ساختمان هوشمند

در دنیای امروز که هرروز نقش فناوری در زندگی بشر پررنگ تر میشود واژه های جدیدی در تکنولوژی ساختمان به گوشمان میرسد که شاید برای ما گیج کننده باشند. خانه هوشمند ، ساختمان هوشمند ، اینترنت اشیاء (IoT) ، اینترنت چیزها ، سیستم مدیریت ساختمان ، اتوماسیون خانگی و ساختمان و …مطالب بسیاری درباره نوآوری‌ها و پیشرفت‌ها با استفاده از عباراتی چون خانه هوشمند، متصل یا اتوماتیک عنوان می‌شود.

معمولا ما در دسته بندی‌هایی همچون سیستم‌های اتوماسیون خانگی، بهینه‌سازی انرژی و … از این مطالب استفاده می‌کنیم در صورتی دسته‌بندی اینترنت اشیاء(IOT) یکی از صحیح‌ترین دسته‌بندی‌ها برای تکنولوژی خانه هوشمند است.

دستگاه‌های متصل و اتوماتیک زیر مجموعه‌ای از سیستم‌های هوشمند می‌باشند. در واقع یک سیستم هوشمند گجت‌های خانه هوشمند با قابلیت اتصال بیسیم و وسایل اتوماتیک را کنترل و یک خانه را هوشمند می‌کند.

تاریخچه‌ی خانه‌ی اتوماتیک

خانه‌ی اتوماتیک تاریخچه‌ی بسیار طولانی دارد و بیش از یک قرن است که به عنوان راه فراری از زندگی معمولی و پر‌زحمت شناخته شده‌است.

به سال 1900 بر می‌گردیم، زمانی که تمیزکردن، تعمیرکردن و آشپزی کردن همه با دست انجام می‌شد.

همانطور که خانه‌ها به مرور زمان به تجهیزات الکترونیکی مجهز شدند، کارخانه‌ها و شرکت‌های مختلف شروع به ساخت و فروش دستگاه‌های اتوماتیک کردند، دستگاه‌هایی مثل یخچال، آبگرم‌کن، چرخ خیاطی، ماشین ظرف‌شویی، ماشین خشک‌شویی و خصوصا ماشین لباسشویی.

به مرور زمان با پیشرفت تکنولوژی در خانه‌ها‌ی اتوماتیک وسایلی قرار گرفت که توسط تایمرها، سنسورها و در نهایت کامپیوترها به طور اتوماتیک عمل می‌کردند.

زمانی که بحث استفاده‌ی کامپیوتر در خانه‌های اتوماتیک به میان می‌آید، در واقع بحث وجود کامپیوتر در همه‌جا به میان آمده است.

کامپیوترها نه تنها همیشه در زندگی روزانه حضور دارند بلکه به عنوان یک مسئله‌ی کاملا طبیعی پذیرفته شده‌اند و در راه‌اندازی دستگاه‌های مختلف از لپ‌تاپ گرفته تا ماشین لباس‌شویی و عینک به کار می‌روند.

تکنولوژی هوشمند در مقابل تکنولوژی متصل

بین تکنولوژی هوشمند و تکنولوژی متصل تفاوت‌هایی وجود دارد که می‌توانید در ادامه به مطالعه‌ی آن‌ها بپردازید. دستگاه‌های هوشمند محصولاتی هستند که در آن سنسورها، میکروپروسسورها، حافظه‌ی اطلاعات، کنترل کننده‌ها، نرم‌افزارها و سیستم عامل با یکدیگر ترکیب شده اندو یک رابط کاربری پیشرفته با توانایی راه‌اندازی خودکار را به وجود آورده است. دستگاه های هوشمند معمولا به یک شبکه‌ی اینترنتی متصل هستند ولی بدون اینترنت نیز عمل می‌کنند.

دستگاه‌های متصل دارای سنسورها، میکروپروسسورها و کنترل گرهایی هستند که به منظور ارائه‌ی دو هدف با شبکه‌های اینترنتی ارتباط برقرار می کنند. از طرفی این دستگاه‌ها تبادل اطلاعات را در شبکه‌های اینترنتی اجرا می‌کنند تا کنترل و جمع‌آوری اطلاعات انجام شود و از طرفی دیگر به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بعضی از عملکرد‌های آن‌ها‌ توسط یکی از آن محصولات هوشمند در شبکه‌های ارتباطی از راه دور کنترل می‌شوند.

یکی از مهمترین تفاوت‌ها بین این دو محصول این است که دستگاه‌های هوشمند توانایی اجرای چند عملکرد را دارنددر حالی که دستگاه‌های متصل طراحی شده‌اند تا تنها یک وظیفه‌ی خاص را انجام دهند. دستگاه‌های متصل به شما این امکان را می‌دهند تا نحوه‌ی کنترل دستگاه را از طریق اینترنت تعریف و بررسی کنید.

خانه‌های هوشمند در مقابل خانه‌های متصل و خانه‌های اتوماتیک

در خانه‌های متصل، دستگاه‌های متصل و وسایل مختلف به طور کلی به گونه‌ای طراحی شده اند که توسط وسیله‌ای از راه دور کنترل می‌شوند. ولی خانه‌های هوشمند یک قدم فراتر گذاشته‌اند و با به کارگیری یک سیستم هوشمند همه‌ی خانه را به طور یکپارچه کنترل می‌کنند و این کار بدون هیچ هدایتی از طرف انسان اتفاق می‌افتاد.

خانه هوشمند و اتوماسیون ساختمان

در خانه‌های اتوماتیک، یکی از مکان‌هایی که خانه‌ی شما را تحت کنترل قرار می‌دهد ترموستات است، زیرا به وسیله‌ی آن گرما و سرمای خانه‌ی خود را کنترل می‌کنید و این یکی از کاربردهای اساسی خانه‌ی شما است.

زمانی که ترموستات را به یک دستگاه هوشمند تبدیل می‌کنید (مجهز کردن آن به سنسور، کنترل کننده، سیستم عامل همراه با رابط کاربری، چند کاره بودن و خودکار بودن) و سیستم ارتباطی آن را به یک هاب تبدیل می‌کنید، بنابراین این توانایی را به آن داده‌اید که بقیه‌ی محصولات متصل را بررسی و کنترل کند و با آن‌ها ارتباط برقرار کند.

بعد از این شما می‌توانید توسط گوشی تلفن همراه خود با استفاده از اینترنت آن را از راه دور کنترل کنید و یا به ترموستات این امکان را بدهید که عملکردهای خانه‌تان را بدون واردکردن داده‌ای کنترل کند.

در سناریو ورود به خانه ، خانه هوشمند

در سناریو ورود به خانه بعد از یک روز کاری هنگام رسیدن به خانه ، کاربر با در دست داشتن گوشی های هوشمند می تواند تنها با لمس یک کلید، قفل ها را به صورت هوشمند باز کرده و با روشن شدن سیستم سرمایش گرمایش دمای محیط را به حالت مطلوب می رساند.

و همچنین طبق سناریو از پیش تعیین شده می توان چراغ های مورد نظر را روشن ، پرده ها را باز ، قهوه ساز را روشن کرده و یا حتی موسیقی مورد علاقه شما پخش شود و محیط را برای ورود شما آماده سازد.

سناریو مسافرت خانه هوشمند

در سناریو مسافرت کافی است هنگام خروج به خانه هوشمند خود از طریق تلفن، اینترنت و… اطلاع دهید تا سیستم هوشمند بر اساس تنظیمات از پیش تعیین شده شیرهای اصلی آب و گاز را قطع کند، چراغ ها و سیستم سرمایش/گرمایش را خاموش کند، پرده ها را ببندد، گلدانها را آبیاری کند و همچنین سیستم امنیتی خانه از قبیل دوربین های مدار بسته، دزدگیر و سیستم اطفای حریق را فعال کند و تمام دربها را قفل کند.

افزون بر قابلیتهای ذکر شده شما می توانیذ به وسیله برنامه شبیه ساز حضور، چراغ ها و پرده ها و… را طوری کنترل و شبیه سازی کنید که در طول مدت شبانه روز به صورتی عمل کند که کسی متوجه عدم حضور شما در منزل نشود و توجه دزدها را جلب نکند.

سناریو تماشای فیلم در خانه هوشمند

هنگام تماشای فیلم در سینمای خانگی می توان با فعال کردن سناریو تماشای فیلم به وسیله نرم افزار گوشی و یا تبلت، پرده ها را  بست وچراغ  های اصلی اتاق را خاموش نمود و به وسیله ریسه های نور مخفی و یا آباژورها روشنایی مطلوب اتاق را تامین نمود.

همچنین  می توان به کمک گوشی هوشمند ،وسایل صوتی و تصویری را کنترل نمود و فیلم های موجود در هارد دیسک دستگاه را  طبقه بندی نمود.

عملکرد سیستم اتوماسیون ساختمان( خانه هوشمند)

شرکت زیمنس تولیدکننده طیف وسیعی از تجهیزات اتوماسیون ساختمان از سنسور ها و کنترل کننده ها گرفته تا نرم افزار های جامع مدیریت ساختمان می باشد.

با به کارگیری این فن آوری در کنترل بخش های مختلف ساختمان مانند روشنایی (Lighting) سرمایش / گرمایش و تهویه مطبوع(HVAC) ،کنترل پرده ها و پنجره ها ،سیستم های اعلان حریق (Fire Alarm)و آسانسور ها و … می توان ضمن افزایش بهره وری، در مصرف انرژی عملکرد ساختمان را نیز بهبود بخشید.

سیستم های مدیریت ساختمان (BMS) زیمنس سازگار با استاندارد های جهانی KNX و BAcnet طراحی و ساخته شده اند ودر آزمایشگاه های معتبر تست و مورد تایید قرار گرفته اند.

لازم به توضیح است Building Automation control network یا به اختصار BACnet یک پروتکل منبع باز برای اتوماسیون ساختمان می باشد که به وسیله آن می توان سیستم های موجود در ساختمان را به صورت متمرکز و یکپارچه کنترل نمود.

سیستم خانه هوشمند زیمنس می تواند پرده ها را تنظیم و همچنین به کمک سنسور های حضور، سیستم سرمایش گرمایش و روشنایی را به صورت اتوماتیک کنترل نماید.این سیستم توانایی تنظیم میزان روشنایی اتاق را بر اساس نور طبیعی در ساعات مختلف شبانه روز دارا می باشد.یعنی در طول روز به کمک پرده ها و در هنگام غروب خورشید با تنظیم شدت روشنایی لامپ ها نور محیطی اتاق را ثابت نگاه می دارنند.

همچنین به کمک سنسورهای نشت گاز شهری و گاز CO ویا سنسور های دود می توان امنیت ساکنین را تضمین نمود.

در ادامه عملکرد سیستم های مختلف یک اتاق اداری را شبیه سازی می نماییم:

در هنگام شب ،با قرار گرفتن ساختمان در Night mode تمامی تجهیزات غیر ضروری خاموش می شوند.

در ساعت ۶:۰۰ صبح سیستم سرمایش/گرمایش به Stand by mode تغییر وضعیت می دهد.این حالت باعث افزایش دمای اتاق در زمستان یا کاهش دمای آن در تابستان می شود.بسته بودن پرده ها کار تنظیم دمای محیط را آسان تر می کند.

با شروع ساعت کاری در ۹:۰۰ صبح سیستم سرمایش / گرمایش و روشنایی مطابق با نیاز کاربر فعال می شوند.

ترموستات هوشمند با کنترل سیستم سرمایش / گرمایش دمای بهینه را در اتاق بوجود می آورد.

سیستم روشنایی را می توان توسط سنسور های حضور یا جداول زمانبندی یا به صورت دستی کنترل نمود.با باز شدن پرده ها نور خورشید وارد اتاق می شود.ولی در ساعاتی از روز که خورشید در مکانی قرار می گیرد که نور خورشید مستقیما به چشم افراد می افتد و یا دمای اتاق بیش از حد بالا می رود پرده ها به صورت خودکار بسته می شوند.بدین ترتیب این سیستم در طول روز نور و دمای آن را تنظیم نگه می دارنند.

در حد فاصل نیم روز تمامی عملکرد ها به حالت Stand by برگشته که این موضوع باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

بعد از ظهر (بعد از استراحت)تمامی عملکرد ها به حالت قبل خود بر می گردد و در صورت لزوم تصحیح می شود.به عنوان مثال اگر آسمان ،ابری باشد پرده ها باز می شود.

بعد از پایان ساعت کاری در زمانیکه همه ی اتاق ها خالی شدند چراغ ها به طور حودکار خاموش می شود.

ساختمان هوشمند مجهز به تجهیزاتی می باشد كه دائماً در مقابل شرايط متغير واكنش نشان مى دهند.
در اين ساختمان ها استفاده بهينه از منابع انرژى انجام مى گيرد و آسايش و امنيت ساكنان آن بيشترتامین می شود. در يك ساختمان هوشمند  اين مزايا از طريق سيستم هاى كنترل كننده خودكار نظير : سيستم هاى گرمايشى و سرمايشى، تهويه مطبوع، اطفاء حريق، سيستم امنيتى و مديريت انرژى و روشنايى تامين مى شود.
از مزيت هاى ديگر ساختمان هاى هوشمند مى توان به پايين بودن هزينه هاى عملكردى در بلند مدت، پايين بودن زمان اجرا، بالابودن قدرت ارزيابى ساختمان و آرامش خاطر و اعتماد بيشتر مشترى به سكونت در اين منازل اشاره كرد. خانه هوشمند با حداكثر نمودن كنترل خودكار،ارتباطات و سيستم هاىمديريت، باعث كاهش تهزينه هاى تعميرات و نگهدارى دستگاه ها شده و به طور كلى در اين سيستم مى توان كنترل لوازم الكترونيكى را از راه دور در هر جاى دنيا به عهده گرفت.

ايده يك ساختمان هوشمند، ارتباط و پيوستگي ميان دسترسي، نوردهي، امنيت، نظارت، مديريت و ارتباط راه دور را پيش رو قرار مي دهد. عامل يكپارچگي، اين توانايي را به سيستمها می دهد تا بتوانند اطلاعات راميان خود رد و بدل كنند
مواردي كه يك ساختمان هوشمند توانايي پاسخ گويي به آن را دارد شامل موارد زير است :
۱) توانايي ايجاد تغييرات در هنگام تغيير آب و هواي خارج از ساختمان نظير تغيير دما ، رطوبت ، سطحروشنايي و غيره .
۲) توانايي ايجاد تغييرات در آب و هواي داخل – جذب دما در هنگام افزايش ساكنين، تجهيزات و غيره.
۳) ايجاد تغييرات بر حسب موارد مورد نياز – تغيير در نوع كاربري – تغيير بر حسب نياز ساكنين