پروتکل BUS-TIS خانه هوشمند

امروزه طیف گسترده‌ای از محصولات سیمی و بی‌سیم در بازار موجود است. 70درصد این قطعات برای شروع عملکرد خود به فرمان کاربر نیاز دارند. این دسته از راهکارها به اندازه‌ی گروه دیگری از قطعات که بی‌نیاز از دخالت کاربر و به‌طور اتوماتیک شروع به کار می‌کنند، چندان هوشمند تلقی نمی‌شوند. جادوی واقعی زمانی اتفاق می‌افتد که یک محصول به‌صورت خودکار و به درستی قابلیت تشخیص عملکرد درست را داشته باشد. در این زمینه قطعات هوشمند دیگر تولیدکنندگان شاید از TIS پیشرفته‌تر باشند اما نمی‌توانند تمامی جوانب پروژه‌ی هوشمندسازی و اتوماسیون خانه را پشتیبانی کنند و لازم است که با محصولات دیگر برندها ادغام شوند.

سیم‌کشی قطعاتی مانند سنسور حرکتی، امیتر مادون‌قرمز، سنسور رابط، ترموستات و سایر راهکارهایی که باید به کنترل‌گر اصلی متصل شوند، به حجم زیادی سیم، زمان، نیروی انسانی و برنامه‌نویسی نیاز دارند. به‌علاوه، درباره‌ی عملکرد بی‌نقص و کیفیت این تولیدات ضمانتی وجود ندارد.

کمپانی هوشمندسازی TIS با روش‌های زیر به شما کمک می‌کند هزینه‌های پروژه را کاهش داده و مصرف انرژی را تا حد زیادی بهینه‌سازی کنید:

• 1- پروتکل TIS Bus سیم‌کشی جریان‌های ضعیف برق را تا 70% کاهش می‌دهد. در پروتکل Bus از روش RS485 حلقه‌ای – که به تعداد کمتری سیم و مجرا/کانال نیاز دارد- استفاده می‌شود.
• 2- تولیدات کمپانی هوشمندسازی TIS تمامی قطعات اتوماسیون خانه را دربرمی‌گیرد.
• 3- راهکارهای TIS به‌گونه‌ای طراحی و مهندسی شده‌اند که با کمترین میزان انرژی بهترین کارکرد را داشته باشند. مثلا می‌تواند جایگزین تمامی کلیدهای روشنایی، ترموستات، سیستم صوتی و پرده‌ها شود. همچنین سنسور سقفی جایگزین ورودی دیجیتال سایر سنسورهای روشنایی و PIR می‌شود. به‌علاوه رابط‌های در را می‌توان بدون نیاز به سیم‌کشی مجدد یا ارتباط با اتاق کنترل، به سنسوری که در اتاق تعبیه شده، متصل نمود.

• 4- تمامی محصولات TIS مجهز به لاجیکی هستند که به آنها قابلیت کارکرد با مود “صرفه‌جویی در انرژی” می‌دهد. به‌علاوه هوش سیستم تنها در یک قطعه جمع نشده؛ هر محصول به اندازه‌ی کافی هوشمند است. چنین نکته‌ای خطر اختلال یا از کار افتادگی سیستم را کاهش می‌دهد.
• 5- قطعات جانبی TIS می‌توانند بسیار مفید واقع شوند. مثلا قطعه‌ی پیش‌بینی کننده‌ی و که بر اساس دمای محیط، زمان و ساعات اوج مصرف کار می‌کنند. این قطعات از مصرف بیش از اندازه‌ی انرژی جلوگیری می‌کنند.
• 6- طراحی‌های زیبا و مدرن TIS به‌راحتی با دکوراسیون داخلی خانه هماهنگ می‌شود.

7- طیف محصولات TIS آنقدر گسترده است که می‌توان در یک پروژه بیش از 65000 قطسیستم‌های خانه ی هوشمند علاوه بر ایجاد آسایش و امنیت مضاعف در خانه به بهینه‌سازی مصرف انرژی و صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های نگهداری ساختمان نیز کمک شایانی ‌می‌نماید.

ضمناً این سیستم‌ها علاوه بر مخاطبین معمول خود می‌توانند در بهبود کیفیت زندگی معلولین و سالمندان نیز کمک شایانی نمایند. بسته‌های موجود در خانه‌های هوشمند می‌توانند موارد زیر را تحت کنترل قرار دهند:

۱٫ کنترل دما

۲٫ کنترل روشنایی

۳٫ کنترل نور طبیعی (به کمک باز و بسته کردن خودکار پرده و کرکره ها)

۴٫ سیستم های صوتی و تصویری

۵٫ سیستم های اعلام حریق

۶٫ سیستم‌های حفاظتی وامنیتی

۷٫آبیاری گیاهان و تغذیه حیوانات

• تکنیک های به کار رفته جهت هوشمند سازی بنا به دو دسته کلی تقسیم می گردند:

۲٫ روش هایی که در آنها برای کنترل وسایل و ادوات مختلف علاوه بر سیم کشی برق ساختمان نیاز به برپایی یک شبکه کابلی مجزای دیگر به جهت انتقال سیگنالهای تولید شده توسط وسایل کنترل کننده داریم. در این دسته نیز معتبر ترین تکنولویی KNX می باشد.

شایان ذکر است که به غیر از موارد مذکور کلیه تجهیزاتی که به نحوی با برق کار کرده و یا قابلیت تبدیل به سیستم برقی در آنها وجود دارد در این مجموعه قرار خواهد گرفت.

تکنولوژی های متفاوتی جهت اجرای سیستم های مذکور در خانه ها موجود است که در ذیل به برخی از آنها اشاره گردیده است:

1. X10
2. EIB
3. C-Bus

در کلیه تکنولوژی های فوق تمامی امکانات قابل اجرا و بهره برداری می باشند.

X10 چیست ؟

-X10 به‌عنوان اولین  تکنولوژی domotic در  سال ۱۹۷۵ توسط شرکتPico Electronics اختراع شد که هنوز هم به‌عنوان پرکاربردترین این تکنولوژی‌ها مطرح می‌باشد. امروزه از این تکنولوژی در سرتاسر دنیا به خصوص در مواقعی که امکان استفاده از شبکه های باسیم وجود ندارد استفاده می گردد.

• Device Module ها:

بسیاری از ماژول‌ها قابلیت دیگری را بنام کنترل منطقه‌ای ارائه می‌دهند. یعنی اگر ماژول خاموش باشد روشن کردن کلید اصلی دستگاه یا لامپ باعث روشن شدن آن می‌شود بدون اینکه نیاز باشد شما به سراغ دستگاه کنترل کننده X10 بروید. لازم به ذکر است ماژول‌های کلید دیواری این قابلیت را ندارند.

برخی ماژول‌های کلید دیواری قابلیتی را به‌نام کم کردن نور محلی دارند. معمولاً یک کلید لامپ معمولی فقط قابلیت روشن و خاموش کردن می‌دهند تا قابلیت کم نور و پر نور کردن ولی در این کلیدها فشاز دادن و نگه‌داشتن کلید زنگی باعث می‌شود که لامپ کم‌نور و پرنور شود.

کنترل کننده ها :

بازه بسیار گسترده‌ای را از کنترل کننده‌های بسیار ساده تا کنترل کننده‌های بسیار پیشرفته را شامل می‌شوند. ساده‌ترین کنترلها برای کنترل ۴ وسیله X10 طراحی شده‌اند که می‌تواند:

۱) چهار وسیله را کنترل کند

۲) آخرین وسیله انتخابی را کم‌نور یا پرنور نماید

۳) همه را روشن و یا همه را خاموش نماید.

کنترل‌های پیشرفته‌تر می‌توانند وسایل بیشتری را کنترل کرده و یا می‌توانند نقش یک تایمر را ایفا نماید که درزمانهای معینی کارهای از پیش تعیین شده‌ای را انجام می‌دهند. همچنین برخی از این کنترلها می‌توانند به کمک Motion-detector ها یا Photo cell‌ ها چراغ‌ها را روشن یا خاموش نمایند.

در این تکنولوژی سیستم‌های هشدار‌دهنده سرقت نیز وجود دارند . در این سیستم‌ها کنترل‌کننده ها از پروتکل‌های X10 استفاده نموده و یا بطور‌عادی سیم‌کشی می‌شوند تا به یک سری از سنسور‌های خارجی که ممکن‌است درها، پنجره‌ها یا سایر نقاط دسترسی را مراقبت می نماید مرتبط شوند. ممکن است کنترل کننده بعد از تشخیص سرقت از پروتکل X10 جهت روشن کردن چراغ‌ها، به صدا درآوردن آژیر و … استفاده نماید.

نقاط ضعف و محدودیت ها :

یک مشکل با X10 فراوانی تضعیف سیگنالها بین دو هادی در سیستم‌های سه سیمه است که در بسیاری از نقاط آمریکای شمالی استفاده می‌گردد. سیگنالها از یک فرستنده بر روی یک هادی فعال امکان انتشار به یک‌هادی دیگر از طریق سیم‌پیچ‌های یک ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هیچ راه‌حل قابل اطمینانی برای ارسال سیگنالها از روی یک فاز بر روی فاز دیگر وجود ندارد. این مشکل ممکن است برای وسایلی که با ولتاژ ۲۴۰ ولت کار می کنند مثل بخاری‌ها و خشک‌کن‌ها پدید آید و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود .

وقتی این دستگاه‌ها روشن می‌شوند یک پل با امپدانس پایین را برای سیگنالهای X10 ، بین ۲ فاز ایجاد می‌نمایند. این مشکل را می‌توان با نصب یک خازن بین فازها برای عبور سیگنالهای X10 مرتفع نمود. بیشتر حرفه‌ای های این محصولات ، یک تقویت‌کننده فعال را بین فازها نصب می‌نمایند. این تقویت‌کننده‌ها در خانه‌هایی که به‌صورت ۳ فاز از برق شهر استفاده می‌نمایند نیز ، جهت انتقال سیگنالهای X10 بین فازها مورد نیاز است. در ایران غالب منازل از یک سیستم ۲۴۰ ولت تک فاز استفاده می‌نماند بنابراین این مشکل احتمال وقوع ندارد.

مشکلات دیگر :

تلویزیون‌ها یا وسایل بی‌سیم ممکن است سیگنالهای On یا Off مجازی تولید نمایند. Noise Filtering (که روی بسیاری از کامپیوتر‌ها یا مودم‌ها نصب می‌شود) می‌تواند به دور نگه‌داشتن این نویز‌ها از سیگنالهای X10 کمک نماید، ولی Noise Filter‌هایی که برای X10 طراحی نشده‌اند ممکن است خود باعث فیلتر شدن سیگنالهای X10 گردند.

ضمناً برخی منابع تغذیه بکاررفته در وسائل الکترونیکی پیشرفته مثل کامپیوتر‌ها، تلویزیون‌ها و رسیور‌های ماهواره سیگنالهای X10 را دراصطلاح می‌بلعند. به‌طور نمونه،‌خازن‌های بکاررفته در ورودی‌های منابع تغذیه این سیستمها سبب ایجاد اتصال کوتاه بین فاز و نول برای سیگنالهای X10 شده و بنابراین باعث توقف سیگنالهای تولید شده توسط آن سیستم و حتی حذف سیگنالهای تولیدشده توسط لوازم نزدیک به آن خواهند شد. فیلتر‌هایی دردسترس هستند که می‌توانند حتی مانع از رسیدن سیگنالهای X10 به چنین دستگاه‌هایی گردند و باعث شوند چنین ایرادات مبهمی در X10 از بین برود.

سیگنالهای X10 فقط می‌توانند یک دستور را در یک زمان ارسال نمایند. اگر در یک لحظه دو سیگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گیرنده‌ها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.

مسئله بعدی در سیستم X10 تداخل فرمان است به این صورت که شما در واحد خود فرمانی می دهید اما به اشتباه در واحد دیگر نیز این دستور به طریقی دیگر اجرا میشود که برای حل این مشکل فیلتر هایی در ورودی سیگنال ساختمان ها نصب میکنند اما در عمل این مشکل کامل نرتفع نشده است.

توپولوژی و مسیریابی:

KNX چیست؟

– KNX یک استاندارد بر مبنای مدل OSI بوده و یک پروتکل ارتباطی شبکه است و پروتکل اصلی اتحادیه اروپاست که در خانه هوشمند TIS به‌کار می‌رود. KNX یک جانشین و در ضمن یک یکسو کننده برای سه استاندارد قدیمی زیر می‌باشد: در حال حاضر استاندارد KNX توسط انجمن Konnex مدیریت می‌شود.

پروتکل KNX :

KNX بستر‌های ارتباطی فیزیکی زیادی را تعریف می‌کند:

2. شبکه برق ساختمان (برگرفته از استانداردهای EIB و EHS،‌شبیه آن چیزی که X1O عمل می‌نماید.)
3. استفاده از امواج رادیویی
4. ( Ethernet) که با عناوین EIB net/IP و یا KNX net/IP نیز شناخته می‌شود.

حالات برنامه‌ریزی :‌

3. S-Mode یاهمان “System Mode” یا حالت سیستمی که تجهیزاتی هستند که در ساخت سیستم‌های اتوماسیون سفارشی به‌کار گرفته می‌شوند. تجهیزات S-Mode هیچ پیش‌فرض اولیه‌ای نداشته و بایستی توسط تکنسین‌های مجرب نصب و برنامه‌ریزی شوند.

بستر‌های ارتباطی متفاوتی در KNX وجود دارند :

2. TP1: از EIB گرفته‌شده و بیشتر از ۹۰٪ محصولات فعلی KNX بر این مبنا می‌باشد. در TP1 انتقال با کیفیت بالا با قیمت پایین تلفیق شده‌است. توپولوژی TP1 بسیار انعطاف پذیر است : خطی ، ستاره ای ، درختی و یا تلفیقی از این‌ها. برای انتقال فیزیکی اطلاعات ، یک سیگنال کد شده در باند پایه متقارن با نرخ انتقال ۹۶۰۰bps درنظر گرفته شده‌است. تجهیزاتی که به TP1 متصل می‌شوند می‌توانند از طریق BUS اصلی تغذیه شوند.
3. Power Line PL110: که این نیز برگرفته از EIB می‌باشد. امروزه کارخانه‌های کمی PL110 را پشتیبانی می‌نمایند اما کماکان یک بازه کامل از محصولات را برای روشنایی، پرده و کرکره‌ها، سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی ارائه می‌نمایند. در اینجا نرخ انتقال سیگنال‌های اطلاعات ۱۲۰۰ می‌باشد. این بستر جایگزین بسیار مناسبی برای مکانهایی است که امکان استفاده از سیم‌های زوجی وجود ندارد.
4. Power Line PL132: این توپولوژی از EHS برگرفته‌شده‌است که امروزه توسط سازنده‌های کمتر استفاده می‌شود. در اینجا نرخ انتقال اطلاعات ۲۴۰۰bps می‌باشد. عملاً درحال حاضر محصولاتی برای این استاندارد وجود ندارد و احتمالاً در آینده کاملاً محو خواهد شد.
5. بنابراین KNX یک بازه گسترده از بستر‌های ارتباطی را در اختیاز قرار می‌دهد . با این وجود TP1 به‌عنوان مهمترین بستر ارتباطی خانواده KNX مطرح می‌باشد. KNX RF یک انتخاب مناسب برای پاسخ به تقاضاهای ارتباطی بدون سیم در سیستم‌های اتوماسیون ساختمان می‌باشد. و PL110 همچنان می‌تواند به‌عنوان یک راه‌حل به‌خصوص برای ساختمان‌های بازسازی شده‌باشد. پل ارتباطی برای ارتباطات نیازمند به پهنای باند بالا مانند صدا، تصویر و سایر ارتباطات اینچنین از طریق KNX net/IP امکانپذیر می‌باشد.

C-BUS چیست ؟

– C-BUS یک پروتکل برای اتوماسیون منازل و ساختمانهاست که در استرالیا ، نیوزلند،‌آسیا ، خاورمیانه ، روسیه ، آمریکا ، آفریقای جنوبی ، انگلستان و بخش‌های دیگر از اروپا ، از آن استفاده می‌‌گردد.

بر خلاف پـروتکل عمومی X10 که در یک ‌سری سیگنال‌های اجباری بـر روی خطوط قدرت استفاده می‌نمایند، C-BUS یک کابل اختصاصی ولتاژ پایین یا یک شبکه بی‌سیم دوطرفه را جهت انتقال سیگنال‌های کنترل و فرامین استفاده می‌نماید. این امر اعتبار ارسال دستورات را بیشترکرده و باعث می‌شود C-BUS نسبت به X10 برای ساختمان‌های بزرگ و کارهای تجاری مناسب‌تر باشد.