سیستم خانه‌های هوشمند، سیستمی است که پویا و فعال، انعطاف‌پذیر و سازگار با محیط و واکنش‌پذیر و پاینده باشد. مصالح هوشمندسازی ساختمان خود جزء کوچک، ولی حیاتی از یک سیستم هستند. درواقع سیستم خانه‌های هوشمند متشکل از مصالح و افراد هوشمند یا مجموعه‌ای از محرک‌ها، حسگرها و هوش نرم‌افزاری است.
heading سفارشی
منظور از خانه‌های هوشمند چیست؟
ساختمان هوشمند تنها به معنای استفاده از گجت‌های هوشمند در ساختمان نیست. هوشمندسازی ساختمان کنترل کردن تمام تجهیزات از موتورخانه تا سیستم‌های الکتریکی و مکانیکی است. خانه‌های هوشمند با گردآوری داده‌ها از قسمت‌های مختلف و اتصال آنها به اینترنت، امکان مانیتورینگ و کنترل سیستم‌های ساختمان را ایجاد می‌کند.
به این معنی که در ساختمان هوشمند با ایجاد یک شبکه ارتباطی بین تجهیزات ساختمان بتوان از داخل یا خارج ساختمان، آنها را کنترل کرد و یا بتوان از طریق یک سیستم هوشمند از آن ها داده گرفت تا مانند یک انسان واکنش نشان دهند.
مثلا به طوری که سیستم سرمایشی و گرمایشی نسبت به دمای اطراف عکس‌العمل مناسب نشان دهند و خودشان تنظیم شوند.
خانه‌های هوشمند چیست؟
تاریخچه هوشمندسازی ساختمان
اولین جرقه زندگی مدرن در سالیان اول قرن بیستم میلادی زده شد. در سال‌های 1900 تا 1920 میلادی اولین یخچال‌ها، تسترها، خشک‌کن‌ها و لباسشویی‌ها تولید شدند، اما به طور دقیق‌تر در سال 1966-1967 دستگاهی به نام ECHO IV برای گرفتن لیست خرید، خاموش و روشن کردن لوازم الکتریکی منزل بطور محدود و کنترل اندک سیستم تهویه تولید شد.
در سال 1975 پروتکل X10 به عنوان یک پروتکل سیستم هوشمندسازی ساختمان یا خانه‌های هوشمند معرفی شد، که برای انتقال اطلاعات از فرکانس‌های رادیویی استفاده می‌کرد و شامل رله 16 کانال، ماژول‌های روشنایی و قطع و وصل کردن وسایل منزل و پیشرفته‌ترین آن که ماژول تایمر بود.
در سال 1990 میلادی در کشور بروکسل 15 کمپانی انجمنی به نام EIBA تاسیس کردند که ایده آن ادقام سیستم اطلاعات BUS با تجهیزات برقی کنونی بود. در سال 1992 توسط شرکت زیمنس یک کوپلر با استاندارد EIBA به عنوان اولین محصول این اتحادیه تولید شد.
در سال 1993 نرم افزار برنامه‌ریزی ETS معرفی شد و از سال 1992 تا 1997 این سیستم را به فعالان حوزه برق آموزش می‌دادند. از آن سال تا اکنون این انجمن هر روزه در حال بزرگ‌تر شدن است و هم اکنون بزرگترین اتحادیه سیستم‌های هوشمند متعلق به انجمن KNX می‌باشد.
چرا هوشمندسازی ساختمان مهم است؟
اهداف اصلی این سیستم هوشمندسازی ساختمان ایمنی، امنیت و بهینه‌سازی مصرف انرژی است. هر ساله در همه جای دنیا حوادث گوناگونی از قبیل گازگرفتگی، حریق، سرقت و… جان و مال انسان‌ها را به خطر انداخته می‌اندازد. خانه‌های هوشمند در اصل با این خطرات که به دلایلی از قبیل کمبود زمان، مشغله‌های ذهنی، راحت‌طلبی و… است مقابله می‌کند.
مزایا و معایب هوشمندسازی ساختمان
هر سیستمی که در تکنولوژی معرفی می‌شود دارای معایب و مزایایی است که با توجه به دانستن همه این موارد انتخاب میکنیم و برای روبه‌رو شدن با مشکلاتشان خودمان را آماده میکنیم. در این قسمت به معرفی معایب و مزیت‌های سیستم هوشمندسازی، خانه‌های هوشمند می‌پردازیم:
مزایای هوشمندسازی
- شناسایی تجهیزات معیوب و پرمصرف
- کنترل مصرف انرژی
- قطع خودکار آب و برق و گاز برای جلوگیری از خطرات احتمالی
- افزایش ایمنی ساختمان
- استفاده از دوربین‌های مدار بسته و سیستم‌های دزدگیر
- مدیریت تجهیزات بر اساس عرضه و تقاضا
- فراهم کردن نور و دما بهینه
- کنترل هوشمند روشنایی و سیستم‌های گرمایش و سرمایش و تهویه
معایب هوشمندسازی
- هزینه زیاد
- یادگیری مشکل (مشکل بودن کار با این سیستم برای برخی افراد)
- قابلیت اطمینان (امکان قطع اینترنت و در نتیجه بروز مشکل در سیستم)
تفاوت خانه‌های هوشمند با BMS
BMS به سیستم یکپارچه در ساختمان می‌گویند که کنترل تمام تجهیزات را بر عهده دارد ولی خانه‌های هوشمند زیرشاخه کوچکی ازسیستم BMS است؛ به طور مثال ممکن است در منزل شما سیستم گرمایشی و سرمایشی هوشمند باشد و بقیه سیستم‌ها دستی باشند که در این صورت خانه شما هوشمند است ولی BMS به طور کامل در آن اجرا نشده. تفاوت‌های دیگر آنها در این است که BMS هزینه بسیار بیشتری دارد و همچنین در خانه‌های هوشمند کنترل تجهیزات در دست ساکنین است ولی در BMS کنترل تجهیزات در اختیار اپراتور می‌باشد.
ویژگی‌های هوشمندسازی ساختمان
در خانه‌های هوشمند امکان کنترل سیستم‌های الکتریکی و مکانیکی وجود دارد، بطور مثال:
- سیستم‌های روشنایی
- سیستم‌های کنترل خودکار پرده‌ها و کرکره‌ها
- سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی
- سیستم‌های اعلام حریق و نشت آب و گاز
- سیستم‌های امنیتی (دوربین‌های مداربسته، قفل‌های الکترونیکی و…)
- سیستم کنترل سیستم‌های صوتی و تصویری
- سیستم‌های خودکار آبیاری فضاهای سبز خانه‌ها و ویلاها
فناوری‌های هوشمندسازی ساختمان
تلویزیون هوشمند: تلویزیون‌هایی که به اینترنت متصل می‌شوند و قابلیت تماشا فیلم یا گوش دادن به موسیقی آنلاین را به ما می‌دهد، همچنین برخی از آنها قابلیت تشخیص صدا و حرکت هم دارند.
ترموستات هوشمند: دارای وای‌فای هستند که باعث می‌شود امکان برنامه دادن به آن و کنترل دما را به کاربران بدهد، همچنین ترموستات‌های هوشمند قابلیت گزارش مصرف انرژی و دما و زمان تعویض فیلترها را دارند.
قفل هوشمند: این قفل‌ها امکان کنترل ورود و خروج افراد را دارند و همچنین می‌توانند زمان نزدیک شدن افراد را تشخیص داده و در را باز کنند.
دوربین‌های مداربسته هوشمند: با استفاده از سیستم دوربین مداربسته می‌توان خانه را از راه دور تحت نظر داشت. سنسورهای حرکتی این توانایی را دارند که می‌توانند حرکات ساکنین را از دیگر افراد و حیوانات تشخیص بدهند.
فناوری‌های هوشمندسازی ساختمان
چگونگی کارکرد سیستم‌های هوشمند در ساختمان
این سیستم‌ها با نصب حسگرهایی در فضاهای ساختمان وضعیت ساختمان را بطور مداوم پایش می‌کنند و نسبت به آن اطلاعات تصمیم می‌گیرند. این سیستم‌ها ممکن است از طریق برق کار کنند که در این روش امکان دارد، دیگر دستگاه‌های برقی دچار نویز شوند.
برخی سیستم‌های دیگر هم مانند وای‌فای یا سیگنال‌های تلفن همراه از طریق امواج رادیویی برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند؛ مانند تکنولوژی‌های ZeegBee و Z-Wave، به تمام این روش‌های فناوری شبکه‌های مش می‌گویند به این معنا که همواره بیش از یک راه برای انتقال پیام به مقصد وجود دارد.
در تکنولوژی Z-Wave برای تعیین کوتاهترین مسیر برای اننتقال پیام از یک الگوریتم پایه مسیریابی استفاده می‌شود. برای هر یک از این دستگاه‌ها یک در نظر می‌گیرند و پس از وصل شدن دستگاه به سیستم کنترلگر سیستم کد دستگاه را شناسایی می‌کند و آن را به شبکه اضافه می‌کند. پس از رسیدن فرمان کنترلگر برای تعیین چگونگی ارسال پیام از الگوریتم استفاده می‌کند. این مسیریابی‌ها حافظه زیادی را نیاز دارد از این رو این فناوری نوعی سلسله مراتب بین دستگاه‌ها توسعه داده است؛ مثلا برخی کنترلرها پیام راه می‌اندازند و برخی دیگر فقط می‌توانند به پیام‌ها عکس‌العمل “پاسخ” نشان دهند.
zeegbee چیست؟
در فناوری ZeegBee پیام‌ها مانند زنبور بصورت زیگزاگی برای یافتن بهترین مسیر از فرستنده به سمت گیرنده میروند.پلت‌فرم‌های zeegbee بر پايه مجموعه استانداردهایی بنا شده‌اند كه توسط مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) برای شبکه‌های بی‌سیم شخصی طراحي شده. یعنی تمامی شرکت‌ها می‌توانند بدون هزینه مجوز محصولات این فناوری را تولید کند.
این فناوری‌های بی‌سیم انعطاف‌پذیری بیشتری از جهت قراردادن دستگاه‌ها دارند ولی باز هم ممکن است دچار اختلالاتی بشوند.
insteon چیست ؟
Insteon ابزاری جهت برقراری ارتباط بین امواج رادیویی و خطوط برق است که، به آن شبکه مش دوگانه می‌گویند. کارکرد این دستگاه به این صورت است که اگر یکی از خطوط دچار مشکل شود این ابزار پیام را توسط خط دیگر ارسال می‌کند.
یک دستگاه Insteon پیام را ارسال می‌کند و تمام دستگاه‌های روی شبکه آن را دریافت و تا زمانی که اجرا نشود مجدداً منتشر می‌کنند. دستگاه‌ها مانند دستگاه‌های هم‌سان عمل می‌کنند. يكي به عنوان دستور دهنده و دیگري به عنوان گیرنده، یعنی دستگاه‌های Insteon بيشتری بر روی یک شبکه نصب شده و در نتيجه پيام قوی‌تر ارسال می‌شود.
BMS چیست؟
BMS مخفف (Building management system) به معنی مدیریت هوشمند ساختمان است، که از طریق سخت افزارها و نرم افزارها وظیفه مانیتورینگ و کنترل و یکپارچه‌سازی قسمت‌های مختلف ساختمان را برعهده دارد.
اجزای اصلی این سیستم شامل کنترل کننده مرکزی، کنترل کننده محلی، کنترل کننده اینترنتی و سنسورها می‌باشد.
برخی از اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان
- استفاده بهینه از تجهیزات و افزایش طول عمر آنها
- ایجاد محیطی مطلوب برای افراد ساکن در ساختمان
- عدم نیاز به پیمانکار دائمی ساختمان
- امکان مانیتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل از طریق اینترنت
- بهینه‌سازی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی
- کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری
- ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه‌ریزی زمانی عملکرد
- امکان گرفتن گزارش‌های آماری از تمامی تجهیزات و عملکرد آنها به منظور بهینه‌سازی مصرف و عملکرد
- باتوجه به یکپارچه‌سازی ساختمان تمام تجهیزات با هماهنگی کار کرده و تداخل به وجود نمی‌آید
استراتژی‌های سیستم مدیریت هوشمند ساختمان در کاهش مصرف انرژی
- بهره برداری از مینیموم ظرفیت مجاز در بهره‌برداری از تجهیزات
- محدود کردن تقاضا که موجب قطع برق تجهیزات در صورت بارگذاری بیش از حدود تعیین شده خواهد بود
- خاموش روشن کردن تجهیزات طبق جدول زمانبندی کارکرد یا استفاده از تجهیزات در صورت نیاز و ضرورت
- مانیتورینگ وضعیت تجهیزات توسط اپراتورهای آموزش دیده و بهره برداری از اطلاعات
- برای رفع مشکلات تجهیزات و بررسی عمکلرد مؤثر آنها