خانه هوشمند

خانه هوشمند

خانه هوشمند یکی از مفاهیم جذاب و پرکاربرد در عصر فناوری و اینترنت اشیا است که باعث افزایش راحتی، امنیت، کارآمدی و کاهش مصرف انرژی در خانه‌ها می‌شود. خانه هوشمند به زبان ساده، خانه یا ساختمان مدرنی است که همه اجزا و لوازم برقی آن به وسیله یک سیستم مرکزی یکپارچه شده و به خوبی با هم کار می کنند. گروه مهندسان شهر در این مقاله قصد دارد به تعریف، اجزا، انواع، مزایا و معایب خانه هوشمند بپردازد.

تعریف خانه هوشمند

خانه هوشمند مکانی است که از دستگاه‌های متصل به اینترنت مانند حسگرها، دوربین‌ها و سایر وسایل برای خودکارسازی و کنترل جنبه‌های مختلف زندگی روزمره استفاده می‌کند. در خانه هوشمند، تمام فعالیت‌ها را یک هاب مرکزی به گجت‌های هوشمند در شبکه هدایت می‌کند. این گجت‌ها با استفاده از پروتکل‌های ارتباطی استاندارد با هاب و با یکدیگر صحبت می‌کنند و دستورالعمل‌های دریافت شده را به رفتارهای مکانیکی تبدیل می‌کنند. برای مثال، چراغ‌های هوشمند، ترموستات هوشمند، پرده هوشمند، دوربین هوشمند، آینه هوشمند و لوازم خانگی هوشمند از جمله گجت‌های خانه هوشمند هستند.

اجزای خانه هوشمند

خانه هوشمند از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

سخت‌افزار: شامل تجهیزات الکترونیکی و برقی است که در خانه نصب و راه‌اندازی می‌شوند. این تجهیزات عبارت‌اند از:
گجت‌های هوشمند: دستگاه‌های قابل کنترل از راه دور یا خودکار که قابل نصب بر روی چراغ‌، پرده، تاسيسات، لوازم خانگي و … هستند.
حسگر‌ (Sensor): دستگاه‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌هایی که می‌توانند پارامترهای محیطی مانند دما، رطوبت، نور، صدا، حرکت و … را اندازه‌گیری و ارسال کنند.

اکچویتور (Actuator): دستگاه‌هایی که می‌توانند عملکردهای مکانیکی مانند روشن یا خاموش کردن چراغ، باز یا بسته کردن پرده، تغییر دمای ترموستات و … را انجام دهند.

هاب (Hub): دستگاه مرکزی که به عنوان مغز خانه هوشمند عمل می‌کند و بین گجت‌های هوشمند، حسگر‌ها و اکچویتور‌ها ارتباط برقرار می‌کند. هاب می‌تواند یک رایانه، یک تلفن همراه، یک تبلت یا یک دستگاه تخصصی باشد.

نرم‌افزار: شامل برنامه‌های کاربردی است که برای کنترل و نظارت بر خانه هوشمند طراحی شده‌اند. این برنامه‌ها عبارت‌اند از:
اپلیکیشن: برنامه‌های نصب شده بر روی تلفن همراه، تبلت یا رایانه کاربر که به وسیله آن می‌تواند با هاب ارتباط بگیرد و تمام گجت‌های هوشمند خانه را کنترل کند. این برنامه‌ها معمولا با سیستم عامل‌های اندروید، iOS یا ویندوز سازگار هستند.
وب سرویس: برنامه‌های قابل دسترس از طریق شبکه جهانی وب که به وسیله آن می‌توان از راه دور به خانه هوشمند دسترسی پیدا کرد. این برنامه‌ها معمولا با استفاده از مرورگر وب قابل استفاده هستند.

الگوریتم: بخش منطقی نرم‌افزار که تعیین می‌کند چگونه خانه هوشمند باید به دستورالعمل‌ها، حسگر‌ها و اکچویتور‌ها واکنش نشان دهد. این بخش می‌تواند بر اساس قوانین ساده، الگوهای یادگیری ماشین یا هوش مصنوعی طراحی شود.
رابط کاربری: بخش ظاهری نرم‌افزار که به کاربر امکان مشاهده و تغییر وضعیت خانه هوشمند را می‌دهد. این بخش می‌تواند شامل صفحات نمایش، دکمه‌ها، صدا، نور و … باشد.
پروتکل ارتباطی: قواعد و استانداردهایی که تعیین می‌کنند چگونه دستگاه‌های خانه هوشمند با یکدیگر و با هاب ارتباط برقرار کنند. این قواعد شامل فرمت، سرعت، فرکانس و رمزنگاری داده‌ها هستند. برخی از پروتکل‌های رایج عبارت‌اند از: Zigbee، Z-Wave، Thread، KNX، Control4، بلوتوث و وای‌فای.
انواع خانه هوشمند
خانه هوشمند را می‌توان بر اساس سطح هوشمندسازی، نحوه نصب و راه‌اندازی و منبع تغذیه به چند دسته تقسیم کرد:

انواع خانه هوشمند بر اساس سطح هوشمند سازی:

سطح اول: خانه هایی که فقط قابل کنترل از راه دور هستند. در این خانه‌ها، کاربر باید به صورت دستی دستورات را به گجت‌های هوشمند بفرستد و خودکارسازی وجود ندارد.
سطح دوم: خانه هایی که علاوه بر قابل کنترل بودن از راه دور، قابل برنامه‌ریزی هستند. در این خانه‌ها، کاربر می‌تواند سناریو‌های مختلف را برای گجت‌های هوشمند تعریف کند و آن‌ها را به صورت زمانبندی شده یا به شرط رخ دادن چیزی فعال یا غیرفعال کند. برای مثال، می‌توان تعیین کرد که در صورت روشن شدن چراغ اتاق خواب، پرده ها باز شوند و موسیقی ملایم پخش شود.

سطح سوم: خانه هایی که علاوه بر قابل کنترل و قابل برنامه‌ریزی بودن، قابل یادگیری هستند. در این خانه‌ها، الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به کار گرفته می‌شوند تا رفتار و عادات کاربر را شناسایی و تحلیل کنند و به صورت خودکار سناریو‌های مناسب را اجرا کنند. برای مثال، ممکن است خانه هوشمند بفهمد که کاربر در روزهای آفتابی دوست دارد در حیاط بماند و به این ترتیب تمام چراغ‌های داخل خانه را خاموش و سیستم تهویه را به حالت استراحت ببرد.

انواع خانه های هوشمند بر اساس نحوه راه اندازی:

خانه های هوشمند سیم‌کشی شده: خانه هایی که نصب و راه‌اندازی گجت‌های هوشمند در آن‌ها نیاز به سیم‌کشی دارد. این نوع خانه هوشمند معمولا در زمان ساخت یا بازسازی خانه طراحی و اجرا می‌شود. این خانه هوشمند دارای پایداری و امنیت بالاتر است اما نصب و راه‌اندازی آن پیچیده و هزینه‌بر است.

خانه های هوشمند بیسیم: خانه هایی که نصب و راه‌اندازی گجت‌های هوشمند در آن‌ها نیاز به سیم‌کشی ندارد. این نوع خانه هوشمند معمولا در خانه‌های قدیمی یا اجاره‌ای اجرا می‌شود. این خانه هوشمند دارای انعطاف‌پذیری و قابلیت ارتقا بالاتر است اما ممکن است با مشکلات ارتباطی و تداخلات الکترومغناطیسی روبرو شود.

انواع خانه های هوشمند بر اساس منبع تغذیه:

خانه های هوشمند برق شهری: خانه هایی که گجت‌های هوشمند آن‌ها از برق شهری تغذیه می‌شوند. این نوع خانه هوشمند دارای قابلیت اطمینان بالاتر است اما مصرف برق آن بالا است.

خانه های هوشمند انرژی تجدیدپذیر: خانه هایی که گجت‌های هوشمند آن‌ها از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید، باد، آب و … تغذیه می‌شوند. این نوع خانه هوشمند دارای کارآمدی و زیست‌توده بالاتر است اما نصب و راه‌اندازی آن پرهزینه و پیچیده است.
مزایا و معایب خانه هوشمند

خانه هوشمند به عنوان یک فناوری نوین، مزایا و معایب خود را دارد. در این قسمت به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

مزایای خانه هوشمند:

افزایش راحتی: خانه هوشمند با کنترل و خودکارسازی گجت‌های خانگی، زندگی روزمره را ساده‌تر و راحت‌تر می‌کند. کاربر می‌تواند با چند کلیک یا صحبت کردن با دستگاه، تمام نیاز‌های خود را برآورده کند. برای مثال، می‌تواند دمای مطلوب خانه را تنظیم کند، موسیقی مورد علاقه خود را پخش کند، غذای خود را گرم کند و … .

افزایش امنیت: خانه هوشمند با استفاده از دوربین‌ها، سنسور‌ها و سیستم‌های هشدار دهنده، امنیت خانه را افزایش می‌دهد. کاربر می‌تواند در هر زمان و مکانی به خانه خود دسترسی داشته باشد و در صورت بروز هرگونه تخلف یا خطر، به سرعت اطلاع پیدا کند و اقدام مناسب را انجام دهد. برای مثال، می‌تواند در صورت شکستن شیشه یا باز شدن درب، به صورت پیامک یا تماس تلفنی مطلع شود و سیستم آژیر را فعال کند.

افزایش کارآمدی: خانه هوشمند با استفاده از الگوریتم‌های هوشمند و یادگیری ماشین، کارآمدی خانه را افزایش می‌دهد. کاربر می‌تواند با تعریف سناریو‌های مناسب برای گجت‌های هوشمند، زمان و انرژی خود را صرف کارهای مفید‌تر کند. برای مثال، می‌تواند تعیین کند که در صورت عدم حضور در خانه، تمام چراغ‌ها و لوازم برقی خاموش شوند و در صورت بازگشت به خانه، به حالت قبل برگردند.

کاهش مصرف انرژی: خانه هوشمند با استفاده از حسگر‌ها و سناریو‌های هوشمند، مصرف انرژی خانه را کاهش می‌دهد. کاربر می‌تواند با تعادل بین نور طبیعی و مصنوعی، تنظیم دمای مناسب، خاموش کردن لوازم برقی غیرضروری و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، هزینه‌های برق خود را کاهش دهد. برای مثال، می‌تواند تعیین کند که در صورت روشن بودن نور خورشید، چراغ‌های داخل خانه خاموش شوند و در صورت تاریک شدن هوا، به صورت خودکار روشن شوند.

معایب خانه هوشمند:

پیچیدگی نصب و راه‌اندازی: خانه هوشمند نیاز به نصب و راه‌اندازی گجت‌های هوشمند، هاب، نرم‌افزار و پروتکل ارتباطی دارد که ممکن است برای کاربر عادی پیچیده و دشوار باشد. کاربر باید با توجه به نوع و تعداد گجت‌های هوشمند، سطح هوشمندسازی، نحوه نصب و راه‌اندازی و منبع تغذیه، راهکار مناسب را انتخاب و پیاده‌سازی کند. این کار ممکن است نیاز به دانش فنی، زمان و هزینه زیاد داشته باشد.

خطر امنیت سایبری: خانه هوشمند با استفاده از اینترنت و شبکه بین گجت‌های هوشمند، مستعد حملات سایبری است. اگر هکر بتواند به شبکه خانه هوشمند دسترسی پیدا کند، ممکن است داده‌های شخصی کاربر را دزدیده، گجت‌های هوشمند را کنترل کرده یا آسیب بزند. برای مثال، ممکن است دوربین‌های هوشمند را جاسوسی کرده، قفل‌های هوشمند را باز یا بسته کرده یا سیستم تاسيسات را خراب کند.

خطر قطع شبکه: خانه هوشمند به شبکه اینترنت و شبکه بین گجت‌های هوشمند وابسته است. اگر این شبکه‌ها قطع شوند، ممکن است خانه هوشمند دچار اختلال یا عدم کارکرد شود. برای مثال، اگر اینترنت قطع شود، کاربر نمی‌تواند از راه دور به خانه هوشمند دسترسی داشته باشد یا اگر شبکه بین گجت‌های هوشمند قطع شود، کاربر نمی‌تواند آن‌ها را کنترل کند.

خطر ناسازگاری: خانه هوشمند نیاز به سازگاری بین گجت‌های هوشمند، هاب، نرم‌افزار و پروتکل ارتباطی دارد. اگر این عناصر با یکدیگر سازگار نباشند، ممکن است خانه هوشمند به درستی کار نکند. برای مثال، اگر گجت‌های هوشمند از پروتکل‌های مختلفی استفاده کنند، ممکن است با هاب یا با یکدیگر ارتباط برقرار نکنند.


خانه هوشمند یک فناوری جذاب و پرکاربرد است که باعث می‌شود خانه‌ها به صورت خودکار و هوشمند عمل کنند. خانه هوشمند با استفاده از گجت‌های هوشمند، حسگر‌ها، اکچویتور‌ها، هاب، نرم‌افزار و پروتکل ارتباطی، جنبه‌های مختلف زندگی
روزمره را کنترل و خودکارسازی می‌کند

_______________________________________________________

ممکن است به این مطالب نیز علاقه مند باشید:

پنل های خورشیدی و انواع آن