سیستمهای تولید بیوگاز بهعنوان یکی از ارکان مهم انرژیهای تجدیدپذیر، نیازمند کنترل دقیق شرایط فرآیندی مانند دما، فشار، pH و نرخ تغذیه مواد آلی هستند. استفاده از اینترنت اشیا (IoT) در این سامانهها، امکان نظارت و بهینهسازی بلادرنگ پارامترهای حیاتی را فراهم کرده و بازده انرژی و پایداری زیستمحیطی را به شکل چشمگیری افزایش میدهد.
ساختار کلی سامانه پایش هوشمند بیوگاز
در یک واحد تولید بیوگاز، حسگرهای متعددی در نقاط کلیدی از جمله مخزن تخمیر (Digester)، مخزن گاز، خطوط انتقال و سیستم مشعل نصب میشوند. این حسگرها دادههایی مانند دمای درون مخزن، فشار گاز، میزان تولید متان، رطوبت، و غلظت H₂S را به گیتوی IoT منتقل میکنند. دادهها از طریق پروتکلهایی مانند MQTT، Modbus TCP، یا LoRaWAN به سرور ابری یا مرکز کنترل محلی ارسال شده و سپس توسط الگوریتمهای تحلیلی مورد بررسی قرار میگیرند.
کنترل فرآیند تولید بهصورت بلادرنگ
با استفاده از این سامانه، کنترل دمای فرآیند تخمیر بهصورت خودکار انجام میشود. برای مثال، اگر دمای مخزن از محدوده بهینه (۳۵ تا ۳۸ درجه سانتیگراد) خارج شود، کنترلر محلی از طریق یک عملگر (Actuator) فرمان فعالسازی هیتر یا مبدل حرارتی را صادر میکند. این نوع بازخورد خودکار (Closed-loop Control) باعث پایداری فرآیند و جلوگیری از توقف تولید گاز میشود.
همچنین حسگرهای فشار و فلومترها نرخ تولید بیوگاز را اندازهگیری کرده و در صورت کاهش ناگهانی جریان، سیستم به اپراتور هشدار میدهد تا وضعیت خوراکدهی یا سلامت میکروارگانیسمها بررسی شود.
تحلیل داده و نگهداری پیشبینانه
دادههای جمعآوریشده در سامانههای ابری IoT با استفاده از تحلیلهای آماری و مدلهای یادگیری ماشین، برای پیشبینی رفتار آینده سیستم استفاده میشوند. برای نمونه، اگر در طول چند روز الگوی افزایش H₂S شناسایی شود، سیستم به اپراتور اعلام میکند که واحد تصفیه گاز یا فیلتر آهن نیاز به تعویض دارد. این مفهوم نگهداری پیشبینانه (Predictive Maintenance) به کاهش خرابی و افزایش بهرهوری تجهیزات کمک میکند.
پروتکلهای ارتباطی و زیرساخت شبکه
در محیطهای کشاورزی یا صنعتی که واحد بیوگاز نصب میشود، معمولاً از ترکیب فناوریهای ارتباطی استفاده میگردد:
LoRaWAN برای ارسال دادههای کمحجم از سنسورهای دوردست.
Wi-Fi یا Ethernet برای اتصال گیتویها به شبکه محلی.
MQTT بهعنوان پروتکل سبکوزن برای انتقال دادهها به سرور ابری.
با استفاده از این معماری ترکیبی، سامانه حتی در شرایط قطع موقت ارتباط اینترنت، قادر است بهصورت محلی دادهها را ذخیره و پس از بازیابی ارتباط، آنها را همگامسازی کند.
در یک پروژه واقعی در واحد تولید بیوگاز یک کارخانه صنایع غذایی، حسگرهای IoT برای نظارت بر دمای مخزن، فشار و سطح گاز نصب شدند. دادهها از طریق LoRaWAN به گیتوی مرکزی منتقل و سپس در داشبورد ابری نمایش داده شد. تحلیل دادهها نشان داد که با تنظیم خودکار دما و نرخ تغذیه، بازده تولید گاز تا ۱۲٪ افزایش و مصرف انرژی سیستم گرمایش ۸٪ کاهش یافته است.
ادغام فناوری IoT در سامانههای بیوگاز، نهتنها بهرهوری و ایمنی فرآیند را ارتقا میدهد بلکه امکان کنترل هوشمند و نگهداری پیشبینانه را فراهم میکند. این رویکرد گامی اساسی در مسیر حرکت به سمت نیروگاههای زیستی هوشمند و پایدار بهشمار میرود.
اگر به دنبال پیادهسازی این سیستم در پروژههای صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.