تُعدّ العدادات الذكية من أبرز التقنيات الحديثة التي تسهم في تطوير أنظمة قياس استهلاك الطاقة؛ إذ تعتمد على تقنيات الاتصال المتقدمة لجمع البيانات وتحليلها بدقّة وفعالية.
وتتميز هذه العدادات بإمكان القراءة عن بُعد؛ ما يسهم في تحسين كفاءة عمليات تحديد سعر فواتير الكهرباء، وتقليل الأخطاء البشرية، إضافةً إلى تمكين المستهلكين من مراقبة استهلاكهم بشكل أكثر وعيًا.
وفي هذا الإطار، توصَّل الخبير الباكستاني في الطاقة والذكاء الاصطناعي الدكتور مراد حبيب إلى تطوير تصميم لعداد ذكي -اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- لقياس استهلاك الطاقة باستعمال متحكم PIC وشريحة قياس CS5460A.
وتعاني باكستان من مشكلات مزمنة في قطاع الكهرباء، تشمل نقص الإمدادات، والانقطاعات المتكررة، وارتفاع تكاليف الإنتاج؛ ما أدى إلى أزمات متكررة، كان آخرها انقطاع شامل للكهرباء أغرقَ البلاد في ظلام دامس في شتاء 2023.
وترجع أزمة الكهرباء في البلاد إلى مشكلات هيكلية في نظام نقل الكهرباء، وعدم كفاءة البنية التحتية، بالإضافة إلى الديون المتراكمة على شركات التوزيع.
مكونات التصميم
أوضح الدكتور مراد حبيب أنه واكب التطور السريع في أنظمة القياس الذكية من خلال تصميم وتطوير عداد طاقة رقمي.
ولفت إلى أن هذا العداد يعتمد على المتحكم الدقيق PIC18F452، وشريحة القياس CS5460A من شركة Cirrus Logic الأميركية المتخصصة في توريد أشباه المواصلات والدوائر الكهربائية؛ ما يعزز دقة فواتير الكهرباء ومراقبة الاستهلاك.
وأشار حبيب إلى أن التصميم مكون من لوحة دائرة مطبوعة (PCB) من طبقتين، حيث تُثَبَّت المكونات الرئيسة مثل المتحكم، وشاشة LCD، وذاكرة EEPROM، وشريحة القياس، في الطبقة العلوية.
ووضعت المحولات الكهربائية منظمات الجهد والمكونات الأخرى في الطبقة السفلية.
قياس دقيق للكهرباء
أوضح الخبير في الطاقة والذكاء الاصطناعي الدكتور مراد حبيب -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن التصميم الجديد للعداد الذكي يتّسم بعدّة مميزات، هي:
- قياس دقيق للطاقة الكهربائية: يستعمل العداد شريحة CS5460A التي تقوم بقياس التيار والجهد الفوريين وحساب القيم الجذرية المتوسطة (RMS) بدقة عالية.
- عرض مباشر لبيانات الاستهلاك: حيث تعرض شاشة LCD 16×2 استهلاك الكهرباء بالكيلوواط/ساعة، بالإضافة إلى التيار والجهد والتاريخ والوقت.
- تخزين بيانات الفواتير: يستعمل العداد ذاكرتي EEPROM لتخزين بيانات فواتير الكهرباء لمدة تصل إلى 6 أشهر؛ ما يمكّن المستعملين من مراجعة استهلاكهم السابق.
- ساعة زمنية حقيقية (RTC): تضمن وحدة RX-8025 RTC تسجيلًا دقيقًا للوقت والتاريخ؛ ما يسهّل عملية إعداد الفواتير الشهرية.
- مكافحة تقليل الفاقد الكهربائي: يوفر العداد حماية ضد التلاعب من خلال تضمينه تقنيات معايرة وحماية ضد فقدان البيانات أو العبث بمكونات النظام.
التقنيات المستعملة
أشار الخبير الباكستاني إلى أنه استعمل عدّة تقنيات في تصميم العداد الذكي الجديد، وهي:
- واجهة الاتصال التسلسلي: يستعمل العداد بروتوكولات SPI وI²C للتواصل بين المتحكم وشريحة القياس وذاكرة التخزين.
- فلاتر تقليل التشويش: تتضمن الدائرة مرشحات مقاومة-مكثف (RC Filters) لتقليل الضوضاء العالية التردد؛ ما يحسّن دقة القراءة.
- معايرة دقيقة: يُضبَط العداد باستعمال معاملات المعايرة الداخلية لضمان القياسات الصحيحة حتى في البيئات ذات التقلبات الكهربائية.
ولفت الدكتور مراد حبيب -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- إلى أنه اختبر العداد، وحقق نتائج دقيقة في قياس الطاقة والاستهلاك، مع إمكان تخزين البيانات وعرضها بوضوح على الشاشة.
ويقترح الباحثون إضافة إمكان القراءة التلقائية للعداد (AMR) في المستقبل؛ ما يتيح للمستعملين والشركات قراءة بيانات الاستهلاك عن بُعد، وتقليل الحاجة للقراءة اليدوية.
دقة فواتير العدادات الذكية
يُعدّ هذا البحث خطوة مهمة نحو تطوير العدادات الذكية لتكون أكثر ذكاءً وكفاءة؛ ما يسهم في تحسين دقة الفواتير وتقليل فقد الطاقة، ويمهّد الطريق لاعتماد واسع النطاق للعدادات الذكية في المستقبل.
وكانت الحكومة الباكستانية قد حاولت تنفيذ مشروع يهدف إلى تقليل الفاقد والحدّ من سرقة الكهرباء من خلال تركيب العدادات الذكية بتمويل من بنك التنمية الآسيوي، إلّا أن المشروع تعرَّض لتعطيلات بسبب التحديات المالية والإدارية، ولم يُنفَّذ كما كان مخططًا.
وبدلًا من ذلك، تبحث الحكومة عن بدائل لتحسين كفاءة التوزيع وإدارة استهلاك الكهرباء في ظل الضغوط الاقتصادية وارتفاع الأسعار.
موضوعات متعلقة..
- باكستان تتجه لرفع أسعار الكهرباء.. وترفض تركيب العدادات الذكية
- زياد السعايدة: الأردن يتوسع في عدادات الكهرباء الذكية.. ومشروعات لتخزين الطاقة والربط الكهربائي (حوار)
- عدادات الكهرباء الذكية في دبي تقفز 10 أضعاف خلال 7 سنوات
اقرأ أيضًا..
- مخزونات النفط الأميركية ترتفع للأسبوع الثالث على التوالي
- إنتاج مصر من الغاز الطبيعي يهبط 960 مليون متر مكعب
- تفاصيل أول شحنة غاز مسال عمانية إلى تركيا منذ عامين
- أزمة الكهرباء في العراق قبل الصيف.. 3 دول قد تُنقذ الموقف جزئيًا (مقال)
