أكسو السويسرية تعتمد إنترنت الأشياء لمراقبة سد بحيرة ليمرن على ارتفاع 1857 متراً

أخبار ar.wedoany.com، نشرت شركة أكسو (Axpo) مستشعرات تعمل بالبطارية وتستند إلى تقنية LoRaWAN في سد بحيرة ليمرن (Limmernsee dam)، وبالاستعانة بمنصة إنترنت الأشياء akenza، تُدخل بيانات المراقبة في نموذج محاكاة بالعناصر المحدودة للتنبؤ بعملية تقادم الخرسانة في السد مع تمددها وانكماشها موسمياً.

أُنشئت كثير من البنى التحتية للطاقة في أوروبا قبل ظهور تقنيات المراقبة الحديثة، ولم يُخصص لها عند التصميم أي مستشعرات أو واجهات بيانات، لكنها لا تزال بحاجة إلى مواصلة التشغيل الآمن في المستقبل. وبناءً على ذلك، تواجه المشغّلات مشكلة قديمة: كيف يمكن مراقبة المنشآت النائية التي يصعب الوصول إليها وترتفع تكلفة مد الكابلات فيها. يتمثل الأسلوب التقليدي في التفتيش اليدوي، حيث ينتقل المهندسون إلى الموقع ويقرؤون البيانات يدوياً ثم يغادرون. وقبل أن تُكتب البيانات في تقرير تكون قد تقادمت، ويضطر المهندسون إلى العودة مرة أخرى للحصول على القراءة التالية. وتتراكم مخاطر تقادم الخرسانة وإجهاد المواد والإجهاد الحراري ببطء، وهي تغيرات تفوتها الفحوصات اللحظية. وما يلزم هو بيانات مستمرة، بأقل جهد ممكن، ومن مواقع لم تُصمم أصلاً لتوفير البيانات.

أزالت تقنيات الشبكات الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN) مثل LoRaWAN هذه العقبة. فالمستشعرات التي تعمل بالبطارية قادرة على إرسال حزم بيانات صغيرة عبر مسافات تصل إلى عدة كيلومترات، وتغطي بوابة واحدة الموقع بأكمله. ولا حاجة إلى مد كابلات أو تركيب خطوط كهرباء، وهو أمر بالغ الأهمية في مواقع مثل جسم السد. وتستهلك المستشعرات طاقة ضئيلة جداً، إذ تعمل البطارية الواحدة لسنوات، وبعد التركيب يمكن للمشغّل أن يستغني عملياً عن إدارتها.

غير أن المستشعرات ليست سوى نصف الحل. فحزم البيانات الخام ليست إلا بايتات، ما لم يوجد نظام قادر على فك ترميزها وإضفاء السياق عليها بين كل جهاز وكل موقع. وتُعد المعالجة اليدوية أو البناء الذاتي مشروعاً لا يملك معظم فرق الهندسة وقتاً لإنجازه. وتتولى منصات إنترنت الأشياء مثل akenza هذه المهمة: فهي تستقبل البيانات من أي تقنية اتصال مثل LoRaWAN أو MQTT أو الشبكات الخلوية، وتحوّلها إلى قيم منظمة، وتوجّهها إلى لوحات المعلومات أو قواعد البيانات أو أدوات التحليل. ولأن المنصة محايدة تقنياً، لا يجد المشغّل نفسه مقيداً بمورد واحد للاتصال أو العتاد طوال دورة حياة المشروع.

اعتمدت أكسو، أكبر منتج للطاقة المتجددة في سويسرا، هذا النهج ذاته تماماً في سد بحيرة ليمرن. ويبلغ ارتفاع هذا السد القوسي 146 متراً وطوله 370 متراً، ويقع على ارتفاع 1,857 متراً في جبال الألب، وتبلغ سعة تخزينه 92 مليون متر مكعب، وهو جزء من محطة لينت-ليمرن للضخ والتخزين (Linth-Limmern pumped storage plant).

يستخدم المشروع البحثي الذي تنفذه أكسو المحاكاة بالعناصر المحدودة لفهم كيفية تقادم الخرسانة في السد مع تمددها وانكماشها موسمياً. وتحتاج المحاكاة إلى مدخلات مستمرة من الإشعاع الشمسي الكلي وسرعة الرياح واتجاهها ودرجة حرارة الهواء ودرجة حرارة السطح، وهي متغيرات تحكم درجة حرارة الخرسانة نفسها. وثبّتت أكسو مستشعرات تعمل بالبطارية في نقاط محددة عبر السد، وتغطي بوابة LoRaWAN واحدة الهيكل بأكمله، فلا حاجة إلى تركيب محطات متعددة في تضاريس وعرة. وتُفكَّك كل قراءة وتُوحَّد ويُضاف إليها السياق في akenza، ثم تتدفق إلى نموذج المحاكاة لدى أكسو، لتوفر مدخلات لتنبؤات دقيقة طويلة الأجل بكيفية تقادم الهيكل.

اكتمل تركيب المستشعرات بالكامل وبدأ التشغيل خلال يوم عمل واحد، ولم يستغرق ربط المستشعرات بالسحابة سوى دقائق. وبالنسبة لهيكل بهذا الحجم وفي موقع بهذا النأي، فإن هذا إطار زمني لا يجرؤ معظم مشغّلي البنية التحتية على توقعه.

ليست بحيرة ليمرن سوى واحداً من عدة مشاريع للمراقبة الهيدرولوجية تشغّلها أكسو في جبال الألب عبر akenza. وبالنسبة للمشغّلين الذين يمتلكون بنية تحتية واسعة يصعب الوصول إليها، فإن الدرس يتعلق بالإطار الزمني بقدر ما يتعلق بالتقنية. فحالة استخدام واحدة لمراقبة المنشآت لا تعني بالضرورة خارطة طريق رقمية تمتد لسنوات. فالمستشعرات منخفضة الطاقة، والاتصال المرن، ومنصة قادرة على فهم البيانات، تشكل عند الجمع بينها بالشكل الصحيح ما يكفي لتشغيل المراقبة المستمرة في غضون أيام لا سنوات. وكثير من البنى التحتية للطاقة في أوروبا يقترب من مرحلة لم يعد فيها هذا النوع من المراقبة خياراً.