بفلم أ. حنان المطيري 

معهد التمريض

إن قطاع التعليم من القطاعات التي استخدمت الذكاء الاصطناعي وتأثرت بشكل مباشر وملموس بكل تقنيه من تقنيات الذكاء الاصطناعي خصوصاً في هذه الآونه حيث انتعاش الذكاء الاصطناعي بشكل ملحوظ ومتسارع هذا بالاضافه إلى تأثيره الذي يمتد على كافة عناصر العملية التعليمية من الطلاب، المعلمين ، الإدارات التعليمية، الممارسات التدريسية و حتى الإجراءات التقيمية. إن الهدف من استخدام تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي هو تمكين المعلمين و الطلاب من تطوير إنتاجيتهم و كذلك تقديم الحلول المستمرة لتطوير العملية التعليمية وزيادة فاعليتها لكن أولاً ماهو مفهوم الذكاء الاصطناعي في التعليم؟ يتمثل الذكاء الاصطناعي في إنشاء و تطوير أنظمة و برمجيات قادرة على محاكاة العقل البشري و تنفيذ مهام معقدة تكون قادرة على التعلم من التجارب و الاستنتاج والتنبؤ وحل المشكلات و غيرها من مهارات يتميز بها الانسان، يستخدم الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات التعليمية و توفير تجارب تعليمية مخصصة لكل طالب. إن استخدام الذكاء الاصطناعي في التعليم يتيح العديد من الفوائد. نذكر منها أولاً :تحسين تجربة التعلم حيث يمكن للذكاء الاصطناعي توفير تجربة تعليمية فردية و مخصصة لكل طالب مما يسمح بالتعلم بشكل أكثر فعالية و تحقيق أفضل النتائج .ثانياً :توفير ردود فعل فورية حيث يتم تحليل نتائج الطلاب وتقديم تغذية راجعة فورية. ثالثاً :توفير الوقت و الجهد مما يتيح لكلٍ من المعلمين و المتعلمين التركيز بشكل أكبر على جوانب التعليم. أما بالنسبة لإمكانيات الذكاء الاصطناعي في التعليم فهي عظيمة وغاية في الفاعلية منها على سبيل المثال تحليل البيانات والتنبؤات ، حيث يمكن تحليل كميات ضخمة من البيانات المتاحة من سجلات التعلم ونتائج الاختبارات والتي من خلالها يمكن تحديد نقاط القوة و الضعف و فهم نمط أداء الطلاب وتوقع المشكلات المستقبلية واقتراح استراتيجيات ملائمة لكل طالب. فالذكاء الاصطناعي يستطيع أن يحسن تجربه التعلم لكل طالب عن طريق تخصيص المحتوى والأسلوب التعليمي الملائم لاحتياجات الطالب الفردية، كما يوفر موارد تعليمية ملائمة و متجددة تحقق الاستفادة للطالب و تحفزه. كذلك من أهم إمكانيات الذكاء الاصطناعي قدرته على تحسين تفاعل المتعلمين مع المحتوى فهو يستخدم أساليب و تقنيات مبتكرة لزيادة تفاعل المتعلمين مع المحتوى كاستخدام الواقع الافتراضي لإنشاء تجارب تعليمية مثيرة للاهتمام كما يقدم تعليمات و إرشادات شخصية لكل طالب وتمنحه ردود فعل فورية مما يعزز من عملية التفاعل لتحقيق الاستفادة القصوى من المحتوى التعليمي. على الرغم من كل هذه المزايا و الفوائد الجلية إلا أن هناك عيوب و تحديات نواجهها عند استخدام الذكاء الاصطناعي في التعليم. هناك تأمين و حماية البيانات الشخصية لكل من الطلاب و المعلمين على حد السواء. التأثير السلبي على دور المعلم في حال الاعتماد الكلي على الذكاء الاصطناعي في التعليم. غياب التواصل الاجتماعي بين الطلاب والمعلمين والذي يتم في بيئة الفصول الدراسية وتلاشي قيم الإنسانية كالتعاون والتضامن بين الأفراد. كذلك تعزيز العزلة الاجتماعية وأثرها على التواصل بين الافراد وصعوبة الاندماج في المجتمع. هناك أيضاً الفجوة المعرفية وتباين قدرات المؤسسات التعليمية على تحمل التكلفة المادية المرتفعة لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي. لكن بالرغم من كل هذه التحديات و المصاعب الا إنه من المتوقع ان يزداد استخدام الذكاء الاصطناعي في التعليم في السنوات القادمة وهذا يحظى بشعبية متزايدة في الأوساط التعليمية ولضمان تحقيق الاستفادة القصوى من هذه التكنولوجيا التعليمية لابد من أن تضع المؤسسات التعليمية خطة تعليمية طويلة الأجل تركز فيها على تدريب المعلمين والمتعلمات على استخدامها بفعالية كما يجب تطوير بنية تحتية تقنية قوية قادرة على التغلب على عيوب وتحديات استخدام الذكاء الاصطناعي.

ازداد الاعتماد على الهاتف بشكل كبير وازدادت أهميته في حياتنا اليومية حيث يشغل أكثر من 88% من وقتنا، فأصبح الهاتف جزء لا يتجزأ من حياتنا اليومية حيث يتم استخدامه في المنزل، العمل، المستشفى، وحتى أثناء السير في الشارع، وذلك يفتح باب العديد من الفرص والربح لمنشئي ومطوري التطبيقات الهاتفية.

إن الصحة هي الأهم في حياة الإنسان ويجب المحافظة عليها من خلال اتباع أسلوب حياة صحي لتقليل أخطار الإصابة بالأمراض، من أهم التطبيقات التي تساهم في ذلك وتسهل الحياة اليومية هي فئة التطبيقات الصحية، التي تساهم في الحفاظ على صحة الإنسان من خلال المميزات العديدة التي توفرها. من التطبيقات الصحية التي نسلط الضوء عليها:

My Therapy تطبيق

يتيح التطبيق إمكانية حفظ وتسجيل الوصفات الطبية وتسجيل قياسات الفرد الطبية مثل معدل السكر وضغط الدم، يتميز التطبيق أيضاً بخاصية التذكير بموعد الأدوية وأيضاً تسجيل وحفظ الأعراض أو الانتكاسات التي تواجه الفرد في حياته اليومية.

Daily Workouts تطبيق

كلنا يعلم الفوائد العديدة للرياضة منها تقوية القلب وزيادة ضخ الدم في الجسم وذلك يعود بالفائدة على صحة الانسان وزيادة مقاومته للأمراض، يتيح هذا التطبيق العديد من التمارين الرياضية اليومية التي تحافظ على الصحة واللياقة البدنية.

Heartify تطبيق

يعتمد هذا التطبيق اعتماد كلي على الحساسات المتواجدة في الأجهزة الذكية ، يتم استخدام هذه الحساسات لقياس وقراءة نبضات القلب وعرضها للمستخدم، يتم أيضاً حفظ سجل بنبضات قلب المستخدم يومياً وأسبوعياً والمقارنة فيما بينها، وقياس نسبة التوتر والطاقة للمستخدم.

هل سيتغلب التعليم الإلكتروني على التعليم التقليدي؟

أجبرت جائحة كورونا العالم أجمع على التحول من الحياة الواقعية إلى الحياة الافتراضية في جميع مجالات الحياة بما في ذلك مجال التعليم، فأصبح التعليم التقليدي يُستبدل بالتعليم الإلكتروني حتى بعد الانتهاء من الجائحة، فهل سيتغلب التعليم الإلكتروني على التعليم التقليدي؟

التعليم التقليدي:

يعد التعليم التقليدي من أقدم طرق التعليم التي عرفها الإنسان، وهو أكثر أساليب التعليم انتشاراً في العالم ونرى ذلك في المدارس التي يذهب إليها أطفالنا يومياً، فهو عملية التعليم التي تتم بين المعلم والمتعلم من خلال تواصلهما مباشرةً وتواجدهما جسدياً في نفس المكان والزمان.

مميزات التعليم التقليدي:

·       التواصل الاجتماعي: حيث يسهم في تطوير شخصية الطالب وصقل مهاراته الاجتماعية.

·       تطوير العلاقات الشخصية: يساعد الطالب على إنشاء علاقات قد تمتد لأعوام عديدة.

·       تعزيز روح التعاون بين الطلبة: والذي يسهم في إعداد الطالب للحياة العلمية والعملية المستقبلية.

عيوب التعليم التقليدي:

·       يستوجب حضور المتعلم شخصياً

·       قد يتم الاستغناء عنه في الجائحات العالمية

·       قد يعوق من تطور المنظومات التعليمية

 التعليم الإلكتروني:

يشكل التعليم الإلكتروني أهمية كبيرة في العملية التعليمية الحديثة من خلال تطوير ومواكبة المنظومات التعليمية في الدول المتطورة، فهو التعليم الذي لا يستوجب وجود المعلم والمتعلم في نفس المكان والزمان، بل من الممكن أن يكون المعلم في مكان والمتعلم في مكان آخر وما يربطهم هو التطبيقات المختلفة المتخصصة في التعليم الإلكتروني.

مميزات التعليم الإلكتروني:

·       سهولة الوصول إلى المعلومات والدروس في أي مكان وزمان

·       إمكانية إعادة وتسجيل الدروس الفائتة

·       المساهمة في تطوير المنظومة التعليمية من خلال استخدام أحدث تقنيات التعليم.

عيوب التعليم الإلكتروني:

·       لا يمكن استخدام التعليم الإلكتروني في جميع التخصصات، معظم التخصصات تحتاج إلى تطبيق عملي وحضور شخصي مثل تخصصات الطب والهندسة.

·       قلة التركيز

·       أضرار صحية مثل ضعف النظر وآلام الجسد

من أشهر التطبيقات الإلكترونية التي تساهم في التعليم الإلكتروني:

·       Microsoft Teams

·       Baims

·       Uula

·       Coursera

·       Future Learn

·       Alison

بقلم : عبدربه محمد عبدربه عاشور

قسم الكهرباء – المعهد المهني

نظام سمارت هوم هو أحد تطبيقات (internet of things) IOT  الذي يسمح لنا بالتحكم في الإنارة المنزلية والأجهزة الكهربائية بشكل عام ومراقبتها عن بعد لاسلكياً من خلال الهواتف الذكية عبر شبكات الواي فاي المحلية وعبر الإنترنت، وبهذه الطريقة بمكننا التحكم

في المكونات الكهربية من خلال الهاتف المحمول الخاص.

ما هي مكونات نظام سمارت هوم؟

يعتمد نظام سمارت هوم بشكل رئيسي على موديول يقوم بالاتصال بشبكة الواي فاي ويحتوي على مجموعة من المفاتيح الالكترونية و يسمي ( المتحكم ).

وتختلف المتحكمات عن بعضها البعض بشكل عام من حيث عدد الخطوط التي تدعمها فهناك المتحكمات الكبيرة المركزية التي تدعم 12 خط أو أكثر وهناك المتحكمات الصغيرة اللامركزية التي تدعم خطين أو 4 خطوط.

ويتم توصيل تلك المتحكمات بطريقة معينة لتعمل بالتوازي مع مفاتيح الكهرباء ثلاثية الأطراف الخاصة بالإنارة أو الأجهزة الكهربائية.

كيف يعمل نظام سمارت هوم؟

يعمل نظام سمارت هوم عن طريق تطبيق يتم تحميله على الهاتف الذكي يقوم بربطه بالمتحكمات عبر شبكة الواي فاي لتتمكن من مراقبة الأجهزة المتصلة والتحكم بها بشكل لحظي.

و في المتحكمات الحديثة يتم الربط أيضا على مستوي شبكة الإنترنت حيث يُمكنك ذلك من مراقبة الأجهزة والتحكم بها بشكل لحظي من أي مكان بالعالم.

مبدأ عمل أي نظام سمارت هوم:

في أي نظام سمارت هوم هناك ثلاث عناصر رئيسية:

الهاتف الذكي ـ الشبكة ـ المتحكمات وبه مجموعة من المتحكمات متصلة بشبكة الواي فاي:

ـ المتحكمات المتصلة بمجموعة من الأجهزة ( الإنارة ـ التكييف ـ المروحة ـ التلفزيون )

ـ يتم إصدار الأوامر عن طريق الهاتف الذكي .

ـ الأوامر تنتقل عن طريقة الشبكة ( الواي فاي أو الإنترنت).

ـ تقوم المتحكمات بتنفيذ الأوامر في الأجهزة المتصلة بها .

في نفس الوقت المتحكمات تبث تقارير مثل ما هو واضح من البرنامج الموجود علي الهاتف الذكي ( التكييف لا يعمل و المراوح تعمل ـ و يوجد إنارة شغالة .... تقارير تصدرها المتحكمات وترسلها عن طريق شبكة الواي فاي ليتم عرضها على شاشة التليفون الذكي Smartphone

أنواع متحكمات سمارت هوم و الفرق بينها :

تختلف المتحكمات بشكل رئيسي من حيث:

• عدد الخطوط التي تدعمها .
• القدرة الكهربائية لكل خط.
• دعم نظام ديفاتير ( لتعمل بجانب المفاتيح التقليدية)
• إمكانية التحكم عبر شبكة الانترنت
• خاصية Self - Optimization
• درجة الحماية و الخصوصية.
• عدد المتحكمات التي يمكن توصيلها على نفس الشبكة.

1. عدد الخطوط التي تدعمها :  متحكمات تدعم (خط واحد ـ  متحكمات خطين ـ  متحكمات أربع خطوط  ـ متحكمات 6 خطوط ـ متحكمات 12 خط ـ ..... )

2. القدرة الكهربائية لكل خط:  كم واط يمكن تحميله على كل خط .

3. دعم نظام الديفاتير : حتى يعمل النظام بجانب المفاتيح التقليدية لأن المتحكم الذي لا يدعم نظام الديفاتير يتسبب بمشكلة كبيرة لأن التحكم يكون بالموبايل فقط.

4. إمكانية التحكم عبر شبكة الإنترنت.

5. خاصية Self – Optimization : هذا الجهاز متصل بشبكة الواي فاي فتكون الإشارة قوية أحياناً وضعيفة أحياناً، سرعة نقل البيانات تختلف من وقت لآخر فيجب أن يتوفر في المتحكمات هذه الخاصية تجنباً لمشاكل الشبكات.

6. درجة الحماية و الخصوصية.

7. عدد المتحكمات التي يمكن توصيلها على نفس الشبكة: وتتوفر في الأماكن الكبيرة والمتحكم الموجود بالصورة من النوع Axun Automationيدعم 4 خطوط ـ 2200 وات لكل خط ، ويمكن لهذه المتحكمات عن طريق مديولات رفع عدد الأحمال بشكل لا نهائي ـ يدعم نظام ديفاتير والتحكم عن طريق الإنترنت ـ بها خاصية Self Optimization ـ وهي مناسبة مناسب للأماكن الكبيرة.

تطبيقات عملية على نظام سمارت هوم:

1. التحكم في الإنارة عن طريق الهواتف الذكية.

2. التحكم في الأجهزة المنزلية عن طريق الأجهزة الذكية.

3. الإنارة التلقائية المعتمدة على مستشعرات الحركة أو الحرارة.

4. التحكم في درجة حرارة المكان بشكل آلي.

5. التحكم في مواتير ضخ المياه وأنظمة الري الحديثة.

6. أنظمة الحماية الحديثة وأجهزة الإنذار.

7. التحكم في محابس الغاز الطبيعي عن طريق الهواتف الذكية.

8. التحكم في الأبواب و الشبابيك والستائر عن طريق محركات سيرفو  وأي شيء تقريبأ.

و الكثير من التطبيقات الأخرى التي يمكن ابتكارها والإبداع فيها...

الطرق المختلفة لتركيب أنظمة سمارت هوم:

أ. التحكم التلقائي بناء على المستشعرات:  فيها يتم توصيل المستشعرات في المكان المناسب و ربطها مباشرة بالخطوط المراد التحكم بها.

ب ـ التحكم عن طريق الهواتف الذكية :

يوجد ثلاث أنظمة للتحكم ( أنظمة التحكم المركزية ـ أنظمة التحكم الشبة مركزية ـ أنظمة التحكم اللامركزية)

أولا أنظمة التحكم المركزية:

يعتمد نظام سمارت هوم المركزي على متحكم كبير ( 12 خط أو أكثر ) و يتم تركيبه بالقرب من لوحة التوزيع الرئيسية، ويتم توصيله بكل مفاتيح المنزل عن طريق مد ( سلكين لكل مفتاح ) بداخل الجدران، ويتميز هذا النظام بأعلى معدلات الاستقرار والسرعة  وتكون كل مكونات النظام مخفية بالكامل بداخل الجدران فلا يؤثر مطلقا على ديكور المكان، ويتم تنفيذه في حالة أن المكان المراد التركيب فيه تحت التأسيس.

ثانيا أنظمة التحكم  الشبه مركزية:

يعتمد نظام سمارت هوم الشبه مركزي على متحكمات متوسطة ( 6 خط مثلا) يتم تركيب متحكم بكل غرفة، و يتم توصيله بكل مفاتيح الغرفة عن طريق مد ( سلكين لكل مفتح) بداخل الجدران، ويتم تنفيذه في حالة أن المكان المراد التركيب فيه تحت التأسيس وعدم الرغبة في مد الكثير من الأسلاك عبر الجدران، كما يوجد لكل غرفه نظام تحكم مركزي مستقل بذاته في التركيب، وتتصل الغرف ببعضها لاسلكياً لتعمل كنظام متكامل يمكن التحكم به من الهاتف الذكي.

ثالثاً أنظمة التحكم اللامركزية:ـ

يعتمد نظام سمارت هوم اللامركزي على مجموعة من المتحكمات الصغيرة ( 2 خط أو 4 خط ) و يتم تركيبها مباشرة تحت مفاتيح الإنارة، وتوصيلها بالمفاتيح مباشرة دون الحاجة لمد أي أسلاك بداخل الجدران، كما يتميز هذا النظام بسهولة وسرعة تنفيذه حتى بعد التشطيب، وغالباً ما يتم تنفيذه في حالة إذا ما كان المكان المراد التركيب فيه قد تم تشطيبه بالفعل، وتتصل المتحكمات ببعضها لاسلكياً لتعمل كنظام متكامل يمكن التحكم به من الهاتف الذكي، ومن مميزاته كذلك تمتعه بالخصوصية أكثر بحيث يمكن للفرد التحكم بالغرف الخاصة به فقط دون الحاجة لرؤية الغرف الأخرى، ومكن تنفيذه بعد التشطيب. 

إعداد الزميل/ عبدالله عبد الوهاب

تحرص كبرى الشركات على دعم عملية توصيل بضائعها ومنتجاتها من خلال التعامل مع عدة وسائل متاحة ابتداءً من السيارات والدراجات ووصولاً إلى طائرات "الدرون"، فقد كشفت أمازون مؤخراً عن وسيلة جديدة للتوصيل وهي عبارة عن سيارة ذاتية القيادة من دون سائق، حيث أتت هذه الخطوة لتدعم وتسهل عملية توصيل المنتجات من خلال الطلب وتسجيل الطلب وثم تتبع السيارة للموقع، وعند وصولها يتم طلب رمز سري ورقم الشحنة.

 أمازون ليست الشركة الوحيدة في هذا المجال، فقد بدأت أيضاً "دومينوز بيتزا" بتجربة وتطوير توصيل الطلبات بسيارات مزودة بسخانات لإبقاء البيتزا ساخنة عند الوصول كما يكن الدفع بتقنية الـ " التاب" بدلاً من الدفع النقدي.

توفر خدمة توصيل الطلبات من غير سائق مزايا عديدة للشركات، التي تصب في مصلحتها مثل توفير الوقود والتوصيل السهل من خلال التحكم بالسيارة عبر تقنية الجيل الخامس.

وكما أن لهذه الخدمة مزايا وايجابيات فهناك بعض العيوب وأوجه القصور التي تشوبها مثل عدم إمكانية تغطية كافة المناطق ونعني بذلك المناطق الريفية، كما أن القيادة في الطرق العامة بجانب بعض المستهترين قد يُعرض عملية التوصيل للعطل أو السطو، ولعل أكبر مشكلة تواجه هذه الخدمة، هي معارضة ومخاوف سائقي التوصيل على مستقبلهم الوظيفي فيمكن أن يتم  الاستغناء عنهم وعن خدماتهم بهدف التوفير، إلا أن بعض الشركات مثل "تيسلا" و"فولفو" أكدوا على أهمية وجود سائق داخل السيارة الذاتية القيادة للإشراف والتدخل في حال حدوث أي طارئ، كما كشفت كلا الشركتين عن شاحنات كبيرة ذاتية القيادة بحيث يمكن للسائق الاسترخاء وتناول الطعام أثناء الرحلة وتكون مزودة بمرافق خاصة كالمطبخ الصغير ودورة مياه وسرير للنوم وهو الأمر الذي سيزيد انتاجية وفعالية السائقين وتقليل الارهاق والتعب.

مفهوم علم الميكانيكا والحركة

م : احمد صالح الوكاع

معهد التدريب المهني

ما هو علم الميكانيكا ؟

علم الميكانيكا هو العلم الذي يهتم بدراسة حركة الأجسام عند تعرضها للقوى المختلفة أو حتى عند كون الجسم في حالة السكون، ومن أهم مظاهر الحركة التي يتم دراستها هي قدرة القوى المختلفة في التأثير على الأجسام وبالتالي كيفية تأثير هذه الأجسام على بعضها، حيث يستطيع الشخص معرفة سلوك الجسم عن طريق معرفة القوى المؤثرة عليه.

يمكننا القول بأن علم الميكانيكا يعتبر هو أول وأكثر أنواع العلوم تطوراً، حيث نجح هذا العلم في دراسة حركة القمر والأرض والعديد من الكواكب والكويكبات الأخرى، وينقسم هذا العلم إلى ثلاثة أنواع :

1- علم السكون : وهو العلم الذي يختص بدراسة القوى المؤثرة في الجسم الساكن .

2- علم الحركة المجردة : يعمل هذا العلم على دراسة الحركات المحتملة لجسم أو عدة أجسام.

3- علم الحركة : أما هذا النوع من العلم فيقوم بدراسة وتنبؤ الحركة المحتملة في ظروف معينة.

كما يمكن يمكن تقسيم علم الميكانيكا أيضاً تبعاً لنظام الأجسام الذي يراد دراستها، مثال على ذلك حركة نظام يحتوي على جسمين أو أكثر يؤثرون بقوة على بعضهم البعض وقد يتأثرون بقوى خارجية.

كيف يمكن لأشعة الشمس تحلية مياه البحر للمجتمعات الساحلية؟

بقلم : حسن زارع حسن

شهد موسم الصيف هذا العام ارتفاعًا مضطرداً بدرجات الحرارة وجفافًا شديداً بمناطق عديدة حول العالم، مما يُعد بمثابة تذكير بأنّ ندرة المياه هي قضية مُلحّة تزداد سوءًا مع تغير المناخ.

ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، يفتقر أكثر من ملياري شخص حول العالم إلى سهولة الوصول إلى المياه النظيفة، وبالنسبة لبعض البلدان، تُقدّم محطات تحلية المياه حلاً، من خلال إزالة الملح، أي تنقية مياه البحر لتلبية احتياجاتها من المياه العذبة وتعتبر منطقة الشرق الأوسط من أكثر تلك البلدان استخداماً لتقنية تنقية مياه البحر حول العالم.

ولكن مثل هذه المحطات، التي لا تزال تعمل غالبًا بالوقود الأحفوري، تستهلك الكثير من الطاقة، وتنتج العملية مياه صرف مالحة للغاية، تُعرف باسم المحلول الملحي، والتي يمكنها أن تُلحق الضرر بالنظم البيئية البحرية وكذلك الحيوانات عندما تُضخ مرة أخرى في مياه البحر.

لهذا السبب، تقوم بعض الشركات بتحديث تقنية التقطير الشمسي التي يعود عمرها لقرون من الزمن، والتي تستعين بالطاقة الشمسية فقط لتنقية المياه، وفي حين أنّ هذه التقنية لا تزال بعيدةً كل البعد عن إنتاج كميات من المياه العذبة التي تنتجها محطات تحلية المياه، إلا أنها قد تكون ذات قيمة للمجتمعات النائية أو المجتمعات الساحلية .

المقطر الشمسي العائم:

تسعى شركات تحلية المياه إلى تطوير جهاز عائم لتقطير المياه من دون الحاجة إلى الكهرباء أو إنتاج محلول ملحي، ويتخذ الجهاز شكل دفيئةٍ تطفو على سطح المحيط، حيث تقوم حرارة الشمس بتبخير المياه تحت هيكل الدفيئة، وتفصلها عن بلورات الملح التي تُترك في البحر، وعندما تبرد درجات الحرارة، يتكثف بخار الماء كمياهٍ عذبة متجمّعًا داخل الدفيئة، وهو بذلك يحاكي دورة الماء الطبيعية.

أن التبخّر الشمسي يُستخدم منذ فترة طويلة لهذا الغرض، ولكنّه عادة ما يتضمن وضع الماء داخل خزان حيث يُترك الملح بمجرد تبخر الماء، على عكس المقطرّات الشمسية التقليدية، فالجهاز يطفو في المحيط، ويسحب المياه مباشرة من البحر، ومن مميزاته أنّ الملح لا يتراكم داخله، لأن زاوية أسطوانة التجميع تمنع قطرات الماء من التبخّر عائدة إلى البحر.

وفي الآونة الأخيرة تتسابق العديد من الشركات العالمية في إنتاج المياه العذبة من دون انبعاثات كربونية وبلا رفض للمحلول الملحي.

ومن المعروفإذا كنت تنتج مياهًا (عذبة) على سطح البحر وتستخدمها للزراعة، فيمكنك السماح بتجديد الأراضي الصالحة للزراعة بشكل فعال، حيث تعمل هذه التقنية بشكل جيد مع بلدان مثل الجزر النائية، التي لا يتوفر لديها سوى القليل من الأراضي لمحطات تحلية المياه.

ومؤخراً تم تطوير وحدة تحلية بحرية عائمة تتكون من مبخر متعدد الطبقات يعيد تدوير الحرارة المتولدة عندما يتكثف بخار الماء، مما يعزز من كفاءتها الإجمالية، وبينما لا تزال قيد الاختبار، هذه التقنية إلا أنها تخدم المناطق الساحلية القاحلة النائية لتوفير مصدر مياه فعّال ومنخفض التكلفة.

يمكن تهيئة المحطة كلوّح عائم على سطح البحر، لتوصيل المياه العذبة عبر الأنابيب إلى الشاطئ، أو يمكن تصميمها لخدمة أسرة واحدة، باستخدامها فوق خزان مياه البحر.

ويعتقد الخبراء ، أنّه من غير المرجح أن تحل ابتكارات الطاقة الشمسية محل تحلية المياه التقليدية، إلا أنّها قد تكون إضافة للتقنية الحالية، ما يقلل من البصمة الكربونية الكلية لتحلية المياه، فتحلية المياه تحتاج عادةً إلى توفير إمدادات مياه يمكن التنبؤ بها ، وستكون هناك مخاوف محتملة بشأن مدى تأثير التغيرات اليومية والموسمية على القدرة على تحقيق الحد الأدنى من متطلبات الإنتاج. وتتمثل نقاط الضعف هذه التقنية بكفاءتها المنخفضة الجوهرية، وتميل إلى شغل مساحة كبيرة لكمية المياه الضئيلة التي تنتجها، حيث أثبتت المحطات التجريبية قدرتها على إنتاج حوالي خمسة لترات من المياه العذبة في الساعة لكل متر مربع من منطقة تجميع الطاقة الشمسية.

وتشير المعطيات إلى إمكانية توفر تحلية كافية لزراعة محاصيل أقل استهلاكًا للمياه، مثل الفطر، ومع تحسّن الأجهزة يمكن أن تبدأ في استهداف محاصيل أخرى مثل الخس أو الطماطم.

ورغم التحديات، نعتقد أن المقطرات الشمسية ستصبح يومًا ما مصدرًا مهمًا للمياه العذبة، وعلينا أن نقبل حقيقة أن مياه البحر يجب أن تلعب دورًا رئيسيًا في توفير المياه العذبة، لكنّنا بحاجة إلى حلٍ يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ويزيل المحلول الملحي تمامًا.

عبد العزيز بكر محمد كامل

عند تكوين الشبكة الكهربائية يتم المفاضلة بين عدة عوامل مختلفة تتمثل بالتالي:  

1- الحفاظ على التغذية من أكثر من مصدر دون انقطاع التيار عن المستهلك.

2-  المرونة في نقل الأحمال عند إجراء الصيانة.

3- حماية المعدات عند حدوث أي أخطاء.

4- الموازنة بين العوامل السابقة والتكلفة المادية، ويتوقف ذلك على  أهمية تلك الأحمال. 

يتم ربط الشبكات الكهربائية من خلال عدة أنظمة  مختلفة، سنتعرف خلال هذه المقالة على أهمها ومميزات وعيوب كلاً منها:

1-   النظام النصف قطري: 

مميزات النظام :

·       سهولة عمليات التشغيل والصيانة.

·       قلة التكاليف حيث كونه لا يستخدم معدات كهربائية كثيرة.

·       سهولة البحث عن الأعطال لوضوح الدائرة الكهربائية .

عيوب النظام :

·       استمرار التغذية للمستهلكين لا يتوفر في حالة                        

 حدوث أي  عطل في الدائرة الكهربائية.

·       عند إجراء عمليات الصيانة لأي من المعدات الرئيسية

·       الموجودة بالدائرة قد يستلزم ذلك قطع التيار الكهربائي.

·       عدم وجود مرونة في نقل الأحمال. 

2-   النظام النصف قطري المعدل:

مميزات النظام :

·       سهولة عمليات التشغيل والصيانة.

·       قلة التكاليف كونه لا يستخدم معدات كهربائية كثيرة.

·       سهولة البحث عن الأعطال لوضوح الدائرة الكهربائية .

·       وجود تغذية بديلة عند إجراء عمليات الصيانة لأي من المعدات الرئيسية.

عيوب النظام :

1- استمرار التغذية للمستهلكين لا يتوفر في حالة حدوث أي عطل في الدائرة الكهربائية.

 2-عند إجراء عمليات الصيانة  لأي من المعدات الرئيسية الموجودة  بالدائرة قد يستلزم ذلك قطع التيارعن المستهلكين.

3- عدم وجود مرونة  في نقل الأحمال.

4- عدم وجود تغذية  بديلة لمحطة التوليد

3      - النظام الحلقي:

مميزات النظام :

·       سهولة عمليات التشغيل والصيانة.

·       سهولة البحث عن الأعطال لوضوح الدائرة الكهربائية .

·       وجود تغذية بديلة في عند إجراء عمليات الصيانة لأي من المعدات الرئيسية.

·       استمرار التغذية للمستهلكين يتوفر في حالة حدوث أي عطل في الدائرة الكهربائية.

عيوب النظام :

·       عدم وجود تغذية بديلة لمحطة التوليد.

·       تكاليف هذا النظام كبيرة نظراً لاستخدامه معدات كهربائية كثيرة.

4- النظام الشبكي:

مزايا النظام :

·       ضمان استمرار التغذية لجميع المستهلكين .

·       سهولة إجراء عمليات الصيانة بالنسبة لأي من المعدات الكهربائية في الشبكة دون أن يؤدى ذلك لانقطاع التيار عن أي من المستهلكين.

·       وجود تغذية بديلة دون إنقطاع التيار عن أي من المستهلكين.

·       وجود تغذية بديلة لمحطة التوليد.

عيوب النظام :

·       تكاليف هذا النظام كبيرة نظراً لاستخدامه معدات كهربائية كثيرة .

·       ضبط أجهزة الوقاية يستلزم دقة خاصة .

·       صعوبة تحديد العطل الذي قد يحدث بالحال .

·       لابد من استخدام قواطع للتيار الكهربي ذات سعة عالية نظراً لارتفاع قيمة تيارات القصر عند حدوث قصر في أي جزء من الدائرة .

م. أحمد  محمد  العثمان

تعتبر أجهزة  الوقاية  التفاضلية Differential Protective Relays   من أهم أجهزة  الوقاية  على الشبكة  الكهربائية  وذلك بسبب حساسيتها وموثوقيتها وسرعتها وانتقائيتها، وهي من أجهزة الوقاية اللحظية بحيث لا يوجد زمن تأخير قبل الفصل  وتعتبر كذلك من أجهزة وقاية الوحدة  Unit Protection  حيث  تعمل فقط عندما يكون الخلل  Fault   ضمن منطقة  الحماية     Protection  Zone المسئول عنها جهاز الوقاية التفاضلي، وهي حالياً الحماية الرئيسية لمعظم مكونات المنظومة الكهربائية  الرئيسية من مولدات ومحولات ذات قدرة كبيرة وكابلات  أرضية وقضبان التوزيع .

مبدأ عمل أجهزة الوقاية التفاضلية مبني بشكل أساسي على قانون كيرتشوف للتيار  KCL بحيث يكون المجموع الاتجاهي للتيارات الداخلة للمعدة تساوي التيارات الخارجة منها وذلك في حال عدم وجود أي عطل ضمن منطقة الحماية Protection  Zone   والتي تكون عادة محددة من خلال محولات التيار  Current Transformers  CT   قبل وبعد المعدة المطلوب حمايتها.

أما في حال وجود عطل ضمن منطقة الحماية يقوم جهاز الوقاية التفاضلي بفصل المعدة وعزلها عن باقي الشبكة الكهربائية، وتسمى أحيانا بالوقاية  الفرقية لأنها تقيس الفرق بين التيارات الداخلة والخارجة  وكما يظهر في الشكل (1) مخطط دائرة وقاية تفاضلية لمرور تيار الحمل الطبيعي  Load Current  أو تيار خطأ خارجي Through Fault Current .

ويظهر في الشكل اتجاه التيارالداخل إلى المعدة مروراً بمحولات التيارقبل المعدة وبعدها ومن ثم توصيل خرج محولات التيار إلى جهاز الوقاية التفاضلي وإلى ملف التشغيل  Operating Coil   ليقيس التيار  الفرقي  I₁ - I₂ والذي قيمته صفر لأن التياران متساويان بالقيمة ومتعاكسان بالاتجاه فلا يعمل جهاز الوقاية التفاضلي في هذه الحالة .

وتواجه أجهزة الوقاية التفاضلية مجموعة من المشاكل والتي تم إيجاد حلول لها لضمان عدم قيام أجهزة الوقاية التفاضلية بفصل المعدة المطلوب حمايتها إلا في حال وجود عطل ضمن منطقة الحماية، وتعتبر أجهزة الوقاية التفاضلية من أجهزة الوقاية الحساسة جداً حيث يكون تيار الفصل بحدود   250 mA   وهو رقم صغير جداً مقارنةً بتيار الحمل أو تيار الخطأ الخارجي ولذلك تمت إضافة ملفات إعاقة  Restraining Coils  بهدف تخفيف حساسية هذه الأجهزة من خلال وجود تيار إعاقة التشغيل  Restraining Current  معاكس لتيار  التشغيل Operating Current .

 كما يتم اختيارمحولات التياربعناية وذلك لضمان التطابق التام في القيمة والزاوية  بين التيارات قبل وبعد المعدة وعدم وصول محولات التيار لمرحلة التشبع Saturation  في حال الأعطال العابرة بحيث ينتج عن التشبع عادةً قيم تحويل مختلفة، وتساعد ملفات الإعاقة في منع تأثيرالتشبع في حال حصوله على أداء أجهزة الوقاية التفاضلية، ويظهر في الشكل  (2) إضافة ملفات الإعاقة الى  دائرة جهاز  الوقاية  التفاضلي.

ويتم إضافة ملفات  الإعاقة من أجل تحقيق هدفين أولهما ضمان اتزان جهاز الوقاية التفاضلي وعدم فصله تحت ظروف التشغيل المستمرة Steady state مثل تغيير ظروف التحميل وتغيير نقاط مغير الجهد لمحول القدرة وكذلك ضمان اتزان الجهاز تحت ظروف التشغيل العابرة Transient conditions  مثل حدوث القصر الخارجي  أوعند توصيل محول القدرة.

ويظهر في الشكل (3) دائرة الوقاية  التفاضلية في حالة وجود عطل داخلي Internal Fault  ضمن منطقة  الحماية وكذلك في حال وجود عطل عابر أو عطل خارجي External Fault  خارج منطقة الحماية، فعند وجود عطل داخلي نلاحظ اتفاق تيارات العطل في الاتجاه والقادمة من محولات التيارات ومن ثم يقوم جهاز الوقاية التفاضلي بجمع التيارين بسبب انعكاس اتجاه أحدهما ويؤدي ذلك الى فصل وعزل المعدة المحمية.

ولعل من أهم المشاكل التي تواجه أجهزة الوقاية التفاضلية الموصلة  لحماية محولات  القدرة  الكهربائية هو تيار  الاندفاع  Inrush Current    فمحولات القدرة الكهربائية تحتاج إلى تيار  المغنطة Magnetizing  Current  وذلك لبناء المجال المغناطيسي في القلب الحديدي للمحول وهذا التيار قيمته أثناء عمل المحول عدة أمبيرات ولكن عند بداية توصيل المحول إلى الشبكة بعد فترة صيانة أونتيجة مناورات تشغيلية فإنه يمر بتيار الاندفاع والذي قد تصل قيمته بعض الأحيان إلى 500 ضعف تيار المغنطة الطبيعي وهو يمر من جهة واحدة من محول القدرة الكهربائية (جهة المصدر) وفي هذه الحالة يصل إلى ملف التشغيل لجهاز الوقاية التفاضلي من محولات التيار  تياران   I₁  I₂     التيارالأول  قيمته عالية جداً من جهة المصدر والتيار الثاني قيمته  صفر فيكون الفرق بينهما عالي جداً .

 ويتميز تيار الاندفاع أن معظمه ( 63% ) من المركبة الثاني لتردد الشبكة  100Hz ولذلك يتم إضافة فلتر لأجهزة الوقاية التفاضلية يسمى فلتر منع التشغيل الخاطيء بسبب المركبة الثانية للتردد Second Harmonic Constraint  بحيث يستشعر الموجة الثانية للتردد فيقوم عند توفرها بشكل كبير بمنع عمل جهاز الوقاية التفاضلي .

وأجهزة الوقاية التفاضلية تطورت حالها حال باقي أجهزة الوقاية الأخرى  من كهروميكانيكية Electromechanical  إلى إستاتيكيةStatic  إلى رقمية Digital  وأخيراً إلى كمبيوترية  Computer Based Relays   مستفيدة من التطورات السريعة  في الالكترونيات والحاسوب والبرمجيات ونظم الاتصالات .

الشامري :  الأوردوينو يناسب المهتمين بإنشاء بيئات تفاعلية،.

الشامري : العديد من المشاريع الإبداعية المميزة تم انتاجها  بفضل الأوردوينو .

التكنولوجيا اليوم في تطور سريع ومستمر، وأصبحت مع هذا التطور أحد أهم العناصر التي تيسر وتسهل حياة الإنسان، كما أن لها دور عظيم في جميع مجالات الحياة كالمجال الطبي والهندسي والتعليمي وغيره. وفي هذه اللقاء سنسلط الضوء على أحد أهم الابداعات التكنولوجية في العصرالحديث وهو الأوردوينو، فمجال الإبداع في عالم الأوردوينو واسع وغير محدود. وللتعرف أكثر على الأوردوينو ومما يتكون؟! وماهي مميزاته وتطبيقاته؟! أجرت مجلة صناع المستقبل هذا اللقاء مع المهندسة هند الشامري من كلية الدراسات التكنولوجية:

 1- يرغب العديد من المهتمين بالتكنولوجيا بالتعرف على جهاز الأوردوينو، فما هو هذا الجهاز ؟

الأوردوينو هو لوحة تفاعلبة مفتوحة المصدر، آمنة لبناء الكثير من المشاريع التي لا تحتاج إلى معلم أو مدرب وذلك لتفاعلها الذكي دون تعقيد مع المستخدم، تعمل بتوافق مع متحكم يتم برمجته مع الحاسوب لعمل وإنجاز الكثير من المشاريع البسيطة والمعقدة.

 2- مما يتكون جهاز الأوردوينو؟! وماهي مميزاته؟!

تتكون شريحة الأوردوينو من عدة  عناصر مهمة أبرزها microcontroller  وهو العقل المدبر لتنفيذ وتخزين العديد من البرامج وتعتبر هي الشريحة الأساسية في لوحة الأوردوينو ، وتتكون من منفذ لـ USB  من خلالها يمكن ربط الجهاز مع الحاسوب وتتم البرمجة من خلاله ومن جهة أخرى يمكن أن يعتبر مصدر تغذية بتيار متردد للأوردوينو،كما تحتوي الشريحة على أطراف رقمية وتشابهية ومنفذ للبطارية ثابت الجهد.

وللأوردوينو أنواع كثيرة منها :

Arduino UNO, Arduino NANO, Arduino Mega..

ومن مميزاته سرعة الإنجاز وقلة التكلفة وسهولة برمجته كما أنه يخدم كافة الفئات العمرية وعن طريقه يمكن إنجاز أكثر من  مشروع في نفس الشريحة لاحتواءه على زر المسح ، ولأنها دائرة مفتوحة المصدر يستطيع المستخدم التطوير والتعديل عليها.

 3-كيف تم توظيف هذا الجهاز في خدمة قسم تكنولوجيا الهندسة الالكترونية؟!

تم توظيف الجهاز في العديد من المشاريع الطلابية سواء المستجدين منهم أو الخريجين منها أجهزة الإنذار أو الروبوتات وغيرها.

باختصار يمكننا القول بأن هذا الجهاز هو بمثابة متحكم إلكتروني للعديد من المشاريع التي تخدم الإنسان في حياته كالتحكم في إضاءة أو غلق المصباح بمدة زمنية ، أو استخدام عناصر الاستشعار أو حساسات بيئية  لتفيذ فكرة أو تطبيق معين كالتحكم بالرياح والضغط أو الحرارة وغيرها من التطبيقات التي لاتعد ولاتحصى .

 4- مجالات وطرق استخدام هذا الجهاز:

يمكن استخدامه في مشاريع الأوردوينو ذات العلاقة في الروبوت أو تنفيذ مشاريع تطوير أجهزة السيارات أو الأجهزة المنزلية، كما تم الاستعانة به في مجال التكنولوجيا الطبية وفي المشاريع التي تتعلق باستخدام الحساسات الحرارية أو الرطوبة أو الضغط أو حساسات قراءة نبضات القلب أو نسبة الأكسجين وغيرها، وفي مجال تخصص الاتصالات يتم استخدامه في مشاريع المشاريع الارسال والاستقبال .. كأجهزة الراديو والانتركم وأجهزة التحكم عن بعد باستخدام البلوتوث و الوايرلس.

 5- هل هناك مشاريع بارزة تم انجازها باستخدام الاوردوينو؟!

بالطبع، فعلى مر الأعوام السابقة تم انجاز العديد من المشاريع المميزة باستخدام هذا الجهاز وهي على سبيل المثال لا الحصر :

جهاز يخدم الصيدلاني في تنسيق الحبوب الملونة ووضعها في خانة مخصصة.

مشروع اليد الاصطناعية ، مشروع القفل الذكي يفتح عن طريق القرع المبرمج ، مشروع الإشارة الذكية لتخفيف الإزدحام ، مشروع فتح بوابة موقف المعاق عن طريق المسح الضوئي للسيارة وغيرها.

 6- هل واجهتكم بعض الصعوبات في تدريب الطلبة على استخدام الاوردوينو؟!

نعم، ولكن هذا الصعوبات بسيطة جداً ولا تذكر منها عدم توفر الجهاز إلا من خلال طلبية خاصة عن طريق المواقع الالكترونية والتي تم التغلب عليها حالياً بسبب انتشار الجهاز وتوفره بالأسواق وبتكلفة بسيطة، كما واجهتنا بعض المعوقات أثناء تدريب الطلبة على الجهاز كونه جهاز جديد ومتطور ويتطلب توافر الحاسوب لدى كل طالب ليتمكن من برمجته، لكن الآن أصبح الموضوع سهل جداً ويسير نتيجة انتشارفكرة الجهاز والمشاريع التي يمكن إنجازها من خلال الاستعانة به.