل بارندگی جوی دارد. این عامل بر خصوصیات عملیاتی و عملکرد سیستم‌‌های‌‌مایکروویو مانند «backhaul» مایکروویو که معمولاً در شبکه‌‌های مخابراتی استفاده می‌‌شود تأثیرگذار بوده است.

بک هال مایکروویو بی سیم یک راه حل مقرون به صرفه برای انتقال صدا، ویدئو و داده می‌‌باشد. امکان اندازه گیری میزان بارندگی از طریق استفاده از پیوندهای مایکروویو اولین بار توسط «Messer» و همکاران در سال 2006 پیشنهاد شد. و از آن زمان گروه‌‌های تحقیقاتی مختلفی در این زمینه همکاری کرده اند.

با تکیه بر این ایده‌‌ها، در سال 2015، فروشنده تجهیزات مخابراتی سوئدی اریکسون، همراه با موسسه هواشناسی و هیدرولوژی سوئد (SMHI) پروژه ای را برای شناسایی و اندازه گیری باران با استفاده از پیوندهای مایکروویو در شبکه‌‌های مخابراتی تجاری آغاز کردند. ماحصل این نوع اندازه‌‌گیری‌‌های بارندگی، نقشه‌‌های بهبودیافته پایش با وضوح زمانی بالاتر ، پوشش سطحی بیشتر، وضوح فضایی بالاتر از نقشه‌‌های حاضر باران، توانایی بهتری از رادار در ثبت پیک‌‌های شدت بارندگی در مقیاس محلی، قابلیت اندازه گیری نزدیک به سطح و نمونه گیری قوی تری در مقایسه با باران سنج‌‌ها و راه حل‌‌های رادار است. این پروژه در گوتنبرگ نشان داد که قابلیت‌‌هایی در به کارگیری «Rain fade» در شبکه‌‌های تجاری برای اندازه‌‌گیری نزولات جوی نزدیک به زمان واقعی و باز کردن قفل فرصت‌‌های جدید وجود دارد. با این حال ، خطاهایی مانند افزایش بایاس و پرت بودن در برخی شرایط همچنان باقی مانده است، که به توسعه بیشتر الگوریتم و تنظیم دقیق یک راه‌‌حل‌‌ کلی نیاز دارد.

امروزه هیچ راه حل نظارت بر باران بر پایه مایکروویو در شبکه‌‌های ارتباط از راه دور تجاری وجود ندارد. بنابراین، در طول سال 2017 این پروژه در فاز نهایی برای توسعه قابلیت استفاده از الگوریتم‌‌ها و همچنین توسعه موارد استفاده بر پایه مایکروویو برای نظارت بر بارندگی ادامه یافت.

سه پروژه همزمان در سوئد، آلمان و رواندا با هدف ارزیابی شرایط آب و هوای معتدل و گرمسیری به منظور توسعه مدل‌‌های تجاری و صنعتی برای بازار در حال اجرا هستند. علاوه بر این، معرفی تجهیزات بک هال فرکانس بالا (100 مگاهرتز و بالاتر) و «5G» در این پروژه‌‌ها علاقه و فرصتی برای بررسی مزایای نظارت بر پایه مایکروویو در نظارت بر برف و مه نیز می‌‌باشد. البته این برنامه‌‌ها ممکن است به فرکانس‌‌های بالاتری برای القا و شناسایی اختلالات سیگنالی و گسترش بیشتر کاربرد و دامنه راه حل آن نیاز داشته باشند.

معرفی کتاب


کتاب How to Avoid a Climate Disaster
تالیف: بیل گیتس
زمان انتشار: 16 فوریه 2021

در این کتاب معتبر و فوری ، بیل گیتس طرحی گسترده ، عملی و در دسترس را راجع به اینکه چگونه جهان می تواند به موقع انتشار گازهای گلخانه‌‌ای را به صفر برساند تا از فاجعه آب و هوایی جلوگیری کند، ارائه می‌‌دهد. بیل گیتس یک دهه وقت خود را صرف بررسی علل و تأثیرات تغییر اقلیم کرده است. وی با کمک متخصصان در زمینه های فیزیک، شیمی، زیست شناسی، مهندسی، علوم سیاسی و مالی، بر آنچه باید انجام شود متمرکز شده است تا جلوی لغزش سیاره به یک فاجعه زیست محیطی خاص گرفته شود. در این کتاب، او نه تنها توضیح می‌‌دهد که چرا ما باید در جهت صفر نمودن انتشار خالص گازهای گلخانه ای تلاش کنیم، بلکه همچنین جزئیات آنچه را که برای دستیابی به این هدف مهم باید انجام دهیم، بیان می‌‌کند. این کتاب توصیف شفافی از چالش‌‌هایی که با آن روبرو هستیم را به ما می دهد.

همچنین با استفاده از درک خود از نوآوری و آنچه برای ورود ایده های جدید به بازار لازم است، مناطقی را که در آن فناوری در حال حاضر به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند، را مشخص و اینکه چگونه فناوری فعلی می تواند به طور موثرتر کار کند، و در چه مناطقی فناوری های پیشرفته مورد نیاز هستند، و چه کسانی در حال کار بر روی این نوآوری های اساسی هستند را توصیف می‌‌کند. سرانجام، او یک طرح علمی و عملی برای دستیابی به هدف انتشار صفر ارائه می‌‌دهد - نه تنها سیاست‌‌هایی را که دولت‌‌ها باید اتخاذ کنند ، بلکه کاری را که هر یک از ما به عنوان افراد می ‌‌توانیم انجام دهیم تا دولت، کارفرمایان و خودمان در این موضوع مهم پاسخگو باشیم، را پیشنهاد می‌‌کند. همانطور که بیل گیتس شفاف سازی می‌‌کند، دستیابی به انتشار صفر کار ساده یا ساده ای نخواهد بود، اما اگر طرحی را که وی در کتاب ارائه می‌‌دهد دنبال کنیم، این یک هدف کاملاً قابل دستیابی ماست.

اینفوگراف

سرانه مصرف آب به عوامل متعددی از جمله شرایط اقلیمی و وضعیت آب و هوایی، نوع فرهنگ هر منطقه، تعرفه و قوانین بازدارنده، تجهیزات کاهنده مصرف، وضعیت بهداشتی و غیره بستگی دارد و در کشورهای مختلف دارای ارقام متفاوتی است. به طور کلی در اکثر کشورهای توسعه یافته به دلیل وجود زیرساخت‌های مناسب و قوانین بازدارنده، و تعرفه‌های بالای آب؛ میزان سرانه مصرف آب آن ها از ایران کمتر است.


نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب خانگی

همانطور که از شـکل مشـخص اسـت، تـا نقطـه‌‌ای مشـخص، ارتباط میان منـابع و مصـرف خـانوار معکـوس اسـت و ایـن بـدان معناست که به منظور حفظ منـابع، کـاهش مصـرف سـرانه ضـروری است و هرچه مصرف سرانه بیشتر شود، آنگـاه منـابع موجـود کمتـر می‌‌شود. اما از نقطه ای به بعـد کـه منـابع بـه حـد کفایـت می‌‌رسد، بـا افزایش منابع امکان مصرف بیشتر برای خانوار فراهم می شود. قرار گرفتن در «نقطه A»که در ناحیه سوم قرار دارد، چنـد نتیجـه مهم به همراه دارد. اول اینکه به دلیل فاصله داشتن نقطـه مـذکور از مسیر تعادلی، با الگوی مصرف موجود و همچنین بـا رونـد موجـود تغییرات در منابع آبی، در طی سال‌‌های آتی کاهش بیشتر در منابع آبی مورد انتظـار اسـت، در نتیجه کاهش میزان دسترسی به منابع آبی، به تدریج ساکنان مناطق مختلف، مصرف کمتر و به صورت جیره بندی خواهنـد داشـت و لـذا سرانه آن‌‌ها نیز کاهش می‌‌یابد. با توجه به روند فوق و قرار داشتن در «نقطه A» ،به تدریج رونـد پویای مصرف سرانه مؤثر خانوار و منابع سرانه مؤثر به داخل ناحیه اول کشیده می‌‌شود. در این ناحیه به تدریج با توجـه بـه منـابع آبـی باقیمانده، تمامی آن صرف مصرف سـرانه مـؤثر خـانوار شـده و بـه تدریج حرکت مجانبی به سمت محور عمودی مشاهده مـی‌‌شـود. در این حالت تمامی مصارف خانوار صرفاً از منابع باقیمانده تأمین شده و با توجه به روند بارش مشاهده شده، نمیتوان انتظار افزایش منابع تجدیدپذیر در طول زمان را داشت. این حالت می تواند در برگیرنده شرایط بی آبی و خشکسالی باشد


نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب کشاورزی

در حال حاضر سرانه مصرف مؤثر آب در بخش کشـاورزی تقریبـاً برابر ٥٠ درصد منـابع تجدیدپـذیر بـوده و بـر ایـن اسـاس نمـودار فازدیاگرام آن به صورت شکل بالا قابل رسم است. «نقطـه B» وضعیـت فعلی بخش کشاورزی در ایـران است که در حال حاضر میزان مصرف آب سـرانه در آن در حـدود 91/0هـزار مترمکعب است. این نقطه مبین آن است که فشار بر منـابع آبـی در بخش کشاورزی حادتر از بخش مصرف خانوار است و رسـیدن بـه وضعیت بی آبی در بخش کشاورزی مورد انتظار است. کاهش شدید حجم فعالیت کشاورزی در بسیاری از مناطق کشاورزی، خود مؤید نتیجه این است.


نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب صنعتی


در حال حاضر سرانه مصرف مؤثر آب در بخش صنعت تقریباً برابر ٢ درصد منابع تجدیدپذیر است و بر این اساس نمودار فازدیـاگرام آن به صورت شکل بالا قابل رسم است. «نقطه C» وضعیت بخش صنعتی در مصرف آب را نشان می‌‌دهد. در حـال حاضـر متوسـط مصـرف آب در بخـش صـنعتی در حـدود 03/0هزار مترمکعب است که باعث می‌‌شود تا مکان هندسی آن در نمودار فازدیاگرام همانند بخش خانوار باشد. لازم به ذکر اسـت در این بخش نیز به دلیـل عـدم سـازگاری میـان منـابع آبـی موجـود و مصرف کل، وضعیت پایداری قابل قبولی وجود ندارد. با توجه به اینکه سطح پایداری و مسیر تعادلی مصرف آب متأثر از بارش‌‌های سالانه است، بنابراین بخش تقاضا و الگوی مصرفی آب نیز مـی‌‌تواند اثـر قـابل تـوجهــی بـر حفـظ پایـداری آب و ذخیـره منابع موجود داشته باشد. لذا می‌‌توان با شبیه‌‌سازی اثـرات مختلـف سیاسـت هـای اقتصـادی، ایـن بررسـی را انجـام داد کـه تحـت چـه سیاست هایی می‌‌توان مصرف آب را بهینه نمود.
(مجله آب و فاضلاب، دوره ،30شمار4ه ،صفحه: 16-32)


نگارنده: مهتاب صفری شاد (دکتری رشته منابع طبیعی)
تهیه شده در گروه کشاورزی و منابع طبیعی دیجیتال پژوهشگاه فضای مجازی

---