مقدمه

معرفی مفاهیم پایه و تبیین و تشریح قابلیت ها و مزایای هوشمندسازی ساختمانها

شاید اولین نشانه های استفاده از تکنولوژی های هوشمندسازی ساختمان را بتوان در اوایل قرن نوزدهم میلادی جستجو نمود. زمانیکه با ورود انرژی الکتریکی به منازل، طیف وسیعی از وسایل و تجهیزات الکتریکی همچون یخچال، فریزر، ماشین لباس شوئی، چرخ خیاطی و… طراحی و ساخته شدند و این تجهیزات توانستند به صورت خودکار یا نیمه خودکار، بخشی از وظایف بشر را بر عهده گیرند. با این وجود، «خانه هوشمند» به مفهوم امروزی آن یعنی وجود شبکه ای مابین تجهیزات خانه و امکان کنترل و مانیتورینگ آنها از راه دور، در سال ۱۹۷۵ میلادی با معرفی پروتکل X10 جامه عمل پوشید. در این زمان، گروهی متشکل از کارشناسان برق و کامپیوتر تصمیم گرفتند ساختار سنتی برق ساختمان را متحول کنند. آنها بر این باور بودند که زمان آن رسیده است تا اتوماسیون با همه ابعاد پیشرفته آن در صنعت، اینک وارد ساختمان ها نیز شود و روحی تازه در کالبد بی جان خانه ها بدمد. ایجاد آسایش بیشتر و امنیت برای ساکنین به عنوان هدف اصلی مد نظر قرار گرفت و به سرعت با طراحی تجهیزات سخت افزاری و سیستم های نرم افزاری، بخش زیادی از رویاهای بشر در این زمینه محقق گردید. پروتکل X10 اولیه، از بستر سیم های برق ساختمان به منظور تبادل داده ها مابین تجهیزات استفاده می نمود و با محدودیت های مختلفی در پیاده سازی و بهره برداری توأم بود اما ایده هوشمندسازی خانه به سرعت توسط شرکت های مختلفی در سرتاسر جهان با استقبال مواجه شد و انواع مختلفی از پروتکل ها و تجهیزات هوشمندسازی طی سال های بعد طراحی و ساخته شد. امروزه در اکثر کشورهای پیشرفته جهان، استفاده از تکنولوژی های هوشمندسازی ساختمان، به شدت مورد استقبال مردم قرار گرفته است و استفاده از این تکنولوژی ها برای ساختمانهای بزرگ الزامی شده است. به عنوان نمونه، طبق تحقیقی که در سال ۲۰۱۲ میلادی توسط شرکت ABI در ایالات متحده صورت پذیرفت، مشخص گردید که بیش از ۱.۵ میلیون سیستم اتوماسیون خانگی در این کشور تاکنون نصب گردیده است. با این همه، این فناوری همچنان در ابتدای راه است و شاید در آینده نزدیک، فناوریهای هوشمندسازی به تصویر کشیده شده در فیلم Tau در دسترس عموم مردم قرار گیرد. (در این فیلم، یک کامپیوتر مرکزی مجهز به هوش مصنوعی از طریق مکالمه با صاحب منزل، فرامین وی را از طریق ربات ها و پهپادهای موجود در خانه اجرا نموده و قادر است تا کلیه رویدادها و رخدادها را طبق برنامه های از پیش تعریف شده اجرا و به اطلاع صاحب منزل برساند!)

بطور کلی، به مجموعه تجهیزاتی که به منظور افزایش آسایش، کارایی، بهره وری و ایجاد محیطی مطبوع برای ساکنین مورد استفاده قرار می گیرند «تجهیزات هوشمند سازی ساختمان» اطلاق می گردد و خانه ای که در طراحی و اجرای سیستم های کنترلی، ایمنی و امنیتی آن، از تجهیزات هوشمند سازی ساختمان استفاده گردیده باشد «خانه هوشمند» نام دارد. بطور خلاصه، قابلیت های خانه های هوشمند امروزی را میتوان در سر خط های ذیل خلاصه نمود:

  • کنترل هوشمند روشنایی بر اساس زمان، میزان شدت نور طبیعی و نیز حضور و یا عدم حضور ساکنین.
  • تنظیم و کنترل هوشمند سرمایش، گرمایش و تهویه فضا بر اساس زمان، دمای هوای بیرون، فصل سال، حضور و یا عدم حضور ساکنین.
  • تنظیم و کنترل سیستم صوتی- تصویری در فضاهای مختلف منزل.
  • کنترل هوشمند پرده ها، کرکره ها و درب های برقی بر حسب زمان، میزان شدت نور داخل ساختمان و حضور ساکنین.
  • برنامه ریزی و کنترل یکپارچه تجهیزات امنیتی اعم از دزدگیرها، دوربین ها و سنسورها، سیستم های حفاظتی همچون سیستم اعلام حریق و نشت گاز و ارسال پیام های هشدار از طریق سرویس پیام کوتاه (SMS).
  • تعریف سناریوهای مختلف (سناریوی ورود،خروج، مهمانی و…) بسته به نیاز کاربر و امکان فعال کردن کلیه امکانات سیستم بصورت دستی، از طریق تلفن همراه، تبلت و PC از طریق امواج GPRS, WiFi.
  • یکپارچه سازی سیستم کنترل روشنائی، سیستم کنترل سرمایش و گرمایش، صوت و تصویر و امنیت در قالب یک سیستم یکپارچه و هماهنگ.

تعریف و تبیین تفاوت های سه مفهوم

اتوماسیون خانگی، خانه هوشمند و سیستم مدیریت ساختمان

  • اتوماسیون خانگی (به انگلیسی : Home Automation) :

به بکارگیری مجموعه ای از ادوات و تجهیزات هوشمندسازی به منظور دستیابی به مزایا و قابلیت هایی همچون مدیریت و اعمال فرمان از راه دور بر کلیه وسایل الکتریکی ساختمان، فراهم کردن امنیت ساختمان، شبیه سازی حضور مجازی در ساختمان ( روشن و خاموش شدن چراغها بطور خودکار )، کمک به دکوراسیون و نورپردازی محیط ساختمان، باز و بسته شدن پرده ها و کرکره های پنجره ها، تنظیم خودکار و یا دستی دمای ساختمان، روشن و خاموش شدن اجاق گاز، آبیاری باغچه ها از راه دور، تنظیم پیام صوتی جهت فعالیتهای مختلف، اطلاع سرقت و یا آتش سوزی به مالک و مراکز مرتبط و… در یک فضای مسکونی، اداری، تجاری، بهداشتی و… اصطلاحاً اتوماسیون خانگی اطلاق می گردد.

  • خانه هوشمند (به انگلیسی : Smart Home) :

درصورتیکه مفهوم اتوماسیون خانگی برای یک منزل یا خانه بکار رود و یک فضای مسکونی، بهره مند از مزایای هوشمندسازی ساختمان گردد، آن خانه اصطلاحاً، خانه هوشمند نامیده می شود. بدیهی است که متناسب با تغییر فضای مصرف کننده، این مفهوم نیز دستخوش تغییر می گردد. به عنوان نمونه، اگر اتوماسیون خانگی برای یک هتل مورد استفاده قرار گیرد، آن هتل اصطلاحاً هتل هوشمند نامیده خواهد شد. به طریق مشابه مفاهیم دیگری همچون بیمارستان هوشمند، ورزشگاه هوشمند و… بوجود می آیند.

  • سیستم مدیریت ساختمان (به انگلیسی : (Building Management System (BMS) :

زمانیکه در یک ساختمان بزرگ یا برج مسکونی، کنترل سیستم های اصلی ساختمان همچون سیستم کنترل اعلام و اطفاء حریق (Fire Alarm Access Control)، سیستم های دوربین مدار بسته (CCTV)، مدیریت سیستم های سرمایش و گرمایش (HVAC) و … در یک شبکه بهم پیوسته تحت کنترل اتوماتیک قرار گیرند و از طریق یک نرم افزار یکپارچه سازی، تجمیع و توسط سرور و اپراتور حرفه ای مدیریت شوند اصطلاحاً آن ساختمان از سیستم مدیریت ساختمان برخوردار است.

می بایست توجه گردد که کنترل تجهیزات در اتوماسیون خانگی، مربوط به تجهیزاتی است که مصرف کننده در فضای زندگی خود با آنها سرو کار دارد و اینترفیس کنترل آنها (کلید، ریموت، تاچ پنل، تبلت و موبایل، لپ تاپ، SMS، اینترنت و… )، در اختیار مصرف کننده است اما اپراتور BMS، اجازه کنترل تجهیزات فضای مصرف کننده را ندارد و فقط اجازه دارد تا جایی که به حریم خصوصی افراد آسیبی وارد نشود کنترل را برعهده گیرد که این مورد باعث میشود برای صرفه جویی انرژی، BMS تضمین ۱۰۰ درصدی ندهد چون اگر فن کویل یا چراغ داخل فضای یک واحد، بی دلیل روشن باشد اپراتور BMS اجازه خاموش نمودن آن را ندارد و بهینه سازی مصرف انرژی بصورت کامل اجرا نمی گردد. بطور خلاصه، رویکرد BMS کاربری راحت تر و صرفه جویی انرژی است ولی در اتوماسیون خانگی، لوکس بودن و ایجاد فضای آرام برای مصرف کننده بر اهداف فوق ارجحیت دارد.

آبیاری هوشمند (Smart Irrigation)

نمونه ای دیگر از کاربردهای عملی اتوماسیون خانگی

زندگی امروز به یاری علم و تکنولوژی، هر روز پیشرفته‌تر می گردد و به همراه خود، ابزارهای جدیدی برای بهتر زیستن در اختیار انسان قرارمی‌دهد. یکی دیگر از زمینه های کاربرد سیستم های اتوماسیون خانگی و صنعتی، پیاده سازی سیستم های هوشمند آبیاری بصورت تمام اتوماتیک است. بدیهی است در هر روش آبیاری اعم از سنتی یا نوین، زمان و میزان آبیاری گیاهان، مزارع، باغات و کشتزارها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. همانگونه که گیاهان و محصولات کشاورزی به دلیل کاهش رطوبت خاکِ ناشی از عدم آبیاری بموقع از بین می روند، آبیاری زیاد آنها نیز میتواند نتایج مشابهی در پی داشته باشد. خوشبختانه امروز، تجهیزات و سیستمهای کنترل متنوعی به منظور آبیاری به موقع و دقیق گیاهان و محصولات کشاورزی طراحی و ساخته شده است. در ساده ترین شیوه که به منظور آبیاری فضاهای سبز کوچک همچون باغچه های خانگی و یا گلدان های موجود در آپارتمان ها مورد استفاده قرار می گیرد، از یک کنترلر زمان و یک شیر الکتریکی استفاده می گردد که این شیر الکتریکی، در مسیر لوله آب قرار گرفته و با فرمانی که از کنترلر می گیرد بطور خودکار در زمان های تعریف شده، باز شده و عمل آبیاری انجام می پذیرد. در این شیوه، بسته به کنترلر مورد استفاده (از یک زمان سنج ساده تا یک کنترلر پیشرفته) امکان آبیاری به شیوه های مختلف فراهم می گردد. به عنوان مثال از امکان آبیاری فقط یکبار در روز و به مدت ۱۵ دقیقه گرفته تا امکان تعیین نمودن روزهای مشخصی در هفته مثلاً جمعه ها و در ساعات خاصی از روز و به مدت زمان مدنظر قابل دستیابی است. در سیستم های پیشرفته تر که معمولاً برای ویلاها، زمینهای کشاورزی دوردست، باغ های بیرون شهر و… مورد استفاده قرار میگیرد، امکان آبیاری از طریق خط تلفن ثابت، شبکه موبایل (تماس تلفنی، پیامک) و یا از طریق اینترنت ممکن می گردد. البته سیستمهای هوشمند دیگری نیز طراحی شده اند که قادرند رطوبت موجود در خاک را اندازه گیری و مبتنی بر آن، عمل آبیاری را انجام دهند.

به طور کلی قابلیت های سیستم های هوشمند آبیاری که برای آبیاری انواع باغ، باغچه، گلخانه، زمین های کشاورزی و فضای سبز قابل استفاده می باشند را می توان در سرخط های ذیل خلاصه نمود :

  • قابلیت انجام عمل آبیاری بصورت اتوماتیک و بصورت دلخواه ( به عنوان مثال انجام آبیاری هفتگی در روزهای دوشنبه ساعت ۶:۳۰ صبح به مدت ۳۰ دقیقه و روزهای چهارشنبه ساعت ۱۰:۳۰ شب به مدت ۴۵ دقیقه .)
  • قابلیت تعریف انجام عمل آبیاری با بازه های زمانی متفاوت برای گیاهان مختلف در طول سال بدون هیچگونه محدودیت. (به عنوان مثال آبیاری گیاه اول در روزهای دوشنبه ساعت ۷:۳۰ صبح و آبیاری گیاه دوم در روزهای چهارشنبه ساعت ۸:۳۰ شب)
  • قابلیت انجام عمل آبیاری بصورت اتوماتیک با توجه به میزان رطوبت موجود در خاک ( به عنوان مثال در روزهای بارانی، عمل آبیاری متوقف گردد یا در روزهای بسیار گرم مدت زمان آبیاری افزایش یابد.)
  • امکان فعال یا غیرفعال سازی سیستم کنترل آبیاری از طریق تماس با خط تلفن ثابت، ارسال پیامک، اپلیکیشن تحت اندروید موبایل، اینترنت و… بدون نیاز به حضور در محل، ایده آل برای باغات، ویلاها، زمین های کشاورزی، گلخانه ها و مکان های دور از دسترس و یا زمان های مسافرت.
  • اطلاع از وضعیت سیستم در هر لحظه از زمان از طریق پیامک به منظور اطمینان از انجام عمل آبیاری.
  • قابلیت چک نمودن وضعیت آب ورودی و اطلاع رسانی در صورت قطع آب به کاربر از طریق پیامک.
  • قابلیت کارکرد در زمان های قطع برق از طریق باتری یا UPS
  • استفاده بهینه از باران و صرفه جویی در مصرف آب.
  • کاهش هزینه‌های مربوط به آبیاری و کشاورزی.
  • آبیاری بموقع محصولات و کاهش ضررهای ناشی از نابودی گیاهان و محصولات به عبت عدم آبیاری بموقع.

به کمک چنین سیستم هایی، چنانچه کاربر فاصله زیادی از زمین کشاورزی، مزرعه، باغ، باغچه، ویلا و خانه خود داشته باشد یا فرصت کافی برای آبیاری گیاهان و محصولات خود نداشته باشد، می تواند با اطمینان کامل از این سیستم استفاده و از آبیاری هوشمند مزرعه یا باغ خود از راه دور لذت ببرد. می توان با تنظیم یک برنامه ی زمان بندی شده، گونه های مختلف گیاهی را در روز و ساعت مشخص و با مدت زمان دلخواه آبیاری نمود یا می توان در هر زمان و مکان، با استفاده از بستر شبکه ی موبایل ( پیامک یا تک زنگ یا نرم افزار ) شیر های برقی موجود در مزرعه را خاموش و روشن کرد. اگر هوا بارانی باشد، این سیستم به گیاهان آب نمی‌دهد یا آن‌ها را به میزان کمتری آبیاری می‌کند. بدیهی است که با توجه به بحران کم آبی در کشور و لزوم صرفه جویی در مصرف آب، استفاده از سیستم مدرن آبیاری، دیگر یک انتخاب نبوده و یک ضرورت است.

CLOSE
CLOSE