مجله خبری و تازه های رهام تک


مقالات و تازه های هوشمند سازی ساختمان


 

خانه هوشمند چیست؟



خانه هوشمند چیست


 
علم همواره بیشترین تاثیر را بر روی معماری و خانه‌های انسان داشته است. در عصر نوین و تکنولوژی نیز انسان بیشترین استفاده از علم را کرده تا بتواند محل زندگی خود را راحت‌تر کند و آسایش بیشتری در خانه داشته باشد. خانه‌ هوشمند چیست؟ خانه هوشمند، خانه‌ای است که در آن از امکانات و وسایل برای کنترل روشنایی، صدا و گرمایش خانه استفاده شود. تجهیزاتی که در خانه‌های هوشمند (Smart) استفاده می‌شوند، تجهیزاتی هستند که جهت افزایش کارایی و بهره‌وری و ایجاد فضایی مطبوع برای ساکنین خانه طراحی و اجرا می‌شوند. هدف از هوشمندسازی خانه‌ها مصرف بهینه انرژی و آسایش توسط مدیریت تجهیزات هوشمندی است که می‌توانند بهترین فضا را برای خانه به ارمغان بیاورند. بنا به تعریف رسمی خانه هوشمند: «خانه ای دارای یک شبکه ارتباطی که لوازم و خدمات برقی کلیدی را به هم متصل می کند، و اجازه نظارت و کنترل از راه دور را می دهد.»
خانه‌های هوشمند مفهومی بوده که طی سالیان اخیر دچار تغییرات شده، اختراع گوشی‌های هوشمند و همه‌گیری اینترنت باعث شد وسایل خانگی نیز قابلیت‌های مختلفی به تجهیزات خانه هوشمند اضافه کنند. اکنون خانه هوشمند سناریوهای مختلفی می‌تواند داشته باشد و فضای زندگی را بیشتر می‌تواند کنترل کرد. در ادامه ما قابلیت‌های مختلفی که تجهیزات خانه هوشمند می‌تواند در اختیار شما قرار دهد را به شما معرفی می‌کنیم تا با مزایای این خانه‌ها بیشتر آشنا شوید.


مزایای یک خانه هوشمند چیست؟

و اما فایده ی ارتباط وسایل خانه با یکدیگر چیست؟ در یک کلام و به طور خلاصه جواب این است: راحت بودن! داشتن یک خانه ی هوشمند باعث می شود بتوانید کارهای زیادی را با زحمت کمتری انجام دهید. کارهایی مانند تنظیم تهویه، خاموش کردن لامپ ها، روشن مایکروفر برای گرم کردن غذا و غیره.
شما می توانید برای وسایل خانه ی خود زمانبندی نیز تعیین کنید، بنابراین یکسری کارها در ساعات خاصی از روز به صورت خودکار انجام خواهند شد. حتی برخی از این وسایل هوشمند قابلیت یادیگری داشته و از کارهایی که شما انجام می دهید، می آموزند، در نتیجه با فعالیت بسیار کمتری می توانید انجام خیلی کارها را به صورت خودکار به وسایل خانگی خود محول کنید.
افزون بر راحتی، خانه های هوشمند بهره وری از انرژی را نیز افزایش می دهند. برای مثال می توان به ترموستات هوشمند شرکت Nest اشاره نمود. این ترموستات از شما یاد می گیرد که خانه تان باید چقدر گرم یا سرد باشد و دما را به طور خودکار تنظیم می کند، بنابراین شما نگران صرفه جویی در مصرف انرژی نخواهید بود. همچنین وقتی در خانه نباشید این ترموستات به حالت «راه دور» رفته و با تنظیم دمای خانه، مبلغ قبض های استفاده از وسایل گرمایشی و سرمایشی شما کمتر خواهد شد!


BMS چیست؟


 
bms چیست



تفاوت خانه‌ هوشمند با خانه معمولی قابلیت اتصال وسایل داخل خانه به یکدیگر است. BMS یا مدیریت بهینه تجهیزات (Building management system) سیستمی است که در آن تمامی وسایل مورد نیاز خانه را کنترل و مدیریت می‌کند. به طور مثال کنترل سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی و نظارت دائمی بر عملکرد این تجهیزات بخش‌هایی از وظایف این سیستم است. با مدیریت بهینه تجهیزات خانه هوشمند تبدیل به مکانی امن و راحت می‌شود که هر فاکتوری اعم از نور در ساعات مختلف روز یا اطمینان از قفل و مانیتورینگ وسایل مختلف و نحوه عملکرد آن را می‌توان تحت کنترل درآود و به سادگی با بتوان آن‌ها را تغییر داد.

عبارت BAS(سامانه اتوماسیون ساختمان )یک عبارت عمومی است و گاهی اوقات با نام BMS (سامانه مدیریت ساختمان )نیز شناخته می شود .این عبارت معمولا به دامنه وسیعی از سامانه های کنترل ساختمان کامپیوتری شده اطلاق می شود.از کنترلرهای خاص منظوره تا ایستگاه های کنترل از راه دور مستقل و یا سامانه های بزرگتر شامل کامپیوترهای مرکزی و پرینترها .همانطور که قبلا گفته شد ،BMS یکی از سامانه های اصلی ساختمان هوشمند است .


سیستم‌های خانه هوشمند

در خانه‌های هوشمند سیستم‌های مختلفی باتوجه به نیاز خانه و بودجه‌ای که برای این کار اختصاص یافته قرار داد. سیستم‌های امنیتی مانند سیستم اعلام سرقت، سیستم نشت گاز یا اعلام حریق اهمیت بیشتری نسبت به دیگر سیستم‌ها دارند و سیستم‌های آسایشی مانند کنترل نور خانه، سناریوهای پخش موسیقی یا غیره در این دسته می‌گنجند که به تفکیک به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

سیستم اعلام سرقت و دزدگیر اماکن

یکی از سیستم‌های خانه هوشمند سیستم اعلام سرقت است که می‌توان با سیستم روشنایی خانه ترکیب شود. کاربران با پنل کنترل در هر نقطه ساختمان باشند می‌توانند سیستم را فعال کرده و در صورت حضور فردی یا دزد این سیستم واکنش نشان دهد. واکنش‌های این سیستم می‌تواند آژیر خطر به محض ورود فرد خارجی باشد، می‌تواند فلاشر و روشن و خاموش شدن تمام چراغ‌های ساختمان باشد یا حتی درصورت برنامه‌ریزی به صورت اتوماتیک به پلیس یا شماره تلفنی که تعیین شده تماس بگیرد. این سیستم می‌تواند شامل مانیتورینگ و برنامه‌ریزی برای مجوزهای ورود و خروج در ساعات خاص روز باشد.

سیستم گرمایشی و کنترل دما

اساس کار سیستم‌های خانه هوشمند بر پایه سه دسته از تجهیزات چیده شده است. حسگر ها (Sensors)، عملگرها و سیستم فرمان مرکزی که هر کدام از این بخش‌ها نقشی جداگانه دارند. در سیستم گرمایشی و کنترل دمای محیط، سنسورها در نقاط مختلف خانه کار گذاشته می‌شود تا همواره از وضعیت دمایی خانه اطلاع دقیق داشت و در صورت باز بودن پنجره یا بازشویی به سیستم فرمان مرکزی هشدار لازم می‌دهد تا درصورت لزوم عملگرها برای تعدیل دمای محیط به کار بیفتند.

سیستم روشنایی

سیستم روشنایی و وسایل الکترونیک خانه که کاربر بتواند کنترل کامل بر روشنایی لامپ‌ها، پرده‌ها و وسایل الکترونیک مانند سینماهای خانگی و پخش کننده‌های موسیقی داشته باشد. این سیستم می‌تواند شامل سنسورهای نوری باشد تا فضای اتاق همواره نوری مطلوب و مناسب داشته باشد. این سیستم می‌تواند به گونه‌ای طراحی شود تا بیشترین استفاده را از نور روز بُرد که علاوه بر تاثیر مثبت بر روحیه افراد خانه در مصرف انرژی نیز صرفه جویی شود. کنترل میزان صدای خانه یا محل پخش موسیقی نیز از ویژگی‌های سیستم صوتی خانه هوشمند است که آسایش را برای تک تک افراد خانه به همراه دارد.

سیستم آبیاری

این سیستم خانه هوشمند مناسب خانه‌هایی با باغچه است که می‌توان با زمان‌بندی هم در مصرف آب صرفه‌جویی کرد و هم موقع مسافرت دیگر نگران آبیاری گیاهان و باغچه نبود. این سیستم مشابه سیتم گلخانه و نگه‌داری از حیوانات خانگی نیز هست که می‌تواند به شما اخبار شرایط آکواریوم، گلخانه را بدهد و در رشد و نمو گیاهان تاثیر مثبتی بگذارد.


تاریخچه

نسل اول :پنل کنترل و مانیتورمتمرکزو کامپیوتری شده

در پی توسعه کامپیوترهای پیشرفته  در دهه 1940 در اواخر دهه 1960 اولین مرکز کنترل کامپیوتری شده اتوماسیون ساختمان به بازار عرضه شد .یک کامپیوتر از راه دور به مالتی پلکسرها و پنل های کنترلی متصل و در نتیجه ارتباط تجهیزات و حسگرها از طریق یک کابل هم محور یا یا دو رشته ای امکان پذیر میشد .امکان آدرس دهی همه نقاط در سامانه ،اطلاعات مفید تری را در اختیار کاربران قرار میداد .این سامانه امکان برنامه ریزی زمان بندی شده تجهیزات کنترلی ،تنظیم خودکار خروجی های آنالوگ ،محدوده بالا و پایین برای هشدارها و گزارشات را فراهم می نمود.
سامانه های این نسل گران قیمت بوده و به راحتی قابل استفاده نبودند . به دلیل قیمت بالای سخت افزار ،دیسک ذخیره سازی بسیار محدود بود .برنامه ها به صورت دستی توسط یک نوارخوان بارگذاری میشدند و تغییر برنامه ها نیز بسیاز دشوار بود .با توجه به این که کل سامانه بر اساس یک کامپیوترمرکزی کار میکرد و شامل سیم کشی های زیادی بود ،سامانه BMS در این مرحله ،قابلیت اطمینان پذیری کمی داشت . این نسل از BMS کامپیوتری شده ،کاربردهای کمی داشت و به سرعت نسل جدیدی از BMS ارتقا یافت.


نسل دوم :سامانه مبتنی بر مینی کامپیوترها و پنل های جمع آوری اطلاعات

استفاده از مینی کامپیوترها ،پردازنده های مرکزی و کنترلرهای برنامه پذیر منطقی plc  در سامانه های اتوماسیون ساختمان ،در دهه 1970به طور چشم گیری افزایش یافت .
بسته های نرم افزاری نیز با هزینه اضافه در این سامانه ها قابل اضافه نمودن بود .بسته های نرم افزاری برای مدیریت انرژی از قبیل چرخه کار ،کنترل نیاز (دیماند)،راه اندازی و توقف بهینه ،تنظیم دمای بهینه ،کنترل مبتنی بر روز و شب و کنترل حرارت نیز ارائه گردید .
در دهه 1970 ،هزینه سخت افزار به شدت شروع به کاهش کرد .کامپیوترها نیز برای افراد غیر متخصص راحت تر مورد استفاده قرار گرفت . در سامانه های کامپیوتری مراحل قبلی ،سامانه ها
کاربر پسندتر نیز شدند . برنامه ریزی سامانه ها و ایجاد پایگاه های داده نیز بسیار ساده تر شد.
استفاده از صفحه کلیدها و دیگر سخت افزارهای جدید برای کاربران ،واسط کاربری HMI  ساده ای برای کامپیوترها و سامانه های اتوماسیون ساختمان فراهم می نمود .اطلاعات جمع آوری شده توسط سامانه های اتوماسیون مبتنی بر کامپیوتر ،میتوانست بر روی کاغذ ،چاپ و یا روی صفحه نمایش ،نشان داده شود.ارتباط بین کاربر و سامانه های مبتنی بر کامپیوتر به شکلی که امروزه رایج است ،بنیان نهاده شد.با این حال قیمت نرم افزارهایی تخصصی آن افزایش یافت .زیرا این نرم افزارها به سادگی قلبا سفارشی سازی نبودند .در اکثر موارد یک برنامه نویس آموزش دیده متخصص ،تنها کسی بود که میتوانست چنین کاری را انجام دهد .
پیشرفت مهم دیگر ،استفاده از (واحدهای جمع آوری اطلاعات ) بود که این امکان را میداد که اطلاعات از حسگرها و سیگنالهای کنترلی متعدد جمع آوری و به ابزارهای متعدد فقط با چند سیم ارسال شود .این امر ،عملیات کابل کشی را به شدت کاهش و به سامانه های اتوماسیون ساختمان اجازه میداد تا تعداد زیادی نقاط کنترل و مانیتور (که در فعالیت های صنعتی مورد نیاز بود )داشته باشند.


نسل سوم :سامانه مبتنی بر ریز پردازنده ها با استفاده از شبکه

استفاده از ریز پردازنده ها و کامپیوترهای شخصی PC صنعت کنترل را دچار انقلاب کرده و باعث تولید نسل جدیدی از BMS گردید .قیمت پایین تر ریزپردازنده ها و تراشه ها ،دلیل اصلی توسعه فناوری  جدید در اتوماسیون و مدیریت ساختمان بود.
معرفی و پذیرش گسترده کنترل دیجیتال مستقیم توزیع شده بر اساس ریز پردازنده ها که توسط یک شبکه محلی LAN به هم متصل شده اند یک معماری معمول سامانه BMS در این مرحله است که هنوز هم وجود دارد ،استفاده از دیسک سخت برای نگهداری اطلاعات و بارگزاری نرم افزارهای کاربردی،استفاده و برنامه نویسی BMS را بسیار آسان می کرد .یک سامانه BMS به طور طبیعی دارای یک بستر مانیتور و مدیریت مرکزی بود که مستقیما از راه دور و از طریق LAN  به ایستگاه های کنترل متصل می شد.قابلیت مهم BMS در این مرحله و مراحل بعدی ،استفاده از ایستگاه های کنترلی مستقل ولی مجتمع شده برای کنترل واحدهای مجزا بود .این امر به BMS این امکان را میدهد که دارای هوشمندی مستقل ،توزیع شده و در عین حال تجمیع شده باشد.به عبارتی بیشتر تصمیم های کنترلی میتوانست به صورت محلی انجام شود و این امر موجب به افزایش زیادی در قابلیت اطمینان به BMS می گردید و در عین حال مدیریت،میتوانست به صورت یکپارچه انجام انجام پذیرد.
مهمترین مشکل BMS در این مرحله ،ناسازگاری پروتکل های ارتباطی ،فرمت پیغام ها و مدیریت اطلاعات بین سازندگان مختلف بود .چرا که افزایش ابعاد و عملکردهای مورد نیاز ،نیاز به تجمیع سامانه های ساخت تولید کنندگان مختلف داشت .پیروی نکردن از یک استاندارد عمومی ،دلیل اصلی این مسئله بود .


نسل چهارم : BMS آزاد سازگار با اینترنت و اینترانت

از دهه 1980 تلاش زیادی برای ایجاد ،توسعه و ترویج استانداردهایی به منظور رفع مشکل ناسازگاری سامانه های اتوماسیون ساختمان صورت گرفت .استفاده رایج از اینترنت نیز تاثیر به سزایی در استاندارد سازی فناوری های مورد استفاده در صنعت BMS داشت .در اواسط دهه 1990 ،استفاده و پذیرش عمومی پروتکل های باز و فناوری های استاندارد مورد استقبال عمومی قرار گرفت .
فناوری های ارتباطی و نرم افزارهای زیادی که توسط اینترنت و اینترانت و یا شبکه های کامپیوتری مورد استفاده قرار میگرفت ،مستقیما در صنعت BMS به کار گرفته شد .قابلیت اصلی سامانه BMS امروزی می تواند به این صورت جمع بندی گردد که استفادذه از پروتکل های ارتباطی آزاد و استاندارد به سامانه های BA  از تولید کنندگان مختلف این امکان را میدهد که بدون سختی یا مشکل زیاد ،با یکدیگر مجمع شوند .استفاده از IP(پروتکل اینترنت )و فناوری های استاندارد اینترنت به BMS اجازه میدهد تا با شبکه ارتباطی خود شرکتها نیز به راحتی یکپارچه گردد.لذا شبکه شرکتها بستر واحدی برای همه اطلاعات ساختمانها فراهم میکند .تجمیع و مدیریت اطلاعات BMS می تواند به کمک زیر ساخت های اینترنت به دست آید