بخش اول: برق نوین هوشمند ساختمان و معماری الکترونیک
با پیشرفت صنایع مختلف در حوزه صنعت ساخت و ساز و به ویژه صنعت الکترونیک، چندین سال است که در کشورهای اروپایی و آمریکا، برق ساختمان بر اساس استاندارد جدید و متفاوت با برق سنتی ساختمان در حال پیاده سازی می باشد.
پیاده سازی این سیستم نوین هوشمند، علاوه بر کاهش هزینه های اجرای سیستم برق سنتی مزیت های بسیاری را نیز با خود با همراه دارد که از جمله می توان به هوشمند سازی ساختمان و معماری الکترونیک اشاره نمود. از جمله قابلیت های مهم حاصل از اجرای موفق این سیستم می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- پیاده سازی سیستم برق ساختمان بر اساس استاندارد روز جهانی
2- هوشمند سازی ساختمان با قابلیت کنترل روشنایی، سیستم سرمایش و گرمایش، پرده، سیستم امنیتی و حفاظتی و ...
3- قابلیت تعریف سناریوهای مختلف در ساختمان همانند ورود به منزل، خروج از منزل، خواب، شام، مهمان و ...
4- قابلیت تغییر معماری ساختمان به صورت خودکار با کنترل بر روشنایی، پرده، روشنایی دکوراتیو و ...
5- قابلیت توسعه و تغییر سیستم برق ساختمان بدون نیاز به تخریب و یا سیم کشی مجدد
در طی سال های گذشته تلاش های بسیاری از سوی شرکت ها و انجمن های مختلف جهت پیاده سازی سیستم هوشمند سازی ساختمان ارائه گردیده است. یکی از آخرین استانداردهای مطرح شده در این حوزه، استاندارد KNX می باشد. این استاندارد در اتحادیه اروپا شکل گرفته و بیش از 300 شرکت در سطح دنیا محصولات خود را منطبق بر این استاندارد تولید می نمایند که از جمله معروفترین این شرکت ها می توان به ABB، Siemens، Schneider Electric اشاره نمود.
در ادامه تفاوت یک سیستم برق سنتی ساختمان با یک سیستم برق مبتنی بر استاندارد KNX مورد بررسی قرار می گیرد.
سیستم برق سنتی ساختمان:
در شکل زیر نحوه پیاده سازی یک سیستم برق سنتی ساختمان نمایش داده شده است. همان طور که ملاحظه می گردد مصرف کننده (لامپ، لوستر و ...) از طریق یک کلید به خط برق متصل می گردد که می تواند فرمان خاموش و یا روشن شدن را به صورت محلی صادر نماید.
بنابراین برای کنترل هر مصرف کننده باید به صورت محلی کلید مربوط به آن مصرف کننده را مورد استفاده قرار داد.
سیستم برق مبتنی بر KNX:
در سیستم مبتنی بر استاندارد KNX کلیه عملگرها (لامپ ها، پرده برقی و ....) و کلیه سنسورها (کلیدها، لوکس سنج و ...) از طریق یک زوج سیم به یکدیگر متصل می گردند. این زوج وظیفه تبادل داده بین اجزای مختلف در شبکه KNX را بر عهده دارد. تفاوت دیگر این سیستم با برق سنتی ساختمان آن است که تمامی مصرف کننده ها (لامپ، موتور و ...) به جای اتصال مستقیم به خط برق، به عملگرها متصل می گردند و عملگرها وظیفه روشن و خاموش نمودن مصرف کننده ها را بر عهده دارند.
با توجه به این که کلیه تجهیزات متصل به شبکه KNX قابلیت تبادل داده با یکدیگر را دارا می باشند، بنابراین می توان از محل یک کلید، تعداد زیادی از مصرف کننده ها را بر اساس سناریوهای مختلف کنترل نمود. این سیستم نیاز به یک کنترلر مرکزی ندارد و سنسورها و عملگرها می توانند به صورت توزیع شده با یکدیگر همکاری نمایند.
بخش دوم: چه سیستم هایی را می توان تحت کنترل و مانیتورینگ در آورد؟
در این بخش به صورت خلاصه سیستم هایی که در ساختمان می توان به سیستم هوشمند متصل نموده و آنها را تحت مانیتورینگ و یا کنترل در آورد، مورد بررسی قرار می گیرد.
سیستم کنترل روشنایی:
- کنترل بر اساس خاموش و یا روشن
- تعیین لوکس روشنایی توسط دیمرها، جهت انواع لامپ های رشته ای (معمولی و هالوژن)، لامپ های گازی، انواع فلورسنت و لامپهای کم مصرف به طور نامحدود و قابل نصب در تابلو
- کنترل بر اساس حضور افراد، توسط حسگرهای حرکتی و حسگرهای حضور
- کنترل به صورت زمان بندی شده
- تطبیق نور فضاها با نور موجود در محیط (اندازه گیری میزان لوکس محیط و تنظیم نور مورد نیاز)
- قابلیت شبیه سازی در زمان عدم حضور در منزل (روشن و خاموش کردن لامپ ها)
- کلیدهای هوشمند مجهز به صفحه نمایشگر جهت گزارش گیری، شدت روشنایی مسیرهای دیمر، گزارش دما، ترموستات و گیرنده IR، با قابلیت کنترل توسط ریموت کنترل در سه نوع یک پل، سه پل و پنج پل.
- استفاده از حسگرهای حرکتی و حسگرهای حضور با قابلیت کنترل زمان بندی، جهت راحتی بیشتر در فضاهایی که نیاز به روشنایی به طور لحظه ای می باشد.
- استفاده از حسگرهای تشخیص حضور حرفه ای در فضاهای خارجی جهت کنترل سیستم روشنایی و سیستم امنیتی با شعاع تشخیص 16 متر و زاویه 220 درجه مجهز به چراغ هشدار دهنده در هنگام حضور متجاوز.
سیستم کنترل گرمایش و سرمایش:
- کنترل فن کوئل، کنترل دور فن کوئل، کنترل دبی آب فن کویل
- کنترل هواسازها
- کنترل گرمایش از کف
- کنترل اسپلیت یونیت ها
سیستم گرمایش و سرمایش در سیستم کنترل هوشمند را می توان توسط کلیدهای هوشمند مجهز به ترموستات در نظر گرفته شده جهت کنترل روشنایی، کنترل نمود. همچنین می توان از ترموستات های دیواری با قابلیت اتصال به سیستم کنترل هوشمند استفاده نمود. کنترل زمان بندی و مانیتورینگ دمای فضاهای متفاوت، توسط مانیتور لمسی به راحتی برای کاربر قابل دسترسی است.
سیستم کنترل پرده ها:
کنترل پرده های مجهز به الکتروموتور در سیستم کنترل هوشمند یکپارچه، توسط کلیدهای هوشمند در نظر گرفته شده جهت کنترل سیستم روشنایی و تهویه مطبوع در دسترس کاربر قرار دارد.
با استفاده از دستگاه تشخیص وضعیت آب و هوا، علاوه بر امکان گزارش گیری کامل از شرایط جوی، کنترل باز و یا بسته بودن پرده ها نسبت به شرایط جوی موجود توسط کاربر امکان پذیر می باشد. همچنین با به کارگیری منطق کنترل صحیح می توان از آسیب نور مستقیم آفتاب جلوگیری نمود.
سیستم توزیع صوت هوشمند:
سیستم کنترل و توزیع صوت هوشمند این امکان را در اختیار کاربر قرار خواهد داد تا با در نظر گرفتن یک رک صوتی با چند منبع صوتی در یک نقطه ساختمان، همه اتاق ها به هر یک از منابع صوتی دسترسی داشته و به موسیقی دلخواه خود گوش کنند ( بدون ایجاد تداخل با دیگر کاربرها) و هیچ محدودیتی در تعداد اتاق ها وجود نخواهد داشت.
کنترل محلی این سیستم در هر یک از فضاها شامل: تعویض منبع صوتی، تنظیم شدت صدا و تغییر در فرکانس صدا، همگی توسط کلیدهای هوشمند و مانیتور لمسی در دسترس کاربر قرار خواهد داشت.
سیستم کنترل امنیت:
سیستم کنترل امنیت هوشمند، با به کارگیری انواع حسگرها همانند: حسگر حرکتی، حسگر مغناطیسی، حسگر حساس به لرزه و ... قابل انجام می باشد. با مزایایی چون، قابلیت گزارش گیری از باز و یا بسته بودن درب ها و پنجره ها توسط مانیتور لمسی و یا تلفن از هر نقطه دنیا و ارسال پیام کوتاه و یا اخطار تلفنی به کاربر، قابلیت اتصال به سیستم صوتی و راه اندازی سیستم صوتی به هنگام حضور متجاوز، قابلیت اتصال به سیستم روشنایی ساختمان در هنگام ورود متجاوز.
سیستم کنترل دسترسی:
این سیستم برای طبقه بندی دسترسی به مکان های مختلف طراحی می گردد. منظور از طبقه بندی، برنامه ریزی روی زمان، مکان و افراد است. سیستم کنترل دسترسی محدودیتی نسبت به نوع محل مورد استفاده ندارد بلکه سیستم بسته به محل که می تواند هر یک از فضاهای ساختمان باشد، راه حل مناسب را ارائه داده و کنترل فضاها را بر عهده می گیرد.
کنترل تردد افراد به روش های زیر امکان پذیر است:
- کنترل از طریق صفحه کلید
- کنترل ازطریق اثر انگشت
- کنترل ازطریق کارت خوان که این کنترل می تواند به شکل بدون تماس و یا با تماس باشد.
- استفاده از سنسورهای مخصوص جهت گزارش وضعیت باز و بسته بودن درب ها
- استفاده از سیستم های حفاظت پیرامونی جهت کنترل تردد
- استفاده از سیستم های حفاظت فنسی جهت کنترل دیوارهای جانبی
از جمله سایر قابلیت های سیستم ساختمان هوشمند می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- کنترل یکپارچه ساختمان تنها از یک محل و توسط مانیتور لمسی به راحتی در دسترس خواهد بود.
- امکان کنترل و گزارش گیری تمامی نقاط کنترلی توسط تلفن و با به کارگیری دستگاه درگاه تلفنی
- امکان کنترل گرافیکی و ارتباط با کامپیوتر از هر نقطه در ساختمان
- انعطاف پذیری در منطق کنترل فضاها و برنامه ریزی، بدون ایجاد تخریب فیزیکی در ساختمان
- تعریف سناریوهای متفاوت به دلخواه کاربر، تنها با فشردن یک کلید
- امکان توسعه و اضافه نمودن تجهیزات کنترلی که در آینده تولید خواهد گردید با هدف توسعه آتی ضمن حفظ یکپارچگی سیستم کنترل ساختمان
- کنترل صحیح در مصرف انرژی و ارزش افزوده در سرمایه گذاری با توجه به در اختیار داشتن کنترل تمامی مصرف کننده های موجود در ساختمان و اجرای مدیریت صحیح در استفاده از آنها. علاوه بر افزایش عمر تجهیزات و کاهش مصرف انرژی به خصوص انرژی الکتریکی که 40% از انرژی مصرفی در ساختمان را در بر می گیرد، می توان به ارزش افزوده در سرمایه گذاری دست یافت.
بخش سوم: چه سناریوهایی را می توان مورد پیاده سازی قرار داد؟
در این بخش برخی از مهم ترین سناریوهایی که می توان با استفاده از سیستم ساختمان هوشمند مورد پیاده سازی قرار داد، در دو بخش جداگانه مورد بررسی قرار می گیرد.
صبح
فرض کنید صبح زود ساعت 6 از خواب بیدار شده اید و هوا هنوز تاریک است.
بر اساس تنظیمی که از قبل انجام داده اید، حمام به صورت خودکار شروع به گرم شدن می کند.
در ساعت 6:30 می خواهید از رختخواب بلند شوید و بقیه خانواده در خواب هستند و شما نمی خواهید آنها را از خواب بیدار کنید. بنابراین با فشردن تنها یک دکمه نور لامپ ها را به صورت ملایم و به صورت کم روشن می نمایید. هنگامی که وارد حمام می شوید لامپ به صورت خودکار روشن می شود و نیازی نیست به دنبال کلید برق بگردید.
خرید
وقتی که شما از خانه خارج می شوید همیشه از خود سوال می کنید که آیا پنجره ها همه بسته است؟ آیا چراغ ها همه خاموش است؟
در خانه هوشمند تنها با فشردن یک دکمه در هنگام خروج از منزل تمامی سیستم های خانه به وضعیت تعیین شده در می آیند.
هر جا که لامپی روشن است خاموش می شود
تجهیزات برقی همانند اتو و چای ساز خاموش می شوند.
برق تجهیزاتی مانند تلویزیون قطع می شود
سیستم سرمایش و گرمایش به حالت کمترین میزان مصرف انرژی در می آید.
همچنین می توانید با استفاده از مانیتور لمسی متوجه شوید که کدام درب یا پنجره باز است؟
شام و مهمان
فرض کنید شب شما در منزل مهمان دارید.
وقتی که مهمان ها از راه می رسند سنسورهای تشخیص حرکت حضور آنها را تشخیص داده و چراغ های مسیر را به صورت خودکار روشن می کنند.
تنها با فشردن یک دکمه، تمامی لامپ ها بر اساس سناریوی شام مهمان، روشن و تنظیم می شوند.
به این دلیل که مهمانان ممکن است با محل کلید لامپ ها آشنا نباشند با استفاده از سنسورهای تشخیص حضور چراغ راهرو و سرویس ها به محض ورود مهمانان، به صورت خودکار روشن می شود.
تماشای تلویزیون
فرض کنید در یک روز تعطیل می خواهید یک مسابقه فوتبال در تلویزیون تماشا کنید.
دوست دارید منزل در یک شرایط مناسب برای دیدن مسابقه قرار گیرد.
با استفاده از ریموت کنترل و برروی همان تلویزیون، می توانید پرده ها را بسته، چراغ ها را به حالت نور کم در آورده و دمای اتاق را تنظیم کنید.
زنگ درب می خورد و شما نمی خواهید از جلوی تلویزیون بلند شوید.
به جای رفتن به سمت درب، برروی همان تلویزیون و با استفاده از ریموت کنترل می توانید ببینید چه کسی پشت درب است و درب را برای وی باز کنید.
شب
قبل از خواب و از روی کلید کنار تخت می توانید سیستم نظارتی و امنیتی منزل را فعال نمایید.
این سیستم تمامی درب ها و پنجره ها را تحت نظارت قرار می دهد.
سیستم سرمایش و گرمایش به حالت تعریف شده و مناسب برای شب می روند.
و اگر در هنگام شب بخواهید به آشپزخانه و یا دستشویی بروید لامپ های مسیر به صورت خودکار و از نور کم به زیاد روشن می شوند.
و پس از بازگشت به رختخواب چراغ ها به صورت خودکار خاموش می شوند.
امنیت ساختمان
وقتی که سیستم امنیتی فعال می شود تنها با فشردن یک دکمه می توانید تمامی چراغ های داخل و خارج ساختمان را در مواقع خطر روشن کنید.
و اگر کسی بخواهد به زور از درب و یا پنجره ای وارد شود سیستم شروع به آلارم نموده و برروی مانیتور محل ورود غیر مجاز نمایش داده می شود.
همچنین این آلارم از طریق موبایل و یا تلفن نیز قابل اعلام می باشد.
ایمنی ساختمان
فرض کنید در هنگامی که همه خواب هستند یک اتصال کوتاه در سیستم برق باعث ایجاد دود شود.
سنسورهای اعلام حریق به سرعت این مساله را آشکار نموده و شروع به دادن آلارم می نمایند. پرده ها به صورت خودکار باز می شوند تا راه باز کردن پنجره ها آسان تر شود.
قابلیت انعطاف
فرض کنید چند سال بعد از ساخت منزل، می خواهید دکوراسیون آن را تغییر دهید.
به عنوان مثال می خواهید یک سیستم نور پردازی به حیاط منزل اضافه کنید. این مساله در حالت عادی نیازمند کنده کاری و سیم کشی است.
اما در سیستم هوشمند بدون نیاز به سیم کشی می توانید با استفاده از کلیدهای بیسیم و یا تغییر سناریو در کلیدهای موجود در منزل، تمامی سیستم روشنایی حیاط را کنترل نمایید.
مسافرت
فرض کنید شما از یک مسافرت در حال بازگشت به سمت منزل هستید.
و دوست ندارید به یک خانه سرد و خاموش وارد شوید. لذا با استفاده از اینترنت و یا موبایل می توانید به سیستم خانه هوشمند خود وارد شوید و تمامی سیستم های مورد نیاز را همانند سیستم سرمایش و یا گرمایش، حمام، جکوزی، چای ساز و ... را به حالت مورد نظر خود در آورید.
در ادامه به تفکیک فضاهای مختلف ساختمان، سناریوها مورد بررسی قرار گرفته است.
ورودی ساختمان هنگام ورود:
- روشن شدن مسیرهای روشنایی مورد نیاز در مسیر ورود تا رسیدن به محل مورد نظر
- ایجاد دمای مطلوب در هنگام ورود و تعریف دمای مطلوب در هنگام حضور در منزل
- راه اندازی سیستم صوتی یا تصویری
- راه اندازی قهوه جوش و یا چای ساز
- امکان تطبیق نور فضای داخلی با نور موجود در محیط ( در دو زمان شب و روز)
- امکان تطبیق پرده ها و چراغهای پشت پرده با زمان حضور ( در دو زمان شب و روز)
- امکان گزارش گیری زمان و تعداد ورود و خروج در شرایط خاص
ورودی ساختمان هنگام خروج:
- خاموش شدن کلیه مسیرهای روشنایی
- ایجاد دمای مطلوب در هنگام خروج و تعریف دمای مطلوب در هنگام عدم حضور در منزل
- امکان تطبیق پرده ها و چراغهای پشت پرده با زمان حضور ( در دو زمان شب و روز)
- امکان شبیه سازی حضور در منزل
- امکان گزارش گیری از وضعیت باز و یا بسته بودن درب و پنجره ها
- خاموش کردن سیستم صوتی و یا تصویری
- خارج کردن مسیرهای کنترلی از مدار
- کنترل زمان بندی باز و یا بسته شدن پرده ها و یا حتی یک مسیر روشنایی جهت تامین نور لازم برای گلهای زینتی
- امکان گزارش گیری دما و وضعیت آب و هوای محیط خارج
سالن پذیرایی
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت (روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز
مثال مد مهمان: چراغهای تابلوهای نقاشی روشن، روشنایی دکوراتیو با 75% دیم، آباژورها روشن، چراغ های بوفه تزئیی روشن و سیستم صوتی با صدای ملایم راه اندازی گردد.
- ایجاد دمای مطلوب با کاربرهای متفاوت ( با توجه به تعداد افراد حاضر و دمای دلخواه مهمانان)
- امکان کنترل و گزارش گیری سایر فضاها (روشنایی، دما، پرده ها و ...)
ناهار خوری
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت (روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز.
مثال مد شام: روشنایی سقفی خاموش، روشنایی دکوراتیو با 35% دیم، نور مخفی روشن و سیستم صوتی با صدای ملایم راه اندازی گردد.
- ایجاد دمای مطلوب با کاربری های متفاوت ( با توجه به نوع غذای در حال سرو و دمای مناسب بنا به تعداد حاضرین و فصل سال)
آشپزخانه:
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت ( روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز
مثال مد طبخ غذا: روشنایی سقفی روشن، روشنایی بوفه خاموش، چراغ بالای اجاق روشن، هود روشن و درجه حرارت به حداقل مطلوب
- ایجاد دمای مطلوب و راه اندازی فن های تخلیه هوا بسته به نوع کاربری ( هنگام طبخ غذا، صرف صبحانه، شستشوی ظروف و یا نظافت)
اتاق نشیمن
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت ( روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز
مثال مد سینما: پرده ها بسته، چراغهای سقفی خاموش، روشنایی دکوراتیو با 30% دیم، آباژورها خاموش و سیستم صوتی خاموش گردد.
- ایجاد دمای مطلوب
- امکان کنترل و گزارش گیری سایر فضاها (روشنایی، دما و پنجره ها) از همان فضا
اتاق خواب اصلی
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت (روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان تلفیق کنترل روشنایی، کنترل پرده ها و سیستم صوت و کنترل های لازم در فضای حمام
مثال مد صبح بخیر: راه اندازی سیستم صوتی با صدای ملایم، ایجاد نور ملایم با تنظیم پرده ها و استفاده از نور طبیعی موجود در محیط، گزارش ساعت، دما و وضعیت آب و هوای محیط خارج، ایجاد دمای مطلوب در فضای حمام، آماده سازی و راه اندازی دوش و سونای ایستاده، راه اندازی قهوه جوش و ...
- ایجاد دمای مطلوب با کاربری های متفاوت (خواب، بعد از حمام، آرایش، استراحت و ...)
- امکان کنترل و گزارش گیری سایر فضاها ( روشنایی، دما، پرده ها و پنجره ها) از همان محل
- فعال و یا غیر فعال نمودن سیستم امنیتی
اتاق های خواب
- امکان کنترل و تعریف سناریوهای متفاوت در خصوص شدت روشنایی مورد نیاز
- امکان تعریف سناریوهای متفاوت ( روز و شب) در خصوص کنترل پرده ها
- امکان تلفیق کنترل روشنایی، کنترل پرده ها و سیستم صوت
مثال مد مطالعه: غیر فعال کردن سیستم صوت، ایجاد نور با شدت نور لازم جهت مطالعه، تنظیم پرده و استفاده از نور طبیعی موجود در محیط، ایجاد دمای مطلوب در فضا
سرویس بهداشتی مهمان:
- ایجاد روشنایی بر اساس حضور، بدون نیاز به لمس کردن کلیدهای فرمان
- کنترل فن تخلیه بو در زمان لازم (فعال کردن با تاخیر پس از ورود و غیر فعال کردن با تاخیر پس از خروج)
- امکان توزیع صوت جهت امکان دنبال کردن اخبار مهم، گزارش فوتبال، سریال و یا فیلم در حال پخش
نیازهای کنترلی در فضای مشاعات یک ساختمان مسکونی با تفکیک فضاها
راه پله ها
- ایجاد روشنایی بر اساس حضور و کنترل زمان بندی شده
- امکان کنترل دسترسی و هماهنگی در مواقع اضطراری و استفاده از روشنایی اضطراری
پارکینگ:
- ایجاد روشنایی بر اساس حضور و کنترل زمان بندی شده
- باز و بسته شدن درب ورود و خروج با نزدیک شدن اتوموبیل ساکنین در هنگام تردد
- کنترل فن های تخلیه هوا بر اساس حضور و کنترل زمان بندی شده
- امکان مانیتور کردن فضای پارکینگ از داخل واحدها
فضای ورزشی ( استخر، سونا، جکوزی، سالن ورزش و ...)
- امکان کنترل روشنایی فضاهای ورزشی ( با تفکیک) هنگام ورود و بعد از خروج با امکان تعریف سناریوهای متفاوت بسته به نوع کاربری
- امکان توزیع صوت در فضای ورزشی
- امکان دیم کردن نور فضای استخر
- امکان کنترل، مانیتورینگ فضای ورزش، فعال و یا غیر فعال کردن نقاط کنترل از داخل واحد مانند: راه اندازی سونا و جکوزی قبل از مراجعت به فضای ورزشی