نوشته‌ها

پروتکل خانه هوشمند Zigbee

برای هوشمند سازی ساختمان پروتکل های گوناگونی تعریف شده است.پروتکل خانه هوشمند Zigbee ، پروتکل KNX ، پروتکل Z-Wave و غیره. در این مقاله سعی داریم تا در مورد پروتکل خانه هوشمند Zigbee برای شما توضیح دهیم.

 

پروتکل خانه هوشمند Zigbee نمونه ای از یک شبکه هوشمند در ساختمان هوشمند است که بین کمپانی های معتبر ارائه کننده خدمات برد کوتاه با هزینه کم و با مشخصه دسته ایی از پروتکل‌های ارتباط سطح بالا است که از فرستنده و گیرنده‌های دیجیتال کم مصرف مبتنی بر استاندارد IEEE802 برای شبکه‌های شخصی بیسیم با نرخ ارسال داده پایین استفاده می‌کنند.

 

پروتکل خانه هوشمند Zigbee به منظور تعریف یک تکنولوژی ساده تر و ارزانتر از بلوتوث برای شبکه‌های شخصی بیسیم بوجود آمده‌است. به کمک ZigBee می‌توان بیش از ۶۴۰۰۰ وسیله را  در خانه هوشمند بطور بیسیم از طریق شبکه به هم وصل نمود.

 

در شبکه‌های خانه هوشمند زیگبی سه نوع ابزار می‌توان یافت: هماهنگ کننده‌ها، مسیریاب‌ها و دستگاههای پایانه‌ای. هماهنگ کننده‌ها بر آرایش و امنیت شبکه نظارت می‌کنند. مسیریاب‌ها برد شبکه را گسترش می‌دهند و دستگاههای پایانه‌ای، عملکردهای حسی یا کنترلی خاص را بر عهده دارند.

 

با این حال اغلب این ابزارها می‌توانند بیش از یک کارایی در یک خانه هوشمند داشته باشند مثلاً یک دستگاه می‌تواند در عین حال که تجهیزات روشنایی را کنترل می‌کند برای پیامهایی که از سایر قسمتهای شبکه می‌آید به‌عنوان مسیر یاب عمل کند.

 

درباره پروتکل خانه هوشمند Zigbee

پروتکل خانه هوشمند Zigbee بسیارکم هزینه، کم قدرت و دارای شبکه های بی سیم مش استاندارد است. کم هزینه اجازه می دهد تا این فناوری به طور گسترده ای در ساختمان هوشمند کنترل بی سیم و برنامه های کاربردی نظارت مستقر شده است.

 

قدرت کم هنگام استفاده اجازه می دهد تا کارکرد طولانی تر با باتری های کوچک تر میسر باشد. شبکه های مش، قابلیت اطمینان بالا و محدوده گسترده تری را فراهم می کند. پروتکل خانه هوشمند Zigbee نیز همانند Z-Wave، دارای محصولات با کارکرد کامل (آنهایی که توانایی هدایت پیام دارند) و کارکرد کمتر (یعنی آنهایی که این ویژگی را ندارند) است.

 

استفاده از شبکه‌های بی‌سیم در یک خانه هوشمند  ، انعطاف بیشتری را برای جایگذاری تجهیزات فراهم می‌کنند، اما آنها نیز ممکن است همانند خطوط برق دارای اختلال باشند. Insteon راه‌حلی برای برقراری ارتباط شبکه در سیستم خانگی شما از هر دو طریق سیم‌های برق و امواج رادیویی ارائه می‌کند و به‌این‌ترتیب آن را شبکه دو توری می‌کند.

 

اگر پیام از طریق پلتفرمی عبور نکرد، راه خود را از طریق دیگری می‌یابد. به‌جای هدایت پیام، آن را یک دستگاه Insteon پخش می‌کند، تمام دستگاه‌ها پیام را دریافت کرده و آن را تا زمان اجرای فرمان بازپخش می‌کنند. در این وضعیت دستگاه در یک ساختمان هوشمند به‌جای عمل کردن به‌شکل سلسله‌مراتبی، در یک سطح کار می‌کنند؛ یعنی با نصب هرچه بیشتر دستگاه‌های Insteon، قدرت پیام و نفوذ آن بیشتر خواهد بود.

پروتکل خانه هوشمند Zigbee در راستای حمایت از شبکه powerline به کار گرفته می شود اما رابط با آن را برای اندازه گیری هوشمند و دستگاه های هوشمند حداقل می سازد. از آنجا که گره ZigBee می تواند از حالت خواب به حالت فعال در ۳۰ هزارم ثانیه یا کمتر دست یابد.

 

زمان تاخیر را می توان پایین و دستگاه را می توان پاسخگو، به ویژه در مقایسه با بلوتوث دانست، که به طور معمول حدود سه ثانیه است. از آنجا که گره پروتکل خانه هوشمند Zigbee می تواند در حالت خواب قرار گیرد، مصرف برق به طور متوسط کم شده و در نتیجه عمر باتری طولانی می گردد.

دریافت اطلاعات بیشتر 

خانه هوشمند Zigbee ارتباط بی سیم کنترل از راه دور ایمنی و آسایش (۳)

اجزاء سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

از انواع تجهیزات اتوماسیون و هوشمند سازی می توان به اجزای زیر اشاره کرد. از محركي في احمر گریا (Sensors) 2( گره پردازن مکسول کترل ریا (Controllers) 3( علگریا (Actuators)

سه بخش بالا توسط رسانه انتقال و ارتباطی مانند ، فیبر نوری ، سیم و کابل ، سیگنالهای الکتریکی و یا امواج رادیوئی RF و بوسیله پروتکل ارتباطی که نوعی زبان محاوره ای بین تجهیزات هوشمند سازی می باشد با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اقدام به تبادل داده و اطلاعات می نمایند.

۶- پروتکل Protocol چیست

معانی لغوی پروتکل یعنی توافق و تفاهم نامه ، مراوده ، عقد قرار داد و غیره می باشد. پروتکل به مجموعه ای از قوانین و استانداردهای اطلاق می شود که با استفاده از یک زبان محاوره ای ساده و قابل درک و تشخیص که موجب برقراری ارتباط و گفتگو بین دو یا چند گره یا تجهیزات الکترونیکی و سخت افزاری در یک شبکه هوشمند و رایانه ای شده و فرایند انتقال داده و کنترل آن را بر عهده دارد پروتکلها در پایین ترین سطح ، رفتار اتصال بین گره ها و تجهیزات سخت افزاری را مشخص و تعریف می کنند و توانایی پیاده سازی در سخت افزار و نرم افزار یا ترکیبی از این دو را دارند.

۷- پروتکل زیگبی (Protocol ZigBee)

پروتکل ZigBee از جمله تکنولوژی های نو ظهور در صنعت هوشمند سازی ساختمان می باشد که در سال ۲۰۰۲ میلادی توسط گروه صنعتی اتحاد ZigBee طراحی و ثبت شد. که مسئولیت توسعه این استاندارد را تحت نظر و بر پایه استاندارد ۸۰۲٫۱۵٫۴ که مربوط به قوانین حسگرهای بی سیم می باشد را بر عهده گرفت.

به بیان دیگر پروتکل ZigBee را می توان مجوعه ای از پروتکل های ارتباطی سطح بالا بر شمرد که موجب برقراری ارتباط بین تجهیزات مختلفی از قبیل فرستنده و گیرنده های دیجیتال (Master , Slave ) در یک محدود و پهنای

باند فرکانسی خاصی می شود که با توان مصرفی پایین و بهینه از استانداردها و پروتکل های امنیتی حسگرهای بیسیم (۸۰۲٫۱۵٫۴ IEEE) نیز در رابطه با شبکه های بی سیم و رایانه ای پیروی می کند یاد کرد.

۸- گروه Alliance ZigBee

نام انجمن و اتحادیه ای از شرکتها و سازمانهایی می باشد که در مورد پروتکل ارتباطی ZigBee در زمینه های مانند بهینه سازی مصرف انرژی ، کاهش هزینه های تولید تجهیزات سخت افزاری با نرخ توان مصرفی پایین یا Low Power ایجاد و طراحی شبکه های بر پایه پروتکل ZigBee حفاظت و کنترل تردد و نحوه برقرای امنیت و مقابله با نفوذ در شبکه هوشمند ساختمان ، حسگرهای بی سیم و غیره با یکدیگر همکاری می کنند، و به بحث و گفتگو در جهت پیگیری ، استفاده و حمایت از ایجاد یک استاندارد کلی در مورد ساخت تجهیزات هوشمند سازی ساختمان و شبکه های حسگر بیسیم به یک شکل واحد و زیر نظر یک گروه و استاندارد خاص، به نام Alliance ZigBee که پلت فرم و قالبی بهینه شده و ارتقاء یافته از تمامی پروتکل های ارتباطی پیشین در زمینه هوشمند سازی ساختمان است می پردازند. که در جهت تامین نیازهای منحصر به فرد به شیوه کنترل از راه دور ، حفاظت و نظارت بر کنترل ترددها، برنامه های مورد استفاده در شبکه هوشمند (چه در زمینه ساختمان ، پزشکی ، شبکه های حسگر بی سیم و غیره) ، ایجاد فرهنگ بهینه سازی مصرف انرژی ، افزایش قابلیت اطمینان و جایگزینی سلولهای خورشیدی با منابع DC در سیتم ها و شبکه های هوشمند مورد بحث و تبادل نظر قرار می گیرد.

پروتکل ZigBee به عنوان یک فناوری ارزانتر از فناوری پروتکل بلوتوث یا دندان آبی برای شبکه های خصوصی بیسیم مطرح شد. بوسیله ZigBee می توان تعداد ۶۴۰۰۰ وسیله از نوع تجهیزات هوشمند سازی و گره را به صورت همزمان و بدون ترافیک و ایجاد تصادم و قابلیت ایمنی بالا از طرق شبکه به یکدیگر متصل نمود.

خانه هوشمند Zigbee ارتباط بی سیم کنترل از راه دور ایمنی و آسایش (۲)

مفهوم کلی سیستم مدیریت هوشمند ساختمان ( اتوماسیون خانگی )

استفاده از نیروی انسانی جهت کنترل و پایش تجهیزات به کار رفته در بخش های مختلف صنعتی ، تجاری ، مسکونی ، بهداشتی ، اداری ، کشاورزی و غیره موجب اتلاف زمان ، انرژی و هزینه ها در امر پایش و کنترل این تجهیزات می شود، و همچنین مستلزم حضور فرد در محل بکار گیری تجهیزات غیر هوشمند می شود. و در بعضی از موارد در نتیجه خطای صورت گرفته از سوی کاربر با اپراتور باعث وارد شدن آسیب های جدی به تجهیزات بکار گرفته شده و ساختمان می شود. سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا اتوماسیون خانگی باعث کنترل بدون وقفه ، سریع با اطمینان و ضریب امنیت قابل قبول در تمام مدت شبانه روز با برنامه هائی که از پیش تعیین و اولویت بندی شده توانسته است شرایط نسبتا ایده آلی از لحاظ ایجاد ، فضای امن و ایمن که سرشار از آرامش است را برای ساکنان خانه سیز فراهم کند. ضمن اینکه می تواند موجب کاهش هزینه و مصرف بهینه انرژی در این بخش ها باشد و سبب افزایش عمر مفید تجهیزات و کارکرد آنها با دقت بالا شده و سهم قابل قبولی در کاهش آلودگی های زیست محیطی به واسطه کاهش مصرف سوخت های فسیلی و انرژی دارد.

مزایای اجرای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (BACS) ، (BEMS) ، (BMS) یا (BAS)

کاهش هزینه های ساکنان خانه سبز و مصرف انرژی / حذف اپراتور در بخش کنترل تجهیزات هوشمند سبب افزایش عمر مفید و کارکرد بهینه تجهیزات می شود ، عدم نیاز به سرویس و پیمانکاران دائمی جهت تعمیرات ناشی از کارکرد مداوم تجهیزات و کاهش هزینه ها به ایجاد کردن فضائی امن ، ایمن و سرشار از آرامش همراه با ایجاد شرایط مطلوب برای یک زندگی ایده آل

کاهش آلودگی های زیست محیطی و گازهای گلخانه ای به ایجاد قابلیت کنترل و پایش مانیتورینگ از تمامی فضاها و محیط در یک ساختمان – مدیریت هوشمندانه در اولویت بندی زمانی و از پیش برنامه ریزی شده جهت کاهش پیک بار یا اوج مصرف در زمان های خاصی از شبانه روز.

امکانات و قابلیت های فنی ، رفاهی و امنیتی خانه های هوشمند

ساختمان هوشمند با بهاء دادن به چهار مولفه ارزشمند که عبارتند از ، سیستم ها ، ساختار یا نحوه کارکرد ، سرویس و ارائه خدمات رسانی ، مدیریت و ایجاد رابطه ای منسجم و منظم میان آنها می باشد که توانسته آرزوی ایجاد ساختمانهای ایده آل از نظر مصرف انرژی و هزینه ها را به واقعیت نزدیکتر کند. ساختمان سبز یا هوشمند قابلیت های خود را به وسیله سیستم های کنترلی هوشمند در اختیار ساکنان قرار می دهد. که این سیستم ها عبارتند از:

سیستم های روشنائی ، سیستم اعلام و نشت و مقدار گاز در هوا ، سیستم اعلام و اطفای حریق ، سیستم های امنیتی و حفاظتی از قبیل سیستم اعلام سرقت و مقابله با آن ، دوربین های مدار بسته و سیستم کنترل تردد و سیستم تماس گیرنده تلفنی ، سیستم کنترل و اعلام دما ، رطوبت سنج و غیره می باشد.

خانه هوشمند Zigbee ارتباط بی سیم کنترل از راه دور ایمنی و آسایش (۱)

افزایش بی رویه جمعیت در طی یکصد سال گذشته و اتلاف منابع مالی و منابع طبیعی تجدید ناپذیر به عنوان یک چالش پیش رو از سوی دولتها مطرح شد. تمامی این مشکلات در نهایت منجر به ظهور دانش جدیدی به نام سیستم مدیریت هوشمند سازی ساختمان BMS شد. این فناوری در بخش های مختلف از قبیل خانگی ، بهداشتی ، کشاورزی و غیره جهت کاهش هزینه ها ، پایش و بهینه سازی مصرف انرژی طرح ریزی شده و با عنوان خانه سبز از سوی کارشناسان محیط زیست لقب گرفت. BMS دارای پروتکل های ارتباطی متنوعی است که یکی از این ها خانه هوشمند Zigbee در شبکه هوشمند سازی ساختمان می باشد که از تجهیزات و ماژول های فرستنده و گیرنده مختلفی جهت تبادل داده ها و اطلاعات دستوری و کنترلی سیستم استفاده می کند. این فناوری توانسته محیطی امن ، همراه با احساس آرامش ، مصرف بهینه انرژی و هزینه را به ساکنان و کاربران خانه هوشمند هدیه کند.

تکنولوژی خانه هوشمند Zigbee

تکنولوژی خانه هوشمند Zigbee تنها تکنولوژی باز بی سیم بر اساس تکنولوژی اینترنت اشیا (IOT) میباشد که امکان ارتباط هوشمند اشیا را با یکدیگر با هدف فراهم آوردن زندگی راحت و کارآمد میسر می سازد .

مزایای سیستم هوشمند بیسیم IOT

  • عدم نیاز به تغییر در ساختار سیم کشی ساختمان
  • قابل اجرا در ساختمانهای در حال ساخت یا ساخته شده
  • جلوگیری از کابل کشی پیچیده و هزینه های بالای آن
  • ارزانتر در مقایسه به سیستم کابلی
  • عدم نیاز به پنل کنترلی و تخصیص فضا جهت آن
  • راه اندازی و نصب آسان
  • کاربری ساده و آسان حتی برای کودکان و سالمندان
  • برنامه ریزی و سناریو پردازی بسیار ساده حتی توسط کاربران آماتور

روند و تغییرات پیش آمده در نحوه زندگی انسانها در عصر حاضر گسترش هرچه بیشتر ارتباطات را در پی دارد. گسترش ارتباطات از توسعه سیستم های مخابراتی، اینترنت و … آغاز شد و هم اکنون با توسعه روز افزون شبکه های اجتماعی مجازی به حد نهایی خود رسیده است. و باعث پدید آمدن فن آوری جدیدی به نام اینترنت اشیا گردیده است که در آن اشیا از طریق شبکه بیسیم و اینترنت با یکدیگر در تعامل قرار می گیرند.

پروتکل خانه هوشمند Zigbee

خانه هوشمند Zigbee یکی از پروتکل های سیستم هوشمند سازی ساختمان است که از استاندارد و قوانین حسگرهای بی سیم پیروی میکند. شبکه هوشمند ساختمان از تعدادی گره با تجهیزات سخت افزاری الکترونیکی ، الکتریکی، الکترومکانیکی، حرارتی و برودتی و غیره تشکیل شده است. این تجهیزات بوسیله محرکها یا حسگرهایشان اطلاعات و داده ها را از محیط پیرامون خود دریافت کرده و بوسیله سیگنالهای الکتریکی و امواج رادیویی RF اطلاعات و داده های جمع آوری شده را جهت ایمنی بیشتر در شبکه رمز نگاری نموده و از طریق رسانه انتقال که در این پروتکل از نوع بیسیم و هوا می باشد. به سوی گره یا پردازنده مرکزی ارسال می کنند. گره مرکزی بعد از انجام پردازش و رمزگشائی در پاسخ سیگنالهای رادیوئی را به صورت دستور جهت اجرای فرایندهای خاصی مجددا به تجهیزات یا گره های مورد نظر ارسال می کند و بدین وسیله بر رفتار و عملکرد تجهیزات در هر پالس و سیکل کاری نظارت دقیق و مستمر داشته و آنها را مورد کنترل ، پایش و ارزیابی قرار می دهد و می تواند مدیریت صحیحی بر عملکرد تجهیزات و نحوه بهینه سازی مصرف انرژی بر حسب اولویت بندی زمانی انجام شده داشته باشد.

خانه هوشمند و هوشمندسازی ساختمان BMS ، قسمت چهارم پروتکل BACnet

در این بخش به بررسی سه پروتکل LON، BACnet و KNX در خانه هوشمند و اتوماسیون ساختمان می پردازیم. پروتکل های BACnet و LON عمدتاً در اتوماسیون ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند و پروتکل KNX جهت هوشمند سازی منازل مسکونی به کار می رود.

پروتکل BACnet

پروتکل BACnet یکی از پروتکل های مربوط به اتوماسیون ساختمان و خانه هوشمند است. در واقع این پروتکل امکان انتقال اطلاعات بین سیستم ها و دستگاه های گوناگون را فراهم می کند. تا کنون پروتکل BACnet در سیستم های اتوماسیون ساختمان متعددی در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته است.

موردی که BACnet را از بقیه پروتکل ها متمایز می کند، ساختار انحصاری این پروتکل جهت اتوماسیون ساختمان است. برای مثال زمان بندی برای فن ها و ارسال پیام های مربوط به موقعیت پمپ ها توسط این پروتکل امکان پذیر است. در سال های اخیر توجه زیادی به پروتکل BACnet برای سیستم های اعلام حریق شده است. بدلیل حساسیت بالای این سیستم، شبکه ای که سیستم اعلام حریق را گزارش می دهد، می بایستی قابلیت اطمینان بالایی داشته باشد. این پروتکل تاکنون استانداردهای آمریکایی اروپایی، ISO و استانداردهای بیش از ۳۰ کشور را اخذ نموده است.

محتوای پیام های پروتکل BACnet

این پروتکل برای سرویس های متعددی که جهت ارتباط بین تجهیزات ساختمان استفاده می شوند قابل تعریف است و چگونگی انتقال پیام ها از یک دستگاه یا سیستم به دیگری را مشخص می نماید. پیام ها می توانند حاوی اطلاعات زیر باشند:

  • مقادیر ورودی و خروجی باینری (مانند روشن و خاموش بودن پمپ و باز و بسته کردن پنجره)
  • مقادیر ورودی و خروجی آنالوگ (مانند مقدار جریان مورد نیاز در یک سنسور دما و ولتاژ کنترلی برای یک شیرا
  • مقادیر ورودی و خروجی آنالوگ و باینری ترم افزاری (مانند خواندن میزان دما از یک سنسور دما)
  • اطلاعات زمان بندی
  • اطلاعات رخداد ها و هشدارها (مانند سنسور تشخیص حرکت و کنتاکت درب)
  • فایل ها (برای بالا بردن امنیت تنظیمات پیکر بندی)
  • منطق کنترلی

اینترفیس های پروتکل BACnet

اینترفیس های پروتکل BACnet عبارتند از:

  • RS232
  • RS485
  • Ethernet
  • (Point-To-Point (PTP
  • ARCNET

BACnet Objects

این استاندارد روش مشخصی را برای نمایش توابع هر کدام از تجهیزات، از قبیل ورودی ها و خروجی های آنالوگ و باینری، زمان بندی ها، لوپ های کنترلی و آلارم ها به وسیله تعریف مجموعه ای از اطلاعات مرتبط با آن که “Objects” نامیده می شوند، مشخص کرده است. “Objects” برای ارتباط با دستگاه ها و کاربری های آن ها در شبکه BACnet مورد استفاده قرار می گیرند. اگر هر دستگاه اتوماسیون ساختمان را به عنوان یک ست ساختار های اطلاعاتی یا Object در نظر بگیریم، یا این فرض که دستگاه ۴ خروجی دیجیتال و ۲ ورودی آنالوگ و ۱ کنترلر داشته باشد، آنگاه این دستگاه باید دارای یک Object به ازای هریک از این اجزا داشته باشد. هر Object دارای خصوصیات مشخصی (نام یا وضعیت کنونی) می باشد که *ی تواند خوانده یا نوشته شود. با استفاده Objects محی توان اطلاعات دستگاه خاصی リ إيدون دانستان چیزی درباره ساختار یا پیکربندی آن بازیابی کرد. با استقاده از Object دستگاه های تولید شده توسط شرکت

های مختلف می توانند به راحتی با هم کار کنند و همچنین می توان یک عملکرد مشابه را با سخت افزارها یا نرم افزارهای متفاوت پیاده سازی کرد. پروتکل BACnet تعداد ۵۰ Object را تعریف کرده است که در جدول زیر مشاهده می شود.

برای مثال Calendar Object به عنوان لیستی از تاریخ هایی که معنای خاصی (برای مثال لیست تعطیلات) برای زمان بندی تجهیزات مکانیکی دارند، بکار می رود.

دریافت اطلاعات بیشتر از Schneider Electric