چگونگی کنترل کیفیت محیط داخلی از طریق استفاده از رویکرد خودت انجامش بده

چکیده

این مقاله نتایج  " لامپ هوشمند منبع باز" را با هدف طراحی و ارتقا یک دستگاه هوشمند به صورتی تشریح می کند که یک سیستم ارتباطی بیسیم را با پیروی ایجاد اتوماسیون و فلسفه جنبش خلاق یکپارچه سازی کند. این دستگاه قادر است تا خلاصه ای از پتانسیل یک دستگاه مجهز به انواع سنسور برای پخش داده های دیجیتال برای مدیریت و کنترل کیفیت محیطی داخلی  (IEQ) مورد بررسی اجمالی قرار دهد. لامپ هوشمند در یک دفتر واقعی به منظور تست قابلیت اطمینان دستگاه در مدیریت سطح روشنایی و سطح کیفیت هوا  نصب می شوند. 

مقدمه

در سال های گذشته ، نقش افرینان در بخش ساخت و ساز به صورت عمده مشغول طراحی راه حل های عمده برای به حداکثر رساندن عملکرد سیستم های فناورانه برای تعریف بهترین و کاربردی ترین راه حل برای به صفر رساندن مصرف انرژی ساختمان ( ZEB) بودند. در بیشتر موارد ، مطالعات کتابشناختی ملی و بین المللی بر بررسی راه حل های فنی خاص برای بهینه سازی استراتژی های ساختمان سازی هم در مصرف انرژی گرمایشی و هم سرمایشی در فصول تابستان و زمستان متمرکز است که  در بر گیرنده استفاده از سقف های خنک کننده ، سقف های سبز ، پنجره های داینامیک و غیره می شود. اما گاهی اوقات برنامه ریزی ساخت و ساز های مهم راه حلی پایدار و کافی را برای دستیابی به اهداف نشان نمی دهد. امروزه ، مرز های جدید مشارکت بیشتری در توسعه و یکپارچه سازی محیط بالقوه مجازی دارند ، و سیستم ها قادر به بدست آوردن ، ذخیره سازی  و کا.ش داده های ایجاد شده از طریق مدلسازی اطلاعات ساختمان ( BIM)  و اینترنت اشیا (IoT )  شده اند. از آنجا که مدلسازی اطلاعات ساختمان ( BIM)  فرآیندی مرتبط با تعریف نمایندگی های فیزیکی دیجیتال و مشخصه های کاربردی مکان ها هستند ، اینترنت اشیا (IoT )  برای شبکه های متصل و وسایل متصل ضروری است. گستردگی رویکرد اینترنت اشیا اجازه می دهد که دستگاه های مرتبط در شبکه های ارتباطی  واقعی تکثیر شوند و به دنبال آن جنبش خلاق و فلسفه " خودت انجامش بده" پیاده سازی شود ، و موانع ساختاری و فنی حذف شود. در طول چندین سال گذشته ، چندین پروژه مشترک و تکنولوژی های جایگزین کم هزینه گسترش یافته اند و به کاربر نهایی اجازه داده اند تا به صورت ساده و سریع به عرصه الکترونیک نزدیک شوند. ارزیابی DIY در ترتیب بندی تاریخ وقوع در مرحله آخر انجام می شود. بعد از انقلاب های صنعتی و کشاورزی ، عصر اطلاعات و اصطلاحا موج سوم ، قابلیت خواندن و نوشتن اینترنت و همچنین تولید و طراحی دیجیتال محور بیشتر شده است و افراد عادی را قادر ساخته است تا اختراع ، طراحی و ساختن بعضی چیز ها را خودشان انجام دهند و خدمات و کالاها را به فروش برسانند. هر کسی در هر موقعیتی باید اصول فلسفه DIY را از طریق فناوری های هماهنگ کننده ، مانند آردوینو رایبری پی آی انجام دهد . انعطاف پذیر فوق آلعاده فناوری های قبلا ذکر شده اجازه می دهد تا در عرصه های مختلف کاربرد داشته باشند ، مانند عرصه کیفیت محیطی داخلی ( IEQ) و نظارت بر مصرف انرژی. همانطور که به خوبی می دانید ، IEQ یک مفهوم جامع است که در بر گیرنده ، کیفیت هوا در داخل (IAQ)، کیفیت روشنایی در محیط داخلی (ILQ) و آسایش در محیط داخلی و کیفیت آب و هوای داخل ( ICQ) است. علاوه بر این ، این فناوری ها می توانند در اشیا یکسانی یافت شود که آن را به دستگاه های هوشمند انتقال می دهند. به این ترتیب شی و یا تکنولوژی مجاورتی برای اولین بار در سال 2014 به عنوان بخشی از کمپین بازاریابی مورد استفاده قرار گرفت. و در حال حاضر نیز به عنوان یک ایده منحصر به فرد در عرصه اشیا هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد که می تاند با انواع مختلفی از سنسور ها تجهیز شود و به عنوان انتقال دهنده و پخش کننده داده های دیجیتال مورد استفاده قرار گیرد. در مقاله فعلی ، رویکرد DIY برای دو دستگاه در عرصه مدیریت IEQ و مصرف انرژی مرتبط مورد استفاده قرار گرفته است. ICQ, IAQ و ILQ نیز در سناریو های بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. دستگاه ها با استفاده از سنسور های قیمت پایین ساخته شده بودند و در بازار در دسترس قرار گرفته بودند ، سیستم ارتباطی وایرلس نیز مبتنی بر  LED IR و مدل ارتباطی XBee S2 بودند. یک پرینتر سه بعدی نیز برای پیاده سازی این مورد استفاده شد. این تکنولوژی مدل‌سازی ته ‌نشین جوش‌خورده برای چاپ مورد استفاده قرار گرفت. PLA نیز یکی از منابع در دسترس برای پرینت بود که از منابع قابل تجدید ساخته شده بود و نسبت به پلاستیک ها بر مبنای پردازش سنتی به مصرف انرژی کمتری نیاز داشت. 

Abstract

The article describes the results of the “Open-source Smart lamp” aimed at designing and developing a smart appliance that integrates a wireless communication system for building automation, following the maker movement philosophy. The device is able to get an overview of the potential of a nearable device equipped with a variety of sensors to broadcast digital data for the management and control of the Indoor Environmental Quality (IEQ) of the built environment. The Smart Lamp installed in a real office in order to test the reliability of the device in the management of the lighting and air quality levels.

1. Introduction

In the past years, the actors of the building sector have been mainly involved in the design of new solutions to maximize the performance of technological systems for the definition of best solutions applicable to Zero Energy Building (ZEB) [1]. In most cases, the national and international bibliographical studies have focused their attention on the investigation of specific technical solutions to optimize building envelope strategies to reduce both cooling and heating energy consumptions respectively in summer and winter seasons, such as cool roofs [2-4], green roofs [5-8], dynamic windows [9] and so on; but sometimes planning important building retrofit strategies doesn’t represent sustainable and sufficient solutions to achieve ZEB goals [10]. Today instead, the new frontiers are more and more involved in the development of integrated virtual environment [11, 12] and systems able to acquire, store and mine building data through the connection of Building Information Modeling (BIM) and the Internet of Things (IoT) [13].While the BIM is the process related to the definition of digital representations of physical and functional characteristics of places [14], the IoT is essentially a network of connected and interconnected devices [15]. The spread of the IoT approach has allowed a proliferation of devices always connected in a communicating-actuating network, implemented following the “maker” movement and the Do-It-Yourself (DIY) philosophy, removing structural and technological obstacles [16]. Over the past years several shared projects and low-cost alternative technologies have appeared and developed, allowing end users to approach the electronics in a simple and fast way [17, 18, 19, 20, 21, 22]. The revolution of the DIY is the last in chronological order. After the agricultural and the industrial revolutions, the information age, the so-called Third Wave [23], draws upon the read/write functionality of the Internet and digitally-driven design/manufacture, to enable ordinary people to invent, design, make and, sometimes, sell goods and services [24]. Anybody at any location could carry out the principles of the DIY philosophy [25, 26, 27] through enabling technologies, for example Arduino or RaspberryPI. The extreme flexibility of the technologies cited before allows their applications in different fields, like the Indoor Environmental Quality (IEQ) and energy consumption monitoring. As it is well known, the IEQ is a holistic concept including Indoor Air Quality (IAQ), Indoor Lighting Quality (ILQ) and indoor Acoustic comfort [28, 29, 30], besides the Indoor Climate Quality (ICQ). In addition these technologies could be fitted in common objects, transforming it in intelligent devices: in this sense the term “nearable object” (or nearable technology), used for the first time in 2014 as part of a marketing campaign, is now used to uniquely identify the idea of smart objects that can be equipped with a variety of sensors and can work as transmitters to broadcast digital data. In the present article, the DIY approach has been applied to two nearable devices for the management of the IEQ and the related energy consumption. The ICQ, IAQ and ILQ are considered in the following scenarios. The devices were made using low-cost sensors, available on the market, wireless (IR and ZigBee) communication systems based on a LED IR and a XBee S2 communication modules, respectively. A 3D printer has been used for the implementation of the case. It implements Fused Deposition Modeling (FDM) technology [31] and uses polylactide (PLA) for printing. The PLA [32] is one of the most eco-friendly 3D printing materials available; it is made from annually renewable resources (corn-starch) and requires less energy to process than traditional (petroleum-based) plastics.

چکیده

1. مقدمه

2. کاربرد سناریو ها ، سخت افزار و نرم افزار

2.1 کاربرد سناریو ها

2.2 سخت افزار

2.3 نرم افزار

3. مطالعه موردی و روش ارزیابی راحت

3.1 مطالعه موردی

3.2 روش برای ارزیابی آسان

4. نتایج آزمایشات

4.1 شاخص PMV

4.2 کیفیت هوا

4.3 کیفیت روشنایی

4.4 مصرف برق

5. نتیجه گیری

Abstract

1. Introduction 

2. Application scenarios, hardware and software

2.1. Application scenarios 

2.2. Hardware 

2.3. Software 

3. Case study and method for comfort evaluation

3.1. Case study 

3.2. Method for comfort evaluation 

4. Experimentation results 

4.1. PMV index 

4.2. Air quality 

4.3. Lighting quality 

4.4. Electrical consumption 

5. Conclusions