التنبؤ باستهلاك الطاقة الكهربائية باستخدام شبكات RNN

تعاني خدمة الطاقة الكهربائية في الجمهورية العربية السورية من العديد من الصعوبات الناتجة عن نقص الموارد (الفيول) بالإضافة إلى التخريب الذي تعرضت له العديد من مراكز التوليد من قبل المجموعات الإرهابية، ترافق ذلك مع حصار جائر تعرضت له بلدنا أدى إلى تخفيض كميات وقود التشغيل الذي تزود به محطات التوليد, وقد تسبب كل ماسبق إلى تطبيق برامج التقنين في المحافظات وفقاً لاستهلاك تلك المحافظات ومراكز الإنتاج الموجودة فيها (مصانع، مراكز ضخ، مستشفيات وعدد السكان). كما يتطلب التنبؤ باستهلاك الطاقة الكهربائية معرفة كميات الاستهلاك اليومية وأوقات الاستهلاك وغيرها من العوامل المؤثرة والتي تشكل كميات كبيرة من البيانات [1]. ولا يزال التنبؤ الدقيق بالحمل الكهربائي يمثل مهمة صعبة بسبب العديد من المشاكل مثل الطابع غير الخطي للسلسلة الزمنية أو الأنماط الموسمية التي يعرضها، والتي تستغرق وقتاً كبيراً كما تؤثر على دقة الأداء في التنبؤ. يمكن تحسين العملية باستخدام شبكاتRNN . [2] بدايةً، تم تحديد الاستهلاك المثالي والمناسب للمنطقة ومقارنته مع الانتاج وإمكانية تمرير الفائض لعمليات احتياطية أخرى أو تزويد مراكز الانتاج بالفائض الذي يمكن الحصول عليه من خلال عملية التنبؤ السابقة. كما تم استخدام الشبكات العصبية التكرارية RNN (Recurrent Neural Network) وهي عبارة عن سلاسل زمنية تعتمد على تسلسل البيانات وفقاً لدلائل زمنية وقدرتها على التنبؤ بالقيم المستقبلية اعتماداً على البيانات السابقة. ثم تم مقارنة أداء تلك الشبكات مع شبكات DNN (Dense Neural Network) للحصول على تنبؤ مستقبلي أمثل قابل لخدمة وزارة الكهرباء في الجمهورية العربية السورية وحل مشكلة التنبؤ بالحمل الكهربائي بالمقارنة مع الدراسات السابقة. تم أيضاً اعتماد طريقة التقسيم المتتالي القائم على الوقت، والتي لها القدرة على العمل بصورة أعلى دقة بالنسبة للبيانات ذات العينات العشوائية. وبالنسبة لحالات انخفاض تنظيم البيانات الساعية لاستهلاك القدرة الكهربائية، يمكن لنا أخذ عينات لمجموعة من البيانات بالنسبة للزمن وأخذ 20 بالمئة من البيانات على سبيل المثال كعينات تدريب واختبار. بناءً على قيم التنبؤ الناتجة عن هذه الدراسة يتم العمل على توزيع الطاقة الكهربائية بالشكل الأنسب وبما يتوافق مع أهمية الاستخدام الأعلى.

استخدام المواد متغيرة الطور PCM لتخفيض احتياجات الطاقة في الأبنية السكنية

يعد تخزين الطاقة الحرارية بالطريقة الكامنة إحدى الطرق الاقتصادية لتحقيق ترشيد استيهلاك الطاقة في المباني و تأمين شروط الراحة. تم في هذا البحث دراسة تأثير استخدام ألواح من المواد متغيرة الطور في هيكل شقة سكنية تقع في مدينة حمص باستخدام برنامج النمذجة و المحاكاة PCM Express. حيث تم اختيار ألواح PCM لها درجة حرارة تحول طوري مساوية لدرجة الحرارة التصميمية الداخلية ركبت على الوجه الداخلي للجدران و السقف.

دراسة رياضية لتأثير الأرقام اللابعدية على الأداء الحراري لألواح المواد متغيرة الطور عند استخدامها كطبقة خازنة للحرارة في هياكل الأبنية

يتم تخزين الطاقة الحرارية في هيكل البناء بشكل كامن باستخدام مواد ذات درجة حرارة تحول طوري منخفضة تسمى المواد متغيرة الطور. تم في هذا البحث إجراء دراسة رياضية تحليلية لألواح المواد متغيرة الطور بالاعتماد على محاكاة السلوك الحراري لها حيت تم تحديد المعادلات الناظمة لعملية انتقال الحرارة ضمن الألواح عند تغير حالتها الطورية و تم تشكيل الموديل الرياضي اللازم، كما تم إنشاء النموذج اللابعدي الخاص للألواح عند استخدامها كطبقة فعالة في هيكل البناء.

التحليل الحراري للجدران الحاوية على المواد متغيرة الطور لاستخدامها في ترشيد استهلاك الطاقة في هياكل الأبنية

تم في هذا البحث إجراء دراسة رياضية تحليلية لألواح المواد متغيرة الطور PCM wallboards بالاعتماد على محاكاة السلوك الحراري لها حيث تم تحديد المعادلات الناظمة لعملية انتقال الحرارة ضمن الألواح عند تغير حالتها الطورية و تم تشكيل الموديل الرياضي اللازم و إنشاء نموذج للوح المادة متغيرة الطور و تم استخدام النموذج لمحاكاة السلوك الحراري لعدة بُنى مختلفة للجدار (لوح مفرد لمادة متغيرة الطور، لوح مادة متغيرة الطور مع طبقة عازل حراراي، لوح مادة متغيرة الطور مع بلوك اسمنتي).

اختيار الأداء الحراري الأمثل لنماذج مختلفة من الهوردي

نركز في هذا البحث على أنواع الهوردي المستخدم في البناء و نقارن حراريا بشكل نظري بين أشكاله المختلفة الموجودة في السوق المحلية, و أخيرا سنقترح شكل جديد للهوردي بشكل يؤمن العزل الأمثل دون الزيادة في الوزن.

تخفيض استهلاك الطاقة في شبكات الحساسات اللاسلكية ذات بنية شجرة العناقيد المعتمدة على بروتوكول ZigBee

تظهر أهمية شبكات الحساسات اللاسلكية wireless sensor networks (WSN) باستخدامها في تطبيقاتٍ عديدة في مجالات الحياة المختلفة، كالرعاية الصحية، والمراقبة البيئية، والمجالات العسكرية والاقتصادية و الأتمتة الصناعية وتطبيقات عديدة أخرى. ويحتل تطوير هذه الشبكات وتحسين أدائها حيزاً هاماً من اهتمام مراكز الأبحاث والمعاهد العلمية المختصة. كما أن الاهتمام ببنى هذه الشبكات كمدخل إلى تحسين أدائها يعدُّ واحداً من أهم التقنيات والأساليب التي أعطت نتائجَ جيدةً في هذا المجال، وتُعدُّ البنية العنقودية واحدة من أهم البنى التي حظيت بالاهتمام المتزايد على مدى السنوات الأخيرة. اقتُرح في هذا البحث تعديل بنية شجرة العناقيد Cluster tree بتقسيم العناقيد المكونة لشجرة العناقيد إلى مجموعات فرعية، وكل مجموعة من هذه المجموعات الفرعية تعمل كشجرة صغيرة من العقد. وتشير النتائج التي تم الحصول عليها بطريقة المحاكاة، إلى تحسن كبير على صعيد تقليل استهلاك الطاقة ومن ثمَّ زيادة في زمن حياة الشبكة، أي ضمان عمل الشبكة لفترات إضافية أطول، وذلك مقارنة بشجرة العناقيد التقليدية. ولكن ذلك كان على حساب انخفاض معدلات الإرسال ونسبة التسليم قليلاً في هذه الشبكات. مما يدفعنا إلى التوصية باستخدام هذه الطريقة بناء الشبكات المستخدمة في مراقبة الزراعات المحمية وغيرها من الشبكات ذات معدلات الإرسال المنخفضة

إطالة عمر شبكات الحساسات اللاسلكية المعتمدة على بروتوكول ZigBee

يلعب تخفيض استهلاك الطاقة للعقد المختلفة في شبكات الحساسات اللاسلكية دوراً هاماً وأساسياً في إطالة عمر هذه الشبكات. وكي لا يكون استهلاك الطاقة في بعض العقد كبيراً، وفي بعض العقد أقل، أو حتى صغيراً، فإن اختيار خوارزميات توزيع أدوار العقد، بين عقد طرفية، وعقد توجيه، وتبديل هذه الأدوار، يلعب دوراً هاماً في إطالة عمر شبكات الحساسات اللاسلكية. يقدم هذا البحث خوارزمية لتوزيع الأدوار بما يسمح بتشكيل نماذج شجرية متعددة لشبكة واحدة. وهذا يقدم الإمكانية لمنسق الشبكة بتبديل أدوار العقد مركزياً بتبديل النموذج الشجري كلما دعت الحاجة حسب مؤشرات استهلاك الطاقة في العقد. وتظهر النتائج أن استخدام الخوارزمية يؤدي إلى تحسن كبير في زمن حياة الشبكة يتراوح بين 2 و 4 مرات، وذلك حسب السماح بنوم واستيقاظ العقد أو عدم السماح بذلك. وذلك من أجل معدلات إرسال مختلفة. وقد تم اختبار سيناريوهات عمل شبكات الحساسات اللاسلكية بالاعتماد على استخدام تقنية ZigBee، وباستخدام المحاكاة، اعتماداً على المحاكي الشبكي NS-2.

توظيف التطور التقني لاتجاه عمارة التقنيات الفائقة -High-Technology- ضمن إطار التصميم المستدام

تحاول معظم الدراسات المعمارية حالياً اتباع أساليب جديدة تسمح بتقديم حلول لمشكلات هدر الطاقة، و عدم كفاءة مبانينا في الاستفادة من معطيات البيئة التي بدأت تستنفد من قبل قطاعات الحياة كافة بطريقة عشوائية، و خصوصاً من قطاع البناء الذي يستهلك نصف استهلاك الطاقة الكلي وحده، و يشكل خطراً عليها بمخلفاته الكثيرة، مما يوجب بنظر البحث تأكيد دراسات و تطبيقات البيئة المستدامة بوصفها إحدى مقومات عمارة التقنيات الفائقة التي تتيح توفير الطاقة، و زيادة عمر المبنى و جعله ملائماً للأجيال القادمة بوسائلها التكنولوجية المتقدمة. لذلك أراد البحث توضيح أهم الأساليب و المعالجات المستخدمة بتقنيات معينة لتسهم في قدرة مبانينا على توفير الطاقة و الاستفادة من المعطيات البيئية من حولها بسرد أمثلة عالمية في هذا المجال و توضيح أهم التقنيات و الأنظمة المستخدمة فيها، بغية الاستفادة منها، لجعل مبانينا مباني مكتفية ذاتياً بالطاقة بل و منتجة لها أحياناً، و أخذها بالحسبان في أثناء عملية التصميم المعماري لتأتي بمردود ايجابي على الوضع البيئي الاقتصادي و الناتج المعماري و تطوره باتجاه إنتاج عمارة محلية بيئية معاصرة .

ترشيد استهلاك الطاقة نحو اقتصاد أفضل و بيئة آمنة

تعرّف هذه المقالة بأهمية ترشيد استهلاك الطاقة بأشكالها كافة من أجل تحقيق معايير التنمية المستدامة و الحد من أخطار التلوث البيئي المدمرة. و قد تناولنا فيها بصورة عامة الإجراءات و التشريعات الواجب اتخاذها لإدارة الطلب على مصادر الطاقة المتاحة، و وسائل تحسين كفاءة اسـتخدامها فـي مختلـف القطاعات الإنتاجية و الفعاليات البشرية. إننا نأمل أن تعمل هذه المقالة على تأكيد الوعي المشترك لمثل هذه المسائل الحيوية التي تتعلق بنمـو المجتمع و ازدهاره. و أن تكون في الوقت نفسه عاملا" محرضا" لجميع الهيئات و المختصين، كل في مجال عمله، لدراسات أعمق و تطبيقات أشمل، وفق مقولة: طاقة أقل لمنتج أجود و بيئة آمنة