الفصل 3 ذكاء المختبرات الطبية
القسم 1 البيئة الذكية لمختبرات الطب
أولاً: التحكم الذكي في أنظمة التهوية
يُتيح ذكاء أنظمة التهوية إمكانية مراقبة جميع أنظمة ومعدات التهوية وتشغيلها عن بُعد. ومن غرفة التحكم المركزي، يمكن تشغيل خزانات سحب الأبخرة أو إيقافها، ورفع أو خفض أوشحتها المنزلقة، وضبط معلمات الإنذار التلقائي مثل درجة حرارة خزانة سحب الأبخرة، وسرعة الهواء، وحجم الهواء، وساعات العمل. كما يمكن ضبط أوقات التشغيل والإيقاف التلقائي لخزانات سحب الأبخرة مسبقاً، وهو ما يناسب بشكل خاص التجارب التي يجب تشغيلها لفترات طويلة دون وجود موظفين لتشغيلها في الموقع. يمكن لبرنامج إدارة نظام التهوية الذكي مراقبة النظام في الوقت الفعلي، وتسجيل البيانات تلقائياً، وإصدار تقرير مراقبة التشغيل، الذي يوثق بالتفصيل ظروف التشغيل والأعطال لكل فترة زمنية؛ كما يمكنه إصدار بيانات التوفير الفعلي للطاقة، مما يمنح المستخدمين نظرة عامة واضحة على تكاليف الاستثمار وتكاليف التشغيل بلمحة واحدة. وعند توصيل نظام التهوية الذكي بالإنترنت، يمكن تشغيله من موقع بعيد عبر الهاتف المحمول أو الحاسوب، ويمكن لمورد نظام التهوية الذكي إجراء تشخيص الأعطال عن بُعد وأعمال الصيانة.
[شكل: صورة لصمام كهربائي سريع المفعول، صمام أنبوب أسطواني مزود بمشغل كهربائي على جانبه]
الشكل 3-1 الصمام الكهربائي سريع المفعول
[شكل: صورة لجهاز مراقبة خزانة سحب الأبخرة، لوحة تحكم طويلة مزودة بشاشة رقمية في الأعلى تعرض القيمة 0.52 وزر ضغط دائري أسفلها]
الشكل 3-2 جهاز مراقبة خزانة سحب الأبخرة [شكل: صورة لمستشعر الإزاحة، غلاف مربع رمادي فاتح يمتد منه قضيب مسبار معدني من أحد الجوانب]
الشكل 3-3 مستشعر الإزاحة
[شكل: صورة لمستشعر سرعة الهواء السطحي، لوحة مربعة رمادية فاتحة بها فتحة دائرية في المركز]
الشكل 3-4 مستشعر سرعة الهواء السطحي
[شكل: صورة لمستشعر حالة المنطقة، غلاف مستطيل أبيض يحتوي على نافذة سوداء طويلة في الواجهة الأمامية]
الشكل 3-5 مستشعر حالة المنطقة
تتضمن أنظمة التحكم الذكي في تدفق الهواء المخبري وأنظمة التحكم الذكي في الغازات نوعين رئيسيين: الإمداد الذكي بالغازات والعادم الذكي للغازات. يُقصد بالإمداد الذكي بالغازات التحكم في قيم الضغط المرتفع والمنخفض لمختلف الغازات أو الضغط السلبي (مستوى الفراغ في أنظمة الضغط السلبي) عن طريق ضبط الحدين العلوي والسفلي لمقاييس الضغط التلامسية أو مقاييس الفراغ التلامسية. وعندما يرتفع الضغط أو الفراغ إلى الحد العلوي أو ينخفض إلى الحد السفلي، يتم تفعيل إنذار؛ ويمكن التحكم في جميع معدات الخدمات تلقائياً عبر معدات التحكم في النظام، مع مراقبة حالتها اليدوية/التلقائية وكذلك حالات التشغيل والأعطال. أما العادم الذكي للغازات فيعني تثبيت برنامج إدارة ذكي يقوم، عبر مجسات كشف الغازات الحساسة، بكشف محتوى مختلف الغازات في الهواء. تُرسل إشارات الكشف إلى نظام التحكم في حجم الهواء المتغير لمعالجتها، ثم يقوم هذا الأخير بالتحكم في تردد محركات التردد المتغير وسرعة مراوح العادم، مما يحقق التحكم الذكي في نظام عادم مبنى المختبر. ويناسب العادم الذكي للغازات بشكل خاص المختبرات التي تستخدم غازات قابلة للاشتعال أو سامة: فبمجرد كشف تسرب غاز، يتم تفعيل نظام الإنذار فوراً وتشغيل سحب التهوية، مما يضمن سلامة الأفراد والبيئة. يُعد نظام التهوية الذكي سمة مميزة مهمة للمختبرات ذات المعايير الدولية.
1. ميزات نظام التهوية الذكي
الذكاء: يمكن ضبط حجم التهوية تلقائياً وفقاً لمستويات تلوث الهواء الداخلي، ونشاط الأفراد وعددهم، والرطوبة، وغيرها من الظروف، دون الحاجة إلى تشغيل يدوي. عندما يكتشف مخرج العادم دخول شخص، يفتح فوراً إلى الحد الأقصى من أجل طرد الروائح بسرعة. توفير الطاقة: أثناء إزالة التلوث الداخلي، يمكنه تقليل فقدان الحرارة والتبريد الناتج عن التهوية، ويمكنه ضبط حجم التهوية تلقائيًا وفقًا لعدد الأشخاص، مما يتجنب الهدر غير الضروري.
عدم الضوضاء: يبلغ أقصى تخفيف للصوت عند مدخل الهواء أقل من 42 ديسيبل، ووحدة المروحة العارية أقل من 33 ديسيبل، مما يقلل الضوضاء إلى الحد الأدنى ويحقق حتى تشغيلًا شبه صامت.
2. مبادئ التحكم في نظام التهوية الذكي
يعد نظام التهوية الذكي تطويرًا لنظام التهوية العادي، وهو أكثر ذكاءً من نظام الهواء النقي العادي. يمكن لنظام الهواء النقي المزود بمبادل حراري كامل القدرة قياس جودة الهواء بنفسه؛ وعند تشغيل الجهاز، يمكنه إجراء استبدال الهواء تلقائيًا دون أن يقوم أي شخص بضبط حجم الهواء يدويًا.
2.1 مبدأ التحكم في حجم الهواء المتغير لخزانة الأبخرة
طريقة التحكم: يعتمد عادم خزانة الأبخرة على نظام تحكم TEL لحجم الهواء المتغير (VAV) بطريقة تحكم ثنائية القناة، أي الكشف عن الإزاحة جنبًا إلى جنب مع الكشف عن سرعة سطح التهوية للتحكم في سرعة سطح تهوية خزانة الأبخرة. يتم استخدام نهج مستشعر مزدوج يجمع بين الكشف عن الإزاحة والكشف عن سرعة سطح التهوية للتحكم في سرعة سطح تهوية خزانة الأبخرة. أولاً، يكتشف مستشعر الإزاحة التغيرات في فتحة إطار خزانة الأبخرة، وفي غضون ثانية واحدة، يتحكم في صمام الفراشة لضبط الفتحة المناسبة. بمجرد استقرار موضع الإطار، يقيس مستشعر سرعة سطح التهوية السرعة الفعلية لسطح تهوية خزانة الأبخرة ويجري ضبطًا دقيقًا. يكتشف مستشعر سرعة سطح التهوية سرعة سطح تهوية خزانة الأبخرة في الوقت الفعلي ويطلق إنذارًا فوريًا إذا كانت سرعة السطح عالية جدًا أو منخفضة جدًا. في الحالات غير الطبيعية، يتم تنشيط وضع العادم الطارئ: يفتح نظام التحكم جميع صمامات الهواء بالكامل لتفريغ أقصى حجم هواء يمكن لنظام العادم توصيله، بغض النظر عن القيمة المضبوطة لسرعة سطح التهوية.
[شكل: مخطط تخطيطي لمبدأ التحكم في حجم الهواء المتغير لخزانة الأبخرة؛ تُوسَم خزانة الأبخرة الموجودة على اليسار بصمام فراشة لحجم الهواء المتغير، ومستشعر إزاحة، ومستشعر أشعة تحت الحمراء، ومستشعر سرعة سطح التهوية، ومتصلة عبر أسلاك حمراء بوحدة إمداد الطاقة في أعلى اليمين، وبأسفل بوحدة تحكم AFA3000 لحجم الهواء المتغير]
الشكل 3-6 مبدأ التحكم في حجم الهواء المتغير لخزانة الأبخرة
2.2 طرق التحكم في ضغط الغرفة
2.2.1 طريقة التحكم في تتبع تدفق الهواء بالضغط السلبي للغرفة (هواء العادم)
يقوم كل جهاز مراقبة لحجم الهواء المتغير في خزانة الأبخرة بتغذية راجعة لحجم هواء العادم الحالي وينقل هذه الإشارة إلى وحدة تحكم هواء التعويض في الغرفة، والتي تحسب إجمالي حجم هواء العادم. داخل وحدة تحكم هواء التعويض، تتم مقارنة إجمالي أحجام هواء الإمداد/العادم في الغرفة؛ بناءً على نتيجة المقارنة، يتم تغيير حجم الهواء المضبوط لصمام حجم الهواء المتغير بحيث يتبع هواء الإمداد هواء العادم وفقًا لفرق ثابت، مما يحافظ على حالة الضغط المضبوطة في الغرفة. [شكل: مخطط تخطيطي ثلاثي الأبعاد لطريقة التحكم في تتبع تدفق الهواء بالضغط السلبي للغرفة، يوضح الروابط بين قنوات إمداد وعادم المختبر وصمام فراشة إمداد بحجم هواء متغير، وصمام فراشة عادم بحجم هواء ثابت، وصمام فراشة عادم بحجم هواء متغير، ووحدة تحكم تدفق هواء الغرفة، وغيرها، مع وحدة هواء نقي لتكييف الهواء، ومروحة عادم، وحاسوب مضيف]
الشكل 3-7 طريقة التحكم في تتبع تدفق الهواء بالضغط السلبي للغرفة
[شكل: صورة فوتوغرافية للوحة لمس محلية للغرفة؛ تعرض الشاشة اللمسية في مناطق منفصلة درجة حرارة 26 درجة مئوية، وفرق ضغط -5 باسكال، ورطوبة 50%، وحالة التشغيل طبيعي، وأحجام هواء الإمداد/العادم وغيرها من المعلمات]
الشكل 3-8 اللوحة اللمسية المحلية للغرفة
يمكن إرسال معلمات الحالة التالية إلى نظام BAS:
(1) حجم هواء العادم لكل خزانة أبخرة في الغرفة
(2) قيمة حالة الضغط السلبي للغرفة
(3) أحجام هواء الإمداد والعادم في الغرفة (4) حجم هواء تتبع تدفق الهواء المضبوط للغرفة (العادم الزائد)
(5) قيمة حالة موضع باب الغرفة
(6) حالة مراقبة الغرفة لدى وحدة التحكم
2.2.2 طريقة التحكم في كشف الضغط التفاضلي للغرفة
من خلال مستشعر الضغط التفاضلي، تتم مراقبة قيمة حالة الضغط السلبي للغرفة في الوقت الفعلي. بناءً على المقارنة بين قيمة الضغط التفاضلي الداخلي والقيمة المضبوطة، يقوم متحكم الضغط التفاضلي بضبط حجم هواء الإمداد بحيث يصل إلى قيمة متناسقة مع حجم هواء العادم للغرفة، مما يتيح التحكم في الضغط السلبي للغرفة. [الشكل: مخطط تخطيطي ثلاثي الأبعاد لطريقة التحكم في كشف الضغط التفاضلي للغرفة — يوجد داخل غرفة المختبر صمام فراشة لإمداد الهواء متغير الحجم (متصل بوحدة الهواء الجديد للتكييف)، وصمام فراشة لعادم الهواء ثابت الحجم، وصمام فراشة لعادم الهواء متغير الحجم (متصل بمروحة العادم)؛ ويتصل متحكم تدفق هواء الغرفة بكل صمام هواء عبر إشارات حجم هواء التعويض وحجم هواء العادم، ويتصل عبر واجهة اتصال بالحاسوب المضيف]
الشكل 3-9 طريقة التحكم في كشف الضغط التفاضلي للغرفة
يمكن إرسال معلمات الحالة التالية إلى نظام BAS (نظام أتمتة المباني):
(1) قيمة حالة الضغط السلبي للغرفة
(2) قيمة حالة موضع باب الغرفة
(3) حالة مراقبة الغرفة لدى وحدة التحكم
2.2.3 طريقة التحكم التعويضي
[الشكل: مخطط تخطيطي ثلاثي الأبعاد لطريقة التحكم التعويضي للضغط التفاضلي للغرفة — تم ترتيب خزائن سحب الأبخرة وطاولات المختبر في غرف متعددة بمبنى المختبر؛ تمتد قنوات العادم ذات اللون البني المحمر وقنوات الإمداد الزرقاء عبر الغرف، وتشير الأسهم الخضراء إلى اتجاه دخول وخروج تدفق الهواء الخارجي]
الشكل 3-10 طريقة التحكم التعويضي للضغط التفاضلي للغرفة
2.3 مبدأ التحكم متغير التردد للمراوح
يتم اعتماد طريقة التحكم في الضغط الساكن الثابت للتحكم في التشغيل متغير التردد لوحدات مراوح العادم. وفقًا لخصائص القدرة للمراوح، عندما يزداد حجم الهواء أو ينخفض، ينخفض أو يرتفع الضغط الساكن في قناة المروحة بشكل متناسب. لذلك، يتم تثبيت مستشعر ضغط ساكن للقناة على قناة العادم الرئيسية للمروحة؛ ومن خلال وحدة التحكم ومحرك التردد المتغير، يتم تنظيم سرعة المروحة للحفاظ على الضغط الساكن للقناة، مما ينظم تشغيل النظام في حالة الضغط الساكن الأصلية. وعند انخفاض حجم هواء النظام، يمكن أيضًا تحقيق هدف توفير الطاقة عبر تقنية التردد المتغير.
[الشكل: مخطط تخطيطي ثلاثي الأبعاد لوحدة مروحة العادم؛ تم توصيل خزانة تردد متغير وخزانة DDC (وحدة التحكم الرقمي المباشر) فوق الوحدة، وتم تثبيت مستشعر ضغط تفاضلي على قناة العادم الرئيسية، وتشير الأسهم إلى اتجاه تدفق إشارة التحكم]
الشكل 3-11 مخطط تخطيطي 1 للتحكم متغير التردد لمروحة العادم
[الشكل: مخطط توصيل مبدأ التحكم الكهربائي، يشمل كابلات التغذية الداخلة، وقواطع الدائرة QF1/QF2، والملامسات KM1–KM4، ومحركي تردد متغير VFD اثنين، ومرحلات حرارية؛ يوجد على اليمين مصدر طاقة DDC محجوز مسبقًا، ومصدر طاقة تيار متردد بجهد 24 فولت، ووحدة تحكم DDC، وأطراف توصيل بمستشعر الضغط الساكن؛ تم تصنيف الدوائر في الجزء السفلي على أنها دائرة مروحة عادية، ودائرة مروحة احتياطية، وتوصيل مروحة المحرك، ودائرة الصيانة]
الشكل 3-12 مخطط تخطيطي 2 للتحكم متغير التردد لمروحة العادم [الشكل: مخطط تخطيطي 3 للتحكم متغير التردد لمروحة العادم، وهو مخطط كهربائي يشمل قضبان التوصيل PE/N/L1 L2 L3، وقواطع الدائرة والملامسات، ومحركات التردد المتغير، ومروحتي عادم احتياطيتين متبادلتين، ومستشعر ضغط ساكن للقناة، ووحدة تحكم ضغط ساكن TEL مع كابل محمي]
الشكل 3-13 مخطط تخطيطي 3 للتحكم متغير التردد لمروحة العادم
2.4 التحكم في تكييف الهواء الجديد
2.4.1 أهداف التحكم
2.4.1.1 كشف درجة حرارة ورطوبة الهواء الجديد 2.4.1.2 إنذار الضغط التفاضلي لقطاعي المرشح الابتدائي والمتوسط
2.4.1.3 التحكم في درجة حرارة ورطوبة الهواء الجديد في الشتاء والصيف
2.4.1.4 كشف حالة تشغيل مروحة الهواء الجديد وإنذار الأعطال
2.4.1.5 التحكم بالتردد المتغير لمروحة الهواء الجديد
2.4.1.6 التشابكات: التشابك بين حالة مروحة الهواء الجديد وحالة صمام هواء الإمداد؛ والتشابك بين صمام الماء وحالة مروحة الهواء الجديد
2.4.2 طرق التحكم
2.4.2.1 كشف درجة حرارة ورطوبة هواء الإمداد
تُثبَّت مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة عند مخرج إمداد الهواء الجديد لكشف حالة درجة حرارة ورطوبة هواء الإمداد.
2.4.2.2 إنذار الضغط التفاضلي لقطاعي المرشح الابتدائي والمتوسط
تُثبَّت مفاتيح الضغط التفاضلي قبل المرشحات وبعدها لكشف الضغط التفاضلي عبر قطاعي المرشح الابتدائي والمتوسط. إذا تجاوز الضغط التفاضلي المكتشف نطاق الضغط التفاضلي المقنن للمرشح، يتم عرض إنذار انسداد المرشح في محطة العمل.
2.4.2.3 التحكم في درجة حرارة ورطوبة الهواء الجديد في الشتاء والصيف
تُؤخذ درجة حرارة ورطوبة هواء الإمداد لوحدة تكييف الهواء الجديد كقيم درجة حرارة ورطوبة مقاسة فعليًا، وتعمل كأهداف خاضعة للتحكم في نظام تكييف الهواء.
في الشتاء، يتم التحكم في رطوبة ودرجة حرارة هواء الإمداد من خلال التحكم في صمام الماء الساخن/المبرد وصمام ترطيب البخار. يشير موسم الانتقال عمومًا إلى الفترة التي يمكن أن تلبي فيها درجة حرارة ورطوبة الهواء الجديد المتطلبات؛ ويُترك عمومًا دون تحكم. حسب الحاجة، يمكن تقصير هذه الفترة أو حتى إلغاؤها بالكامل، مع تخصيص ذلك الوقت مباشرة لتشغيل الشتاء (التدفئة) أو الصيف (التبريد).
أهداف التحكم في هواء الإمداد:
الصيف: t=25℃ ± 2℃، φ=60% ± 10%
الشتاء: t=20℃، φ=50% ± 10%
طريقة التحكم في الصيف:
التحكم في صمام تنظيم ملف التبريد لمعالجة الهواء حتى يصل إلى نقطة الندى الداخلية؛
ثم استخدام ملف التسخين لجعله يصل إلى درجة حرارة هواء الإمداد المطلوبة.
2.4.2.4 كشف حالة تشغيل مروحة الهواء الجديد وإنذار الأعطال
يُستخدم مفتاح الضغط التفاضلي لكشف حالة تشغيل مروحة الهواء الجديد، وتُؤخذ إشارات ردود الفعل الموضعية من كل من صمامات الماء الساخن والمبرد. يقارن النظام إشارات الأوامر بإشارات ردود الفعل؛ إذا تم العثور على انحراف خطير، يتم إطلاق إنذار في محطة العمل.
2.4.2.5 التحكم بالتردد المتغير لمروحة الهواء الجديد
تخضع مروحة الهواء الجديد للتحكم بالتردد المتغير، مع التحكم في التشغيل/الإيقاف والسرعة من خلال محرك تردد متغير. الهدف التحكمي لحلقة التحكم في السرعة هو الضغط الساكن (التفاضلي) الطرفي لكل نظام فرعي، مع الحفاظ على الضغط التفاضلي عبر صمامات الفراشة في نظام الهواء الجديد ضمن نطاق تشغيلها الطبيعي. يُستخدم التحكم PID؛ ويتم تحديد نقطة الضبط المستهدفة في الموقع، ويتم تحديد السرعة الابتدائية في الموقع.
2.4.2.6 التشابكات
مروحة الهواء الجديد متشابكة مع حالة صمام هواء الإمداد؛
صمام الماء متشابك مع حالة مروحة الهواء الجديد.
[الشكل: مخطط تخطيطي للتحكم بالتردد المتغير لمروحة العادم — وحدة تكييف هواء مجمعة وقنوات هواء حمراء، مع أسهم تربط خزانة التردد المتغير، وخزانة DDC، ومستشعر الضغط التفاضلي للإشارة إلى علاقات إشارات التحكم]
الشكل 3-14 مخطط تخطيطي للتحكم بالتردد المتغير لمروحة العادم
2.4.2.7 التحكم في تسلسل بدء التشغيل والإيقاف
يقوم المتحكم بتنفيذ تسلسلات بدء التشغيل والإيقاف التالية:
بدء التشغيل: مروحة العادم ← صمام الهواء الجديد لمروحة الهواء الجديد ← مروحة الهواء الجديد
الإيقاف: مروحة الهواء الجديد ← صمام الهواء الجديد ← مروحة العادم
يمكن إرسال معلمات الحالة التالية إلى نظام BAS:
(1) قيمة حالة درجة حرارة الهواء الجديد في الغرفة
(2) إنذار المرشح الابتدائي
(3) إنذار المرشح المتوسط
(4) حالة الحماية من الصقيع
(5) حالة صمام تشغيل/إيقاف الهواء الجديد (6) موضع صمام تنظيم الماء المبرد
(7) قيم حالة درجة حرارة ورطوبة المجاري الهوائية
(8) حالة صمام الترطيب
(9) حالة تشغيل مروحة الإمداد
(10) تردد تشغيل محرك التردد المتغير لمروحة الإمداد
(11) إنذار عطل محرك التردد المتغير
(12) الضغط الساكن لمجرى هواء الإمداد
(13) حالة تشغيل مروحة العادم (واحدة قيد التشغيل، والأخرى في وضع الاستعداد)
(14) تردد تشغيل مروحة العادم (واحدة قيد التشغيل، والأخرى في وضع الاستعداد)
(15) عطل محرك التردد المتغير لمروحة العادم (واحدة قيد التشغيل، والأخرى في وضع الاستعداد)
(16) الضغط الساكن لمجرى هواء العادم
2.5 مراقبة المختبر
2.5.1 اتصال شبكة مراقبة نظام خزائن الأبخرة
يمكن توصيل جميع أجهزة المراقبة بنظام إدارة المباني (BMS) أو بجهاز كمبيوتر مراقبة، مما يحقق المراقبة في الوقت الفعلي لكل خزانة أبخرة.
[شكل: مخطط توضيحي لاتصال الشبكة لثلاثة أنواع من أجهزة المراقبة — أجهزة مراقبة خزائن الأبخرة، وأجهزة مراقبة الضغط الساكن للمجاري الهوائية، وأجهزة مراقبة حالة ضغط الغرفة — متصلة عبر خطوط خضراء بمضيف نظام إدارة المباني وثلاث شاشات كمبيوتر مراقبة]
الشكل 3-15 اتصال شبكة مراقبة نظام خزائن الأبخرة
2.5.2 بنية شبكة التحكم الآلي لتهوية المختبر
يحقق تكامل شبكة التحكم المركزي لخزائن أبخرة المختبر، والتحكم في غرف المختبر، والتحكم في معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).
[شكل: مخطط توضيحي لبنية شبكة التحكم الآلي لتهوية المختبر؛ يوجد في الأعلى كمبيوتر مراقبة وطابعة، متصلان عبر ناقل شبكي موسوم بـ TCP/IP بمجموعات متعددة من أجهزة التحكم الميدانية/عقد التحكم في خزائن الأبخرة بالأسفل]
الشكل 3-16 بنية شبكة التحكم الآلي لتهوية المختبر
2.5.3 محطة الإدارة المركزية
تتكون محطة العمل المركزية للإدارة والتشغيل من كمبيوتر واحد وطابعة واحدة. باستخدام بيئة متعددة المهام مثل ويندوز كمركز لإدارة وجدولة النظام، يحقق برنامج محطة العمل الإشراف والإدارة المركزيين للنظام بأكمله، وتقديم التوجيه بشأن مخططات التشغيل، ومراقبة وجدولة وإدارة جميع المعدات الخاضعة للتحكم، مما يحقق التحكم عن بُعد في المعدات.
[شكل: لقطة شاشة لواجهة برنامج نظام المراقبة المركزي؛ يُظهر شريط العنوان برنامج نظام إدارة المختبر وTEL؛ تعرض الشاشة مشهد مراقبة ثلاثي الأبعاد لخزائن أبخرة المختبر، مع عرض في الجانب الأيمن هواء الإمداد 7000CMH، وهواء العادم 8000CMH، والضغط التفاضلي 10Pa، ودرجة الحرارة 25℃، والرطوبة 50%، ويعرض في الأسفل FH01 وFH02 وFH03 وFH04 وFH05 وFH06 وزر “رجوع”]
الشكل 3-17 نظام المراقبة المركزي 1 [شكل: ثلاثة أجهزة كمبيوتر متكاملة Apple iMac بجانب بعضها تعرض واجهة برنامج “نظام المراقبة المركزي” ذات السمة الداكنة؛ تعرض الشاشتان اليسرى واليمنى منحنيات الاتجاه/السجل التاريخي، بينما تعرض الشاشة الوسطى لوحة قائمة البيانات]
الشكل 3-18 نظام المراقبة المركزي 2
ثانياً. التحكم الذكي لأنظمة تكييف الهواء النظيف
لكي يصبح نظام تنقية الهواء النقي ذكياً، يجب أولاً ضمان المراقبة الدقيقة. تُستخدم أجهزة مراقبة الهواء لمراقبة معلمات جودة الهواء بدقة مثل PM2.5 ودرجة الحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون (CO₂) والمركبات العضوية المتطايرة الكلية (TVOC)، مما يوفر أساساً لترشيح الهواء وتنقيته، ويجعل أيضاً تأثير تشغيل نظام تنقية الهواء النقي ملموساً بشكل مباشر بحيث يمكن عرض جودة الهواء الداخلي بشكل حدسي. يمكن عرض نتائج مراقبة الهواء بشكل حدسي بطرق متعددة، مثل على أجهزة التلفزيون الذكية والشاشات الكبيرة وأجهزة PAD والهواتف المحمولة؛ كما يمكن الاطلاع على منحنيات جودة الهواء التاريخية وتحليل تأثير تشغيل المعدات، مما يمكّن موظفي الإدارة من الاطلاع أولاً بأول على جودة الهواء وحالة تشغيل المعدات في الوقت المناسب. من خلال اللوحة اللمسية، يمكن ضبط معلمات تشغيل المعدات (عتبات PM2.5 وCO₂ وTVOC ودرجة الحرارة/الرطوبة) بكل سهولة؛ وبناءً على نتائج الكشف في الوقت الفعلي والمعلمات التشغيلية المضبوطة مسبقاً، يمكن لمعدات تنقية الهواء النقي (على سبيل المثال: مفاتيح صمامات الهواء، وسرعة المروحة، وتشغيل/إيقاف الوحدة بالكامل) العمل بذكاء. وهو ما يوفر الطاقة من ناحية، ويتيح تخصيص جودة الهواء الداخلي وفقاً للاحتياجات الفردية من ناحية أخرى.
فيما يلي وظائف المراقبة والتحكم وطرق التحكم الخاصة بوحدة الهواء النقي الذكية التابعة لنظام تنقية الهواء النقي:
-
مراقبة الحالة والكشف. يتم كشف حالة المرشحات الأولية والمتوسطة وشبه HEPA، ومفاتيح الضغط التفاضلي للمروحة، وحالة التشغيل وإنذارات الأعطال لمحركات التردد المتغير للمروحة، بالإضافة إلى إنذارات انسداد المرشحات.
-
تنظيم درجة الحرارة والرطوبة. (1) التحكم التلقائي في درجة حرارة هواء الإمداد: في فصل الشتاء، يتم ضبط درجة فتح صمام الماء الساخن تلقائياً لضمان بقاء درجة حرارة هواء الإمداد عند القيمة المضبوطة؛ وفي فصل الصيف، يتم ضبط درجة فتح صمام الماء المبرد تلقائياً لضمان بقاء درجة حرارة هواء الإمداد عند القيمة المضبوطة. (2) التحكم التلقائي في رطوبة هواء الإمداد.
-
التحكم في نظافة الهواء. من خلال توفير ثلاث مراحل ترشيح — مرشحات الهواء الأولية والمتوسطة ومرشحات HEPA — يتم الوصول بالهواء إلى مستوى النظافة المطلوب.
-
التحكم في المروحة. يُجهز صندوق تحكم المروحة بمفتاح اختيار بين الوضع اليدوي والوضع التلقائي، ويُبقى المفتاح عادةً في الوضع التلقائي. يقوم مركز المراقبة بالتحكم عن بُعد في المروحة عبر نظام التحكم التلقائي، أو يقوم بالتحكم تلقائياً في تشغيل وإيقاف المروحة وفقاً لجدول زمني تم تصميمه مسبقاً.
-
التحكم المتشابك. ترتبط الصمامات التنظيمية الكهرومغناطيسية ومخمدات الهواء النقي ارتباطاً متشابكاً مع عملية تشغيل المروحة. عند تشغيل مروحة الإمداد، يفتح صمام الماء المبرد (صمام الماء الساخن) ومخمد الهواء النقي، ويتم تنظيم عمل صمام الماء المبرد (صمام الماء الساخن)؛ وبعد توقف المروحة، تغلق تلقائياً مخمدات الهواء النقي والهواء العائد والصمامات التنظيمية الكهربائية والصمامات اللولبية. بعد تشغيل المروحة، إذا كان الضغط التفاضلي الواقع عليها كبيراً للغاية، يتم تفعيل إنذار عطل وتتوقف المروحة بشكل متشابك. ترتبط وحدة الهواء النقي ارتباطاً متشابكاً مع وحدة تكييف الهواء: يجب تشغيل وحدة الهواء النقي أولاً قبل التمكن من تشغيل وحدة تكييف الهواء.
يُوضح الشكل 3-19 تكوين مختلف نقاط إدخال التناظرية (AI) وإخراج التناظرية (AO) والإدخال الرقمي (DI) والإخراج الرقمي (DO) لنظام الهواء النقي. [الشكل: مخطط نظام مراقبة وحدة الهواء النقي لتكييف الهواء التنقيحي. يمر قناة الهواء النقي بالتتابع عبر المرشح الابتدائي، ومروحة الإمداد (المجهزة بصندوق تحكم كهربائي متغير التردد)، والمرشح المتوسط، ومرشح HEPA الفرعي، ومبرد السطح، والمرطب؛ وتتوفر نقاط مراقبة مثل صمام الهواء UV-101، والمصباح فوق البنفسجي، ومستشعرات درجة الحرارة TE-101/TE-102، وصمام تنظيم الماء الساخن/المبرد TV-101، وصمام الترطيب MV-101، مع تحديد مواصفات الكابلات مثل 4×1.5، و2×1.5، و8×1.5، و(2×1.5)+(4×1.5)؛ ويوجد أسفل المخطط جدول توصيلات ميدانية لـ DDC مقسم إلى صفوف لـ AI وDI وAO وDO وإمداد الطاقة (24 فولت)، بإجمالي 4 و8 و2 و3 نقاط على الجانب الأيمن، وصفان في أسفل الجدول مخصصان لـ “رقم التوصيل” و"رقم صندوق DDC المتصل"]
الشكل 3-19 مخطط نظام مراقبة وحدة الهواء النقي لتكييف الهواء التنقيحي
[الشكل: مخطط التحكم الجماعي لوحدات نظام تنقية تكييف الهواء. تتصل أغطية الحماية من الطقس بنظام العادم ونظام سحب الهواء على التوالي؛ ويتصل صندوق التوزيع بنظام التحكم الرئيسي عبر مصدر طاقة منظم الجهد وموصلات التيار المتردد؛ وتتصل مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة الخارجية، ومستشعر نقاء الهواء، ومستشعرات درجة الحرارة والرطوبة الداخلية بنظام التحكم الرئيسي؛ ويراقب نظام التحكم الرئيسي مكيف الهواء 1 ومكيف الهواء 2 بشكل منفصل عبر محولات التيار، ويتصل بالحاسوب المضيف عبر RS485/GPRS]
الشكل 3-20 مخطط التحكم الجماعي لوحدات نظام تنقية تكييف الهواء