طلاب من تقنية المصنعة يبتكرون روبوتا لإعادة تدوير النفايات بالطاقة الشمسية

لاستغلال الطاقة المتجددة وتعزيز الاستدامة البيئية -

تمكن فريق طلابي من كلية التقنية بالمصنعة من ابتكار جهاز آلي يعمل على برنامج إلكتروني ذكي يعتمد على مفهوم مصدر الطاقة المتجددة، وذلك بالاستفادة من الطاقة الشمسية في مجالات الذكاء الاصطناعي الحديثة.

ويقوم فكرة الابتكار على آلية فصل النفايات المختلفة ابتداء من مصادرها الأولى لا سيما في المنازل والمدارس والمكاتب، والعمل على إعادة فرزها ثم إعادة تدويرها لاحقا من حاويات القمامة في الأماكن المخصصة لذلك في سلطنة عمان، ويأتي هذا المشروع البحثي العلمي تحت عنوان تصميم وتنفيذ نظام ذكي لجمع وفصل النفايات الصلبة باستخدام الطاقة الشمسية باستخدام الروبوت الجامع ذي القيادة المتكاملة لتعزيز الاستدامة البيئية في المبنى المدرسي، وحقق فريق المشروع العلمي الفوز بالمركز الأول في الجائزة الوطنية للبحث العلمي لعام 2017 في فئة برنامج دعم بحوث الطلاب في قطاع البيئة والموارد الحيوية، والتي نظمها مجلس البحث العلمي.

ويضم الفريق الطلابي مجموعة رائدة من طلبة الكلية التقنية بالمصنعة بتخصصات مختلفة مثل هندسة الكمبيوتر، وهندسة الاتصالات، وهندسة الطاقة الكهربائية والهندسة الميكانيكية، برئاسة الطالبة مزنة بنت سعيد السعيدية، وعضوية مجموعة من الطلبة الباحثين، وهم: عمار بن يوسف الفارسي، وعلي بن خميس الخروصي، وتسنيم بنت خصيف المغيزوية، ورجاء بنت محمد الرواحية، وعمار بن سعيد الحوسني، وعمر بن راشد المقبالي، وبإشراف أنالين مونتيسينيس نجيو.

فكرة وأهمية المشروع

جاءت فكرة المشروع البحثي مع ازدياد كميات النفايات بمختلف أنواعها، حيث استلهمت فكرة المشروع وتطبيقها في إدارة النفايات في الحرم الجامعي لجعله بيئة نظيفة وخضراء، حيث يظهر النظام الإلكتروني المستخدم في هذا المشروع العلمي الطلابي أهمية استخدام التقنيات الهندسية الحديثة ككل في إدارة النفايات البسيطة للحفاظ على بيئة الحرم الجامعي لجعلها نظيفة وخضراء مع الوصول إلى الحد الأدنى من التدخل البشري للصرف الصحي والسلامة الصحية، حفاظا على البيئة العمانية الجميلة من انتشار النفايات المختلفة، وغرسا لثقافة تدوير النفايات الخفيفة في نفوس الطلاب.

ويركز هذا المشروع الذكي على هندسة الأساليب والتقنيات المستخدمة في التصميم والبناء، والجمع وتنفيذ عدة أنظمة مثل نظام فصل النفايات الصلبة بما في ذلك الناقل المتحرك والمكونات الكهربائية والهوائية، ونظام تحكم ومراقبة لفصل النفايات الصلبة باستخدام المتحكمات المصغرة (ميكروكنترولر) مع أجهزة الاستشعار، والمحركات، وجسيمات الفوتون، والعمل على الاستفادة من مميزات الذكاء الاصطناعي في إطار الثورة العلمية الرابعة.

ويتضمن المشروع كذلك أنظمة إلكترونية أخرى مثل نظام الروبوت والحاوية التي تعمل باستخدام هيكل ثابت، وأيضا متحكم أردوينو المربوط مع أجهزة الاستشعار، والمشغلات لتحديد المواقع بالإضافة إلى وجود محطة تحويل الطاقة الشمسية، ووحدة الشحن التي توفر الطاقة إلى الأجزاء المختلفة بالمشروع.

آلية عمل المشروع

تقوم آلية عمل الروبوت الذكي على برمجة النظام باستخدام برنامج إلكتروني تم إعداده للروبوت، إذ يستخدم المشروع أجهزة استشعار مختلفة لنقل النفايات الصلبة القابلة لإعادة التدوير بشكل صحيح مثل علب الألمنيوم والزجاجات البلاستيكية والزجاجات والأوراق المتدلية على طول طريقها، وإسقاط القمامة في صندوق التحميل الموجود خلف الروبوت، ثم إحضارها إلى مكان التسليم من المشروع، حيث يتم إلقاء النفايات من قبل الروبوت إلى ناقل المصعد الذي سيقوم بنقل النفايات إلى نظام الفصل الكهربائي الهوائي.

ثم بعد ذلك، يتم تمرير النفايات واحدة تلو الأخرى من خلال مجموعة من أجهزة الاستشعار عن طريق الناقل الأفقي، والتي تبث الإشارات اللاسلكية التي يستقبلها متحكم أردوينو والذي بدوره يقوم بتنشيط صمامات التحكم للملف اللولبي للمكابس الهوائية التي ترتبط بباب يفتح، وتوجيه النفايات إلى سلة المهملات المناسبة.

وقد تم برمجة الروبوت وتوصيله بمتحكم مصغر يقوم بإرسال إشعار فوري إذا تم الكشف عن أي خطأ في النظام، كما تم توصيل جهاز لاسلكي متحكم لرصد حالة وموقع الروبوت في كل الأوقات، ويتم هذا كله عن طريق جسيمات الفوتون التي تقوم على نظام المراقبة اللاسلكية المستندة إلى سحابة حوسبية مصممة أيضا لمراقبة الأحداث في الروبوت عن بعد، وعلاوة على ذلك، تم تضمين الروبوت وحدة شحن لاسلكية في تصميم نظام الطاقة.

نتائج المشروع

استطاع المشروع العلمي خلال فترة إنجازه والتي امتدت لمدة عشرة أشهر اعتبارا من شهر سبتمبر2016 وحتى شهر يونيو2017م من الخروج بنتائج علمية مهمة، حيث بينت البيانات التجريبية وتحليل النتائج موثوقية نظام الروبوت المصممة في جمع النفايات، ودقة نظام فصل النفايات في فرز القمامة، ووقت الاستجابة لكلا النظامين.

تطوير المشروع

يطمح الفريق البحثي الطلابي القائم على المشروع العلمي إلى تطويره وتبني الشركات المختصة لجعل المشروع مفيدا أكثر، وإضافة عدد من التطويرات المتنوعة فيه، ليتلاءم في تطبيقه مع مختلف الظروف في السلطنة وخارجها، إلى جانب إمكانية الترويج لفكرة المشروع خارج حدود السلطنة.

دعم وتمويل

نظرا للتكاليف المالية الكبيرة للمشروع، فقد تقدم الفريق البحثي الطلابي لطلب تمويل للمشروع عن طريق الكلية التقنية بالمصنعة في برنامج دعم بحوث الطلاب التابع لمجلس البحث العلمي، والذي موّل المشروع بمنحة مالية مناسبة مكنت الفريق البحثي من خلاله من توفير الأدوات الضرورية والمناسبة لاستكمال العمل على المشروع، حيث يعد برنامج دعم بحوث الطلبة من برامج دعم البحوث بمجلس البحث العلمي، ويهدف لإتاحة الفرصة لبناء القدرات البحثية لأكبر عدد من الطلاب في المشاريع البحثية الطلابية في مؤسسات التعليم العالي في قطاعات البيئة والموارد الحيوية، والطاقة والصناعة، والتعليم والموارد البشرية، والصحة والخدمة الاجتماعية، والاتصالات ونظم المعلومات، والثقافة والعلوم الاجتماعية والأساسية.

يذكر أن موضوع إدارة النفايات من أبرز الموضوعات المطروحة على الساحة المحلية في السلطنة، نظرا للحاجة الكبيرة في الوقت الحالي إلى حلول سريعة لمعالجة لموضوع إدارة النفايات في الوقت الحاضر، وذلك نتيجة للمعدلات العالية من توليد النفايات، وعدم وجود العدد الكافي من المواقع للتخلص من النفايات.