درباره خانه هوشمند
خانهای که در آن مجموعهای از لوازم و تجهیزات منزل میتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و تحت هدایت یک ابزار کنترل مرکزی و بصورت هماهنگ و یکپارچه عمل نمایند، خانه هوشمند نامیده میشود. سیستمهای هوشمند سازی ساختمان به دودسته BMS و SMART تقسیمبندی میشوند. تجهیزات هوشمند در یک خانه به میل مصرف کننده شخصیسازی میشود.
هوشمند سازی ساختمان چیست
هوشمند سازی علمی است که به وسیله آن میتوان اکثر تجهیزات داخلی و خارجی ساختمان را توسط پروتکلهای خاص، کنترل و مدیریت کرد. از علم مهندسی برق و الکترونیک، تأسیسات ساختمانی و شبکههای کامپیوتری و برنامهنویسی در هوشمند سازی ساختمان استفادهشده است.
طراحان پیادهسازی این خانهها با توجه به نیاز کارفرما و بودجه اقتصادی آنها به طراحی و تجهیز ساختمان میپردازند. تجهیزات این خانهها همان تجهیزات عادی ساختمان است و تنها تفاوت آنها در اجرا و نحوه کابلکشی و نقشه مهندسی آن میباشد، که توسط طراح سیستم به مهندس برق و تأسیسات ساختمانی ارائه میشود.
تیم اجرای سیستمهای هوشمند بعد از اتمام کار توسط مهندس برق و تأسیسات، سیستمهای بررسیشده را در محلهای موردنیاز خود قرار داده و از طریق نرمافزار به تجهیزات متصل میکنند و برنامهای که قبلاً بررسیشده و کارفرما تأیید کرده را به تجهیزات انتقال میدهند.
انواع سیستمهای هوشمند سازی ساختمان
سیستمهای هوشمند سازی ساختمان به دودسته BMS و SMART تقسیمبندی میشوند.
سامانه ی BMS، توسط یک شبکهی به هم پیوسته، تمامی امکانات ساختمان را بصورت یکپارچه به وسیله یک نرمافزار، بروی سرور قرار داده و یک اپراتور حرفهای آن را کنترل مینماید. در سیستم SMART ، یک سطح هوشمند منطقی برای کاربر تعریف میشود که با برنامهریزی و کنترل اتوماسیون ساختمان در تمامی فضاها، و با سطح دسترسی برنامهریزیشده در قالب سناریوهای هوشمند، قابل اجرا است. توانایی در اعمال فرمان و هزینه، از عمده تفاوتهای سیستمهای BMS و SMART میباشد.
BMS
در یک پروژه خانه هوشمند، به مجموعه سختافزار و نرمافزارهایی که جهت مانیتورینگ و کنترل یکپارچه تجهیزات و وسایل در ساختمان نصب میشود BMS گویند. پایش مداوم بخشهای مختلف ساختمان، اعمال فرمان به بخشهای مختلف ساختمان جهت متعادل ساختن عملکرد تجهیزات مختلف در ساختمان، و کاهش انرژی تا ۴۰ درصد، از اهداف این سیستم میباشد.
BMS، یک سامانه مبتنی بر رایانه است که وسایل الکتریکی و مکانیکی ساختمان مثل روشنایی، سیستم آتشنشانی، سیستمهای امنیتی و تهویه در ساختمان را کنترل و نظارت میکند. این سامانه توسط یک شبکه بههمپیوسته، تمامی امکانات ساختمان را بصورت یکپارچه به وسیله یک نرمافزار، بروی سرور قرار داده و یک اپراتور حرفهای آن را کنترل مینماید.
SMART
در این سیستم، یک سطح هوشمند منطقی برای کاربر تعریف میشود، و سیستم اتوماسیون ساختمان در تمامی فضاها، برنامهریزی و کنترل می شود، و در قالب سناریوهای هوشمند با سطح دسترسی برنامهریزیشده، قابلاجرا می باشند.
توانایی در اعمال فرمان و هزینه، از عمده تفاوتهای سیستمهای BMS و SMART میباشد. سیستمهای BMS نسبت به SMART گرانتر هستند و عموماً در ساختمانهای عمومی مثل دانشگاهها، بیمارستانها، ساختمانهای اداری و تجاری نصب میشوند. در سیستم BMS مصرفکنندگان و افراد داخل ساختمان به سیستم مدیریتی BMS دسترسی نداشته و موارد کنترلی و نظارتی توسط اپراتور حرفهای فرمان دهی میشود.
تجهیزات خانه هوشمند
تجهیزات متنوعی که در یک خانه برای هوشمند سازی استفاده میشود، به ۳ دسته تقسیمبندی شده است:
- ورودی: شامل حسگرها و کلیدهاست که بافرمان کاربر یا توجه به کمیتی که حس میکنند، به عملگرها فرمان میدهند مثل سنسورهای نوری و کلیدها.
- تابلوی مرکزی: تابلوی اصلی معمولاً شامل منبع تغذیه، نرمافزار و ماژولهای فعالساز است که با توجه به برنامهای که از قبل برای آنها تعریفشده، فرمانهای دادهشده را توسط حسگر دریافت و به عملگرها ارسال میکند. ماژول سرمایش و گرمایش، ماژول تایمر، ماژول فعالساز رله یا سوئیچ، ماژول منبع تغذیه، ماژول درگاه ارتباط USB، ماژول رابط Universal(ورودی دیجیتال و آنالوگ) و ماژول کنترل پرده، ازجمله اجزای تابلوی مرکزی میباشند.
- خروجی: خروجی مدار، معمولاً مصرفکنندهها و یا عملگرهایی هستند که به محض دریافت فرمان، عملی را انجام میدهند، بهطور مثال با تغییر وضعیت اهرم شیر گاز، مسیر گاز مسدود شده و از نشت گاز جلوگیری میشود. لامپهای RGB، لامپهای هالوژن ۲۲۰ ولت باقابلیت کنترل شدت نور، لامپهای LED باقابلیت کنترل شدت نور، موتور پرده و موتور اهرمی شیر گاز یا آب ازجمله خروجیهای تجهیزات خانه هوشمند میباشند.
ساختارهای ارتباطی در تجهیزات خانه هوشمند
اینکه نحوه ارتباط بین تجهیزات خانه هوشمند، چگونه و به چه شکلی است، ساختارهای ارتباطی را بیان میکند. تجهیزات خانه هوشمند را میتوان به دو روش زیر با یکدیگر ارتباط داد:
- ساختار ارتباط با سیم: در این ساختار، سرخطهای روشنایی و مصرفکنندهها، از بخشهای مختلف یک ساختمان هوشمند به یک تابلوی برق مرکزی ارتباط مییابند و در آنجا به فعالسازها متصل میشوند. در این ساختار که یکی از قدیمیترین و مطمئنترین روشهای ارتباطی بین تجهیزات است، کلیدهای ورودی، فعالسازها و حسگرها باسیم به یکدیگر وصل میشوند. پروتکلهای مورداستفاده دراینارتباط، LAN، KNX، Serial و X10 میباشد. تفاوت این پروتکلهای در لایههای فیزیکی و نرمافزاری است و اشتراک آنها این است که از سیم در انتقال داده بین تجهیزات استفاده میکنند.
- ساختار ارتباط بیسیم: در ساختار ارتباط بیسیم، انتقال اطلاعات از طریق امواج الکترومغناطیس و یا نور مادونقرمز انجام میگیرد و دیگر به کابلکشی مجزا نیازی نیست. در این ساختار، وسایل کنترلکننده، سیگنالهایی را تولید میکنند که از طریق شبکه برق موجود در ساختمان و یا با کمک سیگنالهای RF، منتقلشده و دستگاه موردنظر را در مقصد کنترل میکنند.
قابلیت اطمینان، امنیت اطلاعات و نویز پذیری احتمالی، از موارد قابلتوجه در این ساختار میباشد. تجهیزات ارتباط بیسیم فرکانس خاص خود را دارند و با دیگر وسایل بیسیم مثل موبایل و مودمهای وایرلس تداخل نخواهند داشت. توجه داشته باشید که وجود موانعی مثل دیوار بهشدت بر برد دسترسی تجهیزات اثر گذاشته و آن را کاهش میدهد. برخی از پروتکلهای ارتباطی استاندارد در ساختار ارتباطی بیسیم پروتکل IR، nRF، wifi، Zigbee و Zwave میباشند.
هدف هوشمند سازی ساختمان
با سیستم کنترل تجهیزات هوشمند، میتوان تا ۵۰ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی کرد. وسایل خانه هوشمند بهوسیله یک زیربنای ارتباطی پیشرفته با یکدیگر در ارتباط میباشند که در آن کلیه سیستمها بهصورت مرکزی مانیتور و کنترل میشوند، لذا علاوه بر صرفهجویی در انرژی، لذت زندگی را دوچندان خواهد کرد. در زندگی پرمشغله امروزی، وجود سیستم هوشمند موجب راحتی و سرعت بخشیدن به امور روزانه خواهد شد.
هدف از هوشمند سازی، متمایز و مدرن کردن یک خانه با مدیریت هوشمند، جهت بهینهسازی مصرف انرژی و برقراری امنیت است.
سه هدف اصلی از هوشمند سازی ساختمان عبارتاند از:
صرفهجویی در مصرف انرژی
با سیستم کنترل تجهیزات خانه هوشمند، میتوان تا ۵۰ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی کرد. مهار مصرف بیشازحد در ساعات اوج مصرف، حذف انرژیهایی که در ساعات خالی از سکنه تلف میشود، و استفاده از منابع طبیعی در کنار منابع مصنوعی در زمان مناسب، ازجمله کارهایی است که توسط سیستم هوشمند برای بهینه سازی مصرف انرژی انجام میشود.
آسایش و امنیت
در زندگی پرمشغله امروزی، وجود سیستم هوشمند موجب راحتی و سرعت بخشیدن به امور روزانه خواهد شد. اعلام نشت گاز و قطع آن، کنترل تجهیزات برقی با استفاده از سناریوهای هوشمند سازی، امکان مشاهده و نظارت بر وضعیت تجهیزات از طریق نرمافزار، آسایش و رفاه را در زندگی افراد ایجاد کرده و باعث بالا رفتن کیفیت زندگی آنها خواهد شد.
کنترل مرکزی و از راه دور
وسایل خانه هوشمند به وسیله یک زیربنای ارتباطی پیشرفته با یکدیگر در ارتباط میباشند که در آن کلیه سیستمها بهصورت مرکزی مانیتور و کنترل میشوند، لذا علاوه بر صرفهجویی در انرژی، لذت زندگی را دوچندان خواهد کرد. میتوان بوسیله تلفن همراه یا اینترنت، تصویری از داخل ساختمان داشته و کلیه سیستمها را کنترل کرد.
از دیگر اهداف هوشمندسازی ساختمان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- پایش دائمی کلیه اجزای ساختمان
- مدیریت ساختمان در هنگام بروز مشکل
- استفاده بهینه از تجهیزات و بالا بردن عمر مفید آنها
- کاهش هزینههای مربوط به نگهداری و تعمیرات
- گزارش گیری آماری دقیق از عملکرد اجزای مختلف ساختمان به منظور بهینه سازی مصرف و عملکرد آنها و ثبت دقیق میزان بهره برداری از قسمتهای مختلف ساختمان
- کاهش هزینههای مربوط به نگهداری و تعمیرات
اولویت بندی هوشمندانه مصارف در هنگام اضطرار
- سیستمهای امنیتی و حفاظتی: شامل سیستم اعلام حریق، سیستم هوشمند مانیتورینگ، سیستم ضد سرقت، سیستم کنترل تردد، سیستم قطع خودکار گاز و سیستم هشدار امنیتی میباشد.
- سیستمهای روشنایی: کنترل روشنایی و نورپردازی طبق سناریوهای مختلف مانند سناریوی خواب، سناریو مطالعه و غیره، زمانبندی کردن روشنایی، استفاده از سناریوهای حساس حرکتی، کنترل میزان و شدت نور، کنترل متناسب با تردد و روشن و خاموش شدن چراغها متناسب با برنامه زمانی، ازجمله امکانات وسایل روشنایی خانه هوشمند است.
- سیستمهای صوتی و تصویری: کنترل سیستم صوتی و تصویری با موبایل، اینترنت و تبلت، تنظیم سیستم صوتی بر اساس برنامههای زمانی مشخص، طراحی سینمای خانگی و ترکیب صوت و تصویر ازجمله مواردی است که توسط این سیستمها قابلاجرا میباشد.
- سیستمهای هوشمند در سایر بخشها: سیستم های هوشمند ساختمان، انعطاف پذیری زیادی داشته و میتوان هر طرحی را با سناریوی اجرایی آن، به کمک این سیستم ها، پیاده سازی کرد. کنترل پردههای برقی، هوشمند سازی درب منازل، هوشمند سازی آبیاری گیاهان، سیستم هوشمند درب پارکینگ، کنترل هوشمند پریزها و سایر امکانات، از دیگر قابلیتهای سیستمهای هوشمند است که به طراح این امکان را میدهد تا طبق خواسته مشتری، یک سیستم هوشمند را پیادهسازی نماید.
سیستمهای مدیریت مصرف آب، سیستم کنترل گرما و تهویه مطبوع، سیستمهای کنترل روشنایی و مصرف برق و سیستمهای کنترل موتور خانه، موجب صرفه جویی در مصرف انرژی خواهند شد.
سیستمهای روشنایی هوشمند، امکان ایجاد دما و و رطوبت دلخواه، کنترل درها، پنجرهها و سایبانها، سیستمهای هوشمند صوتی و تصویری و سیستمهای مخابراتی پیشرفته و آنتن مرکزی با هدف ایجاد محیطی مطلوب جهت رفاه و آسایش افراد همخوانی خواهند داشت.
سیستم کنترل تصاویر و دوربینهای مدار بسته و سیستمهای شنود، امکان شبیه سازی حضور فرد، سیستمهای هشدار دهنده سرقت، سیستمهای تردد، قفلها و تعریف سطح دسترسی برای بخشهای مختلف ساختمان، موجب ایجاد امنیت در زندگی خواهد شد.
مصرف انرژی و افزایش قیمت آنها در زندگی امروزی از یک سو و پایان یافتن منابع آنها از سوی دیگر، انسان را به این فکر واداشته تا راههایی را برای صرفه جویی و استفاده صحیح از انرژی پیدا نماید. هوشمندسازی ساختمان از جمله فناور های نوین کشف شده توسط انسان است که علاوه بر کاهش مصرف انرژی، با ایجاد شرایط مناسب و ایده آل، موجب افزایش آسایش زندگی افراد نیز شده است.
