خانه‌های هوشمند چگونه عمل می‌کنند؟

سازه‌های امروزی ترکیبی از ساختارها، سیستم‌ها و فناوری هستند. با گذشت زمان، تمامی اجزای به کار رفته در ساختمان‌ها ارتقاء یافته و دستخوش تغییرات شده است. این امکانات به صاحبان خانه‌ها این امکان را داده است که سیستم تصفیه هوا، تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش، سیستم‌ امنیتی و حتی نحوۀ روشنایی ساختمان را انتخاب کنند.

صاحبان خانه‌ها در حال حاضر به آن‌ طرف از دیوار خانه‌های خود می‌اندیشند و تنها به ایجاد امکانات در درون آن متمرکز نشده‌اند. آن‌ها به تاثیر خانۀ خود روی شبکه برق‌رسانی، سازمان‌های دیگر، محیط زیست و بسیاری موارد دیگر توجه دارند. برای برآورده کردن این نیازها، ایجاد امکانات آسایش در یک خانه، اعم از روشنایی و امنیت تنها دغدغۀ مالک خانه نیست.

خانه‌های آینده باید بخش‌های مختلف را به صورت مجتمع و پویا و به طور کاملا کاربردی در کنار یکدیگر قرار دهند. این دیدگاه در یک خانه می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها، حمایت از یک شبکه برق‌رسانی قدرتمند و کاهش تاثیرات محیط بر روی محل زندگی افراد شود.

ساختمان‌های هوشمند با استفاده از فناوری اطلاعات و سیستم‌های تکنولوژیک عمل می‌کنند. این خانه‌ها مصرف انرژی را کاهش و کیفیت زندگی افراد را افزایش می‌دهند.

خانه‌های هوشمند چگونه عمل می‌کنند؟

در سطوح بسیار بالاتر، خانه‌های هوشمند خدمات مفید بسیار زیادی را به ساکنین خود ارائه می‌دهند که (برای مثال، سیستم روشنایی، سیستم گرمایش و سرمایش، ایجاد تهویه مطبوع، امنیت فیزیکی، بهداشت و بسیاری موارد دیگر) با کمترین هزینه و کوچکترین تاثیر مخرب بر روی محیط زیست و سبک زندگی افراد ساکن در آن خانه، فراهم شده‌ است. رسیدن به این دیدگاه نیازمند اعمال هوشمندی، از ابتدای کار در فاز طراحی تا انتهای آن که مرحله تحویل خانه است خواهد بود.

خانه‌های هوشمند از فناوری اطلاعات، در حین اجرا، برای ایجاد ارتباط مابین سیستم‌های عملکردی مختلف بهره می‌برند که به صورت کاملا مستقل عمل می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند برای ارتقاء عملکرد کلی سیستم، اطلاعات دریافتی را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. خانه‌های هوشمند پدیده‌هایی ماورای امکانات موجود در درون ساختمان هستند.

آن‌ها با شبکه قدرت، عملگرها و ساکنین ساختمان در ارتباط هستند تا آن‌ها را با سطوح جدیدی از میدان دید و اطلاعات کاربردی آشنا کنند. با استفاده از فناوری، این خانه‌های هوشمند به ساختار عملکردی موجود متصل می‌شود.

سیستم‌های خانگی ارتباطی

خانه‌های مدرن شامل قطعات و ابزارهای پیچیده مکانیکی، سیستم‌های کنترلی پیشرفته و مجموعه‌ای از ویژگی‌های برجسته برای ارتقاء امنیت هستند. بسیاری از این سیستم‌ها شامل ارتباطات ماشین‌ با ماشین است، اما به دلیل اینکه داده‌ها و اطلاعات در طبیعت به صورت عمومی هستند و پروتکل‌های ارتباطاتی دارای اولویت هستند، اطلاعات تنها از طریق میسرهای خاص قابل انتقال خواهند بود. خانه‌های هوشمند به ارتباط مابین تمامی ابزارها و سیستم‌ها در یک ساختمان نیاز دارند.

به عنوان مثال برای ارتقاء عملکرد دستگاه‌ تهویه مطبوع، می‌توان با استفاده از داده‌ها و اطلاعات به دست آمده از هواشناسی میزان دما و چگونگی نوسان آن را تغییر داد و به عملکرد بهینه در آن دستگاه رسید. مثال دیگر استفاده از داده‌های خارج از ساختمان برای پیشبرد سیستم امنیتی است که می‌توان روشنایی داخل ساختمان و محوطه خارج از آن را کنترل کرد.

ارتباط مردم و فناوری در ساختمان هوشمند

پیشرفته‌ترین نرم‌افزارها و پیچیده‌ترین سخت‌افزارها در جهان مجموعه‌ای از سیم‌ها و ترانزیستورها هستند که بدون نیاز به افراد با کارایی و بهره‌وری بالا در حال کار هستند.

با کاهش بودجه و محدودیت استفاده از نیروی انسانی، جایی برای آموزش‌های پیچیده و یادگیری‌ مرحله به مرحله برای مدیریت امکانات مدرن وجود ندارد. به جای آن، یک ساختمان واقعا هوشمند ابزارهای کاملا بصری را برای ارتقاء و پیشبرد عملکرد انسان‌ها طراحی کرده است.

زمانی که خانه‌های هوشمند به وجود آمدند، به اشتراک‌گذاری اطلاعات مابین سیستم‌ها و اجزای آن، زیرساخت‌های نوآورانه و خلاقانه‌ای را به وجود آورد. تجهیزات آینده به عنوان عاملی برای ایجاد ارتباط مابین ابزارها و فناوری و به منظور ارتقاء عملکرد آن‌ها به وجود آمدند. این تجهیزات با خود آسایش بیشتر، امنیت بیشتر، هزینه کمتر، انرژی کمتر و تاثیرات محیطی کمتری را به همراه داشتند.

خانه‌های هوشمند می‌توانند به عنوان سیستم‌های عظیم در نظر گرفته شوند. این سیستم‌ها همانند شبکه عظیم اینترنت، شبکه‌های کامپیوتری را با شبکه‌های بسیار بزرگ دیگر مرتبط می‌کنند. در یک ساختمان هوشمند، اجتماع سیستم‌ها برای کاهش هزینه عملکردی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش‌های فراوانی وجود دارد که از طریق آن‌ها در یک ساختمان هوشمند هزینه‌ها کاهش یابند، بیشتر روش‌‌ها بر مبنای بهینه کردن عملکرد و افزایش بهره‌وری استوار هستند:

* بهینه‌سازی تجهیزات سیستم تهویه مطبوع: مدل‌سازی بارهای مختلف موجود در خانه به صورت پویا به سیستم اجازه می‌دهد تا کمترین هزینه را برای ایجاد بیشترین آسایش صرف کند.
* تطابق الگوی سکونت با مصرف انرژی: در خانۀ هوشمند با کاهش تعداد افراد موجود در خانه هزینه مصرفی کاهش می‌یابد.
* نگهداری فعال تجهیزات: الگوریتم‌های آنالیزی مشکلات موجود در عملکرد را شناسایی کرده و قبل از اینکه قطعی در ساختمان رخ دهد و با حفظ بالاترین میزان بهره‌وری در نگهداری ساختمان وارد عمل می‌شود.
* مصرف برق پویا: با دریافت سیگنال‌ها از شبکه‌ برق‌رسانی و تغییر مصرف بر اساس آن، خانه‌های هوشمند داشتن کمترین هزینه‌های برق را تضمین می‌کنند و در اغلب موارد با فروش میزان برق مصرفی به شبکه برق کسب درآمد نیز دارند.

دسترسی اطلاعاتی به یک زیرساخت می‌تواند منجر به ایجاد ارزش‌های سازمانی شود. یک ساختمان هوشمند می‌تواند زیرساخت‌هایی را با ایجاد ارتباط اطلاعاتی در یک الگوی دسترسی باز ایجاد کند که همین زیرساخت‌ها منجر به پیشرفت تجهیزات جدید شوند. ایجاد تجهیزات جدید می‌تواند منجر به ذخیره‌سازی انرژی، زمان و هزینه‌های اجرایی گردد که دقیقا مشابه اتفاقی است که برای اطلاعات باز در شبکه اینترنت رخ داده است.

ارتباط ساختمان هوشمند با محیط زیست

برای سالیان سال طراحی سیستم‌های مدیریتی باعث ایجاد اتوماسیون فرایند تولید انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها و رسیدن به استانداردهای آسایش و راحتی افراد شده است. معیارهای بهینه‌سازی مصرف انرژی منجر به ایجاد پایداری در اهداف سازمان‌ها، همانند دنبال کردن و کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای می‌شوند. اما اگر داده‌ها در درون سیستم مدیریتی خانه باقی بمانند، عملیات تصمیم‌گیری و اجرایی به طور صحیح انجام نمی‌گیرد.

نرم‌افزار بازگردانی با نام «middleware» که از طریق سیستم‌های اتوماتیک شناخته می‌شود، اطلاعات را به طور مستقل از پروتکل ارتباطاتی و ساخت جمع‌آوری کرده و آن را با زیرساخت‌های عمومی ادغام می‌کند. یکی از نتایج این سیستم‌ها ظهور داشبوردهای نمایشی تجهیزاتی است که سیستم‌ها با انرژی مصرفی بالا و هزینه‌های نگهداری غیر عادی را شناسایی می‌کنند.

با وجود خانه‌های هوشمند و حضور سازمان‌های مختلف به صورت بین‌المللی، مکان قرار گرفتن خانه هیچ اهمیتی ندارد و مدیران می‌توانند تصمیات بهتری را برای ایجاد تاثیرات فوری به منظور رسیدن به بهره‌وری بالا اتخاذ کنند.

ارتباط ساختمان هوشمند با شبکۀ برق

خانه‌های هوشمند اطلاعاتی را که خارج از محدودۀ خود قرار دارند بررسی می‌کنند. شبکۀ هوشمند ایدۀ بسیار خوبی برای آغاز است. این سیستم به صورتی عمل می‌کند که در زمان اوج مصرف برق روشنایی اضافی را حذف می‌کند تا از تحمیل هزینه‌های اضافی در ساختمان هوشمند جلوگیری کند.

هزینه‌های الکتریسیته در حال رشد است و در طولانی مدت می‌تواند با قیمت خود خانه برابری کند. اما وجود خانه‌های هوشمند می‌تواند این هزینه‌ها را به شدت کاهش دهد.

برای مثال، تجهیزاتی که در شبکۀ برق وجود دارند توانایی ردگیری اطلاعات هواشناسی را داشته و افزایش و کاهش دما را پیش‌بینی می‌کنند. بنابراین می‌توانند با کنترل هزینه‌های ساختمان میزان بار اضافی را از شبکه قدرت حذف کنند.

از آنجایی که مصرف انرژی و آسایش ساکنین ساختمان برای هر سازمانی اهمیت دارد، باید تصمیم‌گیری انسانی در انجام امور مدیریتی دخیل شود. این همکاری از طریق اپراتورهایی که ابزارها و اطلاعات را کنترل می‌کنند صورت می‌گیرد.

بنابراین حتی با وجود سیستم‌های کنترل هوشمند در ساختمان هوشمند ، اپراتور‌ها نسبت به سیگنال‌های ورودی و خروجی عکس‌العمل نشان داده و سیستم هوشمند را برای رسیدن به بهره‌وری بالا یاری می‌کنند.

ارتباط با آیندۀ هوشمند

ساختمان هوشمند به اهدافی فراتر از ذخیرۀ انرژی و پایداری سیستم دست پیدا کرده است، این خانه ها با هدف تاثیرگذاری بر امنیت و حفاظت از تمامی منابع انرژی در حال گسترش هستند.

آن‌ها با ایجاد زیرساخت‌هایی که اطلاعات را در دسترس افراد قرار می‌دهند باعث ایجاد نوآوری و خلاقیت شده‌اند. این خانه‌ها با تبادل جریان برق مابین خانۀ هوشمند و شبکۀ برق، تبدیل به یک تولیدکنندۀ انرژی الکتریکی شده‌اند.

* خانه‌‌های هوشمند حلقۀ گمشده‌ای در فناوری اطلاعات و خلاقیت بشر، به منظور رسیدن به چشم‌اندازهای اقتصادی برتر در آینده هستند.

خانه‌های هوشمند با تبادل جریان برق مابین خانه هوشمند و شبکه برق قدرت، تبدیل به یک تولید کننده انرژی الکتریکی شده‌اند.

امکانات خانه‌‌های هوشمند

سیستم تهویه هوای مطبوع

سیستم تهویه مطبوع در ساختمان‌ هوشمند توزیع انرژی را برای فراهم آوردن سرمایش و گرمایش مناسب در محیط تنظیم می‌کند. در این سیستم از برترین فناوری‌ها و قطعات الکتریکی و الکترونیکی استفاده شده است تا بیشترین بازده و کارایی را به دست آوریم. مهندسان از الگوریتم‌هایی برای برنامه‌نویسی نرم‌افزارهای مربوط به این ساختمان‌ها استفاده کرده‌اند که اطلاعات خود را از معتبرترین مراکز هواشناسی دریافت می‌کنند و بر طبق آن اطلاعات، دمای هوای داخلی را به حالت معتدل نگه می‌دارند.

هزینه‌های الکتریسیته در حال رشد است و در طولانی مدت می‌تواند با قیمت خود خانه برابری کند. اما وجود خانه‌های هوشمند می‌تواند این هزینه‌ها را به شدت کاهش دهد.

از طرفی سنسورهایی در درون این خانه‌ها وجود دارند که هوای داخلی را بر اساس تعداد افرادی که در آن حضور دارند نیز تنظیم می‌کنند. این سیستم هم‌زمان می‌تواند برای بخش‌های مختلف یک ساختمان همانند اتاق‌های مختلف یک هتل تنظیم دما را انجام داده و بهترین شرایط سکونت را فراهم آورد.

* برای جلوگیری از بروز اشتباهات و خطاها، سیستم تهویۀ هوای هوشمند به صورت دوره‌ای توسط اپراتور آزمایش شده و پاسخ‌های آن توسط متخصصین مورد بررسی قرار می‌گیرد.

بار الکتریکی پلاگین

این بار به میزان الکتریسیته‌ای که یک وسیله برقی برای داشتن بهترین عملکرد طلب می‌کند اطلاق می‌شود.

* میزان مصرف انرژی الکتریکی در وسیله‌های مختلف متفاوت است و این انرژی در طول شبانه‌ روز و متناسب با کارکرد آن وسیله تغییر می‌کند.
* سیستم پلاگین میزان مصرف انرژی را مدیریت کرده و از اتلاف بی‌رویه انرژی الکتریکی جلوگیری می‌کند.
* سیستم پلاگین توانایی خاموش کردن وسایل الکتریکی را نیز دارد و در صورتیکه مصرف آن‌ها بیش از حد مجاز باشد آن‌ها را از شبکه برق خارج می‌کند.

روشنایی هوشمند

سیستم کنترل روشنایی چیزی ماورای سنسورهای مادون قرمز، تایمرها و کنترل نور دستی است، این سیستم می‌تواند با استفاده از فناوری‌های جدید همانند نانو، میزان نور ورودی به ساختمان را به گونه‌ای تنظیم کند که علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف برق، میزان استفاده از روشنایی نور خورشید به حداکثر رسیده و راندمان ساختمان افزایش یابد.

سیستم تولید و توزیع برق

سیستم تولید انرژی برق در خانه هوشمند به شبکه برق اصلی متصل بوده و در مواقعی از آن برای تامین برق ساختمان کمک می‌گیرد.

* سیستم برق خانه‌های هوشمند با ذخیره‌سازی انرژی در زمان‌ کم‌باری و انتقال برق به شبکه‌ برق اصلی بیشتر هزینه‌های ساختمان را تامین می‌کند.
* این سیستم حتی در برخی از موارد می‌تواند از منظر اقتصادی برای ساکنین ساختمان سودآور نیز باشد.

کیلید