مقدمه

از اوایل دهه هفتاد تا به امروز فعالیت‌‌های بسیاری در زمینه پاسخگویی به نیازهای رو به رشد بشریت در خصوص زندگی مرفه با بهره‌گیری از سیستم‌‌های هوشمند و خودکار توسط گروه‌‌های مهندسی و صنایع مختلف صورت گرفته است. رشد فناوری‌‌های نوین در زمینه ارتباطات و اطلاعات و توسعه عملیات محاسباتی همه جانبه و فراگیر در علوم رایانه زمینه را برای ارتباط ساده‌تر انسان و ماشین فراهم کرده است به گونه‌ای که بهره‌گیری از فناوری‌‌های ارتباطات و اطلاعات در زندگی روزمره بشریت امری غیر قابل اجتناب است. این رویکرد منجر به خلق فناوری ساخت خانه‌‌های هوشمند شده است که بواسطه سیستم‌‌های کنترلی هوشمند با تعامل و ارتباطی مستقیم با یکدیگر شرایط را برای زندگی بهتر و مقرون به صرفه در مصرف انرژی فراهم کرده است.

برای دستیابی به این هدف زیر سیستم‌‌های فعال یک ساختمان باید به صورت یکپارچه کنترل شوند. پروتکل KNX یکی از محبوبت ترین استانداردهای جهانی در این زمینه است که توانسته به عنوان راه کاری برای سیستم‌‌های اتوماسیون منازل، سیستم‌‌های تهویه مطبوع، کنترل نور و انرژی در رقابت با دیگر استانداردهای مشابه پیروز شود.

KNX چیست؟

KNX توسط انجمن KNX مدیریت شده و شرکت‌‌های تولید کننده محصولات KNX مرتبط با خانه‌هایهوشمند عضو این انجمن و زیر نظر آنها هستند. پروتکل KNX به عنوان یک استاندارد ارتباطی و شبکه مبتنی بر OSI شناخته می‌شود که با هدف هوشمند سازی ساختمان طراحی شده است. این استاندارد در مقایسه با سه پروتکل قبلی EIB، EHS و BatiBUS موفق تر بوده و محبوبیت روز افزونی در صنعت هوشمند سازی منازل کسب کرده است.

در سیستم‌های ساختمانی هوشمند به منظور مدیریت کلیه زیر ساخت‌ها، داده‌‌های کنترلی از طریق خطوط ارتباطی به آنها منتقل می‌شود. به بیان ساده‌تر تمامی‌ دستگاه‌‌های مختلف و اجزای مستقل به منظور تضمین عملکرد یکپارچه و منسجم سیستم باید از طریق یک زبان مشترک در کوتاه‌ترین زمان ممکن با یکدیگر در ارتباط باشند. پروتکل KNX تمامی ‌دستگاه‌‌ها و تجهیزات ساختمانی منطبق با استاندارد KNX را از طریق گذرگاه داده به یکدیگر متصل کرده و امکان تبادل اطلاعات برای آنها را بواسطه دستورالعمل‌های کنترلی فراهم می‌کند. سنسورهای اندازه‌گیری و تجهیزات کنترلی از قبیل سیستم‌‌های امنیتی، روشنایی، پرده‌ها، صوتی و تصویری، مدیریت انرژی، گرمایش، تهویه و سیستم‌‌هایتهویه مطبوع، سیستم‌‌های نظارتی و هشدار، کنترلرهای از راه دور و موارد مشابه در ارتباط با گذرگاه داده بوده و از طریق پروتکل KNX با یکدیگر مرتبط شده و به عنوان یک سیستم یکپارچه و بدون نیاز به مراکز کنترل اضافی از طریق سیستم مدیریتی یکنواخت نظارت می‌شوند.

KNX قادر به پوشش دهی تمامی ‌ساختمان‌ها اعم از مسکونی، اداری، تجاری، هتل‌ها و … است و برای هر سناریوی کنترلی پیشنهاد منحصربه فرد و سخت افزار مناسبی را ارائه می‌دهد.

کنترل و نظارت بخش‌های مختلف بواسطه KNX

مدیریت انرژی· نظارت بر شبکه و اوج تقاضا ·         شناسایی جریان و شمارش پالس‌های انرژی ·         اندازه گیری بار و نظارت بر اتلاف انرژی ·         ثبت داده و دسترسی به آن
کنترل روشنایی· سوئیچینگ و تضعیف نور ·         تنظیم خودکار سطح روشنایی ·         کنترل میزان نور ثابت ·         کنترل‌های زمان بندی شده ·         نورپردازی محیطی ·         دروازه‌های DALI
کنترل دید پنجره ها، تنظیم پرده و کرکره· کنترل مرکزی و گروهی ·         موقعیت دهی از پیش تعیین شده ·         ردیابی جهت تابش نور خورشید ·         تنظیم بر اساس شرایط آب و هوایی ·         محافظت در برابر باد و بارندگی ·         تنظیم در حالت ایمنی ·         دروازه‌های SMI
کنترل سیستم‌های تهویه مطبوع· کنترل خودکار و مرکزی ·         مدهای عملیاتی زمان بندی شده ·         کنترل شرایط اتاق‌های فردی ·         برنامه‌های ایمنی ·         کنترل شیر‌های آب ·         کنترل گرمایش کف ·         کنترل واحد فن کویل ·         کنترل سیستم‌های گرمایشالکتریکی
حفاظت و ایمنی· دسترسی به درب‌ها و نفوذ بیگانه ·         تشخیص دود ·         تشخیص نقص فنی در سیستم ·         فناوری‌های پیشگیری از خطر ·         شبیه سازی حضور ·         نظارت بر گسل
واحدهای عملیاتی و  کنترل مجازی· کنترل‌های مجازی به واسطه رایانه‌های شخصی، تبلت‌ها و گوشی‌های هوشمند ·         سوئیچ‌ها و کلید‌های فشاری ·         پنل‌های تصویری و لمسی ·         ریموت کنترلر‌های IR ·         سرور‌های وب ·         WAP ·         PDA
دسترسی و اتوماسیون از راه دور· توابع منطقی ·         توابعی زمان بندی شده ·         سیستم‌های نظارت ·         دسترسی به اینترنت ·         کنترل و برنامه نویسی از راه دور ·         ارسال پیام

پیکربندی‌های مختلف برای KNX

استاندارد KNX این اجازه را به هر تولیدکننده می‌دهد تا بر اساس نیاز و شرایط بازار پیکربندی ایده‌آل و مناسبی را برای دستیابی به هدف مورد نظر خود انتخاب کند. به طور کلی دو حالت مختلف پیکربندی S-Mode  (حالت سیستمی) و E-Mode ( حالت ساده) در این استاندارد رایج است. پیکربندی S-Mode  مکانیزم کاملا پیشرفته و منظمی‌ را برای تحقق توابع کنترلی ساختمانی پیچیده فراهم می‌کند. تجهیزات سیستم در این حالت توسط ابزارهای نرم‌افزاری مشترک (ETS) از طریق یک رایانه شخصی برنامه‌ریزی و پیکربندی می‌شوند. در این حالت تمامی ‌اطلاعات مربوط به نصب و راه‌اندازی تجهیزات در پایگاه داده‌های مربوط به تولیدکنندگان محصولات ثبت و قابل دسترس است. پیکربندی حالت سیستمی‌ بالاترین درجه انعطاف‌پذیری را در خصوص توابع کنترلی ارائه داده و برای نصب و راه اندازی در پروژه‌های بزرگ در نظر گرفته شده است.

روش پیکربندی نصب آسان یا E-Mode بر اساس دستورالعمل‌های ابتدایی KNX قابل اجرا بوده و بر خلاف حالت قبل بدون نیاز به رایانه شخصی و با استفاده از کنترل کننده‌های مرکزی یا کلیدهای تعبیه شده بر روی تجهیزات قادر به راه اندازی سیستم خواهید بود. تجهیزات سیستم بر اساس پیکربندی E-Mode از قبل برنامه ریزی شده و بر اساس توابع پیش فرض و دستورالعمل‌های ابتدای کار می‌کنند.  محصولات موجود در این پیکربندی از قابلیت و انعطاف‌پذیری کمتری برخوردار بوده و برای نصب در پروژه‌های سطح متوسط در نظر گرفته شده‌اند.

ملزومات راه‌اندازی KNX

KNX به عنوان یک گذرگاه ارتباطی طیف وسیعی از ارتباطات بین سیستم‌های کنترلی ساختمان را فراهم می‌کند. به منظور ارتباط و انتقال داده بین تجهیزات مختلف اغلب از زوج سیم‌های به هم تابیده، خطوط انتقال جریان، فرکانس‌های رادیویی و IP اترنت استفاده می‌شود. انتقال رسانه‌ها به سادگی با استفاده از کوپلرهای رسانه KNX میسر می‌گردد.

از طرح اولیه تا نهایی شدن پروژه برای پیاده‌سازی و راه‌اندازی سیستم‌های KNX لازم است به سوالات زیر پاسخ داده شود:

• کدام یک از گذرگاه‌های ارتباطی KNX مناسب بوده و باید استفاده شود؟
• کدام نرم‌افزار پاسخگوی مناسبی برای نیازهای کنترلی و راه‌اندازی KNX است؟
• از چه نوع فرمتی برای داده‌ها باید استفاده شود و چگونه باید برنامه‌نویسی شوند؟
• از چه نوع تجهیزات سخت افزاری برای طراحی سیستم باید استفاده شود؟
• آیا تجهیزات و المان‌های استفاده شده از استانداردهای لازم منطبق با KNX به درستی پشتیبانی می‌کنند؟
• چگونه باید سیستم و تجهیزات را راه‌اندازی نمود به عنوان مثال کدام یک از حالت‌های پیکربندی را پشتیبانی می‌کنند؟
• آیا پشتیبان فنی وجود دارد تا در طی توسعه سیستم از آن کمک گرفت؟
• دریافت گواهی‌نامه‌های مربوطه چگونه باید انجام شود؟

هوشمند سازی ساختمان