خانه هوشمند: راهکار جامع اینترنت اشیاء برای هوشمندسازی منزل

خانه‌های هوشمند توانایی آشکاری در راحت‌تر کردن زندگی و افزایش رفاه و امنیت ساکنان دارند؛ برای مثال در زمان آتش‌سوزی نه‌تنها ساکنان را با زنگ خطر مطلع می‌کنند، بلکه کارهایی مانند بازکردن درها، تماس با آتش‌نشانی و روشن‌کردن چراغ راهروها را نیز برای ایمنی بیشتر به‌صورت خودکار انجام می‌دهند. خانه هوشمند تنها به معنای مجموعه‌ای از وسایل جدا از هم نیست، بلکه سیستمی یکپارچه است که موجودیت‌های آن با یکدیگر همکاری می‌کنند. در این مقاله به اجزای اصلی یک خانه هوشمند و کاربردهای عملی آن می‌پردازیم.

چالش هماهنگی تجهیزات خانه هوشمند

امروزه نیاز به یک راه‌حل ساده برای هماهنگ‌سازی تجهیزات هوشمندسازی ساختمان و کنترل آن‌ها از راه دور احساس می‌شود؛ اعضای خانه باید بتوانند بدون نیاز به مهارت خاصی، از طریق یک تلفن همراه یا تاچ‌پنل، بر روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی مانند روشنایی و دما مدیریت داشته باشند. نبود بستری یکپارچه، هزینه‌های هوشمندسازی را افزایش می‌دهد و تعریف سناریوهای ساده مانند سناریوی خروج از خانه -که با یک اشاره تمام چراغ‌ها را خاموش و حفاظ را می‌بندد- را دشوار می‌کند.

یک سیستم هوشمند باید رفاه، آرامش و امنیت را به‌طور کامل برآورده کند و بیش از آن، به صرفه‌جویی در انرژی کمک نماید؛ این یعنی افراد باید بتوانند از راه دور نیز بر محیط خانه خود نظارت داشته باشند و از کارکرد صحیح تمامی تجهیزات امنیتی اطمینان خاطر حاصل کنند.

تجهیزات پایه هوشمندسازی ساختمان

برای طراحی و پیاده‌سازی ساختمان هوشمند، به تجهیزاتی نیاز است که مدیریت هوشمند خانه را با کمک یکدیگر و به کمک یک پردازنده مرکزی ممکن می‌کنند. مهم‌ترین این تجهیزات عبارت‌اند از:

• رله‌ها؛ پرکاربردترین تجهیزات که جریان برق به دیگر تجهیزات را قطع یا وصل می‌کنند
• سنسورها؛ شامل انواع حرکتی، نشت آب، دما و امواج مادون‌قرمز که وظیفه جمع‌آوری و ارسال اطلاعات به پردازنده مرکزی را دارند
• پنل دیواری با قابلیت اتصال به سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و روشنایی
• ترموستات؛ وسیله‌ای برای تنظیم دمای داخل ساختمان و کاهش مصرف انرژی

در کنار این تجهیزات پایه، محصولاتی مانند سنسورهای آب هوشمند برای تشخیص چکه‌کردن آب، قفل‌های هوشمند برای ایمن‌سازی منازل، دستگاه مخابره هوشمند برای مدیریت متمرکز منزل، دوربین‌های امنیتی و سنسورهای در، از پرکاربردترین نمونه‌های تجهیزات خانه هوشمند به شمار می‌روند.

امکانات رفاهی و انرژی در خانه هوشمند

ترکیب چراغ‌ها و ترموستات‌های هوشمند، علاوه بر تأثیر جدی روی مصرف انرژی سرمایشی و گرمایشی، برای سرگرمی نیز جذاب است؛ برای مثال می‌توان سیستم روشنایی را طوری برنامه‌ریزی کرد که در زمان غروب آفتاب نورهای موردنیاز خانه تأمین شوند. چراغ‌های هوشمند مجهز به وای‌فای امکان کنترل تک‌تک نقاط روشنایی، تغییر رنگ نور و تعریف حالت‌های از پیش تعیین‌شده مانند نور مطالعه یا استراحت را فراهم می‌کنند و حسگرهای شدت نور و حضور می‌توانند به‌طور خودکار مصرف برق روشنایی را بهینه کنند.

پرده‌های هوشمند، دوشاخه‌ها و پریزهای وای‌فای‌دار، و سیستم صوتی هوشمند نیز بخشی از امکانات رفاهی خانه هوشمند هستند که با یک تلفن همراه یا سناریوهای از پیش تعریف‌شده قابل کنترل‌اند. ترموستات‌های هوشمند با یادگیری الگوی رفتاری ساکنان می‌توانند مصرف انرژی سالانه خانه را تا ۳۰ درصد کاهش دهند و سنسورهای دما و رطوبت، سیستم‌های تهویه را بر اساس شرایط واقعی هر اتاق تنظیم می‌کنند. هوشمندسازی می‌تواند به فضاهای بیرونی مانند باغچه و استخر نیز گسترش یابد: سیستم‌های آبیاری هوشمند تنها زمانی که گیاهان واقعاً نیاز دارند فعال می‌شوند و پمپ‌ها و نورپردازی استخر نیز به‌صورت خودکار و از راه دور قابل مدیریت خواهند بود.

سیستم‌های امنیتی و ایمنی هوشمند

سنسورهای امنیتی خانه هوشمند شامل دوربین‌های هوشمند، سنسور حرکت، سنسور درب و پنجره، سنسور لرزش و آژیر خطر می‌شوند که با تشخیص هرگونه تردد یا رخداد غیرعادی، بلافاصله پیامی به گوشی کاربر ارسال می‌کنند. در کنار این‌ها، ماژول‌های ایمنی نظیر سنسور دود، سیستم اعلام و اطفاء حریق، سنسور تشخیص نشت آب، نشت گاز و مونوکسید کربن، به همراه شیر برقی هوشمند برای قطع خودکار آب یا گاز، نقش کلیدی در پیشگیری از حوادث ناگوار ایفا می‌کنند.

قفل‌های هوشمند و دستگیره‌های دیجیتال با قابلیت تعریف اثر انگشت، رمز عبور و کارت RFID، امکان کنترل ورود و خروج افراد را فراهم می‌کنند و در صورت هرگونه دستکاری، بلافاصله به مالکین -حتی هزاران کیلومتر دورتر- اطلاع‌رسانی می‌شود. همچنین سیستم امنیتی می‌تواند با روشن و خاموش‌کردن خودکار چراغ‌های داخل و بیرون خانه در زمان عدم حضور ساکنان، فعالیت‌های روزمره را شبیه‌سازی کرده و بازدارندگی بیشتری در برابر سرقت ایجاد کند.

سکوی اینترنت اشیاء دانیال موج برای خانه هوشمند

دانیال موج زیرساخت موردنیاز خانه‌های هوشمند را به‌صورت ابری یا نصب در محل، با استفاده از سکوی بومی اینترنت اشیاء خود پیاده‌سازی می‌کند. این سکو علاوه بر جمع‌آوری و نگهداری بهینه داده‌های سنسورها، امکاناتی مانند پشتیبانی ۲۴ ساعته، زیرساخت ابری گسترش‌پذیر، داشبورد اختصاصی، امنیت چندلایه و پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانند Lora، LTE و GSM را در اختیار کارفرما قرار می‌دهد.

اطلاعات سنسورها پس از ارسال، در سکو ذخیره و توسط قسمت Rule Engine تحلیل می‌شود تا در صورت تشخیص الگوهای از پیش تعریف‌شده، دستورات لازم به تجهیزات ارسال شود؛ برای مثال با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشین، سکو می‌تواند با عادات رفتاری ساکنان مانند ساعات خواب و حضور و عدم حضور در منزل آشنا شده و برنامه‌ای مشخص برای کارکرد لوازم خانگی تنظیم کند. محصولات این سیستم بدون نیاز به تغییر در سیم‌کشی قابل نصب و ارتقا هستند و از راه دور، حتی کیلومترها دورتر، قابل کنترل باقی می‌مانند.