مدیریت انرژی و زمان به کمک اینترنت اشیا
مقدمه
حتما بارها شنیده اید که کسانی درباره آبیاری گلخانه و باغ خود با پیامک صحبت می کنند. امروزه عبارت خانه هوشمند به صورت باورنکردنی تکرار می شود. سال هاست که مبحث هوشمند سازی خانه، بیمارستان، ادارات و حتی باغ ها و گلخانه ها مطرح شده است. اما آیا واقعا این تکنولوژی جدید تا چه حد توانایی پاسخ گویی به نیاز های افراد را دارد؟ اصلا سرآغاز این تکنولوژی کجاست و چگونه راه خود را به منازل و سایر مکان ها باز کرده است؟ اینترنت اشیا برای چه منظوری مطرح شد؟ و از همه مهمتر دست آورد این تکنولوژی چیست؟
ما در این مقاله می خواهیم علاوه بر پاسخ گویی به سوالات بالا به بررسی اینترنت اشیا از شکل گیری تا به امروز بپردازیم. در ادامه به مبحث خانه های هوشمند می پردازیم و اساسا به چه خانه هایی خانه هوشمند می گویند. پس از بررسی این دو مورد به ارتباط میان این دو می پردازیم. در انتها با نمایش جداول و نمودار های حاصله به نتیجه گیری و تحلیل اهمیت مدیریت انرژی و زمان می پردازیم و راه حل خانه هوشمند را به طور مفصل ارائه می نماییم.
قسمت اول: معرفی اینترنت اشیا
با پیشرفت تکنولوژی در حوزه تلفن همراه و مخابرات کم کم اینترنت از مکان های محدود به همه جا راه یافت. سال ها قبل برای استفاده از اینترنت مجبور بودیم ساعت ها در صف کافی نت بیاستیم تا بتوانیم برای چند صفحه تحقیق از اینترنت کمک بگیریم. اما حالا به کمک سیم کارت ها و تلفن های هوشمند اینترنت در همه جا و در همه وقت با کیفیت عالی در اختیار ماست.
تاریخچه اینترنت اشیا
حدود سال های ۱۹۸۰ تا ۱۹۸۳ بود که یک طرح آزمایشی در لابلاتوار شرکت کوکا کولا شکل گرفت که هدف آن کنترل بخش کوچکی از کارخانه بود تا بتوان با کاهش نیروهای انسانی اضافی هزینه های جاری شرکت را کاهش دهند. سپس در چند آزمایشگاه دیگر کارهای مشابهی تکرار شد و به کمک اینترنت توانستند که برخی از کارهای کنترلی دستگاه ها را به صورت ریموت (کنترل از راه دور-remote) انجام دهند. پس از آن در سال ۱۹۹۴ انجمن علمی IEEE با تعیین استاندارد هایی به این مبحث جدید چهارچوب و ساختار مناسبی بخشید. اما در نهایت اینترنت اشیا در سال ۱۹۹۹ توسط کوین اشتون (Kevin Ashton) و همکارانش در مقاله ای علمی مطرح شد. برای کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.
شکل گیری و سیر پیشرفت
پس انجام کنترل از راه دور به کمک اینترنت کم کم این ایده شکل گرفت که آیا امکان دارد برای تمامی اشیا این عمل را انجام داد. این ایده کم کم گسترش پیدا کرد و در صنعت جای خود را کاملا باز کرد. تا جایی که امروزه از کارگاه های کوچک تا کارخانه های بزرگ به کمک اینترنت اشیا کنترل می شوند. از سنسور های موجود گرفته تا کنترل دقیق دستگاه ها و حتی روشنایی و سیستم های گرمایشی از این تکنولوژی بهره می برند. اما با وارد شدن این تکنولوژی به ساختمان ها مبحث جدیدی به نام خانه هوشمند ایجاد شد که در ادامه به تشریح آن می پردازیم.
کاربردها و امکانات
با توجه به وجود اینترنت در همه جا این تکنولوژی محبوبیت فراوانی دارد. زیرا که می توان هر فرمانی را به راحتی و در امنیت به کمک اینترنت مخابره کرد. امکانات این تکنولوژی به قدری زیاد است که لازم است مقاله ای جداگانه ای درباره آن نوشته شود. اما اینجا تیتروار به آنها اشاراتی داریم:
الف. با توجه به کنترل از راه دور اشیا و دستگاه ها اپراتور های اضافی حذف خواهند شد که در نهایت به کاهش هزینه های جاری می انجامد.
ب. مدیریت مناسب انرژی که در صنعت بسیار مهم است. این امکان برای سایر مکان ها نیز موجود است. یعنی به طوری که اگر انرژی مصرفی برق باشد با برنامه ریزی مناسب می توان آن را به صورت بهینه استفاده نمود. یا اگر انرژی اصلی مورد استفاده آب است، می توان با سنس و کنترل مناسب هدر رفتن آن را به حداقل رساند.
ج. همین امکان کنترل از راه دور می تواند به حفاظت محیط زیست کمک کند. زیرا مصرف انرژی و تولید آلاینده کاملا بهینه شده است. از تردد های ناخواسته و بی مورد جلو گیری می کند.
آینده اینترنت اشیا
با توجه به اینکه تکنولوژی اینترنت اشیا علمی تازه است و تحقیقات و سرمایه گذاری صنایع و حتی دولت ها این امکان وجود دارد که در آینده ای نچندان دور شاهد شهر های پیشرفته و ساختمان های کاملا هوشمند باشیم. این امر باعث مدیریت منابع خام و کاهش آلودگی ها و هزینه می انجامد. در پایان هدف اصلی این تکنولوژی بالاتر بردن کیفیت زندگی مردم می باشد.
قسمت دوم: خانه هوشمند
در بالا اشاراتی به خانه و ساختمان هوشمند داشتیم که اینجا به تفصیل به توضیح آن می پردازیم. از آنجایی که نمی توان نقش اینترنت را در زندگی امروز انکار کرد و در طرف دیگر برای راحتی بیشتر و کاهش مصرف انرژی مبحث جدیدی با عنوان خانه هوشمند مطرح شد. این ایده زمانی قوت پیدا کرد که در صنعت به کمک اینترنت اشیا توانسته بودند با کنترل دقیق دستگاه ها به کاهش هزینه دست پیدا کنند. پس سراغ خانه ها آمدند تا با بهینه کردن ابزارهای هوشمند سازی بتوانند کنترل مناسبی را به افراد ارائه دهند.
تعریف خانه هوشمند
اصولا خانه ای هوشمند است که در آن فرآیندی اتوماتیک و قابل کنترل روی دهد. به این معنا که فرد مصرف کننده بتواند مثلا برای سیستم روشنایی خانه برنامه ریزی انجام دهد و سیستم آنرا بدون کوچکترین خطایی اجرا نماید و در صورت نیاز آنرا شخصا کنترل کند. اهمیت این قضیه زمانی است که به تحلیل مصرف انرژی و هزینه های ناشی از آن می پردازیم. اما یک بحث مهم دیگر وجود دارد که آن امنیت ساختمان است. در تعریف خانه هوشمند باید این قابلیت را هم اضافه کرد که امنیت از درجه اهمیت بالایی برخوردار است. البته سیستم های جدید راه حل های جالبی را ارائه می دهند.
امکانات و مزایای خانه هوشمند
بیایید با چند مثال پیش برویم: فرض کنیم شما برای چند روز به مسافرت رفته اید، ناگهان در میانه راه به یاد می آورید که شیر اصلی آب را قطع نکرده اید و این امکان وجود دارد که آبگرمکن یا تصفیه کننده آب دچار اختلال شود و آب جاری شود. یا به صورت اتفاقی شیر گاز نشتی داشته باشد. اگر خانه هوشمند سازی شده باشد، به کمک سنسور های موجود در صورت مشاهده هر اختلالی در این زمینه ها فورا شیر اصلی آب یا گاز به صورت اتوماتیک قطع خواهد شد. شما هنوز در مسافرت هستید اما این ترس را دارید که منزل شما مورد سرقت قرار گیرد. اگر خانه هوشمند سازی شده باشد می توانید با برنامه ریزی مناسبی روشنایی خانه را تنظیم کنید تا کسی شک نکند که شما در خانه نیستید. یا با مقداری هزینه از قفل های هوشمند استفاده کنید تا خیالتان راحت باشد.
حالا فرض کنیم شما خانه ای ویلایی دارید که در حیاط آن باغچه ای قشنگ و پر گل دارید. اما برای آبیاری این باغچه باید هر روز یک طبقه پایین بیایید، چند دقیقه منتظر بمانید و با دقت به همه جای باغچه آب بپاشید. تازه اگر نگران هدر رفتن آب باشید باید چکار کرد؟ با هوشمند سازی این باغچه به راحتی می توانید از همان جایی که نشسته اید دستور دهید که باغچه آبیاری شود. این کار هم راحتی شما را به همراه دارد هم باعث کاهش مصرف آب می شود. آبیاری گلخانه با پیامک
اما اگر بخواهیم به صورت علمی و دقیق تری به مسئله نگاهی داشته باشیم، با هزینه ای که برای هوشمند سازی منزلتان می پردازید بعد از چند مدت با بهینه شدن مصرف انرژی (آب – گاز – برق) این هزینه جبران می شود و بعد از آن به معنای واقعی شما با هوشمند سازی کردن منزلتان به کاهش هزینه های جاری دست پیدا کرده اید.
بستر مورد نیاز
اما حالا که درباره مزایا و قابلیت های خانه هوشمند توضیح دادیم، در این قسمت به زیر ساخت مورد نیاز خانه هوشمند می پردازیم. اگر شما قصد دارید که خانه ای هوشمند بسازید یا در حال ساخت خانه ای جدید هستید می توانید با واحد مشاوره تماس حاصل نمایید و به آسانی طرح مورد نظر خود را انتخاب نمایید. این کار با کمترین هزینه و اتلاف وقت انجام می شود. شما می توانید خواسته ها و انتظارات خود را بیان کنید و در مقابل شرکت نیز به شما موارد لازم را می گوید تا با بهترین کیفیت پروژه انجام شود.
اما اگر می خواهید خانه ی خود را هوشمند سازی کنید باید چه کرد؟ جواب این سوال را نیز می توان به آسانی داد. زیرا پروژه هوشمند سازی منزل امری پیچیده نیست و نیاز به تخریب و بازسازی ندارد. بلکه با نصب چند سنسور در مکان های مورد نیاز و اتصال آنها به یکدیگر به کمک اینترنت می توان خانه ی شما را به آسانی به خانه ای هوشمند تبدیل کرد.
قسمت سوم: ارتباط خانه هوشمند و اینترنت اشیا
حالا که با اینترنت اشیا و تعریف خانه هوشمند آشنا شدید به ارتباط میان این دو می پردازیم. این ارتباط به این صورت است که سنسورها و کنترل کننده های خانه هوشمند بر بستر اینترنت بنا شده اند. به معنای دیگر زیربنای خانه هوشمند اینترنت اشیا است. همین بستر و تکنولوژی باعث می شود که به توان در هر جایی و در هر زمانی به این امکانات دسترسی داشت و آنها را کنترل کرد.
قسمت چهارم: اجرای هوشمند سازی
الف. فرآیند هوشمند سازی
این فرایند پروسه پیچیده ای ندارد. گاها به این ترتیبی که ذکر می کنیم اتفاق می افتد یا گاها بنابه نیاز مشتری تغییراتی در آن ایجاد می شود.
۱. سیستم روشنایی برای خانه هوشمند: ابتدا به این سیستم پرداخته می شود. نور پردازی لازم انجام می شود. در مکان های مورد نیاز سنسور نصب می شود و برای سیستم برنامه ریزی می شود.
۲. امنیت خانه هوشمند : در صورت نیاز و بنابه خواسته مشتری دوربین های مدار بسته نصب می شود. قفل های هوشمند روی درب ها نیز نصب می شود. نحوه کنترل و دسترسی سیستم امنیتی تعریف می شود.
۳. پرده کنترلی مناسب خانه هوشمند : این بخش از بخش های مورد علاقه من است. این سیستم این امکان را به وجود می آورد که پرده ها در ساعت معینی یا هر وقت که شما بخواهید جمع یا باز شوند.
۴. سیستم آبیاری هوشمند : در صورت نیاز می توان سیستم آبیاری مناسبی برای باغچه یا باغ تعریف کرد. که موجب کاهش مصرف آب و آبیاری بهینه می شود.
۵. سیستم تهویه برای هوشمند سازی سرور : شامل سیستم گرمایشی، سرمایشی و تهویه مطبوع می باشد. این امکان وجود دارد که سیستم های تهویه با نگه داشتن حرارت منزل در درجه ای معین هم کاهش هزینه ها و مصرف انرژی و هم راحتی و آسایش شما را به ارمغان آورد.
ب. کنترل خانه هوشمند
چند رابط کاربری برای این امر موجود است.
۱. دستیار صوتی گوگل : از مزایای آن می توان به هزینه مناسب آن اشاره کرد. هوش منطقی بالاتر نسبت به نرم افزار های مشابه. اما خب از معایب آن می توان به پشتیبانی محدودتر نسبت به سایر رقبا اشاره کرد.
۲. الکسا از آمازون : مزیت عالی آن رابط کاربری ساده و آسان است. همچنین هزینه آن بسیار مناسب و منطقی می باشد. اما عیب اصلی آن بهینه نبودن آن است.
۳. سیر از شرکت اپل : بزرگترین مزیت این رابط امنیت عالی آن است اما در مقابل هزینه ی زیادی را باید متحمل شد.
ج. پیش بینی برای آینده
تکنولوژی خانه هوشمند این امکان را دارد تا شما بتوانید در آینده سیستمی جدید وارد خانه کنید یا یکی از سیستم ها را حذف کنید. این یک فاکتور مهم است، زیرا ممکن است نیازهای امروز شما با سه سال دیگر متفاوت باشد.
قسمت پایانی نتیجه گیری
از آنجایی که امروزه مبحث مدیریت انرژی و زمان در اولویت قرار دارد و از طرف دیگر کاهش هزینه ها در خانه هوشمند نیز اهمیت دوچندانی نسبت به قبل پیدا کرده است، هوشمند سازی منازل می تواند گزینه ای عالی و کاربردی برای پاسخ گویی به این نیازها باشد.
منابع:IOT-NOW
