خانه هوشمند اقامتی است که با استفاده از دستگاه های متصل به اینترنت امکان کنترل و مدیریت از راه دور دستگاه ها و سیستم ها مانند روشنایی و گرمایش را فراهم می کند. فناوری خانه هوشمند که اغلب به عنوان اتوماسیون خانگی یا domotic نیز شناخته می شود (از لاتین “domus” به معنی خانه)، امنیت، آسایش، راحتی و بهره وری انرژی صاحبان خانه را با اجازه دادن به آن ها برای کنترل دستگاه های هوشمند، اغلب توسط یک برنامه خانه هوشمند در آن ها فراهم می کند.
تلفن هوشمند یا سایر دستگاه های شبکه ای. بخشی از اینترنت اشیا (IoT)، سیستم ها و دستگاه های اینترنت اشیا اغلب با هم کار می کنند، داده های استفاده از مصرف کننده را بین خود به اشتراک می گذارند و اقدامات خود را براساس تنظیمات صاحبان خانه انجام می دهند.
نمونه هایی از فناوری های خانه هوشمند
تقریباً در هر جنبه از زندگی که فناوری وارد فضای داخلی شده است (لامپ، ماشین ظرفشویی و غیره) شاهد معرفی یک گزینه جایگزین برای خانه هوشمند هستیم:
تلویزیون های هوشمند
تلویزیون های هوشمند برای دسترسی به محتوا از طریق برنامه های کاربردی مانند ویدئو و موسیقی درخواستی به اینترنت متصل می شوند. برخی از تلویزیون های هوشمند دارای قابلیت تشخیص صدا یا حرکت نیز هستند.
سیستم های روشنایی هوشمند
سیستم های روشنایی هوشمند مانند Hue from Philips Lighting Holding B.V علاوه بر اینکه می توانند از راه دور و به صورت سفارشی کنترل شوند، می توانند زمان حضور سرنشینان در اتاق را تشخیص دهند و نور را در صورت لزوم تنظیم کنند. لامپ های هوشمند همچنین می توانند خود را بر اساس در دسترس بودن نور روز تنظیم کنند.
ترموستات های هوشمند
ترموستات های هوشمند، مانند Nest از شرکت Nest Labs Inc، دارای Wi-Fi یکپارچه هستند و به کاربران امکان می دهد تا دمای خانه را برنامه ریزی، نظارت و کنترل از راه دور کنند. این دستگاه ها همچنین رفتارهای صاحبان خانه را می آموزند و به طور خودکار تنظیمات را تغییر می دهند تا حداکثر راحتی و کارایی را برای ساکنان فراهم کنند. ترموستات های هوشمند همچنین می توانند میزان استفاده از انرژی را گزارش دهند و به کاربران یاد آوری کنند که فیلترها را از جمله موارد دیگر تغییر دهند.
قفل های هوشمند
با استفاده از قفل های هوشمند و درهای باز درب گاراژ، کاربران می توانند دسترسی بازدید کنندگان را اعطا کنند یا آن ها را رد کنند. قفل های هوشمند همچنین می توانند نزدیک بودن ساکنان را تشخیص دهند و درها را برای آن ها باز کنند.
دوربین های امنیتی هوشمند
با استفاده از دوربین های امنیتی هوشمند، ساکنان می توانند خانه های خود را هنگام دور بودن یا تعطیلات کنترل کنند. حسگرهای حرکتی هوشمند همچنین قادرند تفاوت بین ساکنان، بازدید کنندگان، حیوانات خانگی و سارقین را تشخیص دهند و در صورت مشاهده رفتار مشکوک می توانند به صاحبان خود اطلاع دهند.
لوازم خانگی هوشمند
مراقبت از حیوانات خانگی را می توان با فیدرهای متصل خودکار کرد. گیاهان خانگی و چمن ها را می توان از طریق تایمر متصل آبیاری کرد.
انواع لوازم آشپزخانه از جمله دستگاه های قهوه ساز هوشمند که می توانند به طور خودکار در یک زمان برنامه ریزی شده یک فنجان تازه دم کنند، در دسترس است. یخچال های هوشمندی که تاریخ انقضا را ثبت می کنند، لیست خرید تهیه می کنند یا حتی دستورالعمل هایی را بر اساس مواد موجود در دست ایجاد می کنند. زودپز و توستر و در اتاق خشکشویی، ماشین لباسشویی و خشک کن.
برای مثال، مانیتورهای سیستم خانگی ممکن است موج برق را احساس کرده و لوازم خانگی را خاموش کنند یا خرابی آب یا یخ زدگی لوله ها را حس کرده و آب را خاموش کنند تا زیرزمین به طور مثال طغیان نکند.
جوانب مثبت و منفی خانه هوشمند
یکی از مهم ترین مزایای اتوماسیون خانگی تأمین آرامش برای صاحبان خانه است که به آن ها امکان می دهد از راه دور خانه خود را کنترل کنند، در مقابل خطرات مانند قهوه ساز فراموش شده یا درب ورودی که قفل نشده است، مقابله کنید. داروهای داخلی نیز برای افراد مسن مفید است، نظارت بر این امر می تواند به افراد مسن کمک کند تا راحت و با خیال راحت در خانه بمانند، نه اینکه به خانه سالمندان منتقل شوند و یا به مراقبت در خانه 24/7 نیاز داشته باشند.
خانه های هوشمند می توانند تنظیمات ترجیحی کاربر را برای سهولت فراهم کنند. به عنوان مثال، کاربر می تواند درب گاراژ خود را برای باز کردن، روشن شدن چراغ ها، روشن شدن شومینه و آهنگ های مورد علاقه خود برای پخش در بدو ورود برنامه ریزی کند.
اتوماسیون خانگی همچنین به مصرف کنندگان در بهبود کارایی کمک می کند. به جای این که تهویه مطبوع را در کل روز روشن بگذارید، یک سیستم خانه هوشمند می تواند رفتارها را بیاموزد و مطمئن شود که خانه تا زمان رسیدن صاحبان خانه از محل کار، خانه را سرد می کند. لوازم خانگی نیز همین طور است. با یک سیستم آبیاری هوشمند، چمن فقط در صورت نیاز و با مقدار دقیق آب لازم آبیاری می شود. با اتوماسیون خانگی، انرژی، آب و سایر منابع به طور کارآمدتری مورد استفاده قرار می گیرند که به صرفه جویی در منابع طبیعی و پول برای مصرف کننده کمک می کند.
جوانب منفی
با این حال، سیستم های اتوماسیون خانگی به دلیل ماهیت فنی خود، برای تبدیل شدن به جریان اصلی تلاش کرده اند. اشکال در خانه های هوشمند پیچیدگی درک شده آن هاست. برخی از افراد با فناوری مشكل دارند و یا با اولین ناراحتی از آن منصرف می شوند. تولید کنندگان و اتحادهای خانه های هوشمند در تلاشند تا پیچیدگی را کاهش دهند و تجربه کاربر را بهبود بخشند تا آن را برای کاربران از هر نوع و سطح فنی لذت بخش و سودمند سازد.
برای اینکه سیستم های اتوماسیون خانگی واقعاً مؤثر واقع شوند، دستگاه ها باید بدون توجه به سازنده با یکدیگر همکاری کنند و از همان پروتکل یا حداقل از پروتکل های مکمل استفاده کنند. از آنجا که بازار نسبتاً جدیدی است، هنوز هیچ استاندارد طلایی برای اتوماسیون خانگی وجود ندارد. با این حال، اتحاد های استاندارد برای اطمینان از قابلیت همکاری و تجربه یکپارچه کاربر با تولید کنندگان و پروتکل ها همکاری می کنند.
مسئله مهم دیگر امنیت خانه هوشمند است. گزارش سال 2016 NTT Data Corp. نشان داد که 80٪ از مصرف کنندگان ایالات متحده نگران امنیت داده های خانه هوشمند خود هستند. اگر هکرها بتوانند به یک دستگاه هوشمند نفوذ کنند، می توانند به طور بالقوه چراغ ها و هشدارها را خاموش کرده و درها را باز کنند و خانه ای را در برابر نفوذ بدون دفاع بگذارند. علاوه بر این، هکرها می توانند به طور بالقوه به شبکه صاحبخانه دسترسی پیدا کنند، که منجر به حملات بدتر یا از بین رفتن اطلاعات می شود. در اکتبر 2016، بات نت IiT Mirai توانست بخش هایی از اینترنت را در یک سری حملات توزیع شده انکار سرویس (DDoS) با استفاده از دوربین ها، DVR ها و روترهای ضعیف ایمن به عنوان نقاط ورود، از بین ببرد.
علاوه بر امنیت خانه، بسیاری از مخالفان خانه هوشمند نگران حریم خصوصی داده ها هستند. گزارش NTT Data نشان داد که 73٪ از مصرف کنندگان نگران حریم خصوصی داده های مشترک دستگاه های خانه هوشمندشان هستند. در حالی که تولید کنندگان دستگاه های هوشمند و سیستم عامل های خانگی ممکن است داده های مصرف کننده را برای تطبیق بهتر محصولات خود یا ارائه خدمات جدید و بهبود یافته به مشتریان جمع آوری کنند، اعتماد و شفافیت برای تولید کنندگانی که به دنبال جذب مشتری جدید هستند بسیار مهم است.
خانه های هوشمند چگونه کار می کنند
خانه های نوساز اغلب با زیرساخت های خانه هوشمند ساخته می شوند. از طرف دیگر، خانه های قدیمی می توانند با استفاده از فناوری های هوشمند، مقاوم سازی شوند. در حالی که بسیاری از سیستم های خانه های هوشمند هنوز با X10 یا Insteon کار می کنند، محبوبیت بلوتوث و Wi-Fi افزایش یافته است.
Zigbee و Z-Wave دوتا متداول ترین پروتکل ارتباطات اتوماسیون خانگی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. هر دو از فن آوری های شبکه مش، سیگنال های رادیویی کوتاه برد و کم مصرف برای اتصال سیستم های خانه هوشمند استفاده می کنند. اگرچه هر دو برنامه های کاربردی خانه های هوشمند یکسانی را هدف قرار می دهند، Z-Wave دارای فاصله 30 متری تا 10 متری Zigbee است، Zigbee اغلب به عنوان پیچیده ترین این دو تصور می شود. تراشه های Zigbee از چندین شرکت در دسترس هستند، در حالی که تراشه های Z-Wave فقط از Sigma Designs در دسترس هستند.
موج Z
تولیدکنندگان از Z-Wave برای انواع برنامه های بی سیم مانند اتصال سنسورها در سیستم های امنیتی، حسگر های دود، قفل ها و حتی کنتورهای برق استفاده می کنند که میزان مصرف گرمایش خانه، سیستم های تهویه طبیعی Airocle و سیستم تهویه مطبوع را کنترل می کنند.
با این حال، این واقعاً “هوشمند” تلقی نمی شود زیرا همه چیز از نظر فیزیکی تنظیم شده است. بنابراین چگونه می توان از “اتوماسیون خانگی” به “اتوماسیون خانه هوشمند” پرش کرد؟ کلید این امر نظارت و برنامه نویسی از راه دور است. هنگامی که این ها به یک شبکه متصل شدند تا بتوانید همه آن ها را از یک مکان کنترل کنید، “هوشمند” می شوند. اساساً معنی آن توانایی برقراری ارتباط با سایر دستگاه ها است.
با شیوع تلفن های هوشمند و تبلت ها، این ارتباطات بی سیم اکنون بسیار بیشتر از زمانی که سیستم های اصلی در حال توسعه بودند، اهمیت دارد. اکنون می توانیم همه چیز را از تلویزیون، وان آبگرم، تلفن و غیره متصل کنیم – امکان برقراری ارتباط از فواصل غیر قابل درک (یا در اتاق بعدی) را امکان پذیر می سازد.
کارکرد
خانه هوشمند مجموعه ای از دستگاه ها و وسایل هوشمند متفاوت نیست، بلکه مواردی است که با هم کار می کنند و یک شبکه قابل کنترل از راه دور ایجاد می کنند. همه دستگاه ها توسط یک کنترل کننده اتوماسیون خانگی کنترل می شوند، که اغلب به عنوان هاب خانه هوشمند نامیده می شود. هوم هاب هوشمند یک دستگاه سخت افزاری است که به عنوان نقطه مرکزی سیستم خانه هوشمند عمل می کند و قادر به درک، پردازش داده ها و ارتباط بی سیم است. این برنامه همه برنامه های متفاوت را در یک برنامه خانه هوشمند قرار داده است که می تواند از راه دور توسط صاحبان خانه کنترل شود. از جمله دستیار های هوشمند خانه می توان بهAmazon Echo ،Google Home ،Insteon Hub Pro ، Samsung SmartThings و Wink Hub اشاره کرد.
برخی از سیستم های خانه هوشمند را می توان از ابتدا ایجاد کرد، به عنوان مثال، با استفاده از Raspberry Pi یا سایر نمونه های اولیه. سایر موارد را می توان به عنوان یک کیت خانه هوشمند همراه خریداری کرد که به عنوان یک پلت فرم خانه هوشمند نیز شناخته می شود، که شامل قطعات مورد نیاز برای شروع یک پروژه اتوماسیون خانه است.
در حالات ساده خانه های هوشمند، وقایع را می توان زمانبندی یا فعال کرد. وقایع به موقع بر اساس یک ساعت تنظیم می شوند، به عنوان مثال، باز کردن پرده ها در ساعت 6:00 عصر، در حالی که وقایع ایجاد شده به عملکردهای سیستم خودکار بستگی دارد. به عنوان مثال، وقتی تلفن هوشمند مالک به در نزدیک می شود، قفل هوشمند باز می شود و چراغ های هوشمند روشن می شوند.
یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی (AI) به طور فزاینده ای در سیستم های خانه های هوشمند محبوب می شوند، به برنامه های اتوماسیون خانگی اجازه می دهند تا با محیط خود سازگار شوند. به عنوان مثال، سیستم های فعال صدا، مانند Amazon Echo یا Google Home، دارای دستیارهای مجازی هستند که خانه هوشمند را با توجه به تنظیمات و الگوهای ساکنان یاد می گیرند و آن را شخصی سازی می کنند.
معماری ساختمان هوشمند
ساختمان های هوشمند
در حالی که هر خانه هوشمند یک ساختمان هوشمند است، اما هر ساختمان هوشمند یک خانه هوشمند نیست. ساختمان های سازمانی، تجاری، صنعتی و مسکونی از هر شکل و اندازه ای – از جمله دفاتر، آسمان خراش ها، ساختمان های آپارتمانی و دفاتر و اقامتگاه های چند مستاجره – در حال استفاده از فناوری های اینترنت اشیا برای بهبود کارایی ساختمان، کاهش هزینه های انرژی و تأثیرات زیست محیطی و اطمینان از امنیت، و همچنین بهبود رضایت سرنشینان است.
بسیاری از همان فن آوری های هوشمند مورد استفاده در خانه های هوشمند در ساختمان های هوشمند بکار رفته است، از جمله روشنایی، انرژی، گرمایش و تهویه مطبوع، سیستم های امنیتی و دسترسی به ساختمان.
به عنوان مثال، یک ساختمان هوشمند می تواند هزینه های انرژی را با استفاده از سنسورهایی که تعداد ساکنان آن را در اتاق تشخیص می دهد کاهش دهد. درجه حرارت می تواند به طور خودکار تنظیم شود، در صورت تشخیص سنسورها اتاق کنفرانس کامل هوای خنک روشن شود یا اگر همه افراد در دفتر کار روزانه به خانه رفته اند، گرما را کاهش می دهند.
ساختمان های هوشمند همچنین می توانند به شبکه هوشمند متصل شوند. در اینجا، اجزای هوشمند ساختمان و شبکه الکتریکی می توانند “صحبت” کنند و “به یکدیگر گوش دهند”. با استفاده از این فناوری می توان توزیع انرژی را به طور کارآمد مدیریت کرد، می توان تعمیر و نگهداری را به صورت پیشگیرانه انجام داد و سریع تر به قطع برق پاسخ داد.
فراتر از این مزایا، ساختمان های هوشمند می توانند به صاحبان و مدیران ساختمان ها از مزایای نگهداری پیش بینی کننده کمک کنند. به عنوان مثال مستخدمان می توانند هنگامی که حسگرهای استفاده از مایع های صابون یا حوله کاغذی کم است، سرویس بهداشتی را دوباره پر کنند. یا می توان تعمیر و نگهداری و خرابی را در سیستم های برودتی ساختمان، آسانسورها و سیستم های روشنایی پیش بینی کرد.
ریشه های خانه هوشمند
با عرضه X10 در سال 1975 ، یک پروتکل ارتباطی برای اتوماسیون منزل، خانه هوشمند که روزی رویای جتسون ها بود، جان گرفت. X10 انفجار اطلاعات دیجیتالی فرکانس رادیویی 120 کیلوهرتز (RF) را به سیم کشی برق موجود در خانه به خروجی ها یا سوئیچ های قابل برنامه ریزی می فرستد. این سیگنال ها با کنترل نحوه و زمان کار دستگاه ها، دستوراتی را به دستگاه های مربوطه منتقل می کنند. به عنوان مثال یک فرستنده می تواند در امتداد سیم برق خانه سیگنالی ارسال کند و به دستگاه بگوید که در یک زمان مشخص روشن شود.
اتوماسیون خانگی هوشمند دیگر چیزی نیست که فقط در فیلم های علمی تخیلی در آینده ای دور مشاهده کنید. در حالی که ما هنوز کاملاً متوجه نشده ایم که چگونه KITT را از Nightrider در یخچال شما نصب کنیم – شما فقط می توانید در هر بخش از خانه خود به شبکه خود متصل شوید.
شما بدون شک تبلیغاتی را برای لامپ های متصل به WiFi و ترموستات مشاهده کرده اید، از ویژگی های خانه شما که می توانید از هرجای دنیا کنترل کنید، اما در اینجا متوقف نمی شود. اگر بتوانید هنگام رانندگی در خیابان درب گاراژ خود را باز کنید چه می کنید؟ با کرکره های فولادی تهویه هوشمند پرت می توانید. آیا به دنبال پخش همزمان پخش لیست مورد علاقه Spotify در کل خانه خود هستید؟ این با یک سیستم Savant امکان پذیر است.
اتوماسیون خانه هوشمند می تواند این کار و موارد دیگر را انجام دهد. با داشتن دستگاه های مناسب و متخصصان آموزش دیده می توانید کل خانه خود را بهم متصل کنید. این احتمال وجود دارد که شما هر روز از ویژگی های خانه هوشمند استفاده کنید. اگر یک قهوه ساز با تایمر یا سیستم آب پاش دارید که وقتی خارج از شهر هستید خاموش می شود، این اتوماسیون است.
اما این فقط نوک کوه یخ است، بنابراین ما در اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم راه حل های خانه هوشمند را که برای شما بهتر است پیدا کنید.
