ثبت اختراع”سیستم سنجش کیفیت فضای معماری”توسط دانشجوی دکتری معماری دانشگاه شهید رجایی

شنبه, تیر ۱۶, ۱۳۹۷, ۲۱:۱۵
اخبار معماری
ثبت نظر

اختصاصی، معمارنیوز- ثبت اختراع “سیستم سنجش کیفیت فضای معماری”
این سیستم دستاورد یک‌ساله پژوهش در راستای رساله دکتری معماری دانشجوی دکتری معماری دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه شهید رجایی تهران ارائه و ساخته شده است؛ همچنین بر اساس بررسی ۶ ماهه این سیستم؛ در مرکز تحقیقات راه مسکن و شهرسازی (وزارت راه و شهرسازی) از نظر نوآوری، تازگی در سطح دنیا، گام ابتکاری و قابلیت کاربرد صنعتی مورد تایید این سازمان قرار گرفته است.

صاحب اثر:
علی صادقی حبیب آباد؛ دانشجوی دکتری معماری دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه شهید رجایی تهران

اساتید:
– دکتر جمال الدین مهدی نژاد؛ دانشیار معماری و رئیس دانشکده معماری و شهرسازی
– دکتر حمیدرضا عظمتی؛ استاد تمام معماری و رئیس دانشگاه شهید رجایی تهران

عنوان رساله دکتری معماری:
تبیین ریشه های پنهان حس معنویت در معماری مساجد مبتنی بر ارتقاء کیفیت مطلوب محیطی

در مصاحبه با صادقی حبیب آباد در مورد این سیستم آمده است:
سیستم سنجش کیفیت فضای معماری سیستمی است که اکثر کیفیات محیطی و شاخصه‌ها را در چارچوب منطقی از پیش تعریف‌شده و مناسب با وضعیت آسایش کاربران ساختمان شناسایی؛ سنجش و پیشنهاد می‌کند. فرآیند این سیستم به صورت هوشمندانه عمل کرده و همواره در ارتباط مستقیم و تعامل با یکدیگرند و در نهایت تأمین‌ و کمک‌کننده نیاز کاربر و معمار در رسیدن به هدف اصلی فضای ساختمان یعنی «آسایش زندگی» هستند. این سیستم از آن جهت حائز اهمیت است که امروزه ویژگی‌های فضایی در معماری داخلی برای آسایش زندگی مورد توجه است. هرچقدر کیفیت فضا مطلوب تر باشد؛ آسایش محیطی بیشتر خواهد شد. این سیستم قادر است عناصر موثر بر آسایش محیطی را سنجش و پیشنهاد نماید.

این سیستم قادر است با تعاریف قبلی برای آن به صورت برنامه‌نویسی؛ کیفیات فضا را پردازش و در صفحه نمایشگر خود نمایش دهد. مؤلفه‌هایی که برای این سیستم تعریف گردیده به صورت کیفی و کمی قابل سنجش است: برای مثال: شاخصه نور، رنگ نور و صدا و دمای‌ محیطی قابل سنجش از طریق دستگاه است و شاخصه‌های تناسبات طلایی، هندسه اشکال و رنگ محیطی در فضا به وسیله دوربین تعبیه‌شده برای سیستم و با تصویربرداری و آنالیز تصویر قابل اندازه‌گیری می‌باشد.
سیستم طراحی‌شده برای اندازه‌گیری و سنجش مشکلی است که در سیستم گذشته موجود نبوده و یا محدود بوده که این سیستم پیشنهادی، ویژگی‌های جدیدی را ارائه می‌کند که تمامی کیفیات محیط را سنجش، اندازه‌گیری و راهکار جهت رسیدن به نقطه ایده آل را ارائه می‌نماید. در واقع چند شاخصه: «رنگ، تناسبات، هندسه، نور، صدا، دمای محیطی و رطوبت» را در قالب یک دستگاه مجتمع اندازه‌گیری نموده و بخشی را با داده‌های دریافتی خود تحلیل و بقیه را در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا تحلیل و الگوی پیشنهادی خود را ارائه دهد.

توصیف اختراع:
پردازنده اصلی سیستم طراحی‌شده برد رسپبری پای ورژن ۳ با پردازنده چهار هسته‌ای کرتکس می‌باشد. سیستم‌عامل مورد استفاده ما در این برد با توجه به سیستم‌ عامل‌ های موجود و ارائه‌ شده برای این برد «Raspbian» می‌باشد ما همراه این برد از یک حافظه میکرو اس دی ۱۶ گیگابایت کلاس ۱۰ استفاده کرده‌ایم. رزبین سیستم‌عاملی بر پایه‌ی لینوکس دبیان (Debian) بوده و توسط بنیاد خیریه‌ی رزبری پای ارائه شده است. این سیستم‌عامل بهترین سیستم‌عامل مخصوص رزبری پای بوده و دارای سرعت بالا و باگ‌های ناچیز می‌باشد. رزبین از دسکتاپ سبک و کم‌حجم «Xfce» استفاده می‌کند. حجم این سیستم‌عامل حدود ۴ گیگابایت است. برد طراحی‌شده تمامی اطلاعت دریافتی از سنسورها را توسط یک نمایشگر ۳.۵ اینچی توسط یک واسط گرافیکی در اختیار کاربر قرار می‌دهد. در (تصویر ۱) برد به همراه «lcd» آورده شده هست.

: تصویر ۱

اصول کار این برد برای تشخیص رنگ، تناسبات، هندسه پردازش تصویر هست.این برد تمامی پردازش‌های تصویر و الگوریتم‌های شبکه‌ای عصبی خود را توسط نرم‌افزار «OPENCV» در این برد اجرا می‌کند. در ابتدا سیستم طراحی‌شده برای اندازه‌گیری شاخصه‌های رنگ، تناسبات، هندسه
توسط ماژول دوربین و پردازش تصویر PIXY (CMUCAM5) یک عکس از محیط گرفته و این عکس را برای پردازش به برد می‌فرستد در (تصویر ۲) این دوربین نمایش داده‌شده هست.

: تصویر ۲

مشخصات این دوربین به شرح زیر می‌باشد ۵۰ فریم بر ثانیه
– پردازنده: «NXP LPC4330, 204 MHz, dual core»
– سنسور تصویر: «Omnivision OV9715, 1/4″, 1280×800»
– زاویه دید: ۷۵ درجه افقی، ۴۷ درجه عمودی
– نوع لنز: M12 استاندارد
– جریان مصرفی: ۱۴۰ میلی آمپر
– ولتاژ تغذیه: ۵ ولت
– حافظه رم: ۲۶۴ کیلوبایت
– حافظه فلش: ۱ مگابایت
– قابلیت یادگیری تشخیص اجسام مورد نظر
– قابلیت تشخیص رنگ‌های مورد نظر

پس از فراخوانی عکس ما حد بالا و پایین رنگ را برای هر رنگ به دست آورده سپس برای هر رنگ یک ماسک می‌سازیم. پس از آن مساحت اشغال‌شده از هر رنگ در عکس را حساب کرده و نسبت به مساخت کل عکس برای هر رنگ به صورت گرافیکی برای کاربر نمایش داده می‌شود. (تصویر ۳)

جدول حد بالا و پایین برخی رنگ‌ها

: تصویر ۳

شاخصه بعدی اندازه‌گیری تناسبات و نمایش آن به کاربر می‌باشد بدین منظور ما از الگوریتم‌های تشخیص لبه استفاده می‌کنیم به این شرح که ابتدا ماتریس خروجی عکس را به دست آورده سپس عکس را سیاه و سفید کرده و بعد مقداردهی اولیه تصویر خروجی انجام داده در مرحله‌ی بعد تصویر ورودی را با تصویر خروجی ماسک می‌کنیم پس از به دست آوردن تناسبات و نسبیت گرفتن طول و عرض و ارتفاع آن را در محیط گرافیکی برای کاربر به نمایش می‌گذاریم.
مرحله‌ی بعدی به دست آوردن هندسه‌های موجود در عکس می‌باشد برای این منظور ما از الگوریتم‌های شبکه‌های عصبی استفاده می‌کنیم. در ابتدا ما اشیای هندسی که در (تصور ۴) به آن‌ها اشاره‌شده هست را به شبکه ی عصبی شناسانده و آموزش داده می شوند و سپس با استخراج ویژگی های شکلی آن،هندسه‌های مورد نظر خود را در دیگر عکس‌ها یافته و به تفکیک مساحت هر هندسه، حد نسبیت آن نسبت به تصویر کل را به صورت مجزا برای کاربر جهت تحلیل به صورت گرافیکی نمایش می‌دهیم.

: تصویر ۴

شاخصه بعدی که در سیستم اندازه‌گیری می‌شود دما و رطوبت هست که توسط سنسور «DHT22» اندازه‌گیری می‌شود. این ماژول دما و رطوبت در حقیقت در درون خود از یک سنسور رطوبت خازنی و یک ترمیستور برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کند و دارای مداری برای تبدیل مقادیر به صورت دیجیتال است نتایج اندازه‌گیری این ماژول نیز به صورت گرافیکی برای کاربر نمایش داده می‌شود.
شاخصه‌ی بعدی که توسط سیستم اندازه‌گیری می‌شود شدت نور محیط هست که توسط ماژول سنسور دیجیتال سنجش شدت نور «BH1750FVI» اندازه‌گیری می‌شود. این ماژول می‌تواند مستقیماً سیگنال دیجیتال در خروجی ایجاد کند. اینترفیس ارتباطی این ماژول رابط سریال I2C می‌باشد. این ماژول برای تشخیص میزان نور محیط با دقت و رزولوشن بالا مناسب بوده و داده‌های خروجی آن به صورت lx (لوکس متر) می‌باشد. دادهای این ماژول نیز توسط واسط گرافیکی به کاربر نمایش داده می‌شود.
شاخصه‌ای بعدی که توسط سیستم اندازه‌گیری می‌شود شدت صوت و زیر یا بم بودن صوت می‌باشد این شاخصه توسط ماژول سنسور صدا «KY-037» اندازه‌گیری می‌شود. این ماژول دارای یک میکروفن خازنی استاندارد است که یک مدار تقویت‌کننده آپ امپ ترکیب شده است. ولتاژ تغذیه ماژول ۳ تا ۲۴ ولت و خروجی آن نیز منطبق با سطوح ولتاژ «TTL» است. ماژول دارای دو LED قرمز است. با اتصال ولتاژ تغذیه به ماژول LED پاور روشن می‌شود. با افزایش صدای محیط و رسیدن آن به آستانه تنظیم‌شده، LED دیگر روشن می‌شود. با استفاده از پتانسیومتر تعبیه شده روی ماژول می‌توانید حساسیت سنسور را تنظیم نمایید. از دیگر ویژگی‌های این ماژول این است که علاوه بر خروجی دیجیتال، دارای یک خروجی آنلالوگ نیز می‌باشد. نتایج خروجی این ماژول توسط رابط گرافیکی به کاربر نمایش داده می‌شود. سیستم طراحی‌شده پس از بررسی داده‌های سنسورهای ورودی و پردازش تصویر نتایج حاصله را با داده‌های خود مقایسه نموده و نواقص موجود در هر بخش را توسط واسط گرافیکی اعلام می‌دارد.

برخی از نقشه‌های این سیستم: