بهینه سازی و کنترل مصرف انرژی در عصر ما یکی از حیاتی‌ترین چالش‌های بشر برای بقاست. سیستم‌های هوشمند در زمینه بهینه سازی انرژی بسیار کارآمد و قدرتمند وارد شده‌اند. اما سیستم‌های هوشمند چطور می‌توانند در بهینه سازی مصرف انرژی به انسان کمک کنند؟ جواب این سؤال منطق فازی است. همان طور که قبل‌تر هم در مورد این مفهوم در سیستم‌های هوشمند بحث کردیم، منطق فازی فرایند و ابزاری قدرتمند است برای تحلیل و مدل سازی سیستم‌هایی که دارای مقادیر و تعاریف غیر دقیق و غیر قطعی هستند. در بحث بهینه سازی مصرف انرژی هم با مقادیری روبه‌رو هستیم که دقیق نیستند و می‌توانند هر مقداری داشته باشند. برای مثال در بحث بهینه سازی مصرف انرژی می‌توان متغیرهایی مثل دما، رطوبت، بار مصرفی و زمان را در نظر گرفت که می‌توانند هر مقداری داشته باشند. پس می‌توان گفت یکی از بهترین روش‌های برای مدل سازی چنین سیستم هوشمندی استفاده از منطق فازی است. در ادامه این مقاله قصد داریم این مبحث را بیشتر بررسی کنیم و ببینیم که بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از منطق فازی چگونه انجام می‌شود و مزیت و معایب استفاده از آن چیست و بسیاری مطالب دیگر. با آرتیجنسهمراه باشید.

بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از منطق فازی چیست و چگونه کار می‌کند؟

بهینه سازی مصرف انرژی به معنی افزایش بهره وری و کاهش هدر رفتن انرژی در سیستم‌هاست. این فرایند در سیستم‌های هوشمند مبتنی بر منطق فازی به این شکل صورت می‌گیرد که ابتدا متغیرهای مختلفی که در بهینه سازی انرژی تأثیر را شناسایی کرده و در مرحله بعد با تعریف توابع عضویت میزان عضویت متغیرها در هر کدام از مجموعه‌های فازی را بررسی می‌کنیم. سپس با استفاده از قواعد فازی، می‌توانیم منطق و قواعد تصمیم‌گیری را تعریف کنید. شاید این تعریف از کارکرد منطق فازی در بهینه سازی انرژی کلی و درک آن سخت باشد. پس اجازه دهید برای درک بهتر کارکرد این نوع سیستم‌های هوشمند مراحل کاری را در مراحل مختلف به تفصیل بررسی کنیم.
تعریف متغیرها و مقادیر ورودی: در مرحله اول باید متغیرهایی که در مصرف انرژی مهم هستند و تأثیر دارند را شناسایی کرده و به عنوان ورودی در اختیار سیستم قرار دهیم.
تعریف توابع عضویت: در مرحله دوم برای هر متغیر ورودی، توابع عضویت فازی تعریف می‌شود. این توابع نشان می‌دهند که هر مقدار ورودی به چه میزان به هر کدام از مجموعه فازی تعلق دارد. مانند کم متوسط و یا زیاد.
تعریف قواعد فازی: در این مرحله با شناختی که از سیستم داریم و با توجه به تأثیرات و اهمیت متغیرهای مختلف بر مصرف انرژی قواعد فازی را تعریف می‌کنیم. این قواعد به صورت "اگر...، آنگاه..." می‌باشد که برای هر شرایط ورودی، یک عملکرد فازی مشخص را تعیین می‌کنند. به عبارت دیگر، این قواعد تصمیم‌هایی را مشخص می‌کنند که در واکنش به هر کدام از ورودی‌ها باید اتخاذ شود. مثلاً، "اگر دما بالا و رطوبت پایین، آنگاه میزان فعالیت تهویه مطبوع را کاهش ده."
استفاده از عملگرهای فازی: در این مرحله پس از دریافت ورودی‌ها و تعریف توابع عضویت و قواعد فازی خروجی فازی برای هر یک از قواعد تولید می‌شود. این خروجی‌های فازی به کمک عملگرهای منطقی مثل "و" و "یا" ترکیب می‌شوند تا خروجی نهایی منطقی به دست آید.
استخراج خروجی فازی: خروجی‌های به دست آمده از مرحله قبل با توجه به قواعد ترکیب می‌شوند تا یک خروجی نهایی فازی تولید شود. این خروجی نهایی می‌تواند اطلاعات مربوط به میزان فعالیت‌ها، تنظیمات سیستم، یا دستورات مشابه ارائه دهد.
تجزیه و تحلیل و تفسیر: در این مرحله با تجزیه و تحلیل و تفسیر خروجی نهایی فازی می‌توانید تصمیمات لازم در مورد تنظیمات سیستم برای بهینه سازی انرژی را بگیرید.

از بهینه سازی انرژی در چه زمینه‌هایی استفاده می‌شود؟

در بخش‌های مختلفی از صنعت از بهینه سازی انرژی برای مدیریت مصرف انرژی استفاده می‌شود. در زیر به برخی از این وارد اشاره می‌کنیم:
ساختمان‌های هوشمند: در خانه‌ها و ساختمان‌های هوشمند از بهینه سازی مصرف انرژی در سیستم‌های تهویه، روشنایی و سیستم‌های الکتریکی استفاده می‌شود.
حمل و نقل: در زمینه حمل و نقل از بهینه سازی مصرف انرژی برای کاهش آلودگی هوا و ترافیک استفاده می‌شود. مثل: راه آهن، اتوبوس و ماشین‌های الکتریکی.
تولید انرژی: در صنعت انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی، هیدروالکتریک و همچنین در صنایع فسیلی مانند نیروگاه‌های حرارتی، بهینه‌سازی مصرف انرژی به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.
صنایع معدنی: در استخراج مواد معدنی از بهینه سازی مصرف انرژی برای کاهش اثرات منفی بر محیط زیست استفاده می‌شود.

مزایا و معایب استفاده از منطق فازی در بهینه سازی انرژی:

به لطف استفاده از منطق فازی در پیاده سازی سیستم‌های بهینه سازی مصرف انرژی، می‌توان با در دست داشتن داده‌های غیر دقیق به نتایج مطلوبی رسید. از طرفی انعطاف پذیری این نوع سیستم‌ها این امکان را می‌دهد تا در صورت ایجاد هرگونه تغییرات در ورودی‌ها به راحتی در خروجی هم اعمال شود. در کنار این ویژگی‌های منحصر به فرد باید متذکر شد که پیچیدگی در مدل سازی و محاسبات یکی از معایب استفاده از این نوع سیستم‌هاست. از طرفی شما برای راه اندازی این نوع سیستم‌ها برای مدیریت مصرف انرژی نیاز به دانش تخصصی خواهید داشت.

نتیجه گیری:
امروزه بشر در دوره‌ای زندگی می‌کند که با بحران انرژی روبه روست و نیاز به مدیریت انرژی و بهینه سازی مصرف انرژی رفته‌رفته تبدیل به یک امر مهم می‌شود. مدیریت مصرف انرژی بدون کمک گرفتن از سیستم‌های هوشمند که به کمک منطق فازی طراحی شده‌اند می‌توان گفت در برخی موارد غیر ممکن است. نظارت بر مصرف انرژی و بهینه سازی آن به صورت دستی بسیار سخت وزمان بر است و هزینه‌های زیادی را شامل می‌شود. ولی امروزه سیستم‌های هوشمندی داریم که می‌توانند این کار را به صورت خودکار و بودن کمک گرفتن از هیچ گونه عامل خارجی انجام دهند.