انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان 

هوشمند سازی ساختمان بر پایه پروتکل‌های ارتباطی مختلف تکیه می‌کنند تا تبادل و کنترل داده‌ها را بین دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف در یک ساختمان فراهم کنند. هر پروتکل هدف خاصی را دنبال می کند و مزایا و معایب خود را دارد. در اینجا چند پروتکل رایج مورد استفاده در هوشمند سازی و جزئیات کلیدی آنها را بررسی خواهیم کرد.

پیشنهاد میشود برای آشنایی بیشتر با هوشمند سازی مقاله ( هوشمند سازی چیست را مطالعه فرمایید)

انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان به لحاظ پیاده سازی به دو دسته سیمی و بیسیم تقسیم بندی میشوند. 

پیشنهاد میشود برای اطلاعات بیستر مقاله خانه هوشمند سیمی یا بیسیم را مطالعه فرمایید.

هوشمند سازی بیسیم :

در مدل هوشمند سازی بی­سیم دیگر نیازی به سیم کشی برای هوشمند سازی در ساختمان نیست و ارتباط تمامی تجهیزات به صورت وایرلس و از طریق پروتکل های اختصاصی بیسیم میباشد. نصب سیستم هوشمندسازی بی‌ سیم در خانه آسان است و شما مجبور نیستید که تعداد زیادی از کابل‌ها را به سیستم متصل کنید.  علاوه‌ بر این، ارتقا و بروزرسانی سیستم بی سیم هزینه زیادی ندارد و به‌آسانی انجام می‌شود. از معایب سیستم هاب بیسیم این است که  ممکن است در خانه شما نقاط کوری وجود داشته باشد که سیستم بی سیم نتواند سیگنال‌های خود را به آن‌ها ارسال کند. علاوه‌براین، برخی از دستگاه‌ها در خانه ممکن است باعث مداخله در ارسال سیگنال‌های سیستم شوند.

انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان بیسیم :

• مادون قرمز : 

یکی از ساده ترین و قابل اطمینان ترین پروتکل هاست که معمولاً ارتباط یک طرفه را ارائه می دهد. از مزایای پروتکل مادون قرمز این است که انتقال داده‌ها در آن‌ها نیازمند صرف برق زیادی نیست و نصب آن‌هم هزینه زیادی نمی‌برد. همچنین، پروتکل مادون قرمز امنیت بالایی دارد  دلیل آن‌ هم این است که سیگنال‌هایی که در شبکه مادون قرمز انتقال داده می‌شوند نمی‌توانند از اتاق یا سالن بیرون بروند.

• بلوتوث :

بلوتوث یک پروتکل رادیویی بی سیم است که از باند 2.4 گیگاهرتز استفاده می کند. این سیستم به‌عنوان یک راه‌اندازی Master/Slave اجرا می‌شود، که در آن یک دستگاه به‌عنوان اصلی و حداکثر هفت دستگاه به‌عنوان Slave عمل می‌کنند. دستگاه‌ها می‌توانند نقش‌ها را تغییر دهند. این پروتکل  با برد کوتاه (حدود 10 متر) که اغلب در تلفن ها، هدفون ها و بلندگوها استفاده می شود.

• وای فای :

وای فای به دلیل استفاده همه جانبه از آن در سایر برنامه های روزمره، ساده ترین و احتمالاً قوی ترین مسیر ارتباطی را برای راه حل های خانه هوشمند ارائه می دهد. اکثر خانه ها از قبل دارای روترهای WiFi هستند که استقرار دستگاه های خانه هوشمند مبتنی بر WiFi را آسان تر و ارزان تر می کند. معماری مبتنی بر IP آن، استقرار برنامه های مبتنی بر اینترنت اشیا را نسبت به سایر پروتکل ها نسبتاً آسان تر و ساده تر می کند. کاربرد و کاربری آسان ، نصب و راه اندازی آسان ، قابلیت گسترش پذیری بسیار آسان ، هزینه های بسیار پایین جهت نصب و راه اندازی و  در دسترس بودن وای فای این پروتکل را به یکی از محبوبترین و پر طرفدار ترین پروتکل بیسیم در خانه هوشمند تبدیل کرده است.

• Zigbee :

Zigbee یک پروتکل بی سیم است که در یک شبکه مش کار می کند. یعنی از دستگاهی برای انتقال سیگنال به دستگاه های دیگر استفاده می کند و شبکه را تقویت و گسترش می دهد. در فن آوری Zigbee طراحی به نحوی است که سیگنال های رادیویی دیجیتال با انرژی کم در شبکه های (PAN) با وسعت و برد کم توزیع می شود. این پروتکل از سرعت داده تا 250 کیلوبیت در ثانیه پشتیبانی می کند و می تواند در فرکانس 2.4 گیگاهرتز کار کند. قابلیت همکاری قوی با حداکثر 65000 دستگاه در هر شبکه دارد. همچنین از انتقال امن داده ها از طریق رمزگذاری AES-128 پشتیبانی می کند.

• Z-wave :

Z-Wave یکی از دیگر از پروتکل های ارتباطات بی سیم استاندارد باز است که برای اتوماسیون خانگی استفاده می شود. از شبکه مش برای انتقال پیام ها بین دستگاه ها استفاده می کند. این در معماری شبکه مش مشابه Zigbee عمل می کند، اما در باند 908 مگاهرتز کار می کند. تأخیر کم و تداخل کم را ارائه می دهد اما در مقایسه با پروتکل های دیگر دارای توان عملیاتی بسیار کمتری است. از نظر فنی، تفاوت اصلی بین این دو در خروجی داده است Z-Wave تقریباً 6 برابر کندتر از Zigbee است. با این حال، برای پوشش همان محدوده زیگبی به انرژی کمتری نیاز دارد. 

هوشمند سازی سیمی:

این روش برای هوشمند سازی از بستر سیمی استفاده خواهد شد. اجزا و تاسیسات از طریق کابل کشی و تابلو برق باهم در ارتباط هستند. در ساده ترین سیستم های سیمی یا کابلی ارتباط دیتا میان تجهیزات  با دو یا چهار رشته سیم برقرار می شود. پروتکل‌های هوشمند سیمی برعکس بی سیم، برای بیمارستان‌ هوشمند، هتل‌ها و سایر محیط‌های صنعتی در کل مکان‌هایی با گستردگی زیاد، کاربرد دارد.در حقیقت مدیریت ساختمان  BMS در بعد گسترده با استفاده از پروتکل های سیمی شناخته شده و قابل پیاده سازی است.مزایای سیستم با سیم این است که دیگر شما نگران قطع شدن ناگهانی سیستم یا مداخلات در سیگنال‌ها از طرف دستگاه‌های دیگر نیستید. سیستم‌های سیمی می‌توانند برای کاربردهای ساده یا پیچیده به کار بروند و از این لحاظ بسیار کاربردی هستند.

انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان سیمی:

 Modbus 

 Modbus توسط Modiconدر سال 1979 توسعه داده شد. در ابتدا برای استفاده با کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی Modicon (PLC) طراحی شد و بعداً به عنوان یک استاندارد باز پذیرفته شد.  Modbus یک پروتکل ارتباطی صنعتی محبوب است که در اتوماسیون ساختمان و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می شود. به بیان ساده، مدباس روشی است که برای انتقال داده از طریق خطوط سریال بین تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. Modbus یک پروتکل master-slave است که در آن یک دستگاه (Master) ارتباط با سایر دستگاه ها (Slave) را آغاز می کند. معمولاً برای کارهای ساده جمع آوری و کنترل داده ها استفاده می شود.  Modbus می تواند از طریق ارتباط سریال (Modbus RTU) یا اترنت (Modbus TCP/IP) کار کند.

 BACnet :

BACnet یک پروتکل ارتباطی باز است که به طور خاص برای سیستم های اتوماسیون و کنترل ساختمان طراحی شده است. این امکان همکاری بین دستگاه های تولید کنندگان مختلف را فراهم می کند. BACnet از انواع داده ها و اشیاء مختلف پشتیبانی می کند و آن را برای برنامه های مختلف همه کاره می کند. از معماری سرویس گیرنده-سرور برای ارتباط استفاده می کند.   BACnet می تواند از طریق اترنت (BACnet/IP)، RS-485 (BACnet MS/TP یا شبکه های مبتنی بر IP کار کند.پروتکل BACnet تعدادی سرویس را تعریف می کند که برای برقراری ارتباط بین دستگاه های ساختمانی استفاده می شود. خدمات پروتکل شامل Who-Is، I-Am، Who-Has، I-Have است که برای کشف دستگاه و شیء استفاده می شود. خدماتی مانند Read-Property و Write-Property برای به اشتراک گذاری داده ها استفاده می شود. 

KNX :

KNX توسط سه انجمن اروپایی توسعه داده شد. KNX یک پروتکل استاندارد است که به طور گسترده در اروپا برای کنترل خانه و ساختمان استفاده می شود. این امکان ارتباط بین دستگاه های مختلف از تولید کنندگان مختلف را فراهم می کند.   KNX برای ارتباطات قابل اعتماد و قابل اجرا طراحی شده است، از عملکردهای مختلف برای کنترل روشنایی، تهویه مطبوع، امنیت و غیره پشتیبانی می کند. KNX می‌تواند روی شبکه‌های جفت تابیده، خط برق یا اترنت کار کند.این سیستم نیازی به یک بخش کنترل مرکزی مانند PC ندارد، زیرا همه‌ی تجهیزات BUS یک سیستم هوشمند مخصوص به خود دارند. بنابراین این سیستم قابلیت اجرا در پروژه‌های کوچک مانند آپارتمان‌ها و هم پروژه‌های بزرگ مثل هتل‌ها را دارد.

LonWorks: 

LonWorks توسط Echelon Corporation در اواخر دهه 1980 توسعه یافت. Echelon پلت فرم LonWorks را برای ایجاد یک پروتکل ارتباطی استاندارد برای دستگاه های اتوماسیون ساختمان معرفی کرد. LonWorks پروتکلی است که معمولاً در سیستم های اتوماسیون و کنترل ساختمان استفاده می شود. این مبتنی بر یک مدل ارتباطی همتا به همتا است و به طور گسترده در برنامه های کاربردی مختلف استفاده می شود.   LonWorks یک توپولوژی شبکه انعطاف پذیر ارائه می دهد.پروتکل LonWork، به منظور برقراری ارتباط میان انواع کنترل‌گرها و سرورهای مرکزی در سیستم‌های هوشمندسازی ساختمان‌ها و اتوماسیون خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. LonWorks از یک جفت سیم پیچ خورده یا ارتباط خط برق برای تبادل داده استفاده می کند. 

در نهایت، این پروتکل‌ها هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فردی دارند و انتخاب بهترین پروتکل بر اساس نیازهای پروژه هوشمند سازی، امنیت، کارایی، و نوع تجهیزات هوشمند انجام می‌شود. 

منابع :

common-protocols-used-bms

building-management-system-protocols