مطالعات ماتیو
در پژوهشی که توسط ماتیو در سال ۱۹۹۱ صورت گرفت، پیش شرط‌های تعهد سازمانی و رضایت شغلی به چهار دسته به شرح ذیل تقسیم گردیده‌اند
۱- ویژگی‌های شغل.
۲- وضعیت نقش : شامل مواردی همچون ابهام نقش، تضاد نقش و حجم کاری نقش فرد می‌باشد.
۳- متغیرهای فردی : شامل دو متغییر انگیزه موفقیت و موقعیت کارآزمودگی می‌باشد.
۴- تأثیرات جمع : شامل دو متغییر استاندارد عملکرد و انسجام می‌باشد(فتحی ، ۱۳۹۱).
مطالعه کوهن
بیشتر پژوهش‌هایی که در زمینه تعهد سازمانی و پیش شرط‌های آن صورت گرفته، به روابط خطی ساده بین تعهد سازمانی و پیش شرط‌های آن پرداخته‌اند. تحقیقات اندکی، به نقش متغیرهای میانجی و تعدیل کننده ‌ارتباط بین تعهد و پیش شرط‌های آن توجه کرده‌اند.
امروزه اندیشمندان سازمان و مدیریت بیان می کنند که مهمترین و ارزشمندترین سرمایه سازمان، سرمایه انسانی آن است و توجه به این سرمایه گرانبها بر روند شکست یا کامیابی سازمان ها تأثیر مستقیم دارد. لذا تلاش برای توسعه تعهد در کارکنان، امر مهمی است که مدیران باید به آن توجه داشته باشند. افراد متعهدتر، به ارزش ها و اهداف سازمان پایبندترند و فعالانه تر در سازمان نقش آفرینی خواهند کرد و کمتر به ترک سازمان و یافتن فرصتهای شغلی جدید اقدام می کنند.

همانطور که در مقاله حاضر اشاره شد، مفهوم تعهد سازمانی، بر نگرشی مثبتی دلالت دارد که از احساس وفاداری کارکنان به سازمان حاصل می شود و با مشارکت افراد در تصمیمات سازمانی، توجه به افراد سازمان و موفقیت و رفاه آنان تجلی می یابد. مطالعات انجام شده در این زمینه نشان می دهند که تعهد کارکنان به سازمان نتایج بسیار ارزشمندی برای سازمان ها را در پی خواهد داشت که مدیران نیروی انتظامی جمهوری اسلامی ایران نیز می توانند با به کارگیری عوامل موثر بر این موضوع از نتایج آن بهره مند گردند. مهمترین نتایج تعهد کارکنان به سازمان که بر روی عملکرد سازمان نیز موثرند عبارتند از: افزایش خلاقیت و نوآوری کارکنان، افزایش ماندگاری کارکنان در سازمان، احساس رضایت، تعلق، وابستگی و دلبستگی کارکنان به سازمان، عملکرد شغلی مطلوبترآنها، کاهش خروج کارکنان از سازمان، رفتار اجتماعی فعال، عدم غیبت از کار، نوع‌دوستی و کمک به همکاران و کاهش استرس شغلی و همچنین موفقیت‌های مالی سازمانی و افزایش اثربخشی و بهره وری سازمان که این نتایج در نهایت موجب تعالی و کسب اهداف سازمانی شده و جامعه را از منفعت سازمان و تلاش کارکنان بهره مند می نماید(فتحی، ۱۳۹۱).
۲-۲-۱۰- دو دیدگاه تازه درباره تعهد سازمانی
تعهد سازمانی در دنیای امروز
بعضی از نویسندگان جدید معتقدند که تعهدسازمانی موضوع بی ربطی است و نیازی به تحقیق و بررسی ندارد. باروچ^[۵۹] یکی از این افراد است. به اعتقاد باروچ باتوجه به روندهای اخیر درمورد کوچک سازی سازمانها مثل فرایند مهندسی مجدد، ماهیت روابط کار در سه دهه اخیر به نحو چشمگیری تغییر کرده است به طوری که تعهدکارمند به سازمان موضوع بی ربطی شده است. او می گوید که اهمیت تعهد سازمانی به عنوان یک مفهوم عمده در مدیریت و رفتار سازمانی درحال کاهش است و این روند همچنان ادامه دارد. اساس بحث باروچ این است که تعهدسازمانی برای کارکنان یک پیش شرط مهم است، اما مهمترین نیست. سازمانها باتوجه به فعالیتهای کوچک سازی در سالهای اخیر نسبت به استخدام کارکنان با تعهد یکسان نسبت به سازمان یا ناتوان و یا بی میل بوده اند. حتی دراکر^[۶۰] برجسته ترین نویسنده مدیریت نیز نسبت به شرکتهایی که می گویند، برای کارکنانشان ارزش قائلند، بدبین است چرا که آنها خلاف آن را ثابت کرده اند. دراکر می گوید، همه سازمانها هر روزه اذعان می کنند که کارکنان بزرگترین دارایی آنها هستند، ولی باوجــود این به آنچه که می گویند کمتر عمل می کنند چه رسد به آنکه واقعاً معتقد به آن باشند. اکثر سازمانها معتقدند همان طور که تعهد سازمان به کارمند، کاهش یافته این انتظار وجود دارد که تعهد کارمند هم نسبت به سازمان کاهش یافته باشد.
به طورکلی نمی توان به منطق باروچ ایراد گرفت. تحقیقات نشان می دهند که حمایت سازمانی از کارمند با تعهد کارمند به سازمان به وضوح مرتبط است. همچنین شواهد زیادی وجود دارد مبنی بر اینکه بسیاری از سازمانها کارکنانشان را بازخرید می کنند تا هزینه ها را کاهش دهند و از این طریق توانایی رقابت در بازارهای جهانی را به طور فزاینده ای افزایش دهند. امشوف^[۶۱] تخمین می زند که بالغ بر ۹۰ درصد شرکتهای بزرگ، کوچک شده اند. درباره تغییرات در محیطهای کاری در روزنامه نیویورک تایمز تخمین زده شده است که ۴۳ میلیون شغل در آمریکا بین سالهای ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۵ از بین رفته است.
اکثر شغلهایی کــــه در این دوره به وجود آمده اند از بین رفته اند. این رقم ترک شغل کارکنان را آشکار می کند و این بی نظمی ممکن است، اثر منفی را بر تعهد سازمانی تشدید کند. همچنین مشخص شده است که شرکتها نه تنها در زمان ورشکستگی یا رکود کارکنانشان را بازخرید می کنند،‌ بلکه آنها در زمان سودآوری و رونق نیز دست به این عمل می زنند.
آنها با انجام این کار علامت مثبتی را برای تحلیل های مالی ارائه و بنابراین، از این به عنوان حربه ای برای افزایش سهامداری در کوتاه مدت استفاده می کنند. برای مثال به گفته ریچهیلد^[۶۲] شـرکت زیراکس در دوران سودآوری، برنامه هایی را برای کاهش کارکنانش اعلام کرد به طوری که تعداد آنها را به ۱۰ هزار کارمند در سال ۱۹۹۳ کاهش داد و این کار به افزایش ۷ درصدی سهام این شرکت در روز بعد منجر شد. تعجب آور خواهدبود اگر تعهد کارکنان به شرکت زیراکس درنتیجه چنین عملی کاهش نیابد. تعدادی از ادغام شرکتها و به مالکیت درآوردن شرکتی توسط شرکت دیگر نیز توسط باروچ ذکر شده اند که همچنین تعهد سازمانی کارکنان را کاهش داده اند. همان طور که سازمانهای بــزرگ مالکیت سازمانهای دیگر را به دست آورده یا دارائیهای خود را می فروشند آنچه که به طور فزاینده ای به شکل غالب ظاهر می شــــود موضوع کانون تعهد است. کاملاً به آسانی می توان دریافت که برای کارکنان در این شرایط درک اینکه چه چیزی و کدام سازمانشان است، مشکل است. در نتیجه ایجاد و شکل گیری تعهد در این شرایط برای آنها مشکل خواهدبود. برای مثال آیا کارمندی که متعهد به شرکت مک دونل داگلاس^[۶۳] است می تواند به آسانی تعهدش را به شرکت بوئینگ منتقل کند(ربکا^[۶۴]، ۲۰۰۷).
۲-۲-۱۱- تعهد سازمانی واقعاً مهم است؟
چطور می توان بحث باروچ را که معتقد است تعهد سازمانی یک مفهوم مدیریتی بی ربطی است را ارزیابی کرد. شواهدی وجود دارد که بسیاری از سازمانها استراتژی های کوچک سازی و کاهش هزینه ها را دنبال می کنند. برای این شرکتها ایجاد سطح بالایی از تعهد کارمند ظاهراً به عنوان یک استراتژی نه چندان مهم برای کسب موفقیت اقتصادی نسبت به شرکتهایی که به این استراتژی متوسل می شوند درک می شود.ربکا(۲۰۰۷) اعتقاد دارد که، براساس تجربه واقعی مدیریت، ممکن است، صاحبنظری استدلال کند که تعهد کارمند چیز بی ربطی است، به خاطر اینکه سازمانهای کمتری استراتژی هایی را برای افزایش تعهد کارکنان ادامه می دهند. در این دیدگاه باروچ ممکن است تاحدودی درست بگوید. با این حال، از طرف دیگر شواهدی دال بر این وجود دارد که سازمانها درپی عملکرد بالا و استراتژی های منابع انسانی بـــــرای افزایش تعهد کارکنانشان هستند که می تواند سود اقتصادی بیشتری را برای آنها فراهم کند. از این دیدگاه تعهد کارمند نه تنها بی ربط نیست، بلکه به عنوان یک مفهوم مدیریتی به خاطر اینکه می تواند به مزیت رقابتی و موفقیت مالی منجر شود، خیلی مهم است. درحقیقت تعهد از این دیدگاه ممکن است، به عنوان کلیدی برای مزیت رقابتی محسوب شود. در این دیدگاه تعهد کارمند به عنوان یک استراتژی رقابتی،‌کاملاً برخلاف آنچه که باروچ می گوید، چیز بی ربطی نیست(ربکا،۲۰۰۷)
۲-۲- ۱۲- عوامل مؤثر بر تعهد سازمانی
دانشمندان و محققان رفتار سازمانی ، در طی چندین سال همواره در تلاش بوده اند که بدانند چه عواملی بر تعهد سازمانی افراد تأثیر مثبت و یا منفی دارد و پیامدهای وجود و یا عدم وجود تعهد در سازمانها چه بوده است.
مدنی و زاهدی (۱۳۸۴) در پژوهشی تحت عنوان اولویت عوامل مؤثر بر تعهد سازمانی کارکنان ، با بررسی منابع و مآخذ و پیشینه ی پژوهش ها ، مشخص کردند که در مجموع ۷۳ متغیر به عنوان متغیر مستقل و ۶ متغیر به عنوان متغیر وابسته ( نتایج تعهد سازمانی ) در پژوهش ها مورد استفاده قرار گرفته است که این متغیرها را در ۵ گروه به شرح زیر تقسیم بندی نموده اند :
۱- متغیرهای زمینه ای مانند سن ، جنس ، تحصیلات و … .
۲- متغیرهای شغلی مانند رضایت شغلی ، چالشی بودن ، تعارض و … .
۳- متغیرهای سازمانی مانند حمایت سازمانی ، عدالت سازمانی و … .
۴- متغیرهای محیطی مانند فرصت های شغلی خارج از سازمان ، عدالت اجتماعی و … .
۵- متغیرهایی که از نتایج تعهد سازمانی محسوب می شوند مانند عملکرد شغلی ، تمایل به ماندن در سازمان و ….
البته قبل از این افراد نیز محققان دیگر از باب نظری عوامل موثر بر تعهد سازمانی را دسته بندی نموده اند که به برخی از آنها اشاره می شود .
پورتر ( ۱۹۷۴ ) شاید اولین فردی باشد که به مطالعه عوامل مرتبط با تعهد سازمانی پرداخته است و روابط این متغیر را با متغیرهای ملاک در سطح فردی مثل غیبت ، ترک شغل و عملکرد شغلی نشان داده است (ناظم و قائد محمدی ، ۱۳۸۷ ) .
دیوید اونس عوامل مؤثر بر تعهد سازمانی را به چهار گروه :
۱- رضایت شغلی
۲- نظام ترفیع مناسب
۳- قدردانی و سپاس از خدمات
۴-خدمات اجتماعی
تقسیم کرده است . مودی و همکاران نیز عواملی را که به تعهد سازمانی بیشتر منجر می شود به سه دسته اصلی تقسیم بندی کرده اند :
۱- عوامل شخصی
۲- عوامل سازمانی
۳-عوامل غیر سازمانی ( انصاری و همکاران ، ۱۳۸۹ )
مایر و هرسکویچ ^[۶۵](۲۰۰۱) با بررسی عوامل متعددی که بر تعهد سازمانی تأثیرگذار بودند ، اعتقاد دارند که همه این متغیرها را می توان در سه مقوله، ویژگیهای شخصی،ویژگیهای سازمانی و تجارب کاری تقسیمبندی نمود. البته آلن و مایر معتقدند که عوامل سه گانه فوق عمدتاً بر تعهد عاطفی تأثیرگذار هستند و برای تعهد هنجاری و مستمر عوامل دیگری را شناسایی کردند . آنها عوامل مرتبط با تعهد مستمر را ، ۱- سرمایه گذاریهای فرد ؛ ۲- فرصت های شغلی جایگزین؛ و عوامل مؤثر بر تعهد هنجاری را ، ۱- اثرپذیری یا اجتماعی شدن ؛ ۲- سرمایه گذاری های سازمان ( حمایت ها)؛ ۳- جبران متقابل یعنی ، جبران کردن خدمات و امکاناتی که سازمان برای فرد فراهم نموده است ، شناسایی کردند. در مقایسه با تعهد عاطفی و مستمر ، عوامل بسیار کمی به عنوان متغیرهای تأثیرگذار بر تعهد هنجاری شناسایی شده اند . طبق نظر آلن و مایر تعهد هنجاری ، براساس یک قرارداد روان شناختی بین فرد و سازمان به وجود می آید ؛ یک قرارداد روان شناختی که به تعهدات متقابل مربوط می شود .
برخی از تعاملات را می توان در قالب قراردادهای مذاکره ای مانند قرارداد کار تقسیم بندی کرد و برخی دیگر از تعاملات را می توان در قالب قرارداد رابطه ای گنجاند . قراردادهای مذاکره ای واقعی تر بوده و بر مبنای اصول اقتصادی استوار است ؛ در حالی که قراردادهای رابطه ای ، بیشتر انتزاعی و بر مبنای اصول مبادله اجتماعی قرار دارد . در حالی که قراردادهایمذاکره ای بر تعهد مستمر تأثیر بیشتری دارند ، قراردادهای رابطه ای بیشتر بر تعهد هنجاری مربوط می شود ( انصاری و همکاران ، ۱۳۸۹)
عوامل مؤثربرتعهد سازمانی از دیدگاه بارون^[۶۶]وگرین برگ
۱- خود شغل
۲-فرصت های استخدامی دیگر
۳- خصوصیات فردی
۴-محیط کار
کری ^[۶۷] و همکاران نیز در سال ۱۹۸۶ مطالعه ای انجام دادند و چهارده متغیر اثرگذار بر تعهد سازمانی را در سه دسته طبقه بندی کرده اند :
دسته اول متغیرهای مربوط به ادراک افراد از ساختار سازمانی ؛
دسته دوم متغیرهایی که مربوط به ویژگی های فردی می باشند ؛
دسته سوم شامل متغیرهایی مربوط به ویژگی محیطی(زارع متین، ۱۳۹۰).
همچنین در مطالعه ای که توسط مایر و اسکورمن ^[۶۸] پیرامون عوامل اثرگذار بر تعهد سازمانی کارکنان انجام گرفت ، تعهد سازمانی در دو بعد ، تعهد مستمر و تعهد ارزشی مورد بررسی قرار گرفت و میزان اثرگذاری عوامل بر روی این دو بعد مورد سنجش قرار گرفت . در این تحقیق ، پیش شرطهایی همچون ، سابقه خدمت ، مزایای بازنشستگی ، تحصیلات و سن همبستگی نسبتاً قوی با تعهد مستمر نشان دادند ، در حالی که عواملی مانند ، مشارکت ، موقعیت اجتماعی ، وابستگی شغلی و ابهام در نقش با تعهد ارزشی همبستگی قوی تری داشته اند (صمدی و مهدوی خو ، ۱۳۸۸ ).
علاوه بر عواملی که ذکر شد ، یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در تعهد سازمانی که در دهه ۱۹۹۰ و بعد از آن بیشتر مورد توجه قرار گرفت سیاست های مدیریت منابع انسانی است ( انصاری و همکاران ، ۱۳۸۹) .

قابلیت استفاده از Strategy Controller: یکی از ابزارهای کاربردی برنامه نویسی در نرم افزار های SCADA می باشد با بهره گرفتن از آن می توان الگوریتم های کنترلی را که دارای سطح پیچیدگی زیادی نیستند را پیاده سازی نمود.در این روش اطلاعات محیطی به نرم افزار منتقل می شود و بعد از انجام فرایند محاسباتی فرمان متناسب به سیستم کنترل ارسال می گردد (SpecView,2012) [31].
قابلیت استفاده از ActiveX Control :با بهره گرفتن از این قابلیت امکان استفاده از برنامه های کاربردی از قبل نوشته شده در نرم افزار های SCADA به عنوان یک شی Object فراهم می گردد.یک شی ActiveX control دارای سه بخش ورودی Input-روش ها یا Methods وخروجی ها Outputs می یاشد .در قسمت روش ها نحوه ارتباط ورودی و خروجی های سیستم مشخص می شود که می تواند شامل یک فرایند کنترلی ساده و یا یک الگوریتم پییچیده محاسباتی بر مبنای منطق فازی باشد[۳۱] .
۳-۱۷-امکان استفاده از OPC در نرم افزار SCADA
(Daneels,1999) [32] امکان استفاده از OPC در سیستم های SCADA را بررسی نموده است .OPC مخفف OLE for Process Control یک درگاه ارتباطی استاندارد را برای دسترسی به اطلاعات سیستم های کنترلی می باشد که از طریق آن نرم افزار SCADA می تواند با سیستم های کنترلی متنوع که می تواند شامل PLC ها و یا نرم افزارهای محاسباتی و مدلسازی مانند MATLAB ارتباط برقرار نماید.با بهره گرفتن از پروتکل OPC امکان تبادل اطلاعات و استفاده از قابلیت نرم افزارهایی که امکان شبیه سازی بر اساس منطق فازی و شبکه های عصبی را دارند فراهم می گردد[۳۲] .

۳-۱۸-استفاده از سیستم های SCADA بر مبنای وب
(Hosny & Mohamed ,2010 ) .
با بهره گرفتن از فناوری های ذکر شده امکان دسترسی از طریق اینترنت به سیستم SCADA میسر می شود.
دسترسی به سیستم SCADA از طریق اینترنت مزایای زیر را در بر دارد :
هزینه اجرائی سیستم SCADA کاهش می یابد.
دسترسی به اطلاعات سیستم با سهولت بیشتری انجام می گیرد.
امکان ارتباط کاربران به صورت سیار از طریق تلفن همراه به سیستم SCADA فراهم می گردد (Ozdemir&Karacor,2006) [22].
۳-۱۹-استفاده از روش های مدل سازی نرم افزاری در مدیریت انرژی
(Clarke et.al,2002 ) [34] استفاده از روش های مدلسازی نرم افزاری در مدیریت انرژی دز ساختمان را مورد بررسی قرار داده است .با توجه به لزوم داشتن دانش فنی در سطح بالا جهت برنامه ریزی سیستم های مدیریت مصرف انرژی بر اساس منطق فازی و یا شبکه های عصبی در سال های اخیر استفاده از نرم افزارهای مدل سازی توسعه زیادی پیدا کرده است .بخصوص در سیستم های مدیریت ساختمان BEMS استفاده از این نوع نرم افزار ها رواج یافته است که از بین آنها می توان به نرم افزار ESP-r اشاره کرد.فرایند مدلسازی در این روش بر اساس به کار گیری همزمان نرم افزار های SCADA و نرم افزار مدل سازی انجام می گردد.در این روش ابتدا اطلاعات پایش شده از محیط از طریق نرم افزار SCADA با بهره گرفتن از پروتکل های استاندارد به نرم افزار مدل سازی انتقال می یابد و پس از انجام مدل سازی خروجی جهت اعمال در فرایند به نرم افزار SCADA انتقال می یابد .در این نوع نرم افزار های مدلسازی اساس فرایند مدل سازی بر اساس رویدادهایی است که در طول زمان تکرار می شوند .مانند روند تغییر دمای محیط در طول چهار فصل یک سال که فرآیندی تکرار شونده است و بنابراین سیستم کنترل می تواند بر اساس اطلاعات موجود در پایگاه داده وضعیت مورد نیاز سیستم را در روزهای آینده پیش بینی نماید[۳۴].
۳-۲۰-جمع بندی تحقیقات گذشته
با توجه به تحقیقات گذشته در مورد کاربرد سیستم های SCADA در بهینه سازی مصرف انرژی می توان رئوس کلی این تحقیقات را به شرح زیر تقسیم بندی نمود :
در بسیار ی از تحقیقات بر ثبت و پایش دقیق پارامترهای مرتبط با مصرف انرژی تاکید شده است[۲۹،۲۷،۱۹،۱۸،۱۶،۳] .
لزوم کنترل اوج بار مصرفی Demand در تعداد زیادی از تحقیقا ت پیشین مورد توجه قرار گرفته است و به عنوان یکی از نکات کلیدی در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی مورد توجه قر ار گرفته است[۲۷،۱۶،۱۸،۲۱] .
امکان پیش بینی اوج بار مصرفی Demend هم در بسیاری از تحقیقات گذشته مورد بررسی قرار گرفته و بسیاری از محققین سعی نموده اند با بهره گیری از روش های نوین مانند الگوریتم فازی و هوش مصنوعی مقدار مصرف انرژی را پیش بینی نمایند [۲۴،۲۵].
استفاده از فناوری های نوین در کنترل تجهیزات در بسیاری از تحقیقات انجام شده مورد تاکید قرار گرفته است و محققین در گذشته سعی نموده اند با بهره گیری از سیستم های جدیدو روش های مدلسازی و پیاده سازی الگوریتم های کنترلی پیشرفته مانند الگوریتم PID وFuzzy و شبکه هایی عصبی و به کارگیری میکروکنترولرها در کنار سیستم های SCADA ضمن بهبود عملکرد فرایند . کاهش خطا میزان مصرف انرژی و اوج بار مصرفی را تا حد امکان کاهش دهند[۳۴،۳۰،۲۸،۲۶].
استفاده از شبکه های حسگر بی سیم و زیرساخت تلفن همراه در جهت توسعه سیستم های SCADA توسط تعدادی از محققین بیان شده است [۲۳،۲۲].
دربعضی از تحقیقات انجام شده بر استفاده از سیستم های SCADA جهت مدیریت تجهیزات و کاهش استهلاک و افزایش راندمان تاکید شده است [۲۳،۲۱،۱۸،۱۷،۱۶].
در بعضی تحقیقات انجام شده استفاده از قابلیت های نرم افزاری و لزوم پیاده سازی سیستم های SCADA در بستر وب مورد تاکید قرار گرفته است[۳۳،۳۲،۳۱،۲۱].
لزوم اجرای یک برنامه زمانبندی جهت کارکرد تجهیزات در جهت کاهش مصرف انرژی در بعضی تحقیقات پیشین مورد تاکید قرار گرفته است[۲۰،۱۸،۱۶].
در برخی تحقیقات انجام شده بر لزوم داده کاوی متغیرهای مرتبط با مصرف انرژی در جهت افزایش امنیت در سیستم های SCADA تاکید شده است[۲۳،۲۲].
در تحقیقات گذشته بر اهمیت محاسبه نرخ بازگشت سرمایه در پروژه های مدیریت مصرف انرژی تاکید شده است[۱۷] .
۳-۲۱-نتیجه گیری فصل
با توجه به بررسی تحقیقات پیشین در جهت اجرای فرایند آزمایشی این تحقیق درزمینه مدیریت و سازی و بهینه سازی مصرف انرژی در کوره های الکتریکی روش ها زیر به عنوان مبنای طراحی سیستم در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت .
با توجه به تاکید اکثر محققان بر لزوم کاهش اوج بار مصرفی در سیستم ها به منظور کاهش مصرف انرژی این موضوع به عنوان یکی از راهبرد های اصلی پیاده سازی فرایند آزمایشی انتخاب گردید .در روش پیاده سازی که درفصل بعدی به آن می پردازیم کاهش اوج بار مصرفی در تمامی مراحل به عنوان یک هدف اصلی در نظرگرفته شده است و فرایند به طور مستمر با توجه به این هدف اصلاح شده است.
با توجه به تاکید محققان بر استفاده از تجهیزات و روش های کنترلی نوین در جهت کاهش مصرف انرژی در این تحقیق جهت کنترل فرایند گرمایش کوره های الکتریکی از الگوریتم PID و سیستم کنترل توان SCR بر پایه تکنولوژی میکروکنترولردر راستای نیل به اهداف مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی استفاده شده است .
با توجه به تاکیدبسیاری از محققین بر لزوم پایش دقیق پارامترهای مرتبط با مصرف انرژی این روش به عنوان یکی از اصول اصلی مورد توجه قرار گرفته و کلیه پارامترهای مورد نیاز در بازه زمانی ۱ ثانیه ثبت شده و نمودار آنها رسم شده و در روند پیاده سازی این تحقیق مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند.
با توجه به تحقیقات پیشین در مورد پیش بینی اوج بار مصرفی و تاثیر آن بر بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای آزمایشی انجام شده عمل پیش بینی به عنوان یکی از اصول طراحی سیستم لحاظ شده است .
ضرورت بهبود راندمان سیستم و کاهش استهلاک به عنوان یکی اصول طراحی سیستم مورد توجه قرار گرفته است .
در بعضی تحقیقات پیشین اثر مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی بر بهبود عملکرد فرایند و کاهش خطا در کنترل سیستم مورد توجه قرار گرفته است که در این تحقیق به طور جامع مورد بررسی قرار می گیرد.
در فصل چهارم روش پیاده سازی یک سیستم مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی بر پایه سیستم های SCADA مورد بررسی قرار می گیرد.
۴-روش پیشنهادی ، آزمایشها و نتایج
۴-۱- مقدمه
با توجه به اینکه سیستم های حرارتی و کوره های صنعتی الکتریکی کاربرد زیادی در صنایع ایران دارند و در این بخش با توجه به تحقیقات انجام شده روش طراحی یک مدل کاربردی مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در کوره های صنعتی الکتریکی با بهره گرفتن از سیستم های SCADA ارائه می گردد.با توجه به قابلیت های نرم افزار اسکادای SpecView جهت طراحی یک سیستم مدیریت مصرف انرژی این نرم افزار مورد استفاده قرار گرفته است . بعد از طراحی یک برنامه کاربردی هرروش کنترلی در یک فرایند با مقیاس آزمایشگاهی اعمال می گردد و اطلاعات بدست آمده در هرروش مورد پایش دقیق قرار می گیرد نتایج بدست آمده از هر روش به همراه نمودارهای مربوط به هر روش مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد .
همانطور که در فصل های قبلی به آن اشاره شد اولین مرحله در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی شناسایی فرصت ها می باشد .در طراحی یک سیستم کاربردی اولین مرحله بعد از راه اندازی سیستم پایش دقیق متغیر ها می باشد .در ادامه به تشریح فرایند و متغیر های موثر در آن می پردازیم .
۴-۲-اهداف مدیریت مصرف انرژی در کوره های الکتریکی
اولین قدم در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی تعیین اهداف می باشد.با توجه به پیشینه پژوهشی که در فصل قبل مورد بررسی قرار گرفت در این پژوهش هدف از مدیریت انرژی در کوره های الکتریکی کاهش مصرف انرژی و کاهش اوج بار مصرفی می باشد.
۴-۲-۱-کاهش انرژی مصرفی در کوره های الکتریکی
یکی از اهداف کاهش انرژی مصرفی در کوره های صنعتی می باشد در این مرحله تلاش می شود با بهره گرفتن از سیستم های SCADA و اعمال روش های کنترلی مختلف در فرایند و اصلاح مستمر روش ها بر اساس نتایج بدست آمده میزان مصرف انرژی و اتلاف آن تا حد ممکن کاهش پیدا کند.کاهش مصرف انرژی رابطه مستقیمی یا کاهش هزینه ها دارد و در صورت موفقیت در اجرای این بخش هزینه صنایعی که از این تجهیزات استفاده می کنند کاهش پیدا می کند.
۴-۲-۲-کاهش اوج بار مصرفی در کوره های الکتریکی
در فرایند مدیریت مصرف انرژی کاهش اوج بار مصرفی Demand از اهمیت بسیاری برخودار است تمامی مصرف کنندگان انرژی الکتریکی دارای یک محدوده مجاز مصرف توان هستند و در صورت عبور از این محدوده با جرائم و افزایش ناکهانی هزینه ها روبرو خواهند شد .بنا براین یکی از اهداف مهم در مدیریت مصرف انرژی نگهداری اوج بار مصرفی در محدوده مجاز و کاهش آن تا حد ممکن است .کاهش اوج بار مصرفی علاوه بر کاهش هزینه های مستقیم مصرف انرژی باید کاهش استهلاک تجهیزات و هزینه تعمیرات و نگهداری در صنایع می گردد .از آنجا که معمولا صنایع حرارتی دارای تعداد زیادی از تجهیزات گرمایشی مانند کوره های الکتریکی هستند با کاهش اوج بار مصرفی در هر یک از این تجهیزات میزان اوج بار کلی در سیستم تا حد زیادی کاهش خواهد یافت.
۴-۳- فرایند مصرف انرژی در یک کوره الکتریکی
هدف از به کارگیری یک کوره صنعتی الکتریکی^[۷۰] انجام یک فرایند حرارتی می باشد بدین معنی که در طی این فرایند دمای یک جرم معین از ماده که می تواند جامد و یا مایع و یا گاز باشد در یک زمان مشخص به دمای مورد نظر فرایند برسد که برای انجام این فرایند باید انرژی صرف گردد .در یک سیستم ایده آل که دارای اتلاف انرژی نباشد مقدار انرژی مورد نیاز برای فرایند طبق رابطه زیر تعریف می گردد .
Q=M*C*(T-T0) (4-1 )
Q مقدار انرژی مورد نیاز بر حسب ژول
M جرم ماده ای که به آن انرژی حرارتی اعمال میشود بر حسب کیلوگرم

ب) رگولاتور ۵ ولت: این رگولاتور قادر است ولتاژ بالای ۵ ولت تا ۱۲ ولت را به ولتاژ ۵ ولت ثابت تبدیل کند که تقریبا برای کل مدار بجز سنسور دمای مادون قرمز از این ولتاژ استفاده می شود.

ج) رگولاتور ۳٫۳ ولت: با توجه با این که امروزه اکثر وسایل الکترونیکی به طرف پرتابل بودن در حال حرکت است, لازم است که از باطری استفاده شود و باید تلفات را به حداقل رساند یکی از راه های کم کردن تلفات، کاهش ولتاژ سیستم می باشد. امروزه بیشتر ماژول ها با ولتاژ کم تر از ۵ ولت کار می­ کنند و برای راه اندازی آنها به ولتاژی مجاز و تثبیت شده نیاز است. رگلاتور ولتاژ، LF33CV خروجی برابر ۳٫۳ ولت  تولید و تا حدود ۰٫۵ آمپر را بدون مشکل می ­تواند تامین کند. شکل (۳-۷) بلوک دیاگرام عملکرد رگولاتور را نشان می دهد.
شکل ۳- ۷ بلوک دیاگرام عملکرد رگولاتور
۳-۲-۶ هشدار دهنده ها
خروجی این سیستم هوشمند نهایتا برای روشن کردن یک سیستم تبرید استفاده می­ شود، ولی در این پایان نامه بدلیل گران بودن یک سیستم تهویه مطبوع، این خروجی به شکل آلارم ظاهر می­ شود. برای این سیستم از سه هشدار دهنده استفاده شده است، اول اینکه موقع یافتن هدف از دمای مورد نظر روی نمایشگر نمایش می دهد، دوم اینکه از یک بوق اخطار (buzzer) برای هشدار صوتی استفاده شد تا هر وقت سنسور هدف را یافت بوق اخطار نیز اعلام یافتن کند، سوم موقع یافتن هدف یک LED با روشن شدن اطلاع دهد. شکل (۳-۸) نحوه اتصال بوق اخطار و LED به میکرو در پروتئوس را نشان می دهد.
شکل (۳-۸) نحوه اتصال بوق اخطار و LED به میکرو در پروتئوس
الف) هشدار دهنده صدا (buzzer)
برای به صدا در آوردن بازر از بیت اول پورت بی استفاده شده است. یک خروجی از pb0 گرفته و اتصال منفی را نیز مستقیم به بازر متصل می شود. خروجی میکرو ولتاژ ۵ ولت را تامین می کند ولی جریان لازم برای راه اندازی و به صدا در آوردن بازر را ندارد برای تقویت جریان از یک ترانزیستور استفاده می شود تا جریان مورد نیاز را تامین کند.
ب) هشدار دهنده LED
وقتی هدف یافت شد برای روشن شدن LED از همان پورت pb0 استفاده کرده و به یک LED وصل می کنیم اما LED، ۳ ولت است و خروجی پورت ۵ ولت است و اگر به LED وصل شود آن را می سوزاند به همین دلیل از یک مقاومت ۳۹۰ اهمی بر سر راهش استفاده می شود تا به LED آسیب نرسد.
۳-۲-۷ پایه سیستم
برای ساخت پایه دستگاه که همه قطعات روی آن سوار شود از ورق پلکسی گلاس استفاده شد. این ورق ها با برش لیزر به ابعاد مورد نیاز و اشکال مورد نیاز تقسیم شده و با چسب به یکدیگر متصل شد. سنسور و موتور که باید دما را حس می کرد از همه قسمت ها بالاتر و جلوتر نصب گردید. شکل (۳-۹) بلوک دیاگرام شبیه سازی انجام شده با نرم افزار پروتئوس را نشان می دهد و شکل (۳-۱۰) عکس دستگاه ساخته شده را نشان می دهد.

۳-۳ برنامه عملکردی دستگاه
برنامه ی کارکرد میکرو کنترلر در نرم افزار کد ویژن نوشته شده و در ضمیمه الف آورده شده است. فلوچارت و الگوریتم عملکرد این برنامه در شکل (۳-۱۱) آمده است.
شکل ۳- ۱۱٫ فلوچارت نحوه عملکرد سیستم هوشمند ساخته شده
فصل چهارم
آزمایشات عملکرد سیستم هوشمند تبرید
۴-۱ نتایج آزمایشات سیستم هوشمند تبرید
برای ارزیابی عملکرد سیستم هوشمند ساخته شده، این سیستم در چند دمای محیطی مختلف برای چند پوشش لباسی مختلفی آزمایش و بررسی شد. در آزمایشات انجام گرفته حداقل قد ۱۵۰ سانتی متر و عرض بدن ۴۰ سانتی متر برای شخص هدف مد نظر قرار گرفت. لازم به ذکر است که دمایی که این سنسور از بدن انسان دریافت می­ کند بستگی به نوع پوشش، فاصله از سنسور و دمای محیط دارد و می بایستی با توجه به این عوامل دمای تشخیص انسان را تنظیم کرد. بعنوان مثال دمایی که این سنسور از یک شخص در زمستان با دمای محیط کمتر از ۲۰ درجه دریافت می­ کند به دلیل اثر انعکاس پرتوهای مادون قرمز محیط کمتر از دمایی است که در تابستان و دردمای بالای ۲۰ درجه دریافت می­ کند. برای مقایسه حالات مختلفی که در تشخیص دمای بدن انسان پیش می آید آزمایشات مختلفی انجام گردید و دمایی که سنسور نشان می­دهد ثبت گردید.
جدول (۴-۱) نتایج آزمایشاتی را نشان می­دهد که در تابستان و با دمای محیطی ۲۸ درجه سانتیگراد در اتاقی با پیش سرمایش انجام شده است. در این آزمایشات پوشش لباسی شخص هدف یک تی شرت پارچه ای معمولی بوده است.

. زمخشرى، محمود، الکشاف عن حقائق غوامض التنزیل، سوم، دار الکتاب العربی، بیروت، ۱۴۰۷ق ، ج‏۱، ص ۸ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم، ج۱، ص ۳۲۷ : «ستایش خداوندى را سزاست که حمد و ستایش را به نعمت‏ها، و نعمت‏ها را به شکرگزارى پیوند داد.» ↑
. اسراء /۱۱۱ ↑
. آل عمران / ۱۸۸ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم ، ج۱، ص۳۲۹ ↑
. ملبوبی، محمدباقر، حقیقت جاویدان (شرح خطبه حضرت فاطمه )، بی­چا، کتابخانه صدر، قم ،۱۳۹۱ق، ج۱، ص۶۲ ↑
. اربلى، على بن عیسى، پیشین، ج۲، ص۱۱۸ : چیزی را در ستایش خداوند ترک نکرده و باقی نگذاشتم. همه ستایش­ها را ویژه خدای عزیز و بزرگ قرار دادم ، بنابراین ستایشی نیست ، مگر این­که حاوی الحمد لله است.» ↑

. شریف الرضى، محمد بن حسین، نهج البلاغه، ترجمه محمد دشتى،ص۲۱۹ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم، ج۱، ص۵۱۶ ↑
. راغب اصفهانى ، حسین بن محمد، ص۸۱۴ ↑
. همان ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم، ج۱، ص۵۱۵ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم، ج۱، ص۵۲۲ ↑
. فاتحه / ۷ : ‏«راه آن­هایى که برخوردارشان کرده‏اى » ↑
. طبرسى ، فضل بن حسن، مجمع البیان فی تفسیرالقرآن، ج‏۱، ص ۱۰۸ ↑
. ر. ک : طباطبایى ، سید محمد حسین، پیشین، ج‏۱، ص ۳۹ ↑
. زمخشری، محمود، الکشاف عن حقائق غوامض التنزیل، ج‏۱، ص ۱۶ ↑
. مدرسی وحید تبریزی، احمد بن عبدالرحیم، شرح خطبه حضرت فاطمه، بی­چا،­ محمدی علمیه، تبریز ، ۱۳۴۸ش، ص۶۷ ↑
. طاهایی(خاموشی)، فاطمه، پیشین، ص۲۵ ↑
. ر.ک: خلجی، محمدتقی، سحرسخن واعجاز اندیشه در بازخوانی آموزه های بعثت (ترجمه وشرح دوخطبه حضرت فاطمه، اول، صحیفه خرد، قم، ۱۳۸۸ش، ص۶۲ ↑
. لقمان/۲۰: « و نعمت­هاى ظاهر و باطن خود را بر شما تمام کرده است» ↑
. راغب اصفهانى ، حسین بن محمد ، پیشین ، ص۴۶۱ ↑
. مقداد، فاضل، اللوامع الإلهیه فی المباحث الکلامیه،ُ تحقیق و تعلیق: شهید قاضى طباطبائى،دوم‏، دفتر تبلیغات اسلامى‏، قم‏، ۱۴۲۲ ق، ص۵۷۰ ↑
. محمدى، على، پیشین، ص ۵۳۳ ↑
. طباطبایى، سید محمد حسین، المیزان فى تفسیر القرآن، پنجم، دفتر انتشارات اسلامى جامعه‏ مدرسین حوزه علمیه قم، قم،۱۴۱۷ق ، ج۲۰، ص۱۲۲ ↑
. همان، ج‏۱، ص ۳۸ ↑
. همان، ج۴، ص۳۸ ↑
. طبرسى ، فضل بن حسن، مجمع البیان فی تفسیرالقرآن، ج۱، ص۲۳۴ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، تفسیر تسنیم ‏، ج ۴، ص ۴۰۰ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، مراحل اخلاق در قرآن، محقق: علی اسلامی، هفتم، اسراء، قم، ۱۳۸۶ش، ص۳۱۰ ↑
. کلینى، محمد بن یعقوب بن اسحاق، پیشین، ج‏۲، ص۹۵ ↑
. جوادی آملی، عبدالله، سیره‏ پیامبران در قرآن، محقق: علی اسلامی، پنجم، اسراء، قم، ۱۳۸۹ش، ج۶،ص۲۴۷ ↑
. راغب اصفهانى، حسین بن محمد، پیشین، ص ۷۴۸ ؛ طریحى، فخر الدین ، پیشین، ج ۶، ص ۱۷۱ ↑
. طوسى، محمد بن الحسن، تهذیب الأحکام، چهارم، دارالکتب الإسلامیه، تهران، ۱۴۰۷ ق، ج‏۶ ، ص۳۲۱ ↑
. ابن اثیر جزری، مبارک بن محمد، النهایه فی غریب الحدیث والأثر، ج‏۴ ، ص۲۸۲ ؛ مهیار، رضا، پیشین،ص۱۲۵ ↑
. اللهیاری، علیرضا، سخنرانی حضرت فاطمه در مسجد پیامبر اکرم، اول، انجام کتاب، تهران،۱۳۶۶ش، ص۵۸ ↑
. قراچه داغی تبریزی انصاری، محمد علی بن احمد، المعه البیضاء فی شرح خطبه الزهراء، تحقیق: سید هاشم میلانی، اول، دفتر نشر الهادی، قم، ۱۴۱۸ ه.ق، ص۳۵۰ ↑
. قرشى، سید على اکبر، قاموس قرآن، ششم، دار الکتب الإسلامیه، تهران، ۱۳۷۱ش، ج‏۶، ص۲۱۱      ↑
. طباطبایى، سید محمد حسین، پیشین، ج‏۲۰، ص۲۹۷ ↑
. ملبوبی، محمدباقر، پیشین، ص۶۹ ↑
. گاه این حالت را باگوینده درک می­نمایند اما اورا نمی­بینند گاه دردرجه بالاتر در عالم بیداری صدایی می­شنوند و … . ↑
. ر.ک: دستغیب، سیدعبدالحسین، بندگی راز آفرینش، دارالکتاب، قم، بی­چا، بی تا، ج۱، ص۵۰- ۵۲ ↑
. مصباح یزدی، محمدتقی، شرح خطبه فدکیه حضرت فاطمه زهرا، ص ۴۲ ↑
. همان، ص۴۳ ↑
. مجتبی، تهرانی، پیشین، ص۳۲ ↑
. همان، ص۴۲ ↑
. نحل / ۶۸ ↑
. تهرانی، مجتبی، پیشین ، ص۳۳ ↑
. مصباح یزدی، محمدتقی، پیشین، ص۴۳ ↑
. عن أَبی عَبْدِ اللَّهِ یَقُولُ: « أَنِّی نَظَرْتُ‏ فِی‏ مُصْحَفِ‏ فَاطِمَهَ ر.ک: کلینى، محمد بن یعقوب بن اسحاق، پیشین، ج۱، ص۲۴۰ ↑
. حسینی زنجانی، سید عزالدین، پیشین، ص۳۸ ↑

مواد زائد جامد نیز باعث آلودگی آب‌های زیرزمینی می‌شوند بدین ترتیب که آب بارندگی یا آب‌های سطحی هنگام عبور از محل دفع زباله آلوده شده و وارد آب‌های زیرزمینی می‌شوند. مسأله آلودگی از محل دفن زباله در مواردی که بارندگی زیاد باشد و یا سطح سفره آب زیرزمینی بالا باشد بحرانی تر خواهد بود و آلودگی­هایی که در تراوشات یافت می‌شوند عبارتند از BOD، COD، سختی، نیترات و فلزات سنگین.
منابع و عوامل صنعتی از جمله منابع آلوده کننده صنعتی پساب‌های صنعتی می‌باشند. استفاده اصلی آب در صنایع، برای خشک کردن، مصارف بهداشتی، مصارف صنعتی و برای هدف مستقیم می‌باشد. کیفیت فاضلاب تولید شده بستگی به نوع صنعت و نوع استفاده از آب دارد. در بعضی مواقع این فاضلاب‌ها پس از مقداری تصفیه، به آب‌های سطحی وارد می‌شوند و یا اینکه از طریق چاه‌ها دفع می‌شوند که هر کدام مشکلاتی را به دنبال خواهد داشت.

نشت از مخازن و خطوط لوله نیز باعث آلودگی آب‌های زیرزمینی می‌شود‌‌ که در این میان نفت و فرآورده ­های نفتی به خصوص در ایستگاه­های پمپ بنزین عامل بیشتر آلودگی­هاست.
فعالیت­های حفاری معدن می‌تواند آلودگی­های مختلفی برای آب‌های زیرزمینی ایجاد کند که بستگی به ماده‌ای که ‌استخراج می‌شود‌‌ و به نحوه عمل حفاری دارد.
منابع و عوامل کشاورزی نیز سهم عمده‌ای در آلودگی آب‌های زیرزمینی دارا می‌باشند. تقریباً نصف تا دو­سوم آب‌های مورد استفاده برای آبیاری محصولات کشاورزی، صرف تبخیر و تعرق شده و باقیمانده آن به آب‌های زیرزمینی می‌پیوندد و یا وارد کانال­های سطحی می‌شود‌‌. آب‌های کشاورزی آلودگی سه تا ده برابر آب اولیه استفاده شده را خواهند داشت از آن جهت که نمک­هایی مثل کودها یا سموم شیمیایی و حاصلخیز کننده‌های خاک در آنها حل می‌شوند (Guimer, 1988). آب نمک نیز ممکن است وارد سفره ­های آب شیرین شده و موجب آلودگی گردد. در سفره‌های ساحلی، آب دریا و در سفره ­های دور از دریا نفوذ آب‌های شور از سفره ­های زیرین می‌تواند باعث این آلودگی گردد.
اگر چه ‌استنباط شخصی از آب مثل مزه، بو و رنگ آن یک روش ابتدایی ارزیابی برای مناسب بودن آن می‌باشد، اما برای ارزیابی آب مورد استفاده در مصارف مختلف خصوصیات دقیق­تری از کیفیت آب مورد توجه قرار می­گیرد. به عنوان مثال در مصرف کشاورزی، تأکید بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آب است و دیگر خصوصیات به ­ندرت مورد توجه قرار می­گیرند.
رابطه بین مواد موجود در آب و مشکلات مشاهده شده ناشی از آن، باعث تعریف میزان قابل قبول یا حد مجاز آلودگی شده و با مشاهدات متعدد و اندازه گیری­های مختلف شاخص­ هایی برای تعیین آلودگی آب به وجود آمده ­است. برهمین اساس توصیه­ها و استانداردهایی برای مصارف مختلف، از جمله‌ استاندارد آب برای مصارف کشاورزی به ­­وجود آمده ‌است. از انواع آلودگی­های موجود در آب زیرزمینی می‌توان به شوری و آلودگی فلزات سنگین اشاره کرد.
۲-۵-۲- حرکت آلودگی در آب‌های زیرزمینی
زمانی که آلودگی به آب‌های زیرزمینی وارد می گردد این آلودگی تحت تاثیر عوامل زیر در آب‌های زیرزمینی حرکت می کند (Fetter, 1994):
حرکت همراه جریان^[۵۳] که در نتیجه جریان آب ایجاد می‌گردد.
پراکندگی^[۵۴] که در اثر پخش مکانیکی و پخش مولکولی ایجاد می‌شود.
تأخیر^[۵۵] که در اثر جذب سطحی ایجاد می‌شود.
تجزیه و کاهش در اثر واکنش‌ها^[۵۶].
۲-۵-۲-۱- حرکت همراه با جریان
حرکت آب باعث انتقال آلودگی موجود در سفره به همراه جریان و با همان سرعت آب می‌گردد. این حرکت، طبق قانون دارسی صورت می‌پذیرد که مطابق با این قانون، جهت جریان از هد هیدرولیکی بیشتر به کمتر است (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳):
(۲-۲۶)
در این رابطه که بصورت یک بعدی و در راستای x است، V سرعت در راستای x، K نشان دهنده ضریب هدایت هیدرولیکی و گرادیان هیدرولیکی می‌باشد. میزان ماده منتقل شده بر حسب زمان و مکان متغیر است که معادله آن به صورت زیر می‌باشد:
(۲-۲۷)
در این رابطه گرادیان غلظت می‌باشد که علت انتشار آلودگی از غلظت بیشتر به کمتر است.
۲-۵-۲-۲- انتشار هیدرودینامیکی
پخشیدگی در اثر دو عامل پخش مولکولی و پخش مکانیکی ایجاد می‌شود. پخش مولکولی فرایندی است که در آن یون‌ها یا ساختار مولکولی تحت تاثیر فعالیت جنبشی در جهت گرادیان غلظت حرکت می کند. در این چنین شرایطی حرکت اجزا از نواحی با غلظت بالا به نواحی با غلظت پایین صورت می‌گیرد که پدیده‌ی پخش مولکولی به وسیله‌ی قانون اول فیک^[۵۷] بیان می‌شود (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳):
(۲-۲۸)
در این رابطه F نشان دهنده جرم انتقال یافته در واحد زمان،  ضریب پخشیدگی و  گرادیان غلظت می‌باشد.
در مواقعی که غلظت در طی زمان تغییر نماید می‌توان از قانون دوم فیک استفاده نمود:
(۲-۲۹)
روابط فوق زمانی به کار می‌رود که در مسیر حرکت ماده، مانعی وجود نداشته باشد. زمانی که ماده در محیط متخلخل حرکت می‌کند به دلیل اینکه یون‌ها باید مسیر طولانی‌تری را بین اجزای جامد و به علت پدیده‌ی جذب طی نمایند، در تخلخل متوسط ضریب پخش طبق رابطه اصلاح می‌شود:
(۲-۳۰)
در این رابطه ضریب پخشیدگی موثر^[۵۸] در محیط متخلخل، W (1>W) ضریب تجربی است که از طریق روش‌های آزمایشگاهی به دست می‌آید.
انتشار مکانیکی در نتیجه‌ی تغییرات سرعت در تخلخل متوسط صورت می‌پذیرد. سرعت در مرکز فضای متخلخل بیشتر از لبه‌ها می‌باشد، در نتیجه انتشار مکانیکی در هر دو جهت طولی و عرضی صورت می‌پذیرد که از روابط زیر حاصل می‌گردد:
(۲-۳۱-۱)
(۲-۳۱-۲)
در این روابط و به‌ ترتیب بیانگر مقادیر پخش مکانیکی طولی و عرضی،  و به ‌ترتیب ضرایب پخش طولی و عرضی و V میانگین سرعت آب در سفره می‌باشد.
بنابراین ضرایب انتشار هیدرودینامیکی طولی و عرضی ()، از روابط زیر محاسبه می‌شوند:
(۲-۳۲-۱)
(۲-۳۲-۲)
بدین ترتیب با در نظر گرفتن اثرات پخشیدگی و حرکت همراه با جریان، معادله زیر حاصل می‌گردد:
(۲-۳۳)
۲-۵-۲-۳-تأخیر
در حین حرکت آلودگی در آب‌های زیرزمینی امکان جذب سطحی مواد جامد آلی و غیرآلی توسط خاک وجود دارد. اثر اصلی این جذب، کاهش سرعت حرکت آلودگی بوده که توسط ضریب تأخیر تخمین زده می‌شود. این فاکتور می‌تواند بر پایه ضرایب جذب یا توزیع آلودگی و بر پایه تخلخل متوسط محاسبه شود:
(۲-۳۴)
در این رابطه ضریب توزیع^[۵۹]، چگالی ظاهری خاک و n تخلخل متوسط خاک می‌باشد. سرعت حرکت آب در سفره از رابطه زیر به دست می‌آید:
(۲-۳۵)
این رابطه بیان می‌کند که اگر مقدار فاکتور تأخیر بالا باشد، ضریب جذب نیز بالا بوده و به طور عمده باعث تأخیر حرکت آلودگی در آب‌های زیرزمینی می‌شود (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳).
۲-۵-۲-۴-واکنش شیمیایی
نوع و غلظت آلودگی‌های موجود در سفره ممکن است در نتیجه تأثیر واکنش‌های شیمیایی تغییر نماید؛ بدین معنی که ممکن است برخی از مواد از بین رفته و مواد جدیدی به وجود آیند که می‌تواند مطابق رابطه زیر باشد (Wang, 1999 Zheng and):
(۲-۳۶)
در این رابطه غلظت آلودگی جذب شده در خلل و فرج و عدد ثابت واکنش درجه یک می‌باشد.
با توجه به عوامل موثر در حرکت آلاینده‌ها، معادله حرکت آلودگی در سفره و در هر سه حالت سه بعدی به صورت زیر می‌باشد:
(۲-۳۷-۱)
(۲-۳۷-۲)