نوشته‌ها

خانه هوشمند و ساختمان هوشمند چیست؟

خانه هوشمند و ساختمان هوشمند چیست؟

یک خانه هوشمند خانه ای می باشد که از دستگاه هایی در آن استفاده شود که به اینترنت متصل شده تا فعالیت هایی از قبیل روشنایی ، گرمایش و سرمایش و همچنین دیگر سیستم های موجود در خانه را به صورت از راه دور کنترل و مانیتور کند .

تکلنولوژی خانه هوشمند با نام خودگردان سازی خانه نیز شناخته می شود که برای صاحبان خانه امنیت راحتی و صرفه جویی در پول و انرژی به همراه دارد و به آنان اجازه میدهد وسایل هوشمند را حتی با یک گوشی تلفن همراه هوشمند ساده و به همراه یک برنامه مدیریت خانه هوشمند کنترل کنند . جزئی از پروژه «اینترنت اشیا» در سیستم خانه های هوشمند ، به وسایل و سیستم مرکزی اجازه همکاری با یکدیگر را فراهم میکند همچنین اطلاعات مصرف انرژی و تنظیمات عملکرد خودکار را میتوانند به صاحب خانه بدهند و بر اساس تنظیمات صاحب خانه دستگاه ها فعالیت اتوماتیک داشته باشند .

 

پیدایش خانه های هوشمند

در سال ۱۹۷۵ رویای جتسون ها به حقیقت پیوست و سیستم X10 ساخته شد ، سیستم x10 یک پروتکل ارتباطی برای خانه های هوشمند بود . این سیستم امواجی رادیویی شامل اطلاعات را با فرکانس ۱۲۰KHz وارد سیم کشی و کلید و پریز خانه میکرد ، محتوای این امواج دستوراتی بودند که برای دستگاه ها مشخص میکرد چه زمانی فعالیت بکنند . برای مثال یک فرستنده امواجی در سیم کشی خانه ارسال میکرد که دستگاهی خاص در زمانی تایین شدهخ روشن شده و شروع به کار کند .

هرچند باید گفت که سیستم سیم کشی برق برای انتقال امواج طراحی نشده و روی امواج نویز می انداخت ، برای همین به طور کامل نمیشد به پروتکل X10 اعتماد کرد . گاهی اوقات سیگنال ها در مسیر گم می شدند و گاهی اوقات هم زمانی که یک جریان ۲۲۰ ولت تبدیل به یک منبع تغذیه برای یک جفت جریان ۱۱۰ ولت می شد (که در امریکا رایج است) سیگنال ها منحرف و یا منهدم می شدند . X10 یک پروتکل یک طرفه بود که فقط دستورات را برای دستگاه ها ارسال میکرد و زمانی که دستورات به دستگاه هوشمند مورد نظر میرسدند ، آن دستگاه هوشمند نمیتوانست اطلاعات و دیتایی به سیستم مرکزی ارسال کند ، البته که بعد ها سیستم X10 با پروتکل دو طرفه ساخته و وارد بازار شد که از قیمت بالاتری برخوردار بودند.

 

خانه هوشمند

خانه هوشمند

زمانی که شرکت “insteon” که یک شرکت هوشمند سازی خانه ها بود در سال ۲۰۰۵ میلادی به صحنه آمد ، تکنولوژی طراحی کرد که سیم های الکتریکی را با امواج بی سیم هماهنگ و یکپارچه سازی میکرد . دیگر پرتکل های هوشمند سازی از جمله “zigbee” و “Z-Wave” از آن زمان به بعد با سیستم X10 یکپارچه شدند و مشکلات این سیستم را برطرف کردند ، همچنین سیستم X10 به صورت سیستمی که به طور وسیع در سیستم های ارتباطی نصب شده تا به امروز باقی مانده.

 

آزمایشگاه “نست  Nest” در سال ۲۰۱۰ تاسیس شد و اولین محصول خود یعنی “ترموستات هوشمند نست” را در سال ۲۰۱۱ وارد بازار کرد . این شرکت همچنین دوربین های امنیتی و دستگاه تشخیص مونواکسید کربن را ساخت . بعد از همکاری با شرکت گوگل در سال ۲۰۱۵ این شرکت در همان سال به یکی از زیر مجموعه های شرکت بزرگ “Alphabet Inc” تبدیل شد.

 

 

در سال ۲۰۱۲ شرکت “smart things Inc” یک کمپین بزرگ را شروع کرد و سرمایه ای معادل ۱٫۲ میلیون دلار کمک نقدی برای ساخت سیستم خانه ی هوشمند خود جمع کرد . علاوه بر کمک های دیگر این شرکت در اگوست سال ۲۰۱۳ وارد بازار شد که در سال ۲۰۱۴ به همکاری با سامسونگ در آمد .

اخیرا شرکت های دیگر همچون “آمازون Amazon” ، “اپل Apple” و “گوگل Google” محصولات مربوط به خانه ی هوشمند خود را وارد بازار کرده اند . همچون : “amazon echo”  و “apple homekit” و “google home” .

خانه هوشمند

خانه هوشمند

مثال هایی از تکنولوژی های خانه ی هوشمند

تقریبا در تمام زمینه های زندگی که تکنولوژی به آنان وارد شده همچون چراغ ها و ماشین لباس شویی و ماشین ضرف شویی و غیره شرکت ها در حال ساخت دستگاه های هوشمند میباشند :

  • تلویزیون های هوشمندی که با وصل شدن به اینترنت محتوای فیلم و موسیقی را در هر زمان که میخواهید میتوانند فراهم و پخش کنند و بعضی از این تلویزیون ها هم با فرامین اشاره و دستورات صوتی کار میکنند .
  • لامپ و چراغ های شرکت فیلیپس که توانایی تشخیص حضور افراد در محیط را دارند و میتوانند نور مورد نیاز را تنظیم کنند . همچنین لامپ های هوشمند می توانند میزان نور خود را با روشنایسی روز تنظیم کنند .
  • دماپا یا ترموستات های هوشمند ، همچون ترموستات شرکت “نست” که دارای فرستنده وای فای داخلی می باشد به کاربران اجازه می دهد که دمای خانه را مانیتور ، برنامه ریزی و به صورت از راه دور کنترل کنند.همچنین این ابزار رفتار و عادات صاحب خانه را یاد می گیرد تا با تنظیم شرایط محیطی مطابق با عادات صاحب خانه ، بالاترین میزان راحتی و آرامش را برای ساکنین منزل فراهم آورد .
  • قفل ها و در باز کن های هوشمند که می توانند به کاربران اجازه دسترسی بدهند یا به برخی دیگر اجازه ندهند . همچنین قفل های امنیتی می توانند ساکنین خانه و مالکان را شناسایی کنند و زمانی که این افراد در نزدیکی هستند برایشان در را باز می کنند .
  • دوربین های امنیتی هوشمند که با کمک آنها ساکنین خانه این توانایی را دارند که در زمانی که از خانه دورند و یا به تعطیلات میروند از راه دور خانه خود را مشاهده کنند و زیر نظر داشته باشند ، همچنین دوربین های امنیتی هوشمند این توانایی را دارند که تفاوت میان ساکنین و مراجعه کنندگان و حوانات داخلی و همچنین سارقان را از هم تفکیک و تشخیص دهد و در مواقعی که رفتار مشکوکی مشاهده شد میتوانند به صاحب خانه اطلاع دهد .
  • سیستم نگهداری از حیوانات خانگی که میتوانند در زمان مشخصی و با کنترل صاحب خانه به حیوان خانگی غذا بدهد. همچنین سیستم آبرسان و آب پاش گیاه و چمن که میتوانند در زمان مشخص شده گیاه و چمن را آبیاری کند .
  • تجهیزات هوشمند آشپزخانه ای در تمام زمینه ها وجود دارند ، از جمله قهوه ساز های هوشمند که به محض اینکه الارم بیدار باش صاحب خانه خاموش شد برای او یک فنجان قهوه تازه درست میکند و یا یخچال فریزر های هوشمندی که میتوانند تاریخ انقضای اقسام و غذاهایی که در آن قرار میدهید در خود نگه داشته و در صورت منقضی شدن به صاحب خانه اطلاع دهد . همچنین آرام پز ها و تستر ها هوشمند و حتی ماشین های لباس شویی و خشک کن های هوشمند که قابل برنامه ریزی می باشند .پ
  • سیستم نگهداری خانه هوشمند که قابلیت های فراوانی دارد برای مثال زمانی که نوسانی در جریان برق احساس شود برق خانه را قطع می کند تا از شوک وارد شدن به دستگاه های خانه جلوگیری کند و یا می تواند مشکلات آب و یا یخ زدن لوله ها را تشخیص دهد و آب را قطع کرده تا از ترکیدن لوله ها جلوگیری شود.

 

خانه هوشمند

خانه هوشمند

مزایا و معایب خانه هوشمند

یکی از مزایای استفاده از اتوماسیون خانگی، ایجاد آرامش برای صاحب خانه هاست که به آنها اجازه می دهد خانه های خود را از راه دور نظارت کند و دچار مشکلاتی مانند روشن ماندن قهوه ساز و باز ماندن درب خانه زمانی که شخص به بیرون خانه میرود نشوند .

خانه های هوشمند برای افراد سالخورده نیز مفید هستند، نظارت بر این که می تواند سالمندان را به راحتی و با خیال راحت به در خانه بمانند و دیگر نیازی به رفتن به یک خانه سالمندان نیست همچنین دیگر نیاز به مراقبت و کمک ۲۴ ساعته شخص دیگری همچون پرستار نیست .

جای تعجبی نیست که خانه های هوشمند می توانند تنظیمات کاربر را جابجا کنند. به عنوان مثال، به محض ورود به خانه، درب گاراژ باز خواهد شد، چراغ ها روشن می شوند، شومینه شروع به کار می کند  و آهنگ های مورد علاقه کاربر از سیستم صوتی هوشمند پخش می شود .

اتوماسیون خانگی همچنین به مصرف کنندگان کمک می کند تا کارایی تجهیزات را بهبود بخشند. مثلا به جای روشن گذاشتن سیستم سرمایشی در تمام طول روز ، یک سیستم خانه هوشمند می تواند بر پایه رفتار های شما و زمان رفت و آمد در خانه خانه را در ساعات خاصی و به میزان مشخصی خنک کند . همین امر برای لوازم خانگی نیز انجام می شود. و با یک سیستم آبیاری هوشمند، چمن شما فقط در صورت نیاز و با مقدار دقیق آب مورد نیاز آبیاری می شود. با اتوماسیون خانگی، انرژی، آب و سایر منابع به طور موثرتری مورد استفاده قرار می گیرند که به صرفه جویی در منابع طبیعی و پول برای مصرف کننده کمک می کند .

با این حال، سیستم های اتوماسیون خانه در تلاش برای تبدیل شدن به جریانی اصلی هستند. نقص خانه های هوشمند پیچیدگی درک آنهاست؛ برخی از افراد با تکنولوژی مشکل دارند و یا اولین مزاحمت را بر آن می گذارند. سازندگان خانه های هوشمند و طرفدارانش در تلاش برای کاهش پیچیدگی و بهبود تجربه کاربر برای ایجاد آرامش و راحتی در تمام سطوح فنی می باشند .

برای اینکه سیستم های اتوماسیون خانگی واقعا موثر باشند، دستگاه ها باید بدون در نظر گرفتن تولید کنندگان، باید مکمل یکدیگر باشند. همانطور که می دانید هنوز هیچ استاندارد طلایی برای اتوماسیون خانگی وجود ندارد. با این حال، طرفداران این تکنولوژی با هم کاری با شرکت های سازنده در تلاش اند تا از مکمل شدن تجهیزات و یکپارچه شدن آنها با هم مطمئن شوند .

یکی دیگر از مسائل و مشکلات مهم ، امنیت خانه است. بنا به یک گزارش در سال ۲۰۱۶ شرکتی دریافت که ۸۰ درصد از مصرف کنندگان ایالات متحده در مورد امنیت اطلاعات خانه هوشمند خود نگران هستند. اگر هکرها قادر به نفوذ به یک دستگاه هوشمند باشند، می توانند به طور کامل چراغ ها و هشدارها را خاموش کنند و درب ها را باز کنند، بدون اینکه وارد خانه شوند علاوه بر این، هکرها می توانند به شبکه صاحب خانه دسترسی داشته باشند، که منجر به حملات بدتر یا اکسفیلتراسیون داده ها می شود. در اکتبر سال ۲۰۱۶،شخصی توانست بخشی از یک شرکت را از کار بیاندازد که این کار با انجام یک نوع اتک سایبری (DDoS) به دوربین های امنیتی ظعیف و روتر ها انجام گرفت.

بسیاری از مخالفان خانه هوشمند نگران اطلاعات حریم خصوصی هستند. داده های شرکت NTT بیانگر آن است که ۷۳ درصد از مصرف کنندگان نگران حفظ حریم خصوصی و داده های به اشتراک گذاشته شده توسط دستگاه های خانه هوشمند خود هستند. در حالی که تولیدکنندگان دستگاه های هوشمند و تولید کنندگان پلتفرم ممکن است داده های مصرف کننده را جمع آوری کنند تا محصولات خود را مناسب تر کنند یا خدمات جدید و بهبود یافته را برای مشتریان ارائه دهند، اعتماد و شفاف سازی برای کاربران محصولات هوشمند ضروری است.

 

چگونگی کارکرد خانه هوشمند

خانه های تازه ساخته شده اغلب با زیرساخت های مورد نیاز خانه های هوشمند ساخته می شوند. از سوی دیگر، خانه های قدیمی تر می توانند با فن آوری های هوشمند به روز شوند. در حالی که بسیاری از سیستم های خانه هوشمند هنوز در سیستم X10 یا Insteon اجرا می شوند، بلوتوث و Wi-Fi محبوبیت بیشتری به دست آورده اند.

ZigBee و Z-Wave از دو نوع رایج ترین پروتکل های ارتباطات اتوماسیون خانگی در حال استفاده هستند. هر دو از تکنولوژی شبکه مش استفاده می کنند، آنها از سیگنال های رادیویی کوتاه برد و کم قدرت برای اتصال تجهیزات خانه های هوشمند استفاده می کنند. اگر چه هدف هر دو شرکت اتصال و ارتباط میا تجهیزات و سیستم هاست اما Z-Wave رنجی تا حدود ۳۰ متر دارد و  رنج Zigbee در حدود ۱۰ متر است . تراشه های ZigBee از شرکت های مختلف در دسترس هستند، در حالی که تراشه های Z-Wave تنها از شرکت Sigma در دسترس هستند.

یک خانه هوشمند ، مجموعه ای از دستگاه های هوشمند و لوازم منحصر به فرد نیست، بلکه دستگاه هایی هستند که با یکدیگر کار می کنند تا یک شبکه کنترل از راه دور ایجاد کنند. همه دستگاه ها توسط یک کنترلر اتوماسیون خانگی اصلی کنترل می شوند، که اغلب به عنوان یک مرکز هوشمند شناخته می شود. هاب خانه هوشمند، یک دستگاه سخت افزاری است که به عنوان نقطه مرکزی سیستم خانه هوشمند عمل می کند و قادر به شناسایی، پردازش داده ها و برقراری ارتباط بی سیم است. و این تمام دستگاه های هوشمند را به یک برنامه خانه ی هوشمند متصل می کند که می تواند توسط مالکین خانه از راه دور کنترل شود. نمونه هایی از هاب های خانه هوشمند عبارتند از Amazon Echo، Google Home، Insteon Hub Pro، samsungSmartThings و Wink Hub و …

برخی از سیستم های خانه های هوشمند را می توان از همان مراحل اولیه اجرا کرد، به عنوان مثال، با استفاده از Raspberry Pi یا دیگر مدل های اولیه می شود اینکار را انجام داد . دیگر دستگاه ها را می توان به عنوان یک پلتفرم خانه هوشمند که شامل قطعات مورد نیاز برای شروع یک پروژه اتوماسیون خانه می باشد تهیه کرد.

در سناریوهای ساده خانه های هوشمند، فعالیت ها می توانند از نوع زمان بندی شده یا فعالیت های اتوماتیک باشند . رویدادهای زمانبندی شده بر اساس ساعت کار می کنند ، به عنوان مثال، پرده ها را در ساعت ۶:۰۰ بعد از ظهر پایین می آیند ، در حالی که فعالیت های اتوماتیک به سیستم خودکار بستگی دارد؛ برای مثال، هنگامی که گوشی هوشمند مالک به داخل خانه وارد می شود ، قفل هوشمند باز می شود و چراغ های هوشمند روشن می شوند.

یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی (AI) در سیستم های خانه های هوشمند به میزان قابل توجهی محبوب شده اند ، این فناوری ها اجازه می دهد برنامه های کاربردی اتوماسیون خانگی برای انطباق با محیط های خود هماهنگ شوند ، به عنوان مثال، سیستم های صوتی فعال مانند Amazon Echo یا Google Home شامل دستیارهای مجازی هستند که باعث می شوند خانه های هوشمند ترجیحات و الگوهای رفتاری ساکنین را یاد بگیرند  و فعالیت ها را شخصی سازی کنند.