بخشی از مقاله
خانه هوشمند Smart Home
چکیده :
تکنولوژی خانه های هوشمند بیش از یک دهه به معرفی مفهوم دستگاه شبکه و تجهیزات در خانه های هوشمند می پردازد.بر این اساس انجمن خانه های هوشمند بهترین تعریف برای خانه های هوشمند را ارایه داده است که عبارت است از:ادغامی از تکنولوژی و سرویس های شبکه هوشمند برای کیفیت بهتر زندگی می باشد.تعداد زیادی از ابزارسیستم کامپیوتری هستند که میتوانند به
صورت یکپارچه در سیستم های خانه های هوشمند مورد استفاده قرار گیرند.
کلید واژگان:
BMS-X10-Z-wave –Zigbee-
مقدمه :
پیشرفت در زمینه ی خانه های هوشمند در ارتباط با تحولات جامعه است که با روند پیشرفت جامعه ارتباط مستقیم دارد.علاوه بر این به منظور ایجاد ارزش افزوده، تمرکز باید بر روی خانه های هوشمند زیست محیطی قرار گیرد؛ هم چنین ایجاد محیط های هوشمند برای حمایت از افراد سالمند و معلول دارای پتانسیل زیادی است که برای یک زندگی کامل شامل ذینغعان مختلفی می
باشد.فناوری های زیادی مربوط به خانه های هوشمند در حال ظهوراست.در بخش بعدی به بیان فن اوری های مرتبط و روند خانه های هوشمند می پردازیم.
1
خاستگاه اتوماسیون در ساختمان :
چرا باید یک ساختمان از تکنولوژی برتری چون اتوماسیون برخوردار باشد و اصلاً اتوماسیون ساختمانی یعنی چه؟! این دقیقاً مطلبی است که در این قسمت به کنکاش آن پرداختهایم. اتوماسیون به زبان سادهتر یعنی اتوماتیک کردن عکسالعملها نسبت به برخی از رویدادها. و با این تعریف حتی یک سیستم اعلام سرقت یا اعلام حریق و .... هر یک، به تنهایی شٍمٍایی از اتوماسیون هستند. یعنی زمانی که در یک ساختمان حریقی در حال شکلگیری است، بتوان با استفاده از تجهیزات خاص، از آن مطلع شد و نسبت به آن عکسالعمل نشان داد. اصلیترین دلیل اینکه بعضی افراد در برخورد اول از این مسأله استقبال نمیکنند، عدم شناخت
کامل ماهیت این تکنیک است .
این دسته با خود میاندیشند که اتوماسیون ساختمان یعنی کنترلی شدن همه تجهیزات و این یعنی تنبلی!
دانشمنداناین رشته هرگز به این موضوعات به عنوان اهداف اتوماسیون نمیاندیشند و اساساً علل اصلی ارائه این تکنولوژی اینها نیست .
2
بلکه ابتدا تجهیز ساختمان به پردازشگرهای مورد نیاز جهت نیل به اهداف ایمنی و امنیتی و بهینه سازی مصرف انرژی به عنوان اهداف پایه اتوماسیون در نظر گرفته شده است و سپس به ارائه خدمات کنترلی شدن تجهیزات ولوکس کردن قابلیت ها بعنوان گزینه های کم هزینه که به راحتی قابل وصول هستند و می توانند در ایجاد یک حس زیبا از زندگی در رفاه بیشتر نقش داشته باشند، نگاه شده است . افراد بسیاری به دلیل اتصالی های برق و یا حوادث پس از وقوع زلزله دچار صدمات جسمی، جانی و مالی شده اند که اتوماسیون در کاهش این صدمات نقش به سزایی دارد. در واقع خاستگاه اتوماسیون در ساختمان، جلوگیری از آسیبهایی است که انسان به دلیل مشکلاتی از قبیل مشغله ذهنی، کمبود فرصت و یا خطاهای انسانی در طی قرنها نتوانسته با آن مقابله کند. همه ساله شمار بسیاری از خانههای همنوعان ما و یا خودمان دستخوش سرقت و یا طعمه حریق شدهاند .
یا در سطح پائینتر، باغچههایی که در ساختمانها صرفاً به دلیل مشکل عدم آبیاری مرتب از بین میروند، چراغها و لامپهای اضافی که به دلیل عدم توجه انسان همیشه روشن هستند، سیستم های سرمایشی و گرمایشی که به دلیل عدم پردازش صحیح، بیوقفه در حال اتلاف منابع با ارزش انرژی هستند و صدها مورد دیگر همه از موضوعاتی می باشند که ما را برای داشتن یک خانه هوشمند ترغیب میکنند. آیا تا به حال برای خود شما پیشنیامده که مثًلاً پس از خروج از خانه شک کنید که آیا اجاق گاز را خاموش کردهاید یا خیر؟!
آیا تا به حال با این مورد برخورد نداشتهاید که یکی از همسایگان آپارتمان، در منزل حضور نداشته و در داخل خانه او یک ترکیدگی لوله و نشت آب باعث تخریب خانه او و همسایگانش شده باشد و چون آن همسایه در مسافرت به سر میبرده هیچ راهی برای متوقف کردن این حادثه نداشته باشید؟!
حال تصور کنید اگر این خانه هوشمند بود، در هنگام خروج صاحبخانه از منزل آب و گاز را به طور خودکار قطع میکرد و یا فرد مالک میتوانست از همان شهری که به مسافرت رفته فقط با استفاده از تلفن و به راحتی شیر اصلی آب واحد خود را ببندد. آیا اینها چشماندازهای مثبت و قانع کنندهای برای اتوماسیون یک خانه نیست؟ به نظر شما با ارزشترین چیز در یک ساختمان کدام است؟ آیا چیزی با ارزشتر از جان ساکنان یک خانه وجود دارد؟ والدینی که به دلیل نشت گاز در خانه فرزند دلبند خود را از دست دادهاند ،خانوادههایی که بر اثر عدم تجهیز ساختمان خود دچار زیانهای جانی، مالی و روانی غیر قابل جبران شدهاند، حتماً دقیقاً این مطلب را تأیید میکنند. آیا زمان آن نرسیده که به فکر تغییر فرهنگ فنی خانههای خود باشیم و بپذیریم که یک خانه باید
3
چیزی بیش از درب و دیوار و پنجره باشد تا بتواند حافظ امنیت و سلامت خانوادهها باشد؟ جالبتر اینکه هزینه این اقدامات پیشگیرنده نسبت به کل بنا کسر بسیار ناچیزی است و میتوان به راحتی آن را در آمار هزینهها نادیده گرفت!
زمان آن فرا رسیده تا در کالبد بیروح خانههایی از جنس سنگ و چوب و سیمان، جان تازهای تزریق شود و این کالبد را با شبکههای هوشمند دارای رگ و اعصاب مصنوعی بسازیم تا به ما در داشتن یک زندگی بهتر و بدست آوردن آرامش و امنیت خاطر کمک کنند.
منتقدانی که اتوماسیون را چیزی جز لوکس کردن خانه نمیبینند، خودشان در ساخت خانهها نهایت تلاش را برای لوکس شدن پروژه به خرج میدهند. دقیقاً به همان دلیل که در طراحی شومینه، پوششهای مختلف برای دیوار، سقف و کف خانهها، انتخاب سنگ و کاشیهای گرانقیمت، دربهای مجلل و شاهانه و... هزینهکردن منطقی است، هزینه کردن برای اتوماسیون حتی اگر از جنبه لوکس و فانتزی به آن نگاه کنیم، کاملاً منطقی باشد. همه ما از داشتن خانههای هر چه زیباتر لذت میبریم و از بکار بردن هنر و زیبایی در خانه بعنوان محیطی که یک خانواده بیشترین زمان را در آن سپری میکند، میتوانیم حس بهتری بدست آوریم
BMS
BMS که مخفف Building Management System میباشد به سیستمی اطلاق میشود که توسط آن بتوان موارد مورد نیاز
یک ساختمان را کنترل و مدیریت کرد. عبارت معادل BMS در زبان فارسی سیستم مدیریت جامع ساختمان است. نکته قابل
4
توجه ،کلمه Building میباشد که نشان میدهد دامنه پوشش سیستم مربوط به کل ساختمان است. بطور مثال ممکن است نیاز داشته باشیم در یک برج با تعداد طبقات متعدد و مساحت زیاد، مواردی از قبیل وضعیت کارکرد موتورخانهها، اگزوزفنها، روشناییهای ساختمان ،وضعیت قفل دربهای اصلی، روشن یا خاموش بودن پلههای برقی، وضعیت اعلام حریق یا نشت گاز و .... را
به صورت پیوسته کنترل نماییم. این همان کاری است که BMS امکان انجام آنرا برایتان بوجود میآورد. در واقع هر وسیله یا هر
پارامتری که نیاز به کنترل و بررسی آن داریم باید به BMS متصل شود. در این صورت از طریق مانیتور یا مانیتورهای مربوطه میتوانیم ضمن اطلاع از وضعیت موجود، در صورت لزوم، فرامین مورد نظر را صادر کرده و تجهیزات مورد نظر خود را خاموش، روشن و یا کنترل نماییم .
نکته فنی -پروتکل( :
با توجه به مساحت بزرگ ساختمان مورد بحث، امکان اتصال مستقیم همه سنسورها بهیک دستگاه وجود ندارد و عملاً این کار منجر به افزایش غیر قابل توجیه طول سیم و کابل مصرفی و همچنین بوجود آمدن اختلالات احتمالی در عملکرد سیستم خواهد
شد. روشی که امروزه برای حل این مشکل در طراحی BMS استفاده میشود، ایجاد یک شبکه ارتباطی بین طبقات و دستگاههای مختلف موجود در آن میباشد. بدین صورت که فضای کلی ساختمان به فضاهای کوچکتر تقسیم بندی میشود. فضاهای کوچک ساختمان هر یک توسط یک سیستم مستقل کنترل میشوند. بطور مثال ممکن است برای هر طبقه ساختمان یک دستگاه طراحی شود و همه سنسورها و مصرف کنندهها به دستگاه همین طبقه متصل شوند و این کار برای هر طبقه به صورت مستقل انجام شود. در نهایت کافی است دستگاههای طبقات مختلف توسط بستر مناسب خود، در یک شبکه کلی قرار بگیرند. بنابراین اگر نیاز داشته باشیم دستگاه طبقه اول، از باز بودن یا بسته بودن درب خروج پشتبام در طبقه دهم اطلاع داشته باشد، نیازی به اتصال سنسورهای پشتبام به طبقه اول نداریم بلکه فقط کافی است سنسورها به دستگاه طبقه دهم متصل و دستگاهای طبقه اول و دهم نیز توسط یک شبکه مناسب به یکدیگر متصل باشند.
5
اینجاست که صحبت از پروتکل به میان میآید و معمولاً وقتی میخواهند در مورد یک سیستم BMSاطلاعاتی کسب کنند حتماً
میپرسند که پروتکل سیستم شما چیست؟ این سؤال در واقع زبان ارتباطی دستگاهها را شامل میشود. امروزه روشهای بسیاری برای
برقراری ارتباط بین دو یا چند دستگاه در دنیا وجود دارد که در اصطلاح به هر یک از آنها یک پروتکل گفته میشود.
پروتکلهای RS485“ Modbus، ”RS232 ،Ethernet , Canbus پروتکلهای کلی مورد استفاده توسط این شرکت جهت
ارتباط اجزای مختلف سیستم میباشند.
خانه ای که سیستم گرمایش و سرمایش را بر اساس برنامه زمانبندی تعریف شده دلخواه شما تنظیم نموده ، روشنائی فضا را با حضور
افراد و یا از روی ریموت کنترل کرده ، در ساعاتی خاص پرده ها را باز یا بسته کرده ، فرامین کنترلی متوالی را با یک دستور انجام
داده و..... امکان کلیه کنترل ها را از طریق تلفن و یا اینترنت فراهم می نماید.
انواع سیستم های :BMS
Time-of-data scheduling
این نوع که میتوان از آن به عنوان سیستم با برنامه زمان بندی روزانه یاد کرد براساس فهرست زمانبندی که به عنوان داده در اختیار آن قرار میگیرد و به کمک ساعتهای الکترومکانیکی در عملکردهای گوناگون به کار برده میشود. این سیستم بیشتر در
6
زمان تعطیلات و ساعاتی از روز که کنترل شخصی میسر نیست مورد استفاده قرار میگیرد. به طور عمده موارد استفاده از این نوع سیستم به صورت زیر خلاصه میشود:
سیستم روشنایی داخلی و خارجی ساختمان کنترل حرارتی محیط و تنظیم درجه حرارت داخلی
تهویه مطبوع هوای محیط و کنترل فنهای تهویه و تخلیه -مکنده(
Temperature/time optimization
این نوع سیستم که معادل فارسی آن سیستم بهینه سازی دما براساس زمان است، تامین کننده کنترل عملگرهای چند کاره و کنترل پیشرفته دما است. در این سیستمها دمای هوای داخل و خارج به طور مداوم ثبت میشود بنابراین زمان خاموش و روشن شدن سیستم با تغییرات دما تعیین میشود. کاربرد عمده آن در سرمایش و گرمایش تهویه مطبوع میباشد. این نوع سیستم با ذخیره عملکرد قادر است بهترین نتیجه و راندمان را در ازای کمترین هزینه مالی در امر صرفه جویی در انرژی ارائه دهد. همچنین به علت پیچیدگی خاص سیستم معمولا از یک صرفه جو هم استفاده میشود. وجود دمپرهای کنترلی در سیستم میتواند ورود و خروج هوا به محیط را در زمان مطلوب
میسر سازد.
Demand control systems
این نوع سیستم که معادل فارسی آن سیستم کنترل خواستاری میباشد در حقیقت مشابه سیستم بهینه سازی زمان- دما میباشد با این تفاوت که با اتصال ساعتهای کنترلی به سیستم مصرف جریان برق را نیز کنترل مینماید. مزیت این سیکل در بررسی بارهای
7
مطلوب و میزان مصرف برق است که در آخر با بالانس کردن این دو مورد مصرف انرژی را به حداقل مقدار خود میرساند. موارد استفاده از این نوع عبارتند از: حرارت مرکزی و تهویه مطبوع موتور کمپرسورهای هوایی سیستم ضدسرقت -دزدگیر( و قفل مرکزی سیستم هشدار آتش و اطفاء حریق خودکار. همچنین این نوع سیستم با کاهش بارهای غیر ضروری ساختمان که با توجه به ورودی در نظر
گرفته شده تعیین میشود به میزان قابل توجهی کاهش در مصرف برق و بالتبع هزینه برق مصرفی را در پی دارد. از جمله
ویژگیهای خاص سیستم گزارش شرایط محیط -به عنوان مثال دما و رطوبت نسبی و… در مورد تهویه مطبوع و حرارت مرکزی( میباشد.
