کیفیت هوای داخل محیط مدرسه یکی از عوامل حیاتی در ایجاد محیطی سالم و مؤثر برای یادگیری دانشآموزان است. آلودگی‌های ناشی از نجزیه مواد، ماشین‌آلات و کارخانه‌ها، به‌ویژه در فصل زمستان و دوران وارونگی هوا، به‌بالاترین حد خود می‌رسد و تأثیر مستقیمی بر فضای آموزشی دارد. زمانی‌که سطح گازهایی مانند CO₂، VOCs (ترکیبات آلی فرار)، و ذرات معلق PM افزایش می‌یابد، آلودگی هوا در مدارس نه‌تنها بر سلامت دانش آموزان و کارکنان، بلکه به‌راحتی، بر عملکرد و بازده آن‌ها نیز اثر منفی می‌گذارد.
خوشبختانه، پیشرفت‌های فناوری، به‌ویژه استفاده از سنسورهای اینترنت اشیا (IoT)، راه‌حل‌های اثربخشی را برای بهبود کیفیت هوای داخلی و کاهش آلودگی هوا در مدارس ایجاد‌کرده که توسط آن می‌توان سلامت و بهره‌وری جامعه آموزشی را ارتقا داد.
عوامل و علت آلودگی هوا در مدارس
علاوه بر ورود هوای آلوده ناشی از سوختن منابع انرژی در شهرهای پرجمعیت، مدارس با آلودگی‌های محیطی دیگری نیز مواجه هستند که شامل موارد زیر می‌شود:
قدمت ساختمان و مواد به‌کار رفته
بسیاری از مدارس موجود در دهه‌های ۱۳۷۰ و ۱۳۸۰ ساخته شده‌اند و در آن زمان آگاهی کافی از مخاطرات برخی مواد وجود نداشت. به‌عنوان مثال، استفاده از رنگ‌های حاوی سرب و عایق‌های آزبست در این ساختمان‌ها رایج بود. با گذشت زمان، این مواد فرسوده می‌شوند، رطوبت در دیوارها نفوذ‌می‌کند و آلاینده‌های مضر، به هوا وارد می‌شوند. رنگ‌ها ترک می‌خورند و ذرات ریز آن در هوا پخش می‌شوند که خطرات جدی برای سلامت دانش آموزان به‌همراه دارند.
تهویه نامناسب
ساختمان‌های قدیمی معمولاً فاقد سیستم تهویه مناسب هستند، که این امر باعث تجمع آلاینده‌ها، رشد قارچ‌ها و باکتری‌ها، و پوسیدگی مواد می‌شود. این شرایط می‌تواند سلامت دانش آموزان را به‌خطر بیندازد. علاوه بر این، تلاش برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی منجر‌به ساخت ساختمان‌هایی با عایق‌های بسیار قوی و تهویه ناکافی شده است که مشکلات بیشتری در تهویه ایجاد می‌کند.
مشکلات ناشی از نبود تهویه مناسب
-
- گازهای شیمیایی حاصل از مواد شوینده و آزمایشگاهی.
- دی‌اکسید کربن تولید شده توسط افراد و تجهیزات.
- رطوبت ناشی از فعالیت‌های روزمره، که در نبود تهویه مناسب از محیط خارج نمی‌شوند و در داخل انباشته می‌گردند.
منابع تولید گازهای سمی
وسایلی مانند مبل‌ها، فرش‌ها، تجهیزات الکترونیکی و هنری؛ این وسایل به‌مرور زمان گازهای شیمیایی مانند فرمالدهید و ترکیبات آلی فرار (VOCs) آزاد می‌کنند که موجب افزایش آلودگی هوا در مدارس می‌شود.
موقعیت مکانی مدرسه
مدارس واقع در نزدیکی منابع آلاینده محیطی مانند خیابان‌ها و اتوبان‌های شلوغ یا کارخانه‌ها به‌دلیل ورود مداوم آلودگی‌های خارجی، بیشتر در معرض مشکلات کیفیت هوا قرار می‌گیرند.
تأثیر هوای ناسالم بر سلامت دانش آموزان
آلودگی هوا در مدارس و کلاس‌های درسی می‌تواند جدی برای عملکرد و سلامت دانش آموزان می‌باشد، زیرا آن‌ها به نسبت وزن بدن خود به هوای بیشتری برای تنفس نیاز دارند. فعالیت بدنی و پردازش ذهنی بالا در کلاس‌های درس نیز در این فرایند بی‌تاثیر نیست.
- مشکلات تنفسی
قرار گرفتن در معرض ذرات معلق (Particulate Matter) می‌تواند آسم و آلرژی دانشآموزان را تشدید کند؛ علائمی مانند سرفه، خس‌خس سینه و تنگی نفس از شایع‌ترین اثرات تنفسی هستند.
2. کاهش تمرکز و عملکرد تحصیلی
دی‌اکسید کربن انباشته در فضاهای بسته می‌تواند باعث خستگی، کاهش تمرکز، مشکلات رفتاری و افت عملکرد دانش‌آموز شود.
3.تحریک و ناراحتی ناشی از آلودگی هوا
ترکیبات آلی فرار (VOCs) که از منابع مختلف آزاد می‌شوند، می‌توانند باعث تحریک چشم، بینی و گلو شوند.
این مشکلات نه تنها سلامت دانش آموزان را به خطر می‌اندازد، بلکه عملکرد تحصیلی آن‌ها را نیز تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.
نقش سنسورهای اینترنت اشیا در بهبود کیفیت هوای مدارس
استفاده از سنسورهای اینترنت اشیا (IoT) با قابلیت نظارت لحظه‌ای بر شرایط محیطی، راهکاری پیشرفته و قابل اعتماد برای مقابله با مشکلات کیفیت هوا در مدارس محسوب می‌شود.
1. نظارت لحظه‌ای
سنسورهای گردوغبار سپهر به‌صورت مداوم آلاینده‌هایی مانند VOCs، CO₂ و PM را پایش می‌کنند. در‌صورتی که غلظت هر یک از این آلاینده‌ها از حد مجاز فراتر رود، هشدار لازم به سامانه پایش محیط سپهر ارسال می‌شود تا اقدامات فوری انجام شود.
علاوه‌بر‌این:
- سنسورهای دما و رطوبت سپهر برای نظارت بر شرایط محیطی طراحی‌شده‌اند و از‌طریق پایش مداوم دما‌و‌رطوبت، از ایجاد شرایط مناسب برای رشد قارچ‌ها و باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند.
- سنسورهای نشتی آب سپهر نیز تجمع آب یا نشتی احتمالی از تجهیزات، سقف‌ها و دیوارهارا را شناسایی کرده و این اطلاعات را به سامانه پایش محیط سپهر برای نمایش داده‌های دقیق‌تر، مدیریت بهتر و تعیین بازه ارسال می‌کنند تا درنهایت از بروز مشکلات ناشی از رطوبت، مانند پوسیدگی و رشد قارچ، جلوگیری شود.
2. بینش‌های مبتنی بر داده
داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط سنسورها به مدارس قابلیت‌های فراوانی
می‌دهند. ازجمله:
الگوهای تغییرات کیفیت هوا را در قالب نمودارهای گرافیکی در سامانه مشاهده کنند.
منابع اصلی آلودگی هوا در مدارس را شناسایی کنند.
عملکرد سیستم‌های تهویه موجود را ارزیابی و در صورت نیاز آن‌ها را تعمیر کنند.
3. تنظیمات خودکار سیستم‌های تهویه
حسگرهای مادون قرمز (IR) سپهر می‌توانند به سیستم‌های تهویه، مانند HVAC و اسپلیت‌ها متصل شوند. این حسگرها تنظیم سیستم‌ها را را به‌صورت خودکار و بر اساس کیفیت فعلی هوا تغییر می‌دهند. به‌عنوان مثال، اگر سطح دی‌اکسید‌کربن (CO₂) از حد مجاز فراتر رود، سنسور IR می‌تواند میزان ورودی هوای تازه را افزایش داده و تهویه بهتری را تضمین کند.
- هشدارهای نوری و صوتی:سنسورهای آژیر صوتی و نوری (سیرن) مانند یک سیستم هشدار عمل می‌کنند. این سیستم‌ها با شناسایی افزایش غلظت آلاینده‌ها بیشتر از آستانه تعیین‌شده و مجاز، کارکنان مدارس را برای کاهش خطرات ناشی از آلودگی و حفظ سلامت دانش آموزان را از خطرات آگاه می‌کند.
- همچنین می‌توان با نصب سنسورهای گاز و دود می‌توان احتمال وقوع هرگونه آتش‌سوزی در مدارس را به حداقل رساند.
نقش حسگرهای اینترنت اشیا در بهبود کیفیت هوای داخلی
استفاده از حسگرهای اینترنت اشیا در مدارس با نظارت مداوم بر شرایط محیطی و فعال‌سازی هشدارهای خودکار، به ایجاد محیط‌های یادگیری سالم‌تر کمک می‌کنند.
حفظ سلامت و بهبود عملکرد تحصیلی
با نظارت دقیق و آنی بر کیفیت هوا، حسگرها به کاهش قرارگیری دانشآموزان و کارکنان در معرض آلاینده‌های مضر کمک می‌کنند. این امر نه تنها سلامت جسمی و روانی را بهبود می‌بخشد، بلکه موجب افزایش تمرکز و ارتقای عملکرد تحصیلی دانشآموزان نیز می‌شود.
مزایای نصب حسگرهای IoT در کاهش آلودگی هوا در مدارس
- نظارت لحظه‌ای: امکان مشاهده و پایش کیفیت هوا درلحظه.
- اطلاع‌رسانی سریع: ارسال هشدارهای فوری در صورت افزایش غلظت آلاینده‌ها.
- پاسخ‌های خودکار: اتصال حسگرها به سیستم‌های تهویه (HVAC) برای تنظیم خودکار شرایط محیطی.
- کاهش هزینه‌ها: بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های نگهداری.
آینده مدارس با راهکارهای اینترنت اشیا
با افزایش آگاهی از اهمیت کیفیت هوای داخلی، استفاده از راهکارهای IoT در مدارس به امری ضروری تبدیل می‌شود. این فناوری‌ها با ایجاد محیطی ایمن و کارآمد، نقش کلیدی در ارتقای سلامت، تمرکز، و بهره‌وری دانشآموزان ایفا خواهند کرد.
