خلاصه ای از هوشمندسازی ساختمان

معرفی خانه های هوشمند

با پیشرفت تکنولوژی، خانه ها نیز روز بروز پیشرفته تر می شوند. در ساده ترین حالت اتوماسیون منازل به حذف کلید از مشاءات منجر می شود و روشنایی مشاءات با حضور فرد در محل و بسته به شرایط روز یا شب بودن، ایجاد می شود و بعد از خروج فرد از آن برای بهینه سازی مصرف انرژی به صورت خودکار قطع می گردد. و در موارد پیشرفته، خانه به صورت خودکار، مصرف برق خود را به اداره برق گزارش می دهد و قبض برق را به صورت محلی صادر می کند و نه دیگر نیازی به مراجعه مامور برق است و نه نیازی به توزیع قبض برق توسط پستچی. با پیشرفت های روز بروز تکنولوژی هر روز بر اتوماسیون موجود در منازل نیز افزوده می شود. با این وجود، بررسی سیستم های قدیمی خالی از لطف نیست و باید بدانیم که حتی در سالهای اخیر، پر فروش ترین پروتکل اتوماسیون هنوز مدل پیشرفته اولین پروتکل اتوماسیون منازل است.

مختصری در مورد خانه های هوشمند قدیم، فعلی و آینده

اولین پروتکل اتوماسیون به نام X10 در سال 1975 در کشور اسکاتلند توسط شرکت پیکو الکترونیکس به جهان عرضه شد و هم اکنون نیز کماکان پرفروش ترین پروتکل اتوماسیون در جهان است ولی به دلیل مشکلاتی که داراست، با پیشرفت تکنولوژی پروتکل های فراوان دیگری نیز به بازار آمده که هر کدام هدفی را دنبال می کنند. بعضی از آنها با استفاده از تکنولوژی های بیسیم سعی در کاهش هزینه نصب سیستم کرده اند، بعضی دیگر با تغییر سیم کشی منازل سعی در افزایش امنیت سیستم کرده اند و به همین ترتیب هر کدام قسمتی از اتوماسیون را بهینه سازی می کنند. با این وجود کماکان سیستم های اتوماسیون موجود، به اوج کار خود هنوز نرسیده اند. در جدیدترین تکنولوژی عرضه شده در سال 2011 توسط شرکت گوگل بنام Android @Home سعی بر این شده که تمام سیستم تحت اختیار ارتباطات WiFi در آید و حتی با تغییر لامپ ها، بدون نیاز به هیچ گونه وسیله ای دیگر، سیستم روشنایی در اختیار این سیستم در آید. در نهایت اینگونه متصوریم که روزی خواهد رسید که تمامی ارتباطات منازل، بر روی Wifi منتقل شده و تمامی دستگاه های منازل اعم از چراغ ها، تلوزیون، کامپیوتر و غیره بدون نیاز به هیچگونه سیستم اضافی، ارتباطشان برقرار می گردد. با این وجود باز هم باید منتظر تغییرات تکنولوژی بود تا بتوان مسیر پیشرفت اتوماسیون را پیش بینی کرد.

شبکه های عصبی منازل BMS و مغز متفکر آن BMI

اگر بخواهیم خانه هوشمند را به یک انسان تشبیه کنیم، شبکه عصبی انسان همانند شبکه عصبی اتوماسیون یا سیستم مدیریت ساختمان[1] است و مغز متفکر آن که قسمت هوشمند سازی این شبکه عصبی را تشکیل می دهد بنام هوش مدیریتی ساختمان[2] نام معروف است. با این دسته بندی باید بدانیم که ارائه کننده های سیستم اتوماسیون تا چه حد به کمک ما خواهند آمد و کدامیک از این سیستم ها را به ما عرضه می کنند. هرچند اکثر کسانی که در زمینه اتوماسیون مشغولند، هر دو سیستم را در کنار هم در اختیار کاربر قرار می دهند.

توجه به این مطلب مهم است که بدانیم در تمامی پروتکل های اتوماسیون یک واحد تصمیم گیری و هوشمند سازی مرکزی وجود ندارد و در بسیاری از سیستم های اتوماسیون، تصمیم گیری به صورت ارتباطات نقطه به نقطه انجام می پذیرد. اینگونه می توان تصور کرد که مغز انسان به کنترلرهای کوچک تقسیم شده باشد و در سیستم عصبی توزیع گردد. هر دو مدل سیستم مزایا و معایب خود را دارا هستند. در اولین نگاه می توان به سادگی عیب یابی در سیستم اول و استقلال واحد ها در سیستم دوم اشاره کرد. به این معنی که در سیستم اول از آنجا که تمام کنترلر در یک نقطه وجود دارد، براحتی با چک کردن این کنترلر مشکل سیستم یافت می شود و می توان آن را تصحیح کرد. و در سیستم توزیع شده، به دلیل آنکه کنترلرها در سیستم عصبی توزیع شده اند، کنترلرها مستقل عمل می کنند و براحتی می توان آنها را کم یا زیاد کرد و یا در آنها تغییراتی ایجاد کرد.

پروتکل های مختلف اتوماسیون منازل

همانگونه که گفته شد، بعد از اولین پروتکل که X10 نام داشت بسیاری پروتکلهای دیگر برای اتوماسیون معرفی شدند. این پروتکل ها به بیانی دیگر، ساختار و نحوه برقراری ارتباط را در سیستم اتوماسیون مشخص می کنند. می توان گفت هر کدام معیار استاندارد سازی خاصی برای اتوماسیون دارند. این استاندارد شامل نحوه سیم کشی در صورت وجود، شکل بندی اطلاعات رد و بدل شده بین واحد ها، معماری سیستم و بسیاری از موارد دیگر می باشد. این پروتکل ها هر کدام برای کشورهای مختلف و برای سطح ولتاژ برق های مختلف ساخته شده اند برای همین منظور، معمولا این پروتکل ها منطقه ای فروش بیشتری دارند. با توجه به سیستم ها، می توان پروتکل های زیر را به عنوان مثال نام برد:

پروتکل های با سیم

این پروتکل ها با استفاده از سیم سعی می کنند، ارتباطات را امن تر کنند و از ایجاد تداخل بر روی آن جلوگیری کنند. از این قبیل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

پروتکل های با استفاده از سیم برق مانند X10 و PLCBus

همانگونه که گفته شد، این پروتکل ها با استفاده از سیستم برق و سیم کشی منازل سعی می کنند بدون اعمال هزینه زیادی بر روی قطعات، سیستمی با مینیموم هزینه ممکنه را به کاربر عرضه کنند. علاوه بر آن با ایجاد بستری ساده، این امکان را به کاربر بدهند که خود با دانش کم هم بتواند با ساده ترین آموزش، سیستم را با سلیقه خود تنظیم کرده و بسازد. با این نگاه، می توان حدس زد که بیشترین فروش در سیستم های اتوماسیون متعلق به این شاخه می باشد. این پروتکل ها در بیشتر مناطق جهان بازار دارند و عرضه می شوند.

پروتکل ها سیم کشی مخصوص مانند KNX و C-Bus

پروتکل هایی که با سیم برق مستقیما در ارتباطند، به شدت به موتورهای برق و نویز محیط سیم کشی حساس می شوند. لذا برای حل این مشکل، سیستم هایی مانند پروتکل های KNX و C-Bus تمامی سیم های منازل را به یک تابلو مرکز وصل می کنند و در این تابلو، با استفاده از رله های 8 یا 16 تایی، کنترل قطع و وصل تمامی وسایل را به عهده می گیرند. مثلا برای روشن یا خاموش کردن یک لامپ، از چراغ یک زوج سیم مستقیما به تابلو برق می رود و از کلید نصب شده در محل نیز یک زوج سیم به تابلو برق منتقل می شوند. با فشار دادن کلید، فرمان به کنترلر مرکزی ارسال شده و او تصمیم میگیرد که چراغ را خاموش کند و برق زوج سیم چراغ را از طریق رله کنترلی مربوط به آن قطع کرده و چراغ خاموش می شود. این پروتکل ها معمولا تا 3.5 برابر سیم کشی اضافه را به کاربر تحمیل می کنند ولی در عوض نویز محیطی تاثیر بسیار ناچیزی در سیستم دارد و کاملا قابل صرفنظر کردن است. علاوه بر آن کنترلری که به سیستم می دهد بسیار بیشتر از کنترلر قطع و وصل ساده پیشنهاد شده توسط پروتکل هایی شبیه X10 است.

بیسیم:

به بهای افزایش قیمت قطعات سیستم، پروتکل های بیسیم سعی در این می کنند که از سیم کشی مجدد پرهیز کنند و ارتباط امن را از طرفی دیگر در بر بگیرند. با این کار، مهمترین عامل سیستم مصرف توان و اختلالات رادیویی در سیستم خواهد شد. همانگونه که می دانید، امواج رادیویی در هر باند فرکانسی قابل ارسال نیستند و یا باید در باندهای فرکانسی عمومی ارسال شود و یا باند فرکانسی می بایستی خریداری شود. از آنجا که خرید باند فرکانسی برای عموم مقدور نیست، سیستم های اتوماسیون در باندهای عمومی داده ارسال می کنند و باید وجود سیستم های دیگر را بر روی باند پیش بینی کنند. در همین راستا، دو مدل سیستم زیر را می توان نام برد:

پروتکل نسبتا قدیمی مانند Z-wave (موج فرکانسی 433.92 مگاهرتز)

پروتکل Z-wave یکی از قدیمی ترین پروتکل های اتوماسیون بیسیم است که در باند فرکانسی 433.92 مگاهرتز کار می کند. این پروتکل با یک سیستم فرستنده گیرنده مرکزی، و سینک شدن آن با باقی وسایل راه اندازی شده و براحتی در تمامی منازل قابل استفاده است بدون آنکه لازم باشد سیمی در منزل جابجا شود. همانگونه که گفته شد این سیستم با بهره گیری از باند فرکانسی عمومی، گاها با تلفن های بیسیم یا بیسیم های دستی تداخل پیدا کرده و دچار اختلال می شود ولی، از نظر قیمت، بهای خود را تا حد ممکن کاهش داده اند.

پروتکل جدید مانند ZigBee (موج فرکانسی 2.4 گیگ)

در سالهای اخیر برای کاهش مصرف انرژی سیستم های بیسیم و ارائه سیستمی مناسب در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی، پروتکل های جدیدی زیادی به بازار آمد ولی از همه مهمتر، پروتکل ZigBee بود که با پشتوانه شرکت هایی مانند Texas Instruments به سرعت جای خود را در بین دیگر پروتکل های اتوماسیون باز کردند. این پروتکل با استفاده از استاندارد IEEE سیستم های زیادی را تحت پوشش قرار داده است و از باند فرکانسی 2.4 گیگ استفاده می کند. البته به دلیل استفاده از باند فرکانسی سیستم های WiFi و سیستم های مشابهی که بر روی فرکانس 2.4 گیگ کار می کنند، نباید با فاصله کمتر از یک متر از این وسایل قرار گیرد.

شرح مختصری بر X10

همانگونه که قبلا نیز گفته شد، مهمترین و پرفروش ترین سیستم اتوماسیون در دنیا سیستم های مبتنی بر X10 هستند. ارتباطات این سیستمها بر روی سیم برق است و تمامی داده ها از این طریق منتقل می گردد. برای ارسال هر بیت یک بر روی سیم، بر مبنای این پروتکل درون یک تناوب برق شهر، یک موج سینوسی 120 کیلوهرتز ارسال می گردد. و برای هر بیت صفر، هیچ موجی ارسال نمی شود. به همین دلیل نرخ ارسال بیت در این پروتکل 50 یا 60 بیت در ثانیه است که دقیقا معادل 60 یا 50 هرتز فرکانس برق شهر است. لازم به ذکر است که این پروتکل یک طرفه است و فقط دستورات متعلق به هر آدرس را دو بار ارسال می کند و هیچ جوابی مبنی بر انجام عملیات دریافت نمی کند. برای همین است که ضریب اطمینان سیستم به شدت کاهش می یابد. هرچند با تمامی این مشکلات، سیستم آنقدر ارزان است که برای بسیاری از خانه ها این سیستم به صرفه ترین سیستم موجود است.

معرفی PLCBUS

پروتکل هلندی که توسط شرکت چینی SSE چینی خریداری شده است

ارتباط نقطه به نقطه

نحوه آدرس دهی (کد کاربری، کد منزل و کد واحد)

مزایا و محدودیت های PLCBUS

مزایا:

نیاز به سیم کشی ندارد

ارتباطات دو طرفه است و می توان از وضعیت سیستم مطلع شد

ریموت کنترلر با صفحات لمسی

محدودیت ها:

مشکلات ایجاد شده توسط موتورهای داخل منازل و نحوه جدا کردن فازها

مشکلات ناشی از قطعی برق

معرفی دستگاه ها:

سیستم روشنایی:

ماژولها

کلیدها

سیستم سرمایشی- گرمایشی

اسپلیت

شوفاژ

کولر

سیستم پرده

پرده های یک موتوره

پرده های دو موتوره

سیستم صوتی و تصویری:

سیستم تلوزیون و کنترلرهای مادون قرمز

سیستم صوتی وتصویری توزیع شده در خانه

کنترل کننده ها:

ریموت لمسی

کلید لمسی دیواری

مبدل کامپیوتر و نرم افزار Home Planner

کنترلر رو میزی

دستگاه های تست و نصاب

کار عملی:

عملکرد کلید یک پل

عملکرد کلید دو پل

عملکرد ریموت 4073

عملکرد پلاگین و گیرنده امواج

عملکرد ریموت کوچک

عملکرد کلید سناریو

ماژولها

عملکرد 4034

عملکرد کنترلر مادون قرمز

عملکرد سنسور حرکتی

عملکرد ریموت لمسی

عملکرد فیلتر و کوپلر و مود سه فاز

عملکرد 4830

عملکرد تلفن کننده

عملکرد نرم افزار Home Planner و 1141

نصب نرم افزار ریموت و کلید لمسی و برنامه ریزی عکس برای ریموت

ساخت سایت و نشان دادن عملکرد اینترنتی سیستم

سوال و جواب

فرم نظر سنجی و ارائه سی دی آموزشی

 


[1] BMS: Building Management System

[2] BMI: Building Management Intelligence