Smart Home یا خانه هوشمند ، خانه­ای است که در آن از روش­های اتوماسیون پیشرفته بهره گرفته شده است تا ساکنان آن به امکانات کنترلی و نظارتی پیشرفته دسترسی یابند . به عنوان مثال در یک خانه هوشمند ، امکان کنترل روشنایی ، تهویه مطبوع ، لوازم صوتی – تصویری ، تجهیزات امنیتی ، پنجره و درب و … وجود دارد .

بنا به تعریف DTI ، خانه هوشمند خانه­ای است که با بهره گیری از یک شبکه ارتباطی دستگاه­های الکتریکی کلیدی را در خانه به یکدیگر مرتبط می­سازد و امکان کنترل، نظارت و دسترسی بر آنها را به صورت از راه دور فراهم می­آورد .

در یک ساختمان هوشمند ، بسیاری از فعالیت هایی که افراد ساکن خانه به صورت روتین و روزانه انجام می­دهند ، توسط یک سیستم هوشمند اجرا می­گردد که مزیت آن صرفه جویی در زمان و نیروی انسانی خواهد بود . در چنین خانه­ای ، قادر خواهیم بود با توجه به نیازهای از پیش تعریف شده و با بهره گیری از اطلاعات بدست آمده از سنسورهای موجود در داخل و خارج ساختمان و با سنجش شرایط موجود ، به صورت اتوماتیک و هوشمند فرمان ­های متناسب را صادر نماییم.

Smart Homeدر واقع همان هوش مصنوعی خانه است. خانه هوشمند( Smart Home) خانه ای مجهز به سیستم اتوماسیون است که در آن امکان تامین ایمنی ، امنیت و رفاه ساکنان و بهینه سازی مصرف انرژی فراهم آمده است.

در حالی که هدف اصلی چنین سیستمی ایجاد ایمنی و امنیت در کنار بهینه سازی مصرف انرژی است ، امکان استفاده از سیستم­های ریموت کنترل داخلی و کنترل از راه دور ، همچنین لوکس نمودن ساختمان­ها در آن تعبیه شده است به گونه ای که در افزایش سطح رفاه به طور چشم گیری موثر واقع شود. در خانه هوشمند ، کنترل اجزای مختلف خانه از طریق پنل های اتاقی به صورت محلی، از طریق پنل مرکزی با صفحه لمسی به صورت مرکزی، با استفاده از ریموت کنترل، و به وسیله اینترنت و موبایل از راه دور میسر است.

ازامکانات این سیستم می توان به موارد زیر اشاره نمود:

· کنترل روشنایی اتوماتیک و دستی
· آبیاری خودکار
· پرده های برقی
· سیستم های ایمنی و امنیت(اعلام سرقت، اعلام حریق،نشت گاز و کنترل درب ورود و خروج)
· کنترل سیستم های حرارتی و برودتی
· کنترل تجهیزات نورپردازی
· کنترل تلفنی
کاهش مصرف انرژی یکی از اهداف اولیه طراحی این سیستم ­ها بوده و با گذشت زمان و افزوده شده قابلیت­های دیگر به سیستم امکانات رفاهی گوناگونی در کنار صرفه جویی انرژی فراهم آمده است .

در یک محیط برخوردار از سیستم هوشمند ، تنظیم دما مطابق با خواست مصرف کننده به صورت اتوماتیک صورت می­گیرد و به این ترتیب از بیش گرمایش محیط در زمستان در اثر روشن بودن سیستم گرمایشی و از بیش سرمایش محیط در تابستان و در اثر روشن بودن سیستم سرمایش ممانعت به عمل می­آید . به این ترتیب علاوه بر صرفه جویی در انرژی مصرفی درگیری ساکنان در تنظیم دما از بین رفته و آسایش آنها برقرار میشود . بسیار شاهدیم که در زمستان در اثر گرم شدن بیش از حد محیط اقدام به بازکردن پنجره می­نماییم و هنگام خواب کودکانمان نگران کنار رفتن پتوی آنها هستیم . در چنین سیستمی حتی اگر کسی اقدام به بازنمودن پنجره نماید ، سیستم گرمایش خاموش شده تا از اتلاف انرژی جلوگیری نماید.اگرچه با استفاده از ترموستات ها نیز می توان اقدام به تنظیم دما نمود، اما مزیت سیستم های هوشمند وجود سنسورهایی است که امکان قطع نمودن سیستم را در زمان عدم حضور افراد یا هنگام باز بودن درب یا پنجره به طور خودکار فراهم می آورد.

مدیریت این سیستم­ها بر روی روشنایی از دیگر قابلیت­های آن می­باشد. از آنجاییکه که مصرف انرژی ساختمان در بخش روشنایی قابل توجه است، لذا با مدیریت روشنایی بر اساس حضور افراد و Dim نمودن آن بر اساس لوکس موجود و میزان روشنایی روز، امکان مدیریت در این بخش نیز فراهم می­آید.

به طور کلی می­توان گفت که دستاورد یک خانه هوشمند راحتی ، صرفه جویی در زمان ، انرژی و پول است . هدف از هوشمند سازی ، تبدیل خانه به یک فضای متمایز و لوکس و یا تبدیل ساختمان به یک ساختمان با مصرف بهیته انرژی و یا ایجاد خانه­ای مدرن و دارای امنیت می باشد .

مفهوم خانه هوشمند(Smart Home) غالبا با سیستم مدیریت ساختمان(BMS) ، اشتباه گرفته می شود. اتوماسیون داخلی در Smart Home به مجموعه ادوات و تجهیزاتی گفته می شود که با اهدف ذکر شده در داخل واحد مسکونی، اداری یا تجاری نصب و استفاده می گردد در حالیکه مدیریت هوشمند ساختمان یا BMS مجموعه تجهیزاتی هستند که وظیفه یکپارچه سازی و هماهنگی میان اجزا را در یک ساختمان به منظور افزایش بهره وری، کاهش مصرف انرژی و افزایش سطح رفاه بر عهده دارند. در این تعریف اجزا ساختمان شامل مدارهای روشنایی، برق اضطراری، آسانسورها، تجهیزات سرمایش-گرمایش، تهویه مطبوع، سامانه اعلام حریق، کنترل تردد و سیستم حفاظتی می شود.

در هوشمند سازی خانه ، قدم اول متمرکز کردن تجهیزات الکتریکی ( شامل کنترل دما ، روشنایی ، پرده­های برقی ، تجهیزات موتوری ، سیستم امنیتی ، سیستم صوتی – تصویری و … ) در یک بخش مرکزی و سپس هوشمند سازی آن از طریق تعریف سناریو ­های متعدد خواهد بود . سناریوهایی که منجر به رفتاری چون :

باز و بسته شدن اتوماتیک پرده ­ها با توجه به روشنایی روز و طلوع و غروب خورشید شود،

روشن و خاموش شدن آرام چراغ ها در زمان ورود به اتاق یا خروج از آن،

امکان کنترل تجهیزات موجود در خانه چون دزدگیر و روشنایی و تجهیزات برقی از راه دور با اینترنت یا تلفن در زمان عدم حضور یا در تعطیلات

امکان جایگزینی صدای زنگ صبحگاهی با صدای مطلوب و مورد علاقه­ ساکنان و با افزایش تدریجی صدا، بالا رفتن پرده­ها و افزایش نور لامپ و موارد مشابه گوناگون.

در سناریوهای از پیش تعریف شده، امکان انجام تعداد زیادی فانکشن تنها با فشردن یک دکمه ایجاد می شود و به این ترتیب می توان فرامین کنترلی متوالی را تنها با یک دستور انجام داد. با تعریف سناریوی عدم حضور می­توان تعریف نمود که در هنگام فشردن دکمه مربوطه ، سیستم امنیتی فعال شود، لامپ­های مورد نظر و تجهیزات برقی خاموش شود و آسانسور به طبقه مورد نظر فرا خوانده شود. . و یا بالعکس در زمان عدم حضور از توقف آسانسور در طبقه مورد نظر جلوگیری شده و به این ترتیب باعث بالا رفتن امنیت شد.

به این ترتیب اگر از خانه خارج شده و فراموش کرده باشیم تلویزیون، شیر گاز و یا برخی از لامپ ها را خاموش کرده باشیم، دیگر مجبور به بازگشت به خانه نیستیم چراکه قبلا با تعریف سناریوی عدم حضور از انجام اتوماتیک آنها پس از فشرده شدن دکمه مربوطه یقین حاصل نموده ایم.

در زمانیکه به سفر رفته ایم با اجرای سناریوی Vacation، چراغ های مورد نظر در ساعات خاص روشن شده و چنین وانمود شود که ساکنین در خانه حضور دارند و یا پرده ها در زمان های تعیین شده باز شوند تا گلدان ها از نور خورشید بهره ببرند و همچنین باغچه ها به طور اتوماتیک آبیاری شوند.

سناریوهای دیگری چون Welcome، Goodbye، Party، Romance، Relax، Sleep و Reading از دیگر نمونه های قابل تعریف هستند که هریک مشتمل بر اجرای دستورات متناسب خود هستند. به این لیست بلند بالا می­توان نمونه­های دیگری از رفتارهای متعدد سیستم را که متناسب با درخواست مصرف کننده تعریف می­شود را نیز افزود.

از ویژگی­های اصلی چنین سیستمی ، امکان کنترل از راه دور آن از طریق تلفن همراه و اینترنت ( GPRS ، SMS ) می­باشد چرا که این سیستم ها بر پایه وب نگاشته شده­اند به این ترتیب با اختصاص یک IP به ساختمان ، امکان احاطه بر ساختمان از هر مکانی از طریق نرم افزار طراحی شده فراهم می آید و می­توان هر گونه گزارش از تجهیزات را از راه دور دریافت نموده و در صورت لزوم دستور متناسب را به سیستم ارسال نمود .

اجزا کاربردی خانه هوشمند شامل حسگرها(Sensors)، کنترلرها(Controlers) و عملگرها(Actuators) می شود. سنسورها وظیفه پردازش پارامترهای محیطی را دارند. کنترلرها وظیفه پردازش اطلاعات دریافتی از حسگرها را با توجه به نرم افزارهای درونی اشان و ارسال فرامین به عملگرها را دارند و عملگرها اجزا واکنش دهنده سیستم هستند.از انواع عملگرها می توان به رله های قطع و وصل جریان و شیرهای برقی سیالات اشاره نمود.

قطعاتی که در بالا به آنها اشاره شد توسط یک رسانه ارتباطی چون سیم، فیبر نوری و یا امواج رادیویی و بر اساس یک پروتکل ارتباطی خاص چون KNX، Bacnet یا Lonworks و… با یکدیگر در ارتباط هستند.

با توجه به اینکه ارتباط میان تجهیزات در سیستم هوشمند غالبا از طریق کابل شبکه است، لذا نیازی به سیم کشی­های مکرر نبوده و برق تمامی مصرف کننده­ها از طریق تابلو برق مشتمل بر تجهیزات هوشمند فراهم می­آید.

در این سیتسم ها، نیاز به استفاده از ریموت کنترل های مختلف برای کنترل لوازم صوتی – تصویری و سرمایش – گرمایش و ……….. وجود ندارد و می­توان کلیه لوازم را تنها با یک ریموت کنترل نمود . در سطح بالاتر ، می­توان با بهره گیری از تب لت ها یا تاچ پنل­های پرتابل، و سایل الکترونیکی و الکتریکی مورد نظر را به صورت یکجا مدیریت نمود برای این کار کافی است مصرف کننده مورد نظر خود را بر روی ریموت کنترل یافته و فرمان مورد نظر را صادر نماید.

نمای ساختمان

در ساختمان ها جهت اجرای روشنایی نما می بایست نگهبان یا سرایدار در زمان های مشخص اقدام به روشن یا خاموش نمودن نور نما کند.در سیستم های هوشمند می توان با تعریف زمانبندی و یا با توجه به شدت نور محیط، چراغ ها را به صورت اتوماتیک روشن یا خاموش نماید.

سیستم کنترل تردد

در سیستم کنترل تردد ( Access Control ) ، امکان کنترل رفت و آمد افراد و وسایل نقلیه وجود داشته و ضمن وجود امکان نظارت و کنترل بر رفت و آمد می­توان سطح دسترسی افراد را با توجه به جایگاه آنها در فضاهای مختلف تعریف نمود .در این سیستم، دسترسی بر پایه یکی از مکانیزم های شناسایی به جای قفل و کلید مکانیکی است. مزایای آن عبارتند از:

بر خلاف قفل های مکانیکی سنتی که لازم بود برای هر قفل کلید مخصوص به خود را ساخته و همراه داشته باشیم، در سیستم های جدید می­توان تنها با داشتن یک کارت به تمامی درب ها دسترسی داشت.
در سیستم های مکانیکی برای هر قفل تنها یک کلید می توان اختصاص داد، حال آنکه در قفل های الکترونیکی جدید می توان چندین کلید را برای قفل واحد و به ازای افراد مختلف تعریف نمود.
راحتی باز نمودن درب ها
باتعریف دسترسی و برقراری مدیریت در ساختمان بر اساس تعریف جایگاه هادر کنترل دسترسی، از ورود افراد ناخواسته به برخی بخش ها ممانعت می شود.
این سیستم بر اساس شناسایی فیزیکی افراد (از طریق تشخیص چهره یا اثر انگشت)، استفاده از رمز در قفل های رمز دار و یا کارت های RFID کار می کند.

کارت های RFID، اطلاعات فرد را به صورت کد در خود جای می دهند و می توان چندین سطح دسترسی را برای مکان های مختلف در آن تعریف نمود.

در روش های تشخیص چهره و یا اثر انگشت، به دلیل نبود امکان سرقت نسبت به کارت های RFID ، امنیت سیستم بالاتر است. با تلفیق روش های یاد شده در بالا، در سیستم های کنترل دسترسی امنیت سیستم بالا می رود.

فضاهای مشاع و لابی:

با توجه به عمومی بودن فضای مشاعات و استفاده بیشتر از آنها در قیاس با سایر فضاها، کنترل هوشمند این قسمت از ساختمان باعث صرفه جویی چشمگیری در نیروی انسانی و انرژی خواهد بود. همچنین کنترل بهینه مشاعات آرامش بیشتری برای ساکنین ساختمان به ارمغان خواهد آورد و جذابیت خاصی به ساخنمان خواهد بخشید. روشنایی، تهویه مطبوع، وسایل صوتی- تصویری و مانیتورینگ فضاهای مختلف از جمله مواردی است که می توان کنترل کرد.

نیازهای کنترلی در فضای مشاعات یک ساختمان شامل راه پله ها، لابی، فضاهای ورزشی و پارکینگ با تفکیک فضا به شرح ذیل می باشد:

راه پله:

ایجاد روشنایی بر اساس حضور و کنترل زمان بندی شده
امکان دسترسی و هماهنگی در مواقع اضطراری جهت استفاده از روشنایی اضطراری
لابی:

کنترل ویدیو پروژکتورها و تلویزیون های LCD
کنترل سیستم های روشنایی
کنترل تهویه مطبوع
کنترل سیستم های صوتی

فضاهای ورزشی(استخر، سونا، جکوزی، سالن ورزش و…):

کنترل روشنایی فضاهای ورزشی هنگام ورود و بعد از خروج با امکان تعریف سناریوهای مختلف بسته به نوع کاربرد فضا
امکان پخش موسیقی در فضا
امکان دیم کردن نور در فضای استخر
امکان کنترل و مانیتورینگ فضاهای مختف از داخل واحد مانند راه اندازی سونا و جکوزی پیش از مراجعت به فضای مربوطه

کنترل پارکینگ

در سیستم کنترل پارکینگ ، می توان از سیستم کنترل هوشمند تاسیسات ، روشنایی و نیز سیستم مدیرت و راهنمایی پارکینگ بهره برد. در این سیستم می توان بر مصرف انرژی، حفظ شرایط محیطی ( شامل کنترل دما و روشنایی) و ترددها نظارت نمود و با کاهش مصرف انرژی به طور غیر مستقیم موجب کاهش استهلاک تجهیزاتی چون سیستم روشنایی ، تاسیسات تهویه و… شد.این سیستم مشتمل بر دو بخش کنترل تاسیسات پارکینگ ، مدیریت تردد و سیستم مسیریاب پارکینگ است .

وظیفه فن های تهویه رساندن هوای تازه تا آخرین طبقه و خارج نمود هوای آلوده از آخرین طبقه است که در نتیجه این تجهیزات را بسیار عظیم و پر مصرف می­سازد با توجه به اینکه در تمامی فضاهای پارکینگ در تمام ساعات شبانه روز تردد وجود ندارد و با عنایت به مصرف بالای فن ها ، لزوم مدیریت دقیق بر روشن و خاموش بودن آنها مشخص می گردد.

دوربین های مدار بسته

در سیستم دوربین های مدار بسته با نصب انواع دوربین های آنالوگ و دیجیتال (بسته به نوع نیاز) می توان کلیه عملیات نظارتی و امنیتی مربوط به مکانهای مختلف را انجام داد. ناگفته نماند که قبلا برای بررسی تصاویر باید به تلویزیون یا مانیتور کامپیوتر که در یکی از اتاق ها قرار داشت، مراجعه می کرد ولی با سیستم­های اتوماسیون خانگی با نصب یکسری دوربین های خاص با قابلیت­های مختلف می توانیم ضمن اینکه در منزل قدم می زنیم بر روی صفحات لمسی تصاویر کلیه دوربین های امنیتی را مشاهده نماییم. همچنین با استفاده از سنسورهای حرکتی می توان سیستمهای امنیتی ساختمان را تقویت کرد. یکپارچگی سیستم امنیتی باسایر بخشها قابلیت بیشتری به آن می بخشد. به عنوان مثال هنگام تشخیص ورود یک فرد ناشناس از طریق سنسور حرکتی، به جز صدای آژیر، کلیه چراغ های منزل روشن –خاموش گردند.

اتصال به دوربین های مدار بسته این امکان را به شما می دهد که از وضعیت فرزند خود زمانی که به هر دلیلی در منزل مانده و مدرسه نرفته آگاه شوید.

سیستم های اعلام حریق:

خانه های هوشمند مجهز به سیستم های اعلام حریق، خانه هایی هستند که در ضمن تشخیص بروز آتش سوزی( از طریق سه مولفه دود، شعله و حرارت ) و اقدام در جهت خاموشی آن، قادر هستند بروز آتش سوزی را به ساکنین اعلام نموده و از بروز حوادث و خطرات احتمالی جلوگیری نمایند. در حقیقت پارامتر افزوده شده به یک خانه دارای سیستم اعلام حریق و مجهز به سیستم هوشمند، امکان برقراری یک مدیریت هوشمند است که می تواند با یکپارچه سازی تجهیزات موجود و مدیریت صحیح آنها حوادث ناشی از این حادثه را به حداقل برساند.

به عنوان مثال، در هنگام وقوع آتش سوزی در یک خانه هوشمند، علاوه بر اقدام در جهت خاموشی آتش و بستن شیرهای گاز، به ساکنین نیز اطلاع رسانی شده و با ایجاد هماهنگی میان بخش های مختلف، روشنایی و تهویه راهروها و مسیرهای خروج را قطع کرده و مسیر را برای خروج ایمن باز می نماید.