Category Archives: مقالات

آشنایی با آب مجازی

آب مجازی میزان آبی است که یک کالا و یا یک فرآورده کشاورزی در فرآیند تولید مصرف می‌کند تا به مرحله تکامل برسد. در حقیقت آب مجازی را می‌توان میزان آبی دانست که برای تولید یک کالا مورد نیاز است.

واژه آب مجازی را اولین بار J.A Allan در سال 1993 مطرح کرد و پیش از آن، واژه آب جاسازی شده (Water embedded) برای رساندن این مفهوم استفاده می‌شد. اما این برچسب مجازی بودن از کجا می‌آید؟

اشتباه نکنید این صفت مجازی با معنای امروزی آن که در فضای سایبر آن را بسیار شنیده‌اید متفاوت است.

مجازی بودن در این جا بدان معنا است که بخش زیاد آب مصرف شده در فرایند تولید، در محصول نهایی وجود فیزیکی ندارد و در حقیقت بخش بسیار ناچیزی از آب مصرفی در پایان به عنوان آب واقعی در بافت محصول باقی می‌ماند.

به این نمونه توجه کنید:
برای تولید یک کیلوگرم از غلات که به شکل دیم و در شرایط جوی مطلوب رشده کرده بین یک تا دو متر مکعب آب نیاز است و برای تولید همین مقدار غله در شرایط جوی نامطلوب (دما و تبخیر بالا) بین 3 تا 5 متر مکعب آب مصرف می شود.

تجارت جهانی کالاها یک جریان بین‌المللی از آب مجازی را به‌وجود می‌آورد که به آن تجارت آب مجازی گفته می‌شود. همزمان با آغاز تجارت بین‌المللی کالاها جریان آب مجازی از منطقه‌ای به منطقه دیگر در جهان در حال جریان است.

با توجه بیشتر دانشمندان و محققان به مفهوم آب مجازی، انجام محاسبات کمی در این زمینه آغاز شد. محاسبات انجام شده از جابجایی جریان عظیمی از آب که به شکل مجازی با تجارت کالاهای آب بر در حال جریان است خبر می‌دهد.

کشورهای خشک و نیمه خشک می‌توانند با واردات کالاهای آب بر نظیر مواد غذایی، آبی را که برای تولید آن نیاز است را برای استفاده در سایر بخش‌ها حفظ کنند. انتقال آب حقیقی در حجم زیاد و در فاصله‌های طولانی به علت مشکلات انتقال و هزینه‌های بالای آن تقریبا غیرممکن به نظر می‌رسد، در این حال تجارت مواد غذایی می‌تواند با انتقال مجازی حجم عظیمی از آب به عنوان همگون‌سازی توزیع ناهمنگون آب به حساب آورده شود.

بخش کشاورزی به عنوان پرمصرف‌ترین بخش در حدود 74درصد از منابع آب شیرین جهان را مصرف می‌کند. برخی از کشورهای کم آب برای تامین بخشی از این آب با نادیده گرفتن ظرفیت‌های طبیعی به پمپاژ بیش از حد آب‌های زیرزمینی و نمک‌زدایی آب دریا می‌پردازند. نتایج تحقیقات نشان می‌دهند که تولید محصولات در این شرایط بیش از پنج برابر گرانتر است. کشورهای کم آب می‌توانند با دخالت دادن تجارت آب مجازی در سیاست‌های آبی علاوه بر این که میزان دسترسی خود را به منابع آب جهانی افزایش می‌دهند از افزایش فشار بر منابع محدود خود نیز بکاهند.

واردات مواد غذایی به منظور استفاده از منبع تجارت آب مجازی بخش‌های اقتصادی، اجتماعی و محیط زیست یک کشور را تحت تاثیر قرار می‌دهد و با امنیت غذایی و فرهنگ کشور ارتباط مستقیم دارد. کشورهای کم آب می‌توانند با توجه به شرایط، ظرفیت‌ها و نیازهای داخلی و همچنین ملاحظات امنیت غذایی خود نقطه بهینه‌ای را برای میزان واردات مواد غذایی به کشور پیدا کنند.

منبع: همشهری آنلاین

آشنایی با پروتکل ModBus

با توجه به اینکه در حال حاضر سیستم های دیتالاگر GSM/GPRS تولیدی شرکت ایستا ارتباط کاوشگر از پروتکل ModBus پشتیبانی می کنند، بر آن شدم که مطلبی جهت آشنایی بیشتر با پروتکل مدباس در سایت قرار دهم.
ModBus یک پروتکل ارتباطی است که اولین بار توسط شرکت MODICON در سال 1979 ایجاد و به بازار عرضه شد، پروتکل Modbus ( TM  ترد مارک) شرکت اشنایدر الکتریک است، اما شرکت اشنایدر خصوصیات پروتکل را به نحوی ایجاد نموده که هر شخصی بصورت آزاد بتواند شبکه Modbus را اجرا نماید.
کاربرد اولیه آن در PLC بود اما به تدریج به عنوان یک استاندارد ارتباطی شناخته شد در حال حاضر Modbus بیشترین میزان اشتراک را با پروتکل Ethernet دارا می باشد، در همین راستا در سال 1990 پروتکل جدیدی شکل گرفت که ترکیبی از Modbus و Ethernet بود این پروتکل صنعتی جدید با نام Modbus TCP/IP به صنعت معرفی گردید

ModBus دارای سه نسخه اصلی است که ویژگیهای آنها با هم متفاوت هستند:
1- ModBus RTU/ASCII که بصورت سریال روی RS485 و یا RS232 کار می کند
2- ModBus TCP/IP که روی اترنت کار می کند
3- ModBus Plus که بصورت Token Pass و با سرعت بالا طراحی شده است و یک باس انحصاری است

دیتالاگرهای تولیدی شرکت از نسخه اول استفاده می کنند و به صورت Master هستند به همین دلیل ModBus RTU/ASCII را توضیح میدهم:
ModBus RTU/ASCII:
این پروتکل بصورت Master/Slave  کار می کند. یعنی همواره یک وسیله بعنوانMaster  (فرمانده) و بقیه وسیله ها به عنوان Slave (فرمانبر) لحاظ می شوند. بدین صورت که هرگاه Master به یک دستگاه Slave با آدرس مخصوص خودش فرمانی ارسال می کند آنن دستگاه جواب را به Master برمیگرداند.
این پروتکل دارايRTU  است که داده ها را از سطح فیلد دریافت و ضمن پردازش، آنها را به سطح نظارت ارسال می کند تا دستورالعمل کنترلی مناسب بر اساس داده هاي دریافتی، آلارم ها و رویدادها اتخاذ گردد MODBUS سریال از سرعت بالایی برخوردار بوده و بدون هر گونه Internal  به تبادل اطلاعات می پردازد.
نکته: مد RTU که بعضا به آن ModBus-B بعنوان ModBus Binary گفته می شود مد اصلی است، مد ASCII که بعضا ModBus-A نیز گفته می شود برای برخی پیغام ها به کار می رود که این پیغامها طول شان دو برابر پیغام های RTU می باشد
این پروتکل از لایه های 2،1 و 7 مدل OSI استفاده می کند و در لایه فیزیکی RS232/RS485 را به کار می برد

جایگاه اسکادا و تله متری در مدیریت شبکه های آبرسان…

اگرچه كمبود آب يا عدم بهره وري مناسب از آن مانعي جدي در راه توسعه كشورها محسوب مي شود، ليكن امروزه فن آوري و توان علمي ملت ها بر اين حكم تاريخي غلبه كرده و مي توان با به كارگيري تكنولوژي هاي نوين و مديريت صحيح، راه هاي مقابله با اين چالش ها را ترسيم نمود.
در واقع خشكسالي هاي پي در پي گذشته ومتعاقب آن جيره بندي آب شرب زنگ خطري براي متوليان تامين آب شرب شهرها و روستاها بوده است و از این رو همواره در پي يافتن راه حلي مناسب براي حل مشکل  آب مورد نياز و از آن مهم تر مديريت صحيح آن بوده اند.

اين ديدگاه براي كليه مهندسين و متخصصين منابع آب، وظيفه اي خطير به وجود مي آورد كه با رعايت اصول صرفه جوئي در تولید، توزیع و مصرف، با به كار گرفتن دانش فني و علمي منطبق با استانداردهاي جهاني و شناخت بيشتر منابع آب و تأسيسات آبي، روند رسيدن به مرزهاي بحران آب را كندتر نمايند.
يكي از روش هاي مناسب براي تحقق مديريت كارآمد تأمين و توزيع آب، تهيه و اجراي طرح های جامع كنترل هوشمند تأسيسات آبرساني به عنوان شريانهاي حياتي است. ابزار تحقق اين نظارت جامع، سامانه‌هاي Scada مي‌باشد. سامانه‌هاي اسكادا Supevisory control and data aquistion ديسپاچينگ (در صنعت برق) و تله‌متري و كنترل از راه دور (در صنعت آب و فاضلاب) نامیده می شود.
امروزه برای تامین مطمئن و مداوم آب شرب شهرها وروستاها،  همچنین توزیع بهینه ی آن از نظر کیفی و کمی و اشراف کامل به زوایای امر و کنترل دایم موارد مربوطه، استفاده از سامانه های اسکادا، تله متری و کنترل از راه دور به عنوان یک ضرورت انکارناپذیر درصنعت آب اکثر کشورها شناخته شده است .
باتوجه به اهميت به كارگيري سيستم‌هاي تله‌متري و كنترل از راه دور (اسكادا) در بهبود بهره‌برداري از تأسيسات آب و فاضلاب كشور و تأثير قابل ملاحظه در افزايش راندمان كمي و كيفي پارامترهاي بخش آب و فاضلاب، استفاده از این سیستم ها در دستور کار شرکت ها آب و فاضلاب شهری و روستایی قرار گرفته است.

مزایای استفاده از سامانه های اسکادا و تله متری در شبکه های آبرسانی

با بهره گیری از یک سامانه ی کنترلی شامل سخت افزار و نرم افزار با قابلیت اعتماد و دقت بالا، می توان بر کلیه  فرآیندهای تولید، انتقال، ذخیره سازی و توزیع آب، نظارتی مطلوب داشت.
با توجه به ماهیت شبکه آبرسانی و فاصله منابع تولید به ویژه چاه ها و مخازن از یکدیگر و نیز از ایستگاه های پمپاژ، کنترل شبکه آبرسانی مستلزم وجود تعداد زیادی اپراتور و هزینه های بالای بهره برداری و نگهداری  و رفت و آمد و قبول خطاهای ناشی از عملکرد اشتباه و یا تاخیرات آنها می باشد که با نصب سامانه های اسکادا، تله متری و کنترل از راه دور می توان کل شبکه آب رسانی را همزمان در یک یا چند محل و با تعداد محدودی اپراتور تحت کنترل قرار داد و تصمیم های صحیح را سریع و با توجه به موقعیت های مختلف اتخاذ کرد. این که مدیران و مسئولان مختلف بتوانند در هر لحظه و از هر مکان بر اساس درجه ی اولویت و دسترسی خود بر فرآیند تولید، انتقال و توزیع نظارت داشته و در صورت امکان و مجاز بودن از لحاظ دسترسی، بتوانند این فرآیند را کنترل و هدایت کنند، هدفی است که با طراحی یک شبکه ی اسکادا با پایه گذاری صحیح سخت ا فزاری و نرم افزاری می توان به آن دست یافت.
اهداف کلی استقرار سامانه های اسکادا و تله  متری در تاسیسات آب وفاضلاب به شرح زیر است که در ادامه توضیح چند مورد آنها داده شده است :

1-    مدیریت تولید، انتقال و ذخیره سازی آب
2-    مدیریت مصرف
3-    مدیریت فشار
4-    مدیریت تقاضای شبکه
5-    مدیریت آب بدون در آمد
6-    مدیریت انرژی
7-    مدیریت کیفیت آب
8-    حفاظت فیزیکی تاسیسات
9-    استقرار سیستم ERP

آشنایی با سیستم اسکادا

SCADA  مخفف کلمات Supervisory Control And Data Acquisition است، به معنای کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده. سیستم‌های اسکادا برای مانیتور یا کنترل سیستم‌های تامین آب شهری، کنترل توزیع و تولید برق، مانیتور خطوط نفت و گاز، حمل و نقل و یا در دیگر پردازشهای توزیع شده بکار گرفته می‌شوند.

هنگامی که ابعاد تاسیسات گسترش می‌یابد و صدها کیلومتر بین یک نقطه تا نقطه‌ی دیگر فاصله می‌افتد با کاهش هزینه بازدید‌ های متناوب مزایای اسکادا خود را نشان می‌دهد. ارزش این مزایا وقتی بیشتر خواهد بود که فاصله تاسیسات خیلی زیاد و یا دسترسی به آنها مشکل می‌شود، مانند مکانهایی که دسترسی به آنها با هلیکوپتر صورت می‌گیرد. اسکادا، کاربر را از اقامت در محل تاسیسات یا بازدید از آنها در هنگام کار نرمال بی‌نیاز می‌کند. اسکادا   به اپراتور مرکزی یک سیستم توزیع شده، مانند تاسیسات آب، برق، گاز، نفت یا خطوط انتقال امکان تنظیم کنترل ها، باز و بسته کردن شیرها و کلید ، نمایش آلارمها و جمع آوری اطلاعات اندازه گیری شده را فراهم می‌آورد.

سیستم دو طرفه :
یکی از تفاوتها ی اساسی بین اسکادا و تله متری دو طرفه بودن آن است . از طریق اسکادا علاوه بر مانیتورینگ سیستم می توان روی آن پردازش نیز انجام داد که بخش مرکزی اسکادا وظیفه آن را بر عهده دارد.

تاريخچه بكارگيري سيستمهاي كسب اطلاعات و كنترل از راه دور (اسکادا)
بكارگيري سيستم هاي كسب اطلاعات و كنترل از راه دور از سال 1880 ميلادي به بعد متداول گشت. در آغاز سيستم كسب اطلاعات كاملاً جدا از سيستم كنترل بود. در سالهاي 1920-1930 سيستم هايي كه بتوانند دو عمل دريافت و ارسال را توأماً انجام دهند طراحي گرديد؛ ولي تكنولوژي بكار رفته در تجهيزات آن عمدتاً الكترومكانيكي بود و چون تجهيزات ايستگاه هايي كه در خارج از مركز قرار داشتند الكترومكانيكي بودند براي كنترل و ارسال وضعيت تعداد محدودي از دستگاهها بكار مي رفتند و نمي توانستند كميت هاي آنالوگ را انتقال دهند.

از سال 1960 به بعد با پيشرفت تكنولوژي كامپيوتر تحول اساسي در طراحي سيستم هاي نظارت و كنترل بوجود آمد. سيستمهاي اخير علاوه بر انتقال وضعيت دستگاهها ، كميت هاي آنالوگ را نيز در سطحي وسيع به مركز ارسال مي نمايند.

تجهیزات سیستم های اسکادا:
1.واحدهای RTU
2.ایستگاه سرپرستی و کامپیوترهای HMI
3.زیرساخت های ارتباطی

1) RTU:
RTU به تجهیز فیزیکی متصل می شوند و وضعیت باز یا بسته یک سویچ یا شیر کنترل را تست می کند ویااطلاعات مربوط به فشار ،دبی،ولتاژ و جربان را می خواند، همچنین با ارسال سیگنال مناسب به RTU، این تجهیزمی تواند یک عنصر فیزیکی را کنترل کند،مثلا یک سویچ یا شیر را باز و بسته کنند و یا سرعت پمپ را تنظیم کنند.
RTU می تواند وضعیت اطلاعات دیجیتال را خوانده ویا داده های اندازه گیری شده انالوگ را قرائت کرده و فرامین دیجیتال یا نقاط کار انالوگ را ارسال کنند.
یک بخش مهم اکثرSCADA ها بکارگیری  alarmها و هشدارها می باشند،یک  alarm وضعیت دیجیتال یک نقطه است که یادر وضعیت عادی است ویا در حالت هشدار. alarmها وقتی شرایط تعریف شده اشان اتفاق بیافتد فعال می شوند.یک مثال ازیک  alarm خالی شدن مخزن سوخت در یک ماشین می باشد،تمرکز اپراتورهای SCADA بیشتر روی alarmها معطوف است.Emailها و پیامهای متنی اغلب با فعال شدن  alarmها ،بوسیله اپراتور SCADA به مدیران مربوطه فرستاده می شود.

2)ایستگاه سرپرستی (Master Station):
مفهوم ایستگاه سرپرستی به سرورها و نرم افزارهای مرتبط با تجهیزات میدانی (RTU و PLC) اطلاق می شود که با نرم افزارهایHMI  درحال اجرا روی ایستگاههای کاری در اتاق کنترل یا سایر جاها مرتبط می باشند.
درسیستمهای SCADAکوچکتر ایستگاه  سرپرستی ممکن است فقط از یک PC تنها تشکیل شده باشد.

درسیستمهایSCADAبزرگتر ایستگاه سرپرستی ممکن است شامل چندین سرور و کاربردهای نرم افزاری توزیع شده باشد و کل سایت را پوشش دهد.
سیستم SCADA معمولا اطلاعات را به صورت گرافیکی برای اشخاص مرتبط نمایش می دهند،در ظاهری مشابه سازی  شده با واقعیت واین بدین معنی است که اپراتورمی تواند کارگاه تحت کنترل را به صورت شماتیک و جایگزین شده مشاهده نماید.برای مثال تصویر یک پمپ متصل به لوله می تواند به اپراتور نشان دهد که پمپ در حال کار کردن است وبه چه نحو مایع در حال پمپ شدن در لوله در حال حرکت است ،همچنین اپراتور می تواند پمپ را خاموش کند،نرم افزارHMI می تواند مقدار دبی مایع را که در حال کاهش است را به صورت زمان واقعی(Real Time) نمایش دهد.

دیاگرامهای کپی برداری شده از واقعیت شامل خطوط گرافیکی و سمبلهای شماتیکی هستندبرای جایگزینی عناصر پروسه،یا ممکن است شامل عکسهای دیجیتالی یک تجهیز پروسه باشند با سمبلهای متحرک سازی شده. بسته نرم افزاریHMI برای سیستم SCADA نوعا شامل یک برنامه طراحی است که اپراتور یا شخص مسئول نگه داری سیستم از ان برای جایگزینی عناصرگرافیکی با عناصر واقعی پروسه برای ارتباط با کاربر استفاده می کنند.
این جایگذاری می تواند به سادگی یک چراغ کنترل ترافیک برروی صفحه نمایش باشد که بیانگر وضعیت واقعی یک چراغ کنترل ترافیک در سر چهارراه باشد و یا اینکه به پیچیدگی یک نمایشگر چند پروژکتوری که جانشین موقعیت اسانسور در یک اسمانخراش ویا یک قطارروی راه اهن باشد. اوایل سیستم عاملهای بازمثل Linux به طور گسترده مورد استفاده قرارنمی گرفتند برای توسعه محیطهای پویا وبعلت اینکه یک مشتری سیستم SCADA که قادر به پرداخت هزینه  برای سخت افزار ها و دستگاههای میدانی که  که باید کنترل شوند  می باشد می تواند سفارش UNIX یا Open VMS را داشته باشد.امروزه همه سیستم عامل های مهم هم برای ایستگاه سرپرستی و هم برای ایستگاههای کاریHMI   می توانند استفاده شوند.