021-91092577
(متصل به 8 خط تلفن همراه کارشناسان)
پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند از جمله موارد بسیار مهمی است که در هنگام انتخاب و خرید تجهیزات هوشمندسازی ساختمان باید مورد توجه قرار گیرد. پروتکل یا زبان ارتباطی تجهیزات بر روی زیرساخت مورد استفاده در پروژه نیز تاثیر گذار هستند.
در عمل زیرساخت انتقال داده و زبان ارتباطی در کنار هم پروتکل نامیده می شوند. در ادامه ابتدا تعریف جامع و کامل پروتکل را بررسی و سپس به معرفی و مقایسه پروتکل های مختلف مورد استفاده در خانه هوشمند خواهیم پرداخت.
به بیان ساده، پروتکل زبان ارتباطی بین نودهای مختلف یک شبکه است. تجهیزات مورد استفاده در یک شبکه برای تبادل داده با یکدیگر از اصول و استانداردهای خاصی تبعیت می کنند. فعالیت های انجام شده در یک شبکه براساس تبادل اطلاعات بین تجهیزات مختلف و کاربران استوار است.
فارغ از اینکه تجهیزات با چه توپولوژی شبکه ای به هم متصل شده اند؛ جهت برقراری ارتباط بین دو نود در شبکه لازم است که آن ها زبان یکدیگر را بفهمند. بنابراین پروتکل یعنی استاندارد برقراری ارتباط بین نودهای مختلف یک شبکه. زمانی که دو فرد با هم صحبت می کنند، ارتباط آن ها دو شاخصه اصلی دارد.
اولا به زبانی صحبت می کنند که هر دو نفر آن را متوجه میشوند. همچنین صحبت آن ها از طریق یک بستر ارتباطی که در اینجا هوا است جابجا می شود. یا اگر از طریق تلفن با هم صحبت کنند بستر ارتباطی آن ها سیم تلفن یا امواج رادیویی است. پروتکل ارتباطی خانه هوشمند نیز باید همین دو شاخصه را داشته باشد. زبان ارتباطی واحد و همچنین یک بستر مناسب برای انتقال داده که از نوع سیمی یا بی سیم است.
تفاوت اصلی پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند در بستر ارتباطی و استاندارد تبادل اطلاعات آن ها است. یکی از موضوعات بسیار مهم در زمینه شبکه های انتقال اطلاعات، امنیت داده ها است. به منظور حفظ امنیت داده ها در ارتباط بین شبکه از رمزگذاری استفاده می شود.
رمزگذاری همان زبان واحد بین نودهای شبکه است. در هریک از نودهای شبکه یک بخش رمز وجود دارد که وظیفه رمز کردن اطلاعات ارسالی و رمزگشایی اطلاعات دریافتی را بر عهده دارد.
برای رمزگذاری الگوریتم ها و استانداردهای مختلفی وجود دارد اما به عنوان مثالی ساده فرض کنید الگوریتم رمز کردن ما معکوس کردن کلمات باشد. در اینصورت واحد رمزگذار کلمه روشن را به نشور و واحد رمزگشا کلمه نشور را به روشن تبدیل می کند.
برای مقایسه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند پارامترهای زیادی وجود دارند. مهمترین پارامترهایی که در مقایسه پروتکل ها باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:
بخش عمده امنیت اطلاعات از طریق رمزگذاری تامین می شود. بنابراین غیرقابل نفوذ بودن سیستم رمزگذاری و رمزگشایی از اهمیت بالایی برخوردار است.
هریک از انواع ارتباط بی سیم یا باسیم خود به زیر شاخه های متنوعی تقسیم می شوند. از منظر بستر ارتباطی، تفاوت پروتکل های با سیم در نوع سیم مورد استفاده و تفاوت ارتباط های بی سیم در باند فرکانسی انتقال داده توسط آن هاست.
لازم به ذکر است که بستر ارتباطی بخشی از پروتکل به حساب می آید و نه کل پروتکل.
پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را می توان در دو گروه پروتکل های با سیم و پروتکل های بی سیم دسته بندی کرد.
پروتکل های Z-wave و Zig – bee مهمترین پروتکل های بی سیم استاندارد هستند. در زمینه ارتباط بی سیم بسیاری از شرکت ها اقدام به توسعه پروتکل داخلی خود نموده اند. بستر ارتباطی این پروتکل ها می تواند امواج وای فای، امواج رادیویی (RF) و بلوتوث باشد.
استاندارد رمزگزاری داده بین شرکت های مختلف متفاوت و اختصاصی است. رمزگذاری اختصاصی سبب عدم سازگاری تجهیزات شرکت های مختلف با یکدیگر می شود.
پروتکل های ارتباط سیمی قدمت بیشتری دارند. از جمله مهمترین پروتکل های سیمی مورد استفاده در خانه هوشمند می توان KNX، mode bus، S bus، X 10 را نام برد.
البته پروتکل های ارتباطی دیگری نیز در هر گروه حضور دارند که به دلیل فراگیر نبودن از پرداختن به آن اجتناب می کنیم.
همانطور که قبلا اشاره شد، زیرساخت پروتکل های سیمی یا به بیان ساده تر کابل انتقال دیتا در پروتکل های مختلف متفاوت است.
از جمله پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند قدیمی و پر طرفدار می توان به KNX اشاره کرد. KNX یک استاندارد بین المللی کنترل ساختمان است (ISO/IEC 14543) که به کمک تبادل اطلاعات، تجهیزات مختلف از قبیل سنسور ها، عملگرها، کنترلرها و ترمینالها را به یکدیگر متصل می کند.
ویژگی اصلی پروتکل X-10 ارسال فرمان هاي کنترلی از طریق شبکه تغذیه برق شهر است. به این ترتیب نیاز به سیم کشی دوباره و یا دستکاري در وضعیت برق خانه مرتفع می گردد.
پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند نقش مهمی در طراحی سیستم دارند. براي طراحی خانه هوشمند با پروتکل X10، کافی است وسیله برقی خود را از طریق واسطه اي به پریز موجود در منزل متصل کنید. به این ترتیب قادر خواهید بود به کمک فرستنده سازگار با این پروتکل، وسیله مورد نظر را با توجه به آی دی تنظیم شده آن کنترل کنید.
شبکه ModBus یکی از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند است که کاربرد اولیه آن در استفاده از PLC ها بود. ولی بتدریج بعنوان یک استاندارد ارتباطی پذیرفته شد و بسیاری از سازندگان تجهیزات اتوماسیون آن را پشتیبانی کردند.
در حال حاضر Modbus بصورت یک استاندارد متن باز درآمده است که محصولات سازندگان مختلف به سهولت توسط این پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
Modbus پروتکل جهت برقراری ارتباط بین تعداد زیادی (تا 247) دستگاه متصل به یک شبکه استفاده می شود، به عنوان مثال دما و رطوبت اندازه گیری شده توسط سنسورها از طریق این پروتکل توسط کنترل کننده مرکزی قرائت می شود.
در حال حاضر محصولات خانه هوشمند گلدور با استاندارد MOD-BUS قابل سفارش هستند. از آن جمله می توان به کلید لمسی هوشمند مد باس و رله هوشمند اشاره کرد.
همانطور که در ابتدای مقاله بیان کردیم در حوزه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند استانداردهای مختلفی معرفی شده اند. همچنین با استفاده از بسترهای ارتباطی مختلف، تولیدکنندگان اقدام به توسعه پروتکل های مختلفی کرده اند.
در ادامه به معرفی مهمترین پروتکل های ارتباط بی سیم پرداخته شده است.
یکی از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند است که براي ارتباط بی سیم با فواصل کم استفاده می شود. ZigBee پروتکلی دو سویه است که با مصرف انرژي کم و هزینه پایین بین دستگاه هاي الکتریکی ارتباط برقرار می کند.
به کمک این تکنولوژي کنترل تمامی بخش های ساختمان مانند کنترل دما، میزان رطوبت ، کنترل نور و… می تواند انجام شود.
زد ویو یکی دیگر از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند بی سیم است که در درجه اول برای اتوماسیون ساختمان استفاده می شود. این پروتکل برای کنترل محل های مسکونی و مغازه ها و به منظور ارائه یک روش ساده و قابل اعتماد برای کنترل مواردی چون روشنایی، سیستم امنیتی، سینمای خانگی، پنجره های اتوماتیک و … استفاده می شود.
مانند دیگر سیستم های کنترلی موجود در بازار اتوماسیون ساختمان، زد ویو نیز می تواند از طریق اینترنت و به وسیله یک gateway یا یک دستگاه کنترل کننده مرکزی کنترل شود.
شرکت طراحان فناوری گلدوِر توس با بهره گیری از دانش تیم فنی خود اقدام به توسعه پروتکل ارتباطی خانه هوشمند گلدور بر بستر ارتباط WIFI نموده است.
کلیه ابزارک های موجود در خانه هوشمند گلدور از طریق ارتباط وای فای به اینترنت متصل می شوند. در واقع اینترنت بستر ارتباطی تجهیزات با لایه های مختلف سرور است. کلیه فرآیندهای آدرس دهی، مسیریابی و ذخیره اطلاعات کاربران بر روی سرور انجام می شود. وجود سرور برای سیستم هوشمند سه مزیت اصلی دارد:
هریک از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند نامبرده شده در این مقاله کاربردها و قابلیت های متفاوتی دارند. اما به صورت کلی پروتکل های سیمی برای محیط های صنعتی و مکان های با گستردگی زیاد مانند بیمارستان ها، هتل ها و … مناسب تر است.
اگرچه از این پروتکل ها می توان در خانه هوشمند نیز استفاده کرد اما هزینه این پروتکل ها بالاست.
در سوی دیگر پروتکل های بی سیم هزینه اولیه کمی دارند اما برای مکان های با گستردگی بالا و مکان هایی که نویز در آنجا زیاد است مناسب نیستند.