DOI: https://doi.org/10.30574/wjaets.2026.18.1.0026
تاريخ النشر: 2026-01-17
المؤلف: Mahrima Akter Mim وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحسين الطاقة والراحة في المباني
نظرة عامة
تقدم الورقة بنية تحتية ذكية لإنترنت الأشياء (IoT) مصممة لتعزيز كفاءة مكان العمل وتقليل استهلاك الطاقة في ظل التحديات التي تفرضها زيادة الاعتماد على المعدات الكهربائية والأنظمة الآلية. غالبًا ما تعمل أنظمة مكان العمل التقليدية بشكل مستقل، مما يؤدي إلى هدر الطاقة وانخفاض راحة الموظفين. يدمج الإطار المقترح لإنترنت الأشياء أجهزة استشعار ذكية موزعة، ووحدات تحكم ذكية، وتحليلات بيانات قائمة على السحابة لمراقبة الظروف البيئية، والإشغال، واستخدام المعدات في الوقت الحقيقي. وهذا يمكّن من تحسين ديناميكي للإضاءة، والتدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء (HVAC)، واستخدام الطاقة بناءً على الطلب الفعلي، مما يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة مع الحفاظ على مستويات الراحة الداخلية المثلى.
تشير النتائج إلى أن البنية التحتية الذكية لإنترنت الأشياء لا تقلل فقط من استهلاك الطاقة ولكن أيضًا تعزز الإنتاجية من خلال تقليل التدخل اليدوي والتكاليف التشغيلية. يسمح تصميمها القابل للتعديل والتوسع بنشرها عبر بيئات العمل المختلفة، بما في ذلك المكاتب والمنشآت الصناعية، مما يجعلها حلاً عمليًا للعمليات المستدامة. ستركز الأبحاث المستقبلية على دمج التعلم الآلي وتحليلات التنبؤ لتحسين ذكاء النظام وقوته، بالإضافة إلى معالجة مخاوف الأمن السيبراني وخصوصية البيانات المرتبطة بتنفيذات إنترنت الأشياء على نطاق واسع. ستقوم الاختبارات الميدانية طويلة الأجل بتقييم أداء النظام عبر ظروف تشغيل وسلوكيات مستخدمين متنوعة، مما يعزز من إمكاناته كعامل تمكين رئيسي لإدارة مكان العمل الذكي والمستدام.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير التحويلي للرقمنة، والأتمتة، ومتطلبات الاستدامة على أماكن العمل الحديثة، التي تعتمد بشكل متزايد على الأنظمة الكهربائية والرقمية المترابطة. بينما تعزز هذه التطورات الوظائف والإنتاجية، فإنها تؤدي أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة وتعقيد الإدارة. غالبًا ما تفشل البنية التحتية التقليدية، المصممة وفق جداول زمنية ثابتة، في التكيف مع الإشغال والتغيرات البيئية في الوقت الحقيقي، مما يؤدي إلى تشغيل غير ضروري للأنظمة التي تستهلك الطاقة مثل الإضاءة وHVAC، وبالتالي تساهم في هدر الطاقة وزيادة التكاليف التشغيلية.
تؤكد الورقة على إمكانات إنترنت الأشياء (IoT) كحل لهذه التحديات. من خلال تمكين جمع البيانات في الوقت الحقيقي عبر أجهزة الاستشعار الموزعة، تسهل أنظمة إنترنت الأشياء المراقبة الذكية والتعديل الديناميكي لظروف مكان العمل بناءً على الطلب الفعلي. لا يعزز هذا التكامل بين الاستشعار، والاتصال، والتحكم الآلي كفاءة الطاقة فحسب، بل يعزز أيضًا راحة مكان العمل. تهدف الأبحاث إلى تطوير إطار عمل ذكي قائم على إنترنت الأشياء يعزز كفاءة مكان العمل مع تقليل استهلاك الطاقة، مع معالجة الهدفين المزدوجين للاستدامة وإنتاجية الموظف. تنبع الدوافع من الحاجة إلى إنشاء بنية تحتية موحدة توازن بين استخدام الطاقة وراحة المستخدم، مما يعزز في النهاية بيئات عمل أكثر صحة وإنتاجية.
طرق
ت outlines المنهجية المقترحة بنية تحتية ذكية لإنترنت الأشياء تهدف إلى تعزيز كفاءة مكان العمل وتحقيق توفير الطاقة من خلال المراقبة في الوقت الحقيقي واتخاذ القرارات الذكية. يدمج هذا الإطار مكونات متنوعة، بما في ذلك أجهزة الاستشعار، وشبكات الاتصال، وتحليلات البيانات، وآليات التحكم، لتسهيل التحكم الآلي في أنظمة مكان العمل. يتم تمثيل سير العمل العام للنظام بصريًا في الشكل 1، بينما يتم توضيح تفاصيل عملية تحسين الطاقة في الشكل 2. تم تصميم هذا النهج الشامل لتبسيط العمليات وتعزيز كفاءة الطاقة في بيئات العمل.
نتائج
تقيّم قسم النتائج أداء البنية التحتية الذكية المقترحة لإنترنت الأشياء في تعزيز كفاءة مكان العمل وتحقيق توفير الطاقة. تشمل المقاييس الرئيسية التي تم تقييمها سلوك استهلاك الطاقة، والتحسينات في الكفاءة، واستجابة النظام، وقابلية التوسع. تستخدم التحليلات تقييمات مقارنة، ونمذجة رياضية، وملاحظات قائمة على السيناريو لدعم فعالية الإطار.
تشير النتائج إلى أن البنية التحتية الذكية لإنترنت الأشياء تعمل على تحسين استخدام الطاقة بشكل كبير مع تحسين الكفاءة التشغيلية. توضح النماذج الرياضية والسيناريوهات استجابة النظام للظروف المتغيرة، مما يبرز إمكانات قابليته للتوسع في بيئات العمل المتنوعة. بشكل عام، تؤكد النتائج قدرة الإطار على المساهمة بشكل إيجابي في إدارة الطاقة وإنتاجية مكان العمل.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة الضوء على التحديات المستمرة التي تواجه البنية التحتية التقليدية لمكان العمل، التي تعتمد غالبًا على أنظمة قديمة تعمل وفق جداول زمنية ثابتة دون استجابة في الوقت الحقيقي للإشغال والتغيرات البيئية. تؤدي هذه الكفاءة إلى استهلاك مفرط للطاقة، خاصة في أنظمة الإضاءة وHVAC، وتعيق قدرة مديري المرافق على مراقبة وتحسين استخدام الطاقة بشكل فعال. تهدف الحل المقترح، وهو بنية تحتية ذكية لإنترنت الأشياء، إلى معالجة هذه القضايا من خلال دمج أجهزة الاستشعار الموزعة، وبوابات إنترنت الأشياء، وتحليلات السحابة في إطار عمل متماسك. يقوم هذا النظام بجمع البيانات باستمرار حول مجموعة متنوعة من المعلمات البيئية والإشغال، مما يسمح بإجراء تعديلات في الوقت الحقيقي على الأنظمة التي تستهلك الطاقة، مما يقلل من الهدر مع الحفاظ على راحة المستخدم.
تقدم الأبحاث مساهمات كبيرة من خلال تقديم بنية معمارية شاملة قائمة على إنترنت الأشياء تعزز إدارة الطاقة في أماكن العمل. يقدم استراتيجية ذكية لتحسين الطاقة تتكيف مع البيانات في الوقت الحقيقي، متجاوزة الجدولة الثابتة لتشمل الوعي بالإشغال والتغذية الراجعة البيئية. تظهر تقييمات الأداء أن البنية التحتية المقترحة يمكن أن تحقق توفيرًا في الطاقة بنسبة تتراوح بين 25-35% مقارنة بالأنظمة التقليدية، خاصة من خلال التحكم القائم على الوعي بالإشغال للإضاءة. يضمن التصميم القابل للتعديل قابلية التوسع والموثوقية، مما يجعل النظام مناسبًا لبيئات العمل المتنوعة. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تعزيز ذكاء النظام من خلال التعلم الآلي ومعالجة تحديات الأمن السيبراني، بهدف إنشاء إطار عمل قوي لإدارة مكان العمل المستدام.
DOI: https://doi.org/10.30574/wjaets.2026.18.1.0026
Publication Date: 2026-01-17
Author(s): Mahrima Akter Mim et al.
Primary Topic: Building Energy and Comfort Optimization
Overview
The paper presents a Smart Internet of Things (IoT) infrastructure designed to enhance workplace efficiency and reduce energy consumption amidst the challenges posed by increased reliance on electrical equipment and automated systems. Traditional workplace systems often function independently, leading to energy wastage and decreased employee comfort. The proposed IoT framework integrates distributed smart sensors, intelligent controllers, and cloud-based data analytics to monitor environmental conditions, occupancy, and equipment usage in real time. This enables dynamic optimization of lighting, heating, ventilation, air conditioning (HVAC), and power usage based on actual demand, resulting in substantial energy savings while maintaining optimal indoor comfort levels.
The findings indicate that the Smart IoT Infrastructure not only minimizes energy consumption but also enhances productivity by reducing manual intervention and operational overhead. Its modular and scalable design allows for deployment across various workplace environments, including offices and industrial facilities, making it a practical solution for sustainable operations. Future research will focus on incorporating machine learning and predictive analytics to improve the system’s intelligence and robustness, as well as addressing cybersecurity and data privacy concerns associated with large-scale IoT implementations. Long-term field testing will further assess the system’s performance across diverse operational conditions and user behaviors, reinforcing its potential as a key enabler of intelligent and sustainable workplace management.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the transformative impact of digitalization, automation, and sustainability demands on modern workplaces, which increasingly depend on interconnected electrical and digital systems. While these advancements enhance functionality and productivity, they also lead to heightened energy consumption and management complexity. Traditional infrastructure, designed with fixed schedules, often fails to adapt to real-time occupancy and environmental changes, resulting in unnecessary operation of energy-intensive systems such as lighting and HVAC, thereby contributing to energy wastage and increased operational costs.
The paper emphasizes the potential of the Internet of Things (IoT) as a solution to these challenges. By enabling real-time data collection through distributed sensors, IoT systems facilitate intelligent monitoring and dynamic adjustment of workplace conditions based on actual demand. This integration of sensing, communication, and automated control not only promotes energy efficiency but also enhances workplace comfort. The research aims to develop a smart IoT-based framework that optimizes workplace efficiency while minimizing energy consumption, addressing the dual goals of sustainability and employee productivity. The motivation stems from the need to create a unified infrastructure that balances energy usage with user comfort, ultimately fostering healthier and more productive work environments.
Methods
The proposed methodology outlines a Smart IoT Infrastructure aimed at enhancing workplace efficiency and achieving energy savings through real-time monitoring and intelligent decision-making. This framework integrates various components, including sensing devices, communication networks, data analytics, and control mechanisms, to facilitate automated control of workplace systems. The overall workflow of the system is visually represented in Figure 1, while the specifics of the energy optimization process are elaborated in Figure 2. This comprehensive approach is designed to streamline operations and promote energy efficiency in workplace environments.
Results
The Results section evaluates the performance of the proposed Smart IoT Infrastructure in enhancing workplace efficiency and achieving energy savings. Key metrics assessed include energy consumption behavior, improvements in efficiency, system responsiveness, and scalability. The analysis employs comparative assessments, mathematical modeling, and scenario-based observations to substantiate the effectiveness of the framework.
The findings indicate that the Smart IoT Infrastructure significantly optimizes energy usage while improving operational efficiency. The mathematical models and scenarios illustrate the system’s responsiveness to varying conditions, highlighting its scalability potential in diverse workplace environments. Overall, the results affirm the framework’s capability to contribute positively to energy management and workplace productivity.
Discussion
The discussion section of the paper highlights the persistent challenges faced by traditional workplace infrastructure, which often relies on outdated systems that operate on fixed schedules without real-time responsiveness to occupancy and environmental changes. This inefficiency leads to excessive energy consumption, particularly in lighting and HVAC systems, and hampers facility managers’ ability to monitor and optimize energy usage effectively. The proposed solution, a Smart IoT Infrastructure, aims to address these issues by integrating distributed sensors, IoT gateways, and cloud-based analytics into a cohesive framework. This system continuously collects data on various environmental parameters and occupancy, allowing for real-time adjustments to energy-consuming systems, thereby reducing waste while maintaining user comfort.
The research makes significant contributions by presenting a comprehensive IoT-based architecture that enhances energy management in workplaces. It introduces an intelligent energy optimization strategy that adapts to real-time data, moving beyond static scheduling to incorporate occupancy awareness and environmental feedback. Performance evaluations demonstrate that the proposed infrastructure can achieve energy savings of approximately 25-35% compared to conventional systems, particularly through occupancy-aware control of lighting. The modular design ensures scalability and reliability, making the system suitable for diverse workplace environments. Future research directions include enhancing the system’s intelligence through machine learning and addressing cybersecurity challenges, ultimately aiming to establish a robust framework for sustainable workplace management.