در دنیای امروزی که مدیریت انرژی اهمیت بیشتری نسبت به گذشته دارد، سیستم برق هوشمندبه عنوان یک راه‌کار موثر در دسترس ما قرار گرفته است. این فناوری علاوه بر کمک به مدیریت مصرف انرژی و افزایش آسایش و رفاه ساکنین در محیط خانه، با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری دارد. اگر می‌خواهید بدانید که سیستم برق هوشمند چیست و چه اهمیتی دارد، در این مقاله با پله همراه شوید.
سیستم برق هوشمند چیست؟
سیستم برق هوشمند یک تکنولوژی جدید در زمینه هوشمندسازی است که با استفاده از اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی و سایر ارتباطات باسیم یا بی‌سیم، قابلیت کنترل و مدیریت هوشمند تجهیزات برقی مختلف نظیر پریز هوشمند، کلید هوشمند، سنسورها و سایر تجهیزات هوشمند موجود را دارد. همچنین به کاربران اجازه می‌دهد تا به صورت کنترل از راه دور و از طریق پلتفرم‌های کنترلی، دستگاه‌های برقی را روشن و خاموش کنند، برنامه‌های زمانبندی هوشمند را تنظیم کنند و حتی با استفاده از دستیارهای صوتی (کنترل صوتی) و هوش مصنوعی، تجهیزات را مدیریت کنند. با استفاده از این سیستم، بهره‌وری بهتری در مصرف انرژی انجام می‌گیرد، امنیت خانه هوشمند افزایش می‌یابد و کاربران تجربهی جدید و منحصر به‌فردی را با زندگی در خانه هوشمند خواهند داشت.
نحوه عملکرد سیستم برق هوشمند ساختمان
نحوه عملکرد سیستم برق هوشمند ساختمان به این صورت است که با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های ارتباطی، اینترنت اشیا، دستگاه‌ها و تجهیزات برقی را در ساختمان مدیریت و کنترل می‌کند. این مدیریت و کنترل از طریق یک مرکز کنترل، شبکه‌های بی‌سیم و اینترنت برای ارتباط با دستگاه‌ها انجام میشود.
کنترل هر دستگاه یا وسیله‌‌ی برقی که به این سیستم متصل شود، از طریق سنسورها، الگوریتم‌های هوش مصنوعی و میکروکنترلرها انجام میشود. از طریق نرم‌افزارهای مخصوص، میتوان وسایل برقی را به طور همزمان یا زمان‌بندی‌شده روشن و خاموش کرد، سناریوهایی برای عملکردهای مختلفی را تعریف کرد و حتی از طریق دستورات صوتی، دستگاه‌ها را مدیریت کنند. همچنین، با این سیستم میتوان با سایر دستگاه‌های هوشمند در ساختمان هماهنگ شد. با این کنترل هوشمند، میتوان بهره‌وری در مصرف انرژی و امنیت خانه را افزایش داد و به طور کلی تجربهی استفاده راحت و آسان از دستگاه‌ها و تجهیزات برقی در ساختمان هوشمند را بهبود بخشید.
کاربردها و قابلیت های سیستم برق هوشمند
با استفاده از این فناوری می‌توانیم لوازم الکترونیکی خانه را به سادگی کنترل کنیم. اگر در زمان خروجی از منزل فراموش کردید تا یک چراغ یا وسیله برقی را خاموش کنید، می‌توانید از راه دور نیز این کار را انجام دهید. علاوه بر این در زمان مسافرت می‌توانیم چراغ‌های خانه را خاموش و روشن کنیم تا سارقین متوجه غیبت ما نشوند.
همچنین می‌توانیم برای صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش طول عمر لوازم الکترونیکی، برق این وسایل را با استفاده از پریز هوشمند به طور کامل قطع کنیم. اگر به هدر رفت انرژی اهمیت می‌دهید، امکان تعیین قوانین مشخص مثل خاموش شدن سیستم سرمایش و گرمایش درصورت باز بودن درب و پنجره نیز وجود دارد.
مزایا و معایب هوشمند سازی برق ساختمان
اگرچه هوشمندسازی برق ساختمان مزایای متعددی را برای مالک خانه به همراه دارد اما این کار معایبی نیز دارد. در ادامه مقاله با مزایا و معایب سیستم برق هوشمند آشنا خواهید شد.
بهره‌وری بهتر از انرژی:
با قابلیت کنترل وسایل و تجهیزات الکتریکی امکان استفاده بهتر و کارآمدتر از انرژی را فراهم است. مدیریت انرژی، برنامه ریزی زمانی دستگاه‌های هوشمند و حتی کنترل از راه دور، باعث میشود مصرف‌کنندگان هزینه‌های انرژی را به حداقل برسانند.
امنیت و حفظ حریم شخصی:
این سیستم با توجه به دارا بودن ویژگی‌های امنیتی، از دسترسی‌های غیرمجاز جلوگیری کرده و حفاظت از حریم خصوصی ساکنان را افزایش می‌دهد. ویژگی‌هایی مانند: رمزنگاری اطلاعات، سنسورهای تشخیص حرکت و دوربین‌های مداربسته (نظارت تصویری)
هماهنگی و قابلیت اتصال با سایر سیستم‌ها:
این سیستم قابلیت اتصال با سایر سیستم‌های خانه هوشمند مانند سیستم‌های روشنایی، سیستم‌های سرمایش گرمایش، سیستم‌های امنیتی و … را دارد. همچنین می‌تواند هماهنگ با این سیستم‌ها عمل کند. این ویژگی اتصال‌پذیری به عملکرد جامع‌تر و یکپارچه‌تر در ساختمان هوشمند کمک می‌کند.
کنترل مرکزی تجهیزات:
این سیستم این امکان را فراهم می‌کند تا با استفاده از پلتفرم‌های کنترلی مرکزی، کنترل از راه دور (موبایل یا تبلت) یا دستیار صوتی، به صورت همزمان تمامی دستگاه‌ها و لوازم برقی را کنترل و مدیریت کرد. این ویژگی به کاربران امکان ایجاد تجربهی مدیریتی متفاوت را می‌دهد.
ارتقاء استانداردهای زندگی:
کنترل همه چیز از راه دور، سناریوهای مختلف هوشمند، ویژگی‌های بالای امنیتی و ارتقاء رابط کاربری بالای کاربران و سیستم‌ها و … همگی به معنای بهبود کیفیت زندگی در ساختمان هوشمند است.
افزایش ایمنی:
سیستم هوشمند برق ساختمان می‌تواند با شناسایی و قطع برق دستگاه‌های الکتریکی معیوب از آتش‌سوزی یا خطر برق گرفتگی جلوگیری کند.
معایب سیستم برق هوشمند ساختمان
هزینه نصب و راه‌اندازی بالا:
هوشمند سازی برق ساختمان مستلزم نصب و راه‌اندازی تجهیزات هوشمند مختلفی است که هزینه اولیه بیشتری نسبت به اجرای سیستم برق یک خانه معمولی دارد.
وابستگی بیشتر به فناوری:
عملکرد سیستم برق هوشمند خانگی به عملکرد صحیح تجهیزات هوشمند مختلف و سیم‌کشی‌های متعددی وابسته است که بروز اختلال یا خرابی می‌تواند عملکرد کل سیستم را تحت تاثیر قرار دهد.
خطر نقض حریم شخصی و امنیت:
سیستم برق هوشمند در برابر خطرهای سایبری و نفوذ هکرها آسیب‌پذیر است.
تفاوت سیم کشی سیستم برق هوشمند و برق معمولی
مشخصا برق هوشمند، سیستمی پیشرفته است که از تکنولوژی‌ها وارتباطات هوشمند برای عملکرد بهینه‌تر و مدیریت بهتر انرژی برق استفاده می‌کند. اما سیستم برق معمولی یا غیرهوشمند، همان کاربرد روش‌های سنتی و معمولی برای تأمین و توزیع نیروی برق است.
برخی از تفاوت‌های مهم این دو سیستم در زیر آمده است.
سیم کشی:
مسلما نوع سیم کشی ساختمان هوشمند و معمولی و هزینه‌ی های اجرا در این دو باهم تفاوت دارد. ممکن است هر بخش خانه هوشمند نیاز به سیم کشی داشته باشد، مثلا برای تلویزیون، پرده برقی، سیستم صوتی سیم کشی مخصوص باید صورت بگیرد. اما این موارد در یک سیستم برق معمولی ضروری نیست و عملا به کار نمی‌آید.
مدیریت مصرف انرژی:
سیستم برق هوشمنداین امکان را برای کاربر فراهم می‌کند تا مصرف انرژی به صورت بهینه مدیریت کند و انرژی برق بیهوده مصرف نگردد. مثلا سیستم‌های هوشمند تجهیزات الکترونیکی را در صورت عدم استفاده یا عدم حضور افراد در خانه یا اتاق خاموش می‌کنند.
اتصالات و کنترل:
سیستم برق هوشمند به لحاظ برخورداری از تکنولوژی‌های هوشمند، از اتصالات پیشرفته‌تری استفاده می‌کند تا کاربر بتواند تجهیزات برقی را از راه دور نیز کنترل کند. مثلا از طریق اینترنت، شبکه‌های بی‌سیم و بلوتوث. اما، در سیستم برق معمولی معمولاً تجهیزات به صورت مستقیم کنترل می‌شوند.
انعطاف‌پذیری:
این تفاوت به این مفهوم است که کاربر قادر است به سیستم برق هوشمند خانه‌ی خود تجهیزات یا قطعات جدیدی اضافه کند و آنها را به سیستم خانه هوشمند متصل کند.اما در مقابل، سیستم برق معمولی محدودیت و انعطاف‌پذیری کمتری دارد.
امنیت:
در سیستم برق هوشمند، به دلیل ارتباطات اینترنتی و شبکه‌های بی‌سیم، امینت بیشتری نیاز است تا از حملات سایبری جلوگیری شود. اما، در سیستم برق معمولی به دلیل عدم اتصال به اینترنت، امنیت کمتری برای حملات سایبری مورد نیاز است.
هزینه:
مشخصا در سیستم برق هوشمند به دلیل هزینه‌های نصب و راه‌اندازی توسط نیروی متخصص و همچنین متفاوت بودن تجهیزات هزینه بالاتری باید پرداخت گردد.
هزینه اجرای سیستم برق هوشمند ساختمان
هزینه سیستم هوشمند برق ساختمان به فاکتورهای متعددی شامل نوع، تعداد و برند تجهیزات مورد استفاده، هزینه نصب و راه‌اندازی و فراهم بودن زیرساخت‌های لازم برای نصب تجهیزات سیستم برق هوشمند و خواسته‌‌های مالک خانه بستگی دارد.
برخی از تجهیزات مورد استفاده در برق خانه هوشمند مثل کلید پریز هوشمند قیمت کمتری نسبت به راه‌اندازی سیستم کامل برق خورشیدی یا نصب دیگر تجهیزات گران قیمت دارند؛ بنابراین با نصب چند پریز و کلید هوشمند نیز می‌توانیم بخشی از مزایای سیستم برق هوشمند را به دست آوریم.
اگرچه راه‌اندازی سیستم برق هوشمند ساختمان در ابتدا هزینه بیشتری نسبت به یک خانه معمولی دارد اما با مدیریت و کاهش برق مصرف شده، بخشی از این هزینه‌ها به تدریج و در طول زمان جبران خواهند شد.
تابلو برق هوشمند چیست و چه مزایایی دارد؟
تابلو برق هوشمند، به عنوان یک مجموعه کامل و متمرکز از اجزای الکتریکی و ویژگی‌های تکنولوژیکی است. این تابلوها از یک ترکیب تعدادی قطع‌کننده مدار، فیوزها و سوئیچ‌ها که به واسطه رله‌های مبتنی بر ریزپردازنده، دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند (IED) و حسگرها، عمل می‌کنند، تشکیل شده‌اند. این سیستم‌های پیچیده با تجمیع توانایی‌های مختلف خود، به منظور ارتقاء کارایی و بهره‌وری در مدیریت و کنترل تجهیزات برقی به کار گرفته می‌شوند.
تمرکز اصلی تابلو برق هوشمند بر روی تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده است. با بهره‌گیری از اطلاعات حسگرها و دستگاه‌های هوشمند، این تابلوها توانایی تشخیص و پیش‌بینی مشکلات و نقاط ضعف در تجهیزات را دارند. این ویژگی حیاتی به مدیران و تکنسین‌ها اجازه می‌دهد تا به صورت مستند و با دقت تجهیزات را بررسی و اقدامات لازم برای جلوگیری از بروز مشکل را انجام دهند. از طرف دیگر، امکان تشخیص پیشرفته که توسط تابلوهای برق هوشمند ارائه میشود، به اطمینان از عملکرد صحیح، زمانبندی دقیق، قابلیت اعتماد و دوره زمانی طولانی عمر تجهیزات کمک می‌کند.
مزایای بارز دیگر تابلو برق هوشمند میتوان به افزایش ایمنی در محیط‌های کاری، بهبود زمان تعمیر و نگهداری، کاهش هزینه‌ها و بهینه‌سازی مصرف انرژی اشاره کرد. از طریق تعامل موثر اجزای مختلف و اطلاعات پیشرفته، تابلو برق هوشمند به مدیران و متخصصان امکان می‌دهد تا تصمیم‌گیری‌های بهتر و پایدارتری در مورد مدیریت تجهیزات برقی و انرژی اتخاذ نمایند. در نتیجه، تابلوهای برق هوشمند نه تنها به بهبود عملکرد تجهیزات بلکه به ارتقاء کلیت کارایی و اطمینان در سیستم‌ها و محیط‌های مختلف کمک می‌کنند.
سیستم برق هوشمند BMS چیست؟
سیستم برق هوشمند BMS به مجموعه‌ای از سخت‌افزارها و نرم‌افزارها گفته میشود که برای مدیریت و کنترل یکپارچه بخش‌های الکتریکی و تاسیساتی ساختمان به کار می‌رود. این سیستم با پایش و جمع‌آوری داده‌ها از سنسورها و تجهیزات مختلف، می‌تواند به طور خودکار یا با دخالت کاربر، عملکرد سیستم‌های الکتریکی، تهویه، روشنایی، سیستم امنیتی و … را بهینه کند.
مزایای استفاده از سیستم برق هوشمند BMS:
- کاهش مصرف انرژی: با تنظیم و کنترل دقیق سیستم‌های الکتریکی و تهویه مطبوع، میتوان مصرف انرژی را به طور قابل‌توجهی کاهش داد.
- افزایش عمر مفید تجهیزات: BMS با پایش مداوم تجهیزات و هشدار در صورت بروز مشکل، به افزایش عمر مفید آنها کمک می‌کند.
- ایجاد محیطی امن: BMS با کنترل سیستم‌های امنیتی و تهویه مطبوع، می‌تواند محیطی امن را برای ساکنان ساختمان ایجاد کند.
- کاهش هزینه‌ها: BMS با کاهش مصرف انرژی، افزایش عمر مفید تجهیزات و بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها، می‌تواند در بلندمدت هزینه‌ها را به طور قابل‌توجهی کاهش دهد.
- مدیریت آسان: BMS امکان مانیتورینگ و کنترل تمام بخش‌های الکتریکی و تاسیساتی ساختمان را از طریق یک رابط کاربری ساده فراهم می‌کند.
برخی از کاربردهای سیستم برق هوشمند BMS:
- کنترل روشنایی: BMS می‌تواند روشنایی را در زمان‌های عدم نیاز خاموش کند و یا با توجه به نور طبیعی، شدت روشنایی را تنظیم کند.
- مدیریت مصرف برق: BMS می‌تواند با پایش مصرف برق، به شناسایی و رفع نشت‌های برق کمک کند.
اجزای اصلی سیستم برق هوشمند BMS:
- سنسورها: سنسورهای هوشمند برای جمع‌آوری داده‌ها از محیط و تجهیزات مختلف به کار می‌روند.
- کنترل‌کننده‌ها: کنترل‌کننده‌ها برای دریافت داده‌ها از سنسورها، پردازش آنها و ارسال فرمان‌های لازم به تجهیزات به کار می‌روند.
- شبکه: شبکه برای ارتباط بین سنسورها، کنترل‌کننده‌ها و رابط کاربری به کار می‌رود.
- رابط کاربری: رابط کاربری برای نمایش اطلاعات و تنظیمات سیستم به کار می‌رود.
تجهیزات هوشمند سازی برق ساختمان
برای راه اندازی و پیاده سازی سیستم های هوشمند سازی برق خانه به تجهیزات متعددی نیاز دارید که برخی از آنها کاملا ضروری بوده و تعدادی نیز شرایط را بهتر می کنند و قابل حذف هستند. از جمله تجهیزات مهم می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تابلو برق هوشمند
یکی از مهم ترین و ابتدایی ترین تجهیزات برای هوشمند شدن برق ساختمان ها، تابلو برق هوشمند می باشد. این تابلوهای برق دارای کنترلر بوده و از این طریق وسایل برقی را می تواند کنترل کند. تابلو برق هوشمند که در اغلب مواقع در ورودی ساختمان و در راهروها نصب میشود، تمام سر خط ها وارد آن می شوند. در ساختار تابلو برق هوشمند تجهیزات و قطعات متعددی وجود دارد که مهم ترین آنها منبع تغذیه برای تامین برق تابلو برق است. علاوه براین، رله برای کنترل سیستم های روشنایی و غیره، کلید مینیاتوری برای قطع برق در شرایط اضطراری، کابل ها، انواع ترمینال و محافظ جان نیز در این تابلوها به کار می روند.
کلید و پریز هوشمند
از دیگر تجهیزات بسیار مهم می توان به کلید و پریزهای هوشمند اشاره کرد. به کمک این کلیدها میتوان تمامی سیستم های هوشمند موجود در آن فضا را کنترل کرد.
هوشمندسازی برق سیستم سرمایشی و گرمایشی
سیستم های سرمایشی و گرمایشی از قبیل فن کوئل ، کولرگازی و داکت اسپلیت و غیره با ترموستات های هوشمند از تجهیزات مورد استفاده برای هوشمند شدن برق ساختمان ها هستند. با استفاده از این تجهیزات می توان از راه دور وضعیت روشن و خاموش و حتی دمای دستگاه دور فن را تنظیم نمود. سیستم های سرمایشی و گرمایشی هوشمند به شدت در کاهش مصرف انرژی ساختمان ها موثر عمل می کنند.
هوشمندسازی برق سیستم امنیتی
یکی از اصلی ترین دلایل راه اندازی سیستم های هوشمند سازی برق، افزایش امنیت در ساختمان می باشد. برای این منظور نه تنها لازم است تابلو برق هوشمند در محیط نصب شود، بلکه تجهیزات امنیتی نیز تغییر خواهند کرد. به عنوان مثال، آیفون های هوشمند از جمله تجهیزاتی هستند که در هوشمند سازی کاربرد دارند. مهم ترین ویژگی این آیفون ها، قابلیت مشاهده تصویر فرد بر روی گوشی تلفن همراه یا تبلت از راه دور در بستر اینترنت می باشد. علاوه براین، قفل های هوشمند، دوربین های مداربسته و دزدگیر و غیره نیز همگی در این سیستم مورد استفاده قرار میگیرند.
منابع: شرکت فریتز – خانه هوشمند هیربد– اویتا