در دنیای امروز، تکنولوژی‌های نوین و هوش مصنوعی (AI) به عنوان ابزارهای کلیدی برای بهبود عملکرد و مدیریت سیستم‌های تاسیساتی و به‌ویژه پمپ‌ها شناخته می‌شوند. در کشور ایران، بازدهی عملکرد پمپ‌ها به دلیل مشکلاتی چون فرسودگی تجهیزات، عدم بهینه‌سازی و بروزرسانی مناسب، به مراتب کمتر از استانداردهای روز دنیا است.
با توجه به شرایط موجود و ناترازی‌های انرژی، بهره‌گیری از تکنولوژی‌های نوین، نظیر اینترنت اشیا (IoT) و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، در مدیریت بخش‌های مختلف ساختمان از جمله دیگ، مشعل، ترموستات و پمپ‌ها توجیه‌پذیر است.
در مورد پمپ‌ها، این فناوری‌ها امکان نظارت و کنترل دقیق‌تری بر عملکرد پمپ‌ها فراهم می‌آورند و می‌توانند در بهینه‌سازی مصرف انرژی و پیش‌بینی خرابی‌ها نقش مهمی ایفا کنند.
وضعیت فعلی تاسیسات در ایران با چالش‌های متعددی روبرو است که بر کارایی سیستم‌ها تأثیرگذار است. با اینکه در حال حاضر هزینه انرژی نسبتاً زیاد نیست، اما منابع انرژی پایدار و مطمئن در کشور به‌طور فزاینده‌ای با کمبود مواجه هستند. همچنین، استفاده از تجهیزات فرسوده و سیستم‌های قدیمی باعث کاهش راندمان عملکرد پمپ‌ها و دیگر اجزا مانند دیگ و مشعل می‌شود. این مشکلات، با وجود هزینه‌های پایین انرژی، نیازمند چاره‌اندیشی جدی هستند. به‌علاوه، در برخی پروژه‌های تاسیساتی، مشکلات مالی و کمبود بودجه مانع از پیاده‌سازی سیستم‌های پیشرفته و کارآمد می‌شود. در این شرایط، استفاده از تکنولوژی‌های مدرن علاوه بر بهبود عملکرد و افزایش رضایت ساکنان، باعث مدیریت بهینه انرژی و امکانات می‌شود.
انواع پمپ‌های سیرکولاتور و کاربردهایشان
در حال حاضر پمپ‌های سیرکولاتور از سه نسل مختلف در کشور ما مورد استفاده قرار می‌گیرند:
* سیرکولاتورهای دور ثابت نسل قدیم، عملکردی یکسان و ثابت داشته و نمی‌توانند به تغییرات بار یا نیاز سیستم پاسخ دهند. بدین معنی که برای شرایط حداکثر مصرف طراحی می‌شوند ولی در شرایط حداقل مصرف هم کارکرد مشابهی داشته و به این ترتیب مصرف انرژی و استهلاک بالایی دارند و در این شرایط کارایی آنها نیز مطلوب نیست (مثل سرعت زیاد و صدای آب در لوله‌ها).
* پمپ‌های سیرکولاتور سه دور با ارائه سه سرعت مختلف، اندکی انعطاف‌پذیری را به ارمغان می‌آورند و می‌توان در شرایطی که بار حرارتی مورد نیاز ساختمان زیاد نیست از آنها در دور حداقل استفاده کرد. البته خودکار نبودن عملکرد و عدم تاثیر پذیری مستقیم از پارامترهای سیستم گرمایش ساختمان، از نقطه ضعف‌های این پمپ‌ها محسوب می‌شود.
* در مقابل، پمپ‌های سیرکولاتور هوشمند با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، به طور خودکار با توجه به شرایط جاری سیستم، دبی و فشار را تنظیم می‌کنند. این پمپ‌ها با حسگرهای هوشمند، مصرف انرژی را کاهش داده و عملکرد بهینه را در تمام شرایط فراهم می‌کنند. به عنوان مثال پمپ‌های هوشمند Yonos Maxo شرکت ویلو (Wilo) این امکان را دارند که مستقیما با شرایط متغیر مدار گرمایش تطابق پیدا کنند و دبی و فشار را با توجه به نیاز واقعی مدار تنظیم می‌کنند. در آغاز فصل سرما که مصرف آب گرم در رادیاتورهای ساختمان کم است، این سیستم به گونه‌ای عمل می‌کند که مانع از افزایش فشار ناشی از کاهش دبی مصرفی می‌شود، در نتیجه از ایجاد سروصدا در رادیاتورهایی که باز هستند جلوگیری می‌کند.
تکنولوژی‌های نوین، به‌ویژه اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI)، می‌توانند به‌طور چشمگیری عملکرد پمپ‌ها را در سیستم‌های تاسیساتی بهبود بخشند. با استفاده از حسگرهای هوشمند، مدیران می‌توانند از راه دور وضعیت عملکرد پمپ‌ها و دیگر اجزای سیستم تاسیسات ساختمان را به‌صورت لحظه‌ای بر روی یک پلتفرم مرکزی مشاهده کنند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی بصورت خودکار با تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده، می‌توانند پیش‌بینی دقیقی از نیاز به تعمیر و نگهداری ارائه دهند و از بروز اختلالات جدی جلوگیری کنند. همچنین، این فناوری‌ها به بهینه‌سازی مصرف انرژی کمک کرده و با تنظیم دقیق عملکرد پمپ‌ها، هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند.
سیستمی را فرض کنید که حسگرهای دما در سیستم گرمایش کفی به‌طور مداوم دما و فشار آب را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را به یک پلتفرم آنلاین ارسال می‌کند و با استفاده از الگوریتم هوش مصنوعی، داده‌های جمع‌آوری‌شده را تجزیه و تحلیل می‌کند. اگر دمای آب در یکی از بخش‌های گرمایش کفی به‌طور غیرمعمولی پایین باشد، با بررسی دمای دیگر نقاط، دمای محیط بیرون، فشار در بقیه نقاط، دبی پمپ و... سیستم متوجه می‌شود که این ایراد ناشی از انسداد در مسیر است یا نشتی در سیستم یا مشکل در پمپ. سیستم به‌صورت خودکار یک هشدار به کاربر ارسال می‌کند و او را از وضعیت مطلع می‌سازد و پیشنهاد می‌کند که سیستم یا پمپ را بررسی کند و اگر مشکل از پمپ باشد با توجه به فرکانس ارتعاشات بوجود آمده کاربر را از ایراد احتمالی پمپ (مثلا بیرینگ) و روش رفع آن مطلع می‌کند. در صورتی که تشخیص نشتی وجود داشته باشد ضمن اعلام موقعیت نشتی به کاربر، می‌تواند نسبت به قطع جریان آب در مدار مربوطه و بکارگیری تنظیمات جدید اقدام کند.
هوش مصنوعی به حوزه تاسیسات ساختمان و مدیریت پمپ‌ها وارد شده است. برخی شرکت‌های پیشرو، پروژه‌های کاربردی را برای افزایش کارایی محصولات خود آغاز کرده‌اند. چند نمونه از پروژه‌ها به قرار زیر است:
* ماژول Wilo-Connect که به سادگی روی پمپ‌های هوشمندWilo-Yonos MAXO نصب می‌شود امکان هماهنگ‌سازی بهینه عملکرد پمپ با پارامترهای مختلف در سیستم مدیریت ساختمان را فراهم می‌کند.
* زیمنس با پروژه MindSphere امکان جمع‌آوری و تحلیل داده‌های حسگرها در پمپ‌های صنعتی را فراهم کرده و پیش‌بینی معایب احتمالی و رفع به موقع آن ها را تسهیل می‌کند.
*هانیول با استفاده از پروژه Honeywell Building Technologies ابزارهایی برای نظارت و کنترل عملکرد سیستم‌های تاسیساتی و پمپ‌ها ارائه می‌دهد که هزینه‌های عملیاتی را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد.
* زایلم با پروژه Xylem Smart Water Solutions راه‌حل‌های هوشمند آبی را توسعه داده که شامل سنسورهایی برای نظارت بر پمپ‌ها بوده و به بهینه‌سازی مصرف آب و انرژی کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید: صنعت پمپ بدون همسویی با تکنولوژی، محکوم به شکست است
بررسی اجزای یک پروژه هوش مصنوعی در شرکت ویلو
راه‌حل‌های زیرساخت هوشمند ویلو
به عنوان مثالی از استفاده از فناوری‌های پیشرفته و اینترنت اشیا، می‌توان به برنامه Smart Infrastructure Solutions شرکت ویلو اشاره کرد که به بهینه‌سازی و مدیریت کارآمد سیستم‌های پمپ و تاسیسات آب، گرمایش و تهویه مطبوع کمک می‌کند و با ارائه تحلیل‌های دقیق و کنترل از راه دور، بهره‌وری و صرفه‌جویی در هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. نحوه کار این سیستم به این ترتیب است:
* جمع‌آوری داده‌ها: سیستم‌ها و پمپ‌های نسل جدید شرکت ویلو دارای قابلیت تجهیز به حسگرهای مختلفی هستند که می‌توانند داده‌هایی مانند فشار، دما، دبی و مصرف انرژی را جمع‌آوری کنند. این اطلاعات به‌طور مداوم از طریق اینترنت به سرورهای مرکزی منتقل می‌شود.
* تحلیل داده‌ها در سیستم‌های اینترنت اشیا (IoT): شامل بررسی داده‌های جمع‌آوری‌شده با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته و نرم‌افزارهای تحلیلی است. این فرایند به شناسایی الگوها، روندها و مشکلات بالقوه کمک می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد تا در زمان مناسب تصمیمات بهینه‌تری اتخاذ کنند. به عنوان مثال، تحلیل داده‌های مربوط به ارتعاشات و دما در پمپ‌ها می‌تواند به تشخیص نقص‌های مکانیکی یا الکتریکی در پمپ و موتور منجر شود.
* مدیریت و کنترل پمپ‌های تاسیساتی در سیستم‌های IoT: به‌صورت خودکار و هوشمند و از طریق کنترل دستی و از راه دور امکان‌پذیر است. سیستم هوشمند با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و تحلیل داده‌ها، به‌طور بهینه سیستم را کنترل و مدیریت می‌کند. این سیستم هوشمند، بر اساس اطلاعات سنسورها وضعیت پمپ‌ها را پایش کرده و نسبت به تنظیمات بهینه، راه‌اندازی یا توقف پمپ‌ها اقدام می‌کند. کاربران نیز می‌توانند از طریق پلتفرم‌های نرم‌افزاری و اپلیکیشن‌های موبایل، به‌صورت لحظه‌ای به سیستم‌ها دسترسی پیدا کرده و آنها را کنترل کنند.
* پیش‌بینی موارد نگهداری یا تعمیر: با پایش مستمر وضعیت پمپ و تجهیزات جانبی و تجزیه و تحلیل داده‌ها، سیستم می‌تواند پیش‌بینی کند که چه زمانی نیاز به نگهداری یا تعمیر وجود دارد. این رویکرد نه تنها از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری می‌کند، بلکه هزینه‌های تعمیراتی را نیز کاهش می‌دهد.
* بهینه‌سازی مصرف: مجموعه این فرایند، به‌صورت خودکار و هوشمند مدیریت و کنترل پمپ‌های تاسیساتی را انجام داده و نسبت به تنظیمات بهینه، راه‌اندازی یا توقف آنها اقدام کند. این امر علاوه بر افزایش
آرامش و آسایش ساکنان و افزایش طول عمر تجهیزات، موجب بهینه‌سازی قابل ملاحظه در مصرف انرژی می‌شود.
این مقاله در شماره ۵۸ نشریه مجری منتشر شده است. مجری تنها نشریه فارسی‌زبان ویژه مجریان تأسیسات و مهندسان ناظر است که از سال ۱۳۸۱ با هدف ارتقای دانش فنی منتشر می‌شود. این نشریه که به‌طور رایگان در اختیار متخصصان صنعت قرار می‌گیرد، بستری برای انتقال دانش به‌روز، معرفی راهکارهای نوین و تقویت ارتباط میان فعالان این حوزه است.