پروتکل های ساختمان هوشمند

خانه‌های هوشمند امروزه به عنوان یکی از بخش‌های مهم سیستم‌های مدیریت جامع ساختمان یا همان BMS مورد توجه واقع شده‌اند. خانه‌های هوشمند با هدف ایجاد آسایش و امنیت برای کاربران به سرعت در حال توسعه می باشند.امروزه تکنیک‌های مختلفی برای اتوماسیون ساختمان‌های بزرگ بکار گرفته‌می‌شود از قبیل کنترل نور ،کنترل دما، کنترل درها و پنجره‌ها و پرده‌ها و یا سیستم‌های امنیتی و مدار بسته و غیره. علاوه برموارد یاد شده، در خانه‌های هوشمند، کاربرد‌های دیگری نیز از قبیل کنترل Multimedia، آبیاری گیاهان و غذا دادن به حیوانات خانگی نیز قابل تعریف است.

سیستم‌های خانه ی هوشمند علاوه بر ایجاد آسایش و امنیت مضاعف در خانه به بهینه‌سازی مصرف انرژی و صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های نگهداری ساختمان نیز کمک شایانی ‌می‌نماید.

ضمناً این سیستم‌ها علاوه بر مخاطبین معمول خود می‌توانند در بهبود کیفیت زندگی معلولین و سالمندان نیز کمک شایانی نمایند. بسته‌های موجود در خانه‌های هوشمند می‌توانند موارد زیر را تحت کنترل قرار دهند:

1? کنترل دما

2? کنترل روشنایی

3? کنترل نور طبیعی (به کمک باز و بسته کردن خودکار پرده و کرکره ها)

4? سیستم های صوتی و تصویری

5? سیستم های اعلام حریق

6? سیستم‌های حفاظتی وامنیتی

7?آبیاری گیاهان و تغذیه حیوانات

•تکنیک های به کار رفته جهت هوشمند سازی بنا به دو دسته کلی تقسیم می گردند:

1?روش هایی که در آنها نیازی به کابل کشی مجزا برای کنترل ادوات مختلف وجود ندارد. در این روش ها سیگنالهای تولید شده توسط وسایل کنترل کننده ، از طریق شبکه برق موجود در این ساختمان ها و یا با کمک سیگنالهای RF منتقل شده و در مقصد ، دستگاه مورد نظر را کنترل می نماید. مشهورترین تکنولوژی در این دسته X10 و Z-Wave می باشد.

2? روش هایی که در آنها برای کنترل وسایل و ادوات مختلف علاوه بر سیم کشی برق ساختمان نیاز به برپایی یک شبکه کابلی مجزای دیگر به جهت انتقال سیگنالهای تولید شده توسط وسایل کنترل کننده داریم. در این دسته نیز معتبر ترین تکنولویی KNX می باشد.

شایان ذکر است که به غیر از موارد مذکور کلیه تجهیزاتی که به نحوی با برق کار کرده و یا قابلیت تبدیل به سیستم برقی در آنها وجود دارد در این مجموعه قرار خواهد گرفت.

تکنولوژی های متفاوتی جهت اجرای سیستم های مذکور در خانه ها موجود است که در ذیل به برخی از آنها اشاره گردیده است:

1. X10

2. EIB

3. Z-Wave

4. C-Bus

در کلیه تکنولوژی های فوق تمامی امکانات قابل اجرا و بهره برداری می باشند.

X10 چیست ؟

-X10 یک استاندارد صنعتی برای برقراری ارتباط بین ادوات استفاده شده‌ در سیستم‌های Home Automation است. این روش اساساً سیستم‌های انتقال برق را به جهت ارسال سیگنالها و کنترل های مورد نظر خود مورد استفاده قرار می‌دهد که سیگنالها به‌عنوان اطلاعات دیجیتال ازفرکانس‌های پایین برق متناوب استفاده می‌نمایند. ضمناًیک انتقال بر پایه ارسال سیگنالهای رادیویی نیز در این روش استفاده می‌شود.

-X10 به‌عنوان اولین  تکنولوژی domotic در  سال 1975 توسط شرکتPico Electronics اختراع شد که هنوز هم به‌عنوان پرکاربردترین این تکنولوژی‌ها مطرح می‌باشد. امروزه از این تکنولوژی در سرتاسر دنیا به خصوص در مواقعی که امکان استفاده از شبکه های باسیم وجود ندارد استفاده می گردد.

• Device Module ها :

بسته به باری که بایستی کنترل شود ماژول‌های مختلفی بایستی بکارگیری شود. برای لامپهای معمولی یک ماژول لامپ و یا ماژول رادیویی می‌تواند استفاده گردد. این ماژول‌های با کمک ترایاک لامپ را روشن و خاموش و یا پرنور وکم‌نور می‌نمایند. این ماژولها هیچ صدایی را ندارند و باری بین 40 تا 500 وات را کنترل می‌نمایند. برای بارهایی غیر از لامپ‌های معمولی مثل فلورسنت و یا لامپ های متال (دشارژ بسیار سریع) و یا وسایل الکترونیکی ماژول‌های لامپ مناسب نیستند و یک ماژول وسایل برقی بایستی به‌کارگرفته شود. این ماژول‌ها جهت روشن و خاموش کردن وسایل از یک رله Impulse استفاده می‌نمایند. این ماژولها غالباً برای کنترل وسایلی که از آمپر‌های خیلی کم تا حدود 15A را استفاده می‌نمایند استفاده می‌شوند.

بسیاری از ماژول‌ها قابلیت دیگری را بنام کنترل منطقه‌ای ارائه می‌دهند. یعنی اگر ماژول خاموش باشد روشن کردن کلید اصلی دستگاه یا لامپ باعث روشن شدن آن می‌شود بدون اینکه نیاز باشد شما به سراغ دستگاه کنترل کننده X10 بروید. لازم به ذکر است ماژول‌های کلید دیواری این قابلیت را ندارند.

برخی ماژول‌های کلید دیواری قابلیتی را به‌نام کم کردن نور محلی دارند. معمولاً یک کلید لامپ معمولی فقط قابلیت روشن و خاموش کردن می‌دهند تا قابلیت کم نور و پر نور کردن ولی در این کلیدها فشاز دادن و نگه‌داشتن کلید زنگی باعث می‌شود که لامپ کم‌نور و پرنور شود.

کنترل کننده ها :

بازه بسیار گسترده‌ای را از کنترل کننده‌های بسیار ساده تا کنترل کننده‌های بسیار پیشرفته را شامل می‌شوند. ساده‌ترین کنترلها برای کنترل 4 وسیله X10 طراحی شده‌اند که می‌تواند:

1) چهار وسیله را کنترل کند

2) آخرین وسیله انتخابی را کم‌نور یا پرنور نماید

3) همه را روشن و یا همه را خاموش نماید.

کنترل‌های پیشرفته‌تر می‌توانند وسایل بیشتری را کنترل کرده و یا می‌توانند نقش یک تایمر را ایفا نماید که درزمانهای معینی کارهای از پیش تعیین شده‌ای را انجام می‌دهند. همچنین برخی از این کنترلها می‌توانند به کمک Motion-detector ها یا Photo cell‌ ها چراغ‌ها را روشن یا خاموش نمایند.

نهایتاً کنترل‌های بسایر پیشرفته‌ای نیز موجود هستند که می‌توانند کاملاً برنامه‌ریزی شده و یا برنامه‌هایی که در یک کامپیوتر خارجی نوشته‌شده‌اند را اجرا نمایند. این وسائل می‌توانند بسیاری از فعالیت‌های زمان‌بندی شده را انجام دهند. به سنسورهای خارجی پاسخگو باشند و کاری را به‌صورت یکپارچه و با فشار یک دکمه انجام دهند، مثلاً چراغ‌ها را روشن کنند، سطح روشنایی را تنظیم نمایند و … . برنامه‌های کنترلی برای کامپیوتر‌هایی که تحت ویندوز هستند ، Apple Macintosh‌ ها و یا Linux‌ ها در دسترس هستند.

در این تکنولوژی سیستم‌های هشدار‌دهنده سرقت نیز وجود دارند . در این سیستم‌ها کنترل‌کننده ها از پروتکل‌های X10 استفاده نموده و یا بطور‌عادی سیم‌کشی می‌شوند تا به یک سری از سنسور‌های خارجی که ممکن‌است درها، پنجره‌ها یا سایر نقاط دسترسی را مراقبت می نماید مرتبط شوند. ممکن است کنترل کننده بعد از تشخیص سرقت از پروتکل X10 جهت روشن کردن چراغ‌ها، به صدا درآوردن آژیر و … استفاده نماید.

نقاط ضعف و محدودیت ها :

یک مشکل با X10 فراوانی تضعیف سیگنالها بین دو هادی در سیستم‌های سه سیمه است که در بسیاری از نقاط آمریکای شمالی استفاده می‌گردد. سیگنالها از یک فرستنده بر روی یک هادی فعال امکان انتشار به یک‌هادی دیگر از طریق سیم‌پیچ‌های یک ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هیچ راه‌حل قابل اطمینانی برای ارسال سیگنالها از روی یک فاز بر روی فاز دیگر وجود ندارد. این مشکل ممکن است برای وسایلی که با ولتاژ 240 ولت کار می کنند مثل بخاری‌ها و خشک‌کن‌ها پدید آید و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود (در این قسمت از مقاله به کشورهایی که ولتاژ برق شهر در آنها 120 ولت است و برخی وسایل به‌صورت 2 فاز با 240 ولت کارمی‌نمایند اشاره شده است ). وقتی این دستگاه‌ها روشن می‌شوند یک پل با امپدانس پایین را برای سیگنالهای X10 ، بین 2 فاز ایجاد می‌نمایند. این مشکل را می‌توان با نصب یک خازن بین فازها برای عبور سیگنالهای X10 مرتفع نمود. بیشتر حرفه‌ای های این محصولات ، یک تقویت‌کننده فعال را بین فازها نصب می‌نمایند. این تقویت‌کننده‌ها در خانه‌هایی که به‌صورت 3 فاز از برق شهر استفاده می‌نمایند نیز ، جهت انتقال سیگنالهای X10 بین فازها مورد نیاز است. در ایران غالب منازل از یک سیستم 240 ولت تک فاز استفاده می‌نماند بنابراین این مشکل احتمال وقوع ندارد.

مشکلات دیگر :

تلویزیون‌ها یا وسایل بی‌سیم ممکن است سیگنالهای On یا Off مجازی تولید نمایند. Noise Filtering (که روی بسیاری از کامپیوتر‌ها یا مودم‌ها نصب می‌شود) می‌تواند به دور نگه‌داشتن این نویز‌ها از سیگنالهای X10 کمک نماید، ولی Noise Filter‌هایی که برای X10 طراحی نشده‌اند ممکن است خود باعث فیلتر شدن سیگنالهای X10 گردند.

ضمناً برخی منابع تغذیه بکاررفته در وسائل الکترونیکی پیشرفته مثل کامپیوتر‌ها، تلویزیون‌ها و رسیور‌های ماهواره سیگنالهای X10 را دراصطلاح می‌بلعند. به‌طور نمونه،‌خازن‌های بکاررفته در ورودی‌های منابع تغذیه این سیستمها سبب ایجاد اتصال کوتاه بین فاز و نول برای سیگنالهای X10 شده و بنابراین باعث توقف سیگنالهای تولید شده توسط آن سیستم و حتی حذف سیگنالهای تولیدشده توسط لوازم نزدیک به آن خواهند شد. فیلتر‌هایی دردسترس هستند که می‌توانند حتی مانع از رسیدن سیگنالهای X10 به چنین دستگاه‌هایی گردند و باعث شوند چنین ایرادات مبهمی در X10 از بین برود.

برخی کنترل‌کننده‌های X10 نمی‌توانند در توان‌های پایین (زیر 50 وات) عملکرد مناسبی داشته‌باشند. یا حتی اصلاً کار نخواهند کرد و یا حتی با وسایلی مثل فلورسنت ها که بار مقاومتی زیادی ندارند مشکل ساز خواهند شد. بکارگیری یک Appliance Module بجای یک Lamp Module این دست مشکلات را مرتفع خواهد نمود.

سیگنالهای X10 فقط می‌توانند یک دستور را در یک زمان ارسال نمایند. اگر در یک لحظه دو سیگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گیرنده‌ها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.

مسئله بعدی در سیستم X10 تداخل فرمان است به این صورت که شما در واحد خود فرمانی می دهید اما به اشتباه در واحد دیگر نیز این دستور به طریقی دیگر اجرا میشود که برای حل این مشکل فیلتر هایی در ورودی سیگنال ساختمان ها نصب میکنند اما در عمل این مشکل کامل نرتفع نشده است.

Z-Wave چیست؟

-Z-Wave یک پروتکل ارتباطی دوطرفه بی‌سیم است که با اتحاد شرکت دانمارکی Zensys و Z-Wave ارائه شد. این تکنولوژی برای توان‌ها و پهنای باند‌های کم طراحی شده‌است. یعنی برای استفاده در کاربرد هایی مانند Home Automation و یا Sensor Network ها.

Z-Wave یک شبکه با کیفیت بالا را در برابرقیمتی که معادل بخشی از قیمت تکنولوژهای مشابه آن می باشد در اختیار کاربران می‌گذارد که این امر با تمرکز برروی استفاده از پهای باند کم و جایگزینی سخت‌افزارهای گران قیمت با روشهای نرم‌افزاری امری ابتکاری است. گفتنی است که در این تکنولوژی از هیچگونه سیم کشی برای انتقال سیگنالهای کنترلی استفاده نشده و این امر فقط به کمک سیگنالهای RF صورت می پذیرد.

محدوده استفاده از Z-Wave :

Z-Wave عمدتاً‌ از تکنولوژی RF برای Remote control ها استفاده می‌نماید.تکنولوژی Z-Wave با مصرف انرژی کم، انتقال دوطرفه ، تکنولوژی شبکه Mesh و پشتیبانی از “باطری به باطری” گزینه مناسبی برای سنسورها و دستگاه‌‌های کنترلی می‌باشد.

تکنولوژی شبکه Mesh برای Z-Wave می‌تواند دستورات را به‌صورت دو طرفه از یک وسیله به وسیله دیگری منتقل نماید درحالیکه ممکن است موانع و یا نقاط کور رادیویی در محل موجود باشد.

تکنولوژی Z-Wave به‌صورت چیپ ست‌هایی به تنهایی دردسترس است. پروتکل Z-Wave درون چیپ‌ها جاسازی شده‌است. و حافظه Flash جهت تولیدکنندگان این محصولات برای بارگذاری نرم‌افزارهایشان تعبیه شده‌است.

برای راحتی ارائه محصولات طرح‌های از پیش آماده‌ای بر روی برد‌های PCB درکنار چیپ‌های تکی Z-Wave ارائه می‌شود که می توان به برد‌های آنتن‌ و فیلتر‌ها اشاره نمود.

شما می‌توانید به ‌کمک Z-Wave تمامی وسایل خود را حتی زمانی که در خانه نیستید تحت کنترل داشته باشید.  و این امر از طریق یک PC و با کمک اینترنت از هر نقطه از دنیا میسر خواهد بود . حتی با کمک موبایل نیز قادر به انجام بسیاری از این امور خواهید بود.

به‌دلیل اینکه Z-Wave روی فرکانس خاص خود کار می‌کند (که مخصوص به خود می باشد) با هیچیک از دیگر وسایل بی‌سیم مثل تلفن‌های بی‌سیم، روترها و مودم‌ها و… تداخل نخواهد داشت.

از نکته قابل تأمل درخصوص Z-Wave این است که بر روی کلیه سیستم‌های “با سیم” خانه‌ها موجود قابل اجرا بوده و امکانات جدید موجود درخانه‌های نسل بعد را برای شما مهیا می‌سازد.

KNXچیست؟

- KNX یک استاندارد بر مبنای مدل OSI بوده و یک پروتکل ارتباطی شبکه است و پروتکل اصلی اتحادیه اروپاست که در خانه‌های هوشمند به‌کار می‌رود. KNX یک جانشین و در ضمن یک یکسو کننده برای سه استاندارد قدیمی زیر می‌باشد:

European Home System Protocol (EHS)

Bati BUS

European Installation BUS (EIB)

در حال حاضر استاندارد KNX توسط انجمن Konnex مدیریت می‌شود.

پروتکل KNX :

این استاندارد بر پایه سیستم ارتباطی EIB بوده که با لایه‌های فیزیکی ، شیوه‌های Config و تجارب کاربردی Bati BUS و EHS گسترش یافته‌است.

KNX بستر‌های ارتباطی فیزیکی زیادی را تعریف می‌کند:

1. سیم‌کشی با کمک زوج بهم تابیده ( برگرفته از استانداردهای EIB و Bati BUS )

2. شبکه برق ساختمان (برگرفته از استانداردهای EIB و EHS،‌شبیه آن چیزی که X1O عمل می‌نماید.)

3. استفاده از امواج رادیویی

4. ( Ethernet) که با عناوین EIB net/IP و یا KNX net/IP نیز شناخته می‌شود.

• KNX فارغ از هرگونه Platform سخت‌افزاری طراحی شده‌است. یک وسیله در شبکه KNX می‌تواند توسط هرچیزی کنترل شود، از یک میکرو کنترلر 8 بیتی تا یک PC، که این امر را نیاز خاص آن مقطع تعیین می نماید.

در برخی از نقاط دنیا امروزه KNX درحال رقابت با C-BUS طراحی شده توسط شرکت Clipsal است. اما بیشترین نوع نصب KNX نصب برروی بستر ارتباطی زوج سیم می‌باشد.

سیستم C-BUS:

C-BUS می‌تواند برای کنترل نور و سایر سیستم‌های الکتریکی از طریق ریموت کنترل استفاده شود. و ضمناً می‌تواند با یک سیستم حفاظتی، محصولات صوتی و تصویری یا سایر موارد الکتریکی در تعامل باشد.  سیستم C-BUS در دوحالت با سیم‌ و بدون سیم در دسترس می‌باشد. درگاه (Gateway) جهت ارتباط بین شبکه‌ای با سیم و بدون سیم آن نیز در دسترس است. سیستم با سیم C-BUS از یک کابل Cat5 UTP به‌عنوان بستر ارتباطی بهره می‌برد. سیم‌کشی شبکه با کمک Cat5 در C-BUS از یک ساختار توپولوژی آزاد بهره می‌برد. ماکزیمم طول سیم بکار رفته در C-BUS ،حدود 1000 متر است. با این وجود این متراژ با استفاده از Bridge در شبکه قابل افزایش است. در یک شبکه تا حدود 100 دستگاه مختلف قابل نصب است که این تعداد نیز به کمک Bridge ها قابل افزایش هستند.

حداکثر تعداد شبکه‌های C-BUS در یک نصب 255 شبکه می‌باشد (توجه داشته‌باشید که این محدودیت اگر از یک واسطC-Bus Ethernet استفاده ‌شود اعمال نخواهد شد، در آن شرایط سیستم فقط محدودیت آدرسIP را خواهد داشت).حداکثر تعداد شبکه‌های متصل شده به‌صورت سری به شبکه محلی از طریق Bridge های شبکه 7 عدد است (یعنی استفاده از 6 عدد Bridge)

دانلود جزوه های رایگان خانه هوشمند سیم کشی روشنایی طراحی کنترل B

داشتن اطلاعات خوب و کافی در زمینه های مختلف خانه های هوشمند می تواند تا ثیر بسزایی در افزایش استفاده از قابلیت ها و ویژگی های خانه های هوشمند داشته باشد. در این زمینه واحد خانه های هوشمند شرکت کیمیاگران انرژی فعالیت های خوبی داشته و اقدام به آماده سازی فایل های آموزشی متنوع در زمینه انواع وِیژگی خانه های هوشمند کرده است. همچنین این شرکت توانایی بالایی در برگزاری دوره های آموزش نحوه طراحی، برنامه نویسی و اجرای خانه های هوشمند دارا می باشد. همچنین این شرکت قابلیت برگزاری سمینار های تخصصی و آموزشی در زمینه خانه های هوشمند را دارا می باشد.  در آینده نزدیک فایل های تصویری خوب آموزشی در زمینه های مختلف خانه های هوشمند توسط واحد آموزش شرکت آماده و جهت استفاده علاقه مندان در سایت قرار داده می شود. بخشی از فایل های آموزشی قرار داده شده در این بخش مربوزط به نحوه پیاده سازی، سیسم کشی و برنامه نویسی خانه های هوشمند، نحوه کنترل خانه هوشمند از طریق موبایل-تبلت-ریموت و اینترنت، کنترل سیستم های گرمایشی و سرمایشی، کنترل سیستم صوتی و تصویری، کنترل سیستم امنیتی و حفاظتی، کنترل پرده برقی، کنترل هوشمند درب منزل و درب پارکینگ، کنترل هوشمند آبیاری گیاهان، کنترل هوشمند سیستم روشنایی، مانیتورینگ منزل، سیستم اعلام سرقت، سیستم اعلام حریق، سیستم قطع اتوماتیک آب و گاز و بسیاری از قابلیت های دیگر می باشد.  

آموزش اجرا و سیم کشی خانه هوشمند

آموزش سیستم روشنایی

آموزش سیستم سرمایشی

آموزش سیستم گرمایشی

دانلود رایگان فایل آموزش خانه های هوشمند

آموزش کنترل توسط موبایل و تبلت

آموزش کنترل سیستم توسط تلفن

آموزش کنترل سیستم آبیاری

آموزش سیستم خوشبوکننده

دانلود رایگان فایل آموزش خانه های هوشمند

آموزش سیستم هوشمند اعلام حریق

آموزش هوشمند اعلام سرقت

آموزش نصب پرده برقی

آموزش نصب قفل برقی

دانلود رایگان فایل آموزش خانه های هوشمند

آموزش نصب سیستم کارت خوان

آموزش نصب کلید لمسی

آموزش عملکرد کنترل کننده ها

آموزش نصب سیستم نشت گار

دانلود کتاب سیستم مدیریت ساختمان BMS

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان با به‌کارگیری از آخرین تکنولوژی ها در صدد آن است که شرایطی ایده آل، همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان‌ها پدید آورد.

این سیستم ها ضمن کنترل بخش‌های مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب با ارائه سرویس های همزمان، سبب بهینه سازی مصرف انرژی، سطح کارایی و بهره وری سیستم ها و امکانات موجود در ساختمان می‌شود. کنترل و دسترسی به سیستم با استفاده از نرم افزارهای مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طریق اینترنت مقدور می‌باشد.

ھم اکنون نیمی از ساختمان ھای بالای ده ھزار متر مربع در سطح کشور آمریکا که آنھا از انواع سیستم ھای BMS در استفاده شده است، چیزی بالغ بر ۱۰ درصد کل انرژی مصرفی در ساختمان ھای بالای ده ھزار متر مربع را صرفه جویی میکنند.

لینک دانلود

اتوماسیون خانگی home automation

یک تابلوی کنترل اتوماسیون خانگی که می‌تواندروشنایی، دماپا، امنیت، دستگاه قفل و سرگرمی‌های خانگی را کنترل کند.

اتوماسیون خانگی یک فناوری نوظهور و در حال گسترش است^[۱] که در پایین‌ترین سطح خود می‌تواند به همهٔ خدمات و محصولاتی اشاره داشته باشد که بدون دخالت صاحب‌خانه عمل یا پیامی را در محیط خانه اجرا می‌کنند یا به نمایش درمی‌آروند. بنا بر این تعریف، یک ساعت شماطه‌دار یا یک آشکارساز دود نمونه‌هایی از ابزارهای اتوماسیون خانگی هستند.^[۲] خانه‌هایی که از چنین فنونی بهره می‌برند خانهٔ هوشمند نیز نامیده می‌شوند.

کنترل از راه دور وسایل خانگی نیز بخشی از اتوماسیون خانگی محسوب می‌شود. ابزارهای اتوماسیون خانگی ممکن است برای روشن یا خاموش کردن وسایل منزل به کار روند یا تنظیمات عملکرد دستگاه‌ها را بر اساس زمان‌های از پیش تعیین‌شده تغییر دهند. این ابزارها همچنین ممکن است به گونه‌ای تنظیم شوند که عملکرد تجهیزات را با توجه به تغییرات پیش‌آمده در محیط خانه تغییر دهند. خانه‌هایی که از چنین فنونی بهره می‌برند گاهی خانهٔ هوشمند یا ساختمان هوشمند نامیده می‌شوند.^[۳]

فنون یاد شده ممکن است شامل استفاده از ارتباطات پهن‌باند باشند. اتوماسیون خانگی ممکن است به روش متمرکز و برنامه‌پذیر اجرا شود و یا اینکه به روش غیرمتمرکز و و با حسگرها و کنترل‌کننده‌های جدا از هم اجرا شود. در این سامانه‌ها ممکن است از کنترل‌کننده‌های الکترونیکی پیشرفته برای کنترل روشنایی، گرمایش، سرمایش و وسایل سرگرمی استفاده شود که خود این سامانه‌ها می‌توانند از یک شبکهٔ سیم‌کشی ویژه یا بی‌سیم برای ارتباط بهره برند یا چندین سیستم مجزا (مانند حسگرهای نوری که روشنایی را کنترل می‌کنند) باشند. یکی از جنبه‌های مهم اتوماسیون خانگی، پتانسیل آن برای کاهش مصرف انرژی است. از آنجایی که خود سیستم‌های اتوماسیون خانگی انرژی مصرف می‌کنند، تنها در صورتی می‌توانند در کاهش مصرف انرژی مفید باشند که صرفه‌جویی حاصل از بکارگیری آن‌ها بیشتر از مصرف انرژی‌شان باشد. اگر هدف صرفه‌جویی است، اولویت را باید ابتدا به طراحی یک خانه با بازدهی بالا در صرفه‌جویی انرژی و بکارگیری وسایل خانگی داری بازدهی بالا اختصاص داد. اتوماسیون خانگی از راه کاهش زمان عملکرد دستگاه‌ها و محدود کردن زمان روشن بودنشان، و یا کاهش نیاز به استفاده از دستگاه، به صرفه‌جویی انرژی کمک می‌کند.^[۴]

ایدهٔ کلی اتوماسیون خانگی این است که کلیهٔ سامانه‌های الکتریکی و الکترونیکی و ابزارهای خانه را به یکدیگر و در یک شبکه به گونه‌ای به هم متصل کند که بتوان آن‌ها را از یک رابط مشترک کنترل نمود و با هم در ارتباط قرار داد. مثلاً اگر مشغول تماشای فیلمی در تلویزیون منزل خود باشید، چراغ‌ها به صورت خودکار کم‌نور شوند و تماس‌های تلفنی به صورت خودکار به منشی تلفنی ارجاع داده شوند تا بتوانید با آسودگی به تماشای فیلم بپردازید. انجمن اتوماسیون خانگی (HAA) اتوماسیون خانگی را چنین تعریف می‌کند: «فرایند یا سامانه‌ای (با تجهیزات یا روش‌های مختلف) که زمینهٔ بهبود سبک زندگی فرد را فراهم می‌آورد و خانه را به محلی راحت‌تر، امن‌تر و پربازده‌تر تبدیل می‌کند.» ^[۵]

با وجود اینکه فناوری‌های لازم برای اتوماسیون خانگی هم‌اکنون هم فراهم هستند، اما به دلیل هزینه‌های اقتصادی و نیز دید مصرف‌کنندگان به آن به عنوان راه حل‌هایی پیچیده برای مسائل ساده، مانع گسترش آن می‌شوند. اما امید است که در آینده با ثابت‌شدن استانداردهای اتوماسیون خانگی و همگرایی فناوری‌های مختلف و فراهم‌آورندگان خدمات این موانع برطرف شوند. هم‌اکنون نیز استانداردهای ساخت خانه‌ها در حال پیشرفت هستند و استفاده از روش‌های سیم‌کشی قدیمی در خانه‌های نوین جوابگوی نیازهای نسل جدید ابزارهای شخصی خانگی نیست و برق و ارتباطات در همه‌جا لازم هستند. استفاده از اتوماسیون خانگی دارای چندین مزیت نسبت به روش‌های بدون سیم‌کشی و نامتصل است و در صورت اجرای درست می‌تواند به سادگی و راحتی زندگی کمک کند. اتوماسیون خانگی می‌تواند زمینهٔ دسترسی بی‌درنگ به امکانات منزل و شخصی‌سازی محیط مطابق میل افراد را فراهم آورد (منظور از شخصی‌سازی این است که افراد مختلف می‌توانند تجربیات و تنظیمات مختص به خودشان را در یک اتاق داشته باشند). با بکارگیری این سامانه‌ها می‌توان نگهداری و تعمیر وسایل را به صورت فعال و پیش از وقوع آن انجام داد. برای نمونه اگر گرمایش مرکزیخراب می‌شود، سامانه به صورت خودکار برای تعمیرکار رایانامه می‌فرستد که او نیز در پاسخ گاه‌شمار صاحب‌خانه را بررسی می‌کند و زمانی مناسب برای ملاقات تعیین می‌شود. امنیت و ارتباطات در این میان نقش مهمی دارند. از مزایای خانه‌هایی که به با بستر اتوماسیون خانگی ساخته می‌شوند می‌توان به سادگی در نصب و افزودن ابزارهای جدید (بدون نیاز به پیکربندی خاص یا مراجعه به فرد متخصص) اشاره کرد. در ابزارهای آینده هر وسیله (مانند دی‌وی‌دی) حداکثر به یک سیم برای اتصال نیاز خواهد داشت و بیشتر ارتباط‌ها از راه بی‌سیم انجام می‌گیرد. ^[۶]

یکی از ساده‌ترین کاربردهای اتوماسیون خانگی، کنترل از راه دور روشنایی و وسایل منزل است. به عنوان نمونه کنترل از راه دور یک تلویزیون یکی از ابزارهای اتوماسیون خانگی‌ست. یک سیستم اتوماسیون خانگی رایج از یک کارساز خانگی که نقش هستهٔ سیستم را بازی می‌کند و وسایلی که به این کارساز متصل می‌شوند تشکیل می‌گردد. کاربر می‌تواند از راه اینترنت با اتصال به کارساز خانگی هر یک از وسایلی که به این کارساز متصل هستند را کنترل کند. برای اتصال به چنین کارسازی لازم نیست حتماً به یک رایانهٔ شخصی دسترسی داشته باشیم، بسیاری از این سامانه‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که بتوان آن‌ها را با استفاده از یک ابزار دستی مانند تلفن همراه و به طور کلی هر وسیله‌ای که قابلیت دسترسی به اینترنت و اجرای یک مرورگر وب را داشته باشد کنترل کرد.^[۷]

اتوماسیون خانگی به عنوان روشی برای کمک به افراد سالمند و ناتوان مطرح است به طوری که این افراد بتوانند با امنیت و آسایش در خانه بمانند و استقلال خود را حفظ کنند و نیازی به این نباشد که به یک مرکز پزشکی منتقل شوند.^[۸] پروژه‌هایی که در این زمینه تعریف می‌شوند از چالش‌برانگیزترین پروژه‌های حوزهٔ اتوماسیون خانگی هستند و تمامی مشکلات مطرح در مراقب از راه دور، مانند نظارت همیشگی، غیرتهاجمی بودن و حفظ قابلیت تحرک بیمار، اینجا نیز صادقند. اتوماسیون خانگی به تفسیرِ بهترِ داده‌های فیزیولوژیکی کمک می‌کند. به عنوان نمونه می‌توان به واپایی فشار خونبیمار از راه دور اشاره کرد که نیاز همزمان به تعیین وضعیت بیمار (از نظر خواب یا بیدار بودن) دارد؛ فشار خونی که در حالت فعالیت بدنی ممکن است کاملاً طبیعی باشد، در حالت خواب می‌تواند نشان از وضعیت وخیم سلامت داشته باشد. در کنار این مراقبت‌ها امکانات رفاهی دیگری مانند خدمات کمکی، خدمات اطلاعاتی و خدمات ارتباطی نیز ممکن است ارائه شوند.^[۹]

منبع:ویکی پدیا

سیستم مدیریت ساختمان (bms) چیست؟

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان با بکارگیری از آخرین تکنولوژی ها در صدد آن است که شرایطی ایده آل ، همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان ها پدید آورد.
این سیستم ها ضمن کنترل بخشهای مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب با ارائه سرویس های همزمان ، سبب بهینه سازی مصرف انرژی ، سطح کارایی و بهره وری سیستم ها و امکانات موجود در ساختمان می شود. کنترل و دسترسی به سیستم با استفاده از نرم افزارهای مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طریق اینترنت مقدور می باشد.
هم اکنون نیمی از ساختمانهای بالای 10000 متر مربع در سطح کشور آمریکا که در انها از انواع سیستمهای BMS استفاده شده است، چیزی بالغ بر 10 درصد کل انرژی مصرفی در ساختمانهای بالای 10000 متر مربع را صرفه جویی می کنند. در صورتیکه که استانداردهای بین المللی در کلیه پروسه های نیازسنجی، طراحی، نظارت و اجرای سیستم رعایت شده و در طول بهره برداری از سیستم آموزشهای بومی لازم در اختیار بهره برداران و گروه نت ساختمان قرار گیرد، می توان به میزان مورد انتظار باعث ایجاد کاهش در مصرف انرژی گردید.
مزایای بهره گیری از BMS
هدف اصلی به کارگیری BMS در ساختمانها بهره گیری از مزایای اقتصادی و کاهش مصرف انرژی و ایجاد فضای امن و آرام در آنهاست. عموم مزایا و نتایج بهره برداری از BMS عبارتند از:
ایجاد محیطی مطلوب برای افراد حاضر در ساختمان.
استفاده بهینه از تجهیزات و افزایش عمر مفید آنها .
ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه ریزی زمانی عملکرد.
کاهش چشمگیر هزینه های مربوط به نگهداری و تعمیرات.
بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی.
عدم نیاز به پیمانکار دائمی ساختمان.
امکان مانیتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل از طریق یک PC ، موبایل یا اینترنت
با توجه به یکپارچه سازی مدیریت تأسیسات و سیستمهای مختلف در ساختمان ، تمام تجهیزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی از بین می رود.
امکان گرفتن گزارش های آماری از تمامی تجهیزات و عملکرد آنها به منظور بهینه سازی مصرف و عملکرد.
اجزاء و مشخصات راه حلهای BMSطراحان سیستمهای مدیریت ساختمان باید تصمیم بگیرند که :
استراتژی مناسب برای پیاده سازی سیستم کدام است؟
چه نوع سیستم و با چه مشخصاتی را انتخاب کنند؟
از چه پروتکل ارتباطی برای ارتباطات بهره بگیرند؟
و اینکه آیا اینترفیس WEB را به سیستم اضافه کنند یا نه؟
استراتژی های مناسب سیستم BMS در کاهش مصرف انرژی:معروفترین روشهای به کار گرفته شده توسط طراحان BMS عبارتند از:
خاموش و روشن کردن تجهیزات بر اساس جداول زمانبندی کارکرد،
Lock out یا بهره برداری از تجهیزات در صورت نیاز و ضرورت.
بهره برداری از می نیمم ظرفیت مجاز در بهره برداری از تجهیزات (Resets).
محدود کردن تقاضا یا Demand Limiting که موجب قطع برق تجهیزات در صورت بارگذاری بیش از حدود تعیین شده، خواهد شد.
مونیتورینگ وضعیت تجهیزات توسط اپراتورهای آموزش دیده و بهره برداری از داده ها در رفع مشکلات تجهیزات و بررسی عمکلرد موثر آنها.
انواع سیستمهای کنترل:سیستمهای کنترل ساختمان (BAS) عموماً در دو دسته بندی قرار میگیرند:
کنترل مستقیم دیجیتالی (Direct Digital Controls) یا DDC که سیگنالهای الکترونیکی را از طریق کامپیوتر دریافت کرده و با پردازش در کنترلرها برای کنترل مستقیم سیستمها مورد استفاده قرار می دهند. پیش از این و در ساختمانهای قدیمی به جای استفاده از سیگنالها و تغذیه الکترونیکی، دمپرها و actuator ها را با هوای فشرده و روش پنوماتیکی کنترل می کردند.
کنترل Stand-alone: که در آن هر سیستم به طور مجزا و بدون اتصال به BAS دارای کنترلرهایی است که عموماً از پیچیدگیهای زیادی برخوردارند و امکان اتصال آنها از طریق پروتکلهای استاندارد ارسال داده به مرکز کنترل یا سیستم BMS وجود ندارد. نظیر سیستمهای کنترل پکیجهای چیلر.

سیستمهای کنترل DDC مزایای زیادی نسبت به کنترل Stand-alone دارند که از آن جمله می توان به تولید فیدبکهای بیشتر، امکان مونیتورینگ و ایجاد سیستم کنترل متمرکز و یکپارچه در سیستمهای کنترل DDC اشاره نمود.
استانداردها و پروتکلهای ارتباطی:دو نوع سیستم ارتباطی اصلی برای سیستمهای DDC وجود دارد:
پروتکلهای اختصاصی، که در صورت استفاده از آنها تجهیزات در یک بخش خاص سیستم می توانند تنها با تجهیزات دیگری از همان برند اتصال پیدا کنند و امکان برقراری ارتباط ساده و مستقیم با تجهیزات تهیه شده از سایر برندها را ندارند. البته چنین سیستمهای به سرعت در حال حذف شدن از بازار تجهیزات BMS هستند چرا که دست کاربران را برای توسعه سیستم می بندند. اما مزیت این سیستم در بحث پشتیبانی است. چراکه تنها یک کارخانه سازنده و یک برند مسوول عملکردها و خطاهای سیستم است.
پروتکلهای باز، که در آنها از پروتکلهای ارتباطی شناخته شده استاندارد که عموماً در اسناد علمی منتشر شده اند ، استفاده می شود که برای تمام تولیدکنندگان باز است. ASHRAE که نام انجمن مهندسی سیستمهای گرمایش و سرمایش آمریکا است در سال 1995 استانداردی باز با نام BACnet را منتشر کرد که مبنای طراحیهای اکثر تولیدکنندگان سیستمهای BAS قرار گرفت. استاندارد باز دیگری از این نوع با نام Lonworks هم وجود دارد که البته با استقبال چندانی روبرو نشده است.
به دلایل بسیاری استفاده از پروتکل باز و استاندارد BACnet دارای مزیت است از آن جمله می توان به اطمینان از عملکرد تجهیزات برندهای مختلف در کنار هم بر اساس استاندارد BACnet، ایجاد فضای رقابتی برای افزایش کیفیت و قابلیت های تجهیزات BMS و افزایش مسوولیت تولیدکنندگان در قبال اشکالات احتمالی تجهیزات و پشتیبانی فنی از آنها را نام برد.
ضمناً برای ایجاد سازگاری میان نرم افزارهای مختلف نمایشی، مدیریت و کنترل در سیستمهای BAS بنیاد OPC استانداردی را با همین نام منتشر نموده است.
واسط کاربر وب (WEB Interface Browser)جستجوگر وب به عنوان بخشی از نرم افزار BMS به کاربر اجازه می دهد تا به منابع اطلاعاتی دسترسی پیدا کرده و آنها را از طریق اینترنت ببیند. این امر قابلیتهای کاربران را برای مدیریت تجهیزات روی شبکه BAS ساختمان، به شدت افزایش داده است. شبکه کردن سیستم کنترل تجهیزات همچنین می تواند امکان ارتباط با سایر نرم افزارهای کامپیوتری را فراهم آورد. مثلاٌ می توان نرم افزار BMS را به سیستمهای Online هواشناسی مرتبط نمود. با استفاده از این ابزار کلیه سیستمهای تهویه، امنیت و روشنایی ساختمانها می تواند توسط هر فرد یا گروه یا سازمانی از هر نقطه از دنیا مونیتور و یا کنترل شود. البته دستیابی به این اطلاعات باید در چهارچوبهای شناخته شده امنیت شبکه های کامپیوتری محدود شوند. یکی از مزیتهای اصلی واسط کاربر وب این است که باعث حذف کلیه واسطهای کاربر سنتی برای مونیتور وضعیت تجهیزات میشود و کلیه تجهیزات از طریق واسط وب قابل دیدن و ارتباط با یکدیگر می شوند. دیگر اینکه کلیه امکانات شبکه جهانی اینترنت برای ساختن یک سیستم BMS موثر و مفید قابل به کارگیری است.
معماری سیستم [BMS]سیستم معمولاً در سه سطح دسته بندی می شود. در سطح صفر وسائل و تجهیزات، حسگرها و اجزاء نهایی کنترل قرار می گیرند. سیستمهای M&E (ایستگاههای مهندسی و اپراتوری سیستم) در این بخش قرار دارند و از طریق ورودی و خروجیهایی به کنترلرهای یکپارچه منتقل می شوند. این انتقال ممکن است به طور مستقیم و یا از طریق تابلوهای طراحی شده صورت گیرد.
اجزاء پس از خاموش شدن سیستم وجود داشته و شامل سیستمهای I/O ، کنترلرها و نرم افزارهای ارتباطی با سطح 2 می باشد و تمامی الگوریتمهای کنترلی و منطقی در این سطح انجام می شود.
در سطح 2 یا سطح کنترل نظارتی سطحی است که در آن ابزارهای نظارتی و مدیریت اطلاعات شامل HMI ها، سرورها، تجهیزات ذخیره سازی و ایستگاههای کاری اپراتورها و مهندسان که باید با سیستم BMS در ارتباط باشند، قرار دارد. ارتباط بین سطح یک و دو از طریق پروتکلهای استاندارد صنعتی انجام می پذیرد.
نرم افزار کنترلی سیستمهای BMS دارای قابلیتهای بسیاری هستند. این نرم افزارها در سطح 3 قرار گرفته و روی سرورهای مناسب نصب می شوند و معمولاً دارای حداقل شرایط زیر هستند:
دارای محیط گرافیکی مناسب و ساده برای کاربر عادی.
دارای مجموعه Library) ) از انواع راه حل ها و برنامه ها جهت آسانی طراحی و توسعه سیستم در آینده .
دارای امکانات PM (سرویس و نگهداری) جهت راهبری سیستم در آینده بدون نیاز به تهیه نرم افزار PM مجزا.
امکان تعریف طول و عرض جغرافیایی جهت تنظیم اتوماتیک شرایط طلوع و غروب خورشید و کنترل مصرف انرژی.
امکان تعریف لایه های امنیتی دسترس به برنامه توسط کاربران متفاوت.
امکان تعریف لایه های امنیتی برای کاربران زیر سیستم های متفاوت از قبیل Access ، HVAC ، Lighting و ....
امکان ذخیره سازی اطلاعات نرم افزار در بانکهای اطلاعاتی SQL قابل کنترل توسط Microsoft Windows .
امکان تهیه ، تنظیم و مقایسه نمودارهای مختلف عملیاتی از جمله نمودار مصرف برق و ... در بازه های مختلف زمانی(Trends).
ارتباط ساده نرم افزار گرافیکی و I/O های سیستم.
امکان ذخیره سازی اطلاعات مربوط به خطاها و دیگر گزارشات تا مدتها قبل.
امکان ردیابی و پیگیری درخت و توپولوژی شبکه BACnet توسط نرم افزار بطور Online بطوریکه در صورت قطعی عضوی از شبکه، سیستم بطور اتوماتیک آلارم میدهد .
وظایف BMS در ساختمان هم اکنون سیستمهای یکپارچه BMS در ساختمانها، آسمانخراشها و برجهای تجاری- اداری و مسکونی و یا مجتمعهای صنعتی کنترل بخشهای مختلفی را به عهده دارند:
سیستمهای روشنایی.
فنها و تأسیسات سرمایش و گرمایش.
سیستمهای کنترل تردد.
سیستمهای نظارت تصویری.
تجهیزات اندازه گیری و میترها.
سیستمهای اعلام حریق.
سیستمهای امنیتی و حفاظت پیرامونی.
آسانسورها.
به طور معمول از BMS در اکثر ساختمانها برای کنترل تأسیسات گرمایش و سرمایش، روشنایی و کنترل تردد بهره برداری می شود. اما این سیستمها به دلیل استفاده از پروتکلهای استاندارد و معماری مبتنی بر استانداردهای شناخته شده، امکان لینک شدن با کلیه سیستمهای شمرده شده در بالا و شکل دهی یک مدل کنترل مجتمع برای همه اجزاء قابل کنترل در ساختمان را ایجاد می نماید. در شکل زیر شمای کاملی از یک سیستم به هم پیوسته BMS مبتنی بر وب را مشاهده می کنید. اجرای چنین سیستم جامعی در یک ساختمان واقعاٌ آن را به یک سازه امن و هوشمند تبدیل خواهد کرد.
تحقیقات نشان می دهد که به کارگیری BMS در بهترین حالت باعث کاهش 30 درصدی در مصرف انرژی در ساختمانها می شود. اما استفاده از سیستمهای یکپارچه نسبت به سیستمهای مجزا 15 درصد قابلیت بالاتر ایجاد می کند.