شاید بعضی از شما تجربه زندگی در یک خانه هوشمند مدرن را داشته باشید. در یک خانه هوشمند، وقتی وارد جایی می‌شوید، لامپ‌ها خود به خود روشن می‌شوند، صبح‌ها دستگاه قهوه‌ساز بدون دخالت شما قهوه می‌سازد و وقتی به خانه نزدیک می‌شوید، سیستم امنیتی خانه شما خود به خود غیرفعال می‌شود.
چنین ویژگی‌هایی نه‌تنها اسباب راحتی ما را فراهم می‌کنند، بلکه باعث صرفه‌‌جویی و بهبود بهره‌وری مصرف انرژی نیز می‌شوند. اتوماسیون خانگی (خانه هوشمند) فناوری تازه‌ای است که ممکن است چگونگی آن برای بسیاری مبهم باشد.
در این مقاله از آکادمی ماهر، به زبان ساده خواهیم گفت که اتوماسیون خانگی چیست و چگونه می‌توانیم بخشی از آن را به زندگی‌مان بیاوریم. با ماهر همراه باشید.
اتوماسیون خانگی چیست؟
به کنترل از راه دور و خودکار وسایل الکترونیکی یک خانه، اتوماسیون خانگی گفته می‌شود. این وسایل به اینترنت وصل هستند و می‌توان آنها را از راه دور کنترل کرد. مثلاً می‌توانید سیستم روشنایی خانه را جوری برنامه‌ریزی کنید که سر ساعتی که معمولاً به خواب می‌روید به صورت خودکار همه لامپ‌های ساختمان را خاموش کند.
همچنین، می‌توانید سیستم تهویه خانه را به شکلی تنظیم کنید که پیش از رسیدن شما به خانه روشن شود و دمای خانه را به میزان مطلوب شما برساند. یک خانه هوشمند نه‌تنها به راحتی زندگی شما کمک می‌کند بلکه با کاهش مصرف انرژی و استفاده بهینه از سیستم تهویه خانه باعث کاهش هزینه‌ها نیز می‌شود.
اتوماسیون خانگی علاوه بر فراهم کردن امکانات برای آسایش شما می‌تواند به بهبود امنیت ساختمان‌های مسکونی با استفاده از تکنولوژی «اینترنت اشیاء» نیز کمک کند. پیش از وارد شدن به این مبحث باید با مفهوم اینترنت اشیا و کاربرد آن در اتوماسیون خانگی آشنا شویم.
اینترنت اشیاء (Internet of Things)
اینترنت اشیا که به آن IoT نیز می‌گویند، به وسایلی معمولی گفته می‌شود که قابلیت اتصال به اینترنت برای آنها ایجاد شده است. مثل یک لامپ هوشمند که امکان اتصال به اینترنت دارد و می‌توان به‌وسیله یک اپلیکیشن گوشی موبایل آن را خاموش و روشن کرد. همه وسایل تحت کنترل سیستم اتوماسیون خانگی یک دستگاه IoT به شمار می‌روند و می‌توان به آنها فرمان داد یا آنها را برنامه‌ریزی کرد.
اتوماسیون خانگی چطور کار می‌کند؟
ارتباط وسایل در شبکه اتوماسیون خانگی از طریق پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانند WiFi، بلوتوث و ZigBee برقرار می‌شود. واسط‌های الکترونیکی وسایل خانه هوشمند، توسط سیستم‌های دستیار صوتی (Voice Assistant) مانند Alexa یا Google Assistant یا به وسیله اپلیکیشن‌های موبایل از راه دور کنترل می‌شوند.
بسیاری از وسایل IoT به سنسورهایی مجهز هستند که توانایی تشخیص حرکت، دما یا شدت نور را دارند و از این طریق کاربرد می‌تواند به اطلاعات محیط دسترسی داشته باشد. برای ایجاد تغییر فیزیکی در وسایل هوشمند، کاربر به عملگرها (Actuators) فرمان می‌دهد. از جمله این عملگرها می‌توان سوئیچ‌های نوری هوشمند، ولوهای کنترلی و موتورهایی که از راه دور کنترل می‌شوند را نام برد.
سطوح اتوماسیون خانگی
اتوماسیون خانگی در سه سطح مانیتورینگ، کنترل و اتوماتیک کردن طبقه‌بندی می‌شود. در این بخش، سطوح اتوماسیون خانگی را شرح می‌دهیم.
- مانیتورینگ: مانیتورینگ به این معنی است که کاربر می‌تواند وسایل یک خانه هوشمند از راه دور رصد کند. برای مثال، کاربر می‌تواند تصاویر دوربین‌های امنیتی خانه را به صورت آنلاین تماشا کند.
- کنترل: کنترل به این معنی است که کاربر می‌تواند به وسایل اتوماسیون خانگی از راه دور فرمان دهد. مثلاً چرخاندن دوربین امنیتی برای دیدن فضای داخل خانه.
- اتوماتیک کردن: اتوماتیک کردن به معنی تنظیم یک دستگاه برای انجام کاری خاص است. مثل راه‌اندازی آژیر خطر هنگامی که دوربین‌ها جنبیدن چیزی را تشخیص می‌دهند.
کنترل از راه دور
هدف از اجرای اتوماسیون خانگی کنترل از راه دور وسایل است. این کار یا به وسیله اپلیکیشن یا از طریق دستیار صوتی (Voice Assistant) انجام می‌شود. در ادامه ابزارهای کنترل از راه دور در خانه هوشمند را معرفی می‌کنیم.
اپلیکیشن موبایل
اپلیکیشن‌های موبایل این امکان را به کاربر می‌دهند که در هر لحظه یک خانه هوشمند را کنترل کنند. برای مثال، می‌توان لامپ‌های بیرونی خانه را خاموش، یا درب گاراژ را باز و بسته کرد. از طریق اپلیکیشن می‌توان کارهای دیگری مانند تغییر زمان‌بندی و تنظیمات وسایل هوشمند را انجام داد.
بیشتر وسایل IoT که امروزه در خانه هوشمند به کار می‌روند، دارای اپلیکیشن مخصوص به خود در اندروید و iOS هستند؛ بنابراین، می‌توان آنها را روی بیشتر موبایل‌ها و تبلت‌ها نصب کرد.
دستیار صوتی (Voice Assistant)
با استفاده از دستیار صوتی می‌توانید وسایل یک خانه هوشمند را کنترل کنید. مثلاً می‌توانید هنگام ورود به خانه به سیستم ایمنی، فرمان غیرفعال شدن بدهید یا تایمر یک اجاق هوشمند را با فرمان صوتی تنظیم کنید. بیشتر سیستم‌های اتوماسیون خانگی با یکی از سه دستیار صوتی Alexa ،Google Assistant و Siri کار می‌کنند.
دستیار صوتی Alexa
الکسا دستیار صوتی شرکت آمازون است که در دستگاه‌های Echo Dot و Echo Show تعبیه شده است. این دستیار صوتی به شکل گسترده در گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دستیار صوتی Google Assistant
گوگل اسیستنت دستیار صوتی شرکت گوگل است. هرچند گوگل اسیستنت تعداد «Skill» و «Action» کمتری نسبت به الکسا دارد، اما ثابت شده است که از دقت درک و پاسخ بالاتری نسبت به الکسا برخوردار است. برای استفاده از گوگل اسیستنت باید یک اسپیکر و یک نمایشگر هوشمند داشته باشید. تجهیزات هوشمند گوگل Nest Mini و Nest Hub هستند.
دستیار صوتی Siri
دستیار صوتی شرکت اپل سیری است که در موبایل‌‌های iPhone نیز به کار می‌رود. سیری ۳۵ درصد بازار دستیار صوتی را در اختیار دارد در حالی که گوگل اسیستنت ۹ درصد و الکسا ۴ درصد از بازار این تکنولوژی سهم دارند.
البته وسایل IoT زیادی از سیری استفاده نمی‌کنند و بیشتر در گوشی‌های آیفون و آیپد از سیری استفاده می‌شود؛ در حالی که گوگل اسیستنت و الکسا کاربرد گسترده‌ای در اتوماسیون خانگی دارند.
پروتکل‌های ارتباطی
نحوه ارتباط اینترنتی تجهیزات IoT با یکدیگر را پروتکل ارتباطی می‌نامند. اگر فرض کنیم وسایل IoT مردم یک جامعه هستند، پروتکل ارتباطی، زبان مشترک میان آنها است. از پروتکل‌های رایج اتوماسیون خانگی می‌توان موارد زیر را نام برد.
- پروتکل WiFi: وایفای با فاصله زیاد نسبت به دیگر پروتکل‌ها متداول‌ترین پروتکل ارتباطی در اتوماسیون خانگی است. استفاده از این پروتکل به این معنی است که وسایل هوشمند شما با استفاده از اینترنت معمولی که در خانه استفاده می‌کنید با هم ارتباط برقرار می‌کنند.
- پروتکل Z-wave: اگر مایل نیستید اینترنت وایفای خانه را درگیر اتوماسیون خانگی کنید، پروتکل Z-wave جایگزین خوبی است که امکان ارتباط بی‌سیم وسایل هوشمند منزل را برایتان فراهم می‌کند.
- پروتکل ZigBee: پروتکل ZigBee نیز مانند Z-wave یک شبکه ارتباطی برای ارتباط وسایل IoT در اختیار شما قرار می‌دهد.
- پروتکل Thread: این پروتکل نیز یک بستر ارتباطی بی‌سیم بر اساس آدرس IP به کاربر ارائه می‌دهد که امکان اتصال وسایل IoT به یکدیگر و به کلاد را ایجاد می‌کند.
- پروتکل Bluetooth: بلوتوث نیز از پروتکل‌هایی است که در فاصله محدود می‌تواند امکان ارتباط وسایل در سیستم اتوماسیون خانگی را فراهم کند.
مزایا و معایب اتوماسیون خانگی
اتوماسیون خانگی نیز مانند هر تکنولوژی دیگر دارای مزایا و معایب خود است. در جدول ۱ نکات منفی و مثبت این فناوری را مطرح می‌کنیم.
|
مزایا |
معایب |
|---|---|
|
دسترسی از راه دور |
هزینه بالا |
|
راحتی و آسایش |
مشکلات امنیتی (احتمال هک شدن) |
|
بهره‌وری مصرف انرژی |
تکنولوژی تازه و نوپا (ممکن است دارای باگ‌های عملکردی و امنیتی باشد) |
|
امنیت |
عدم آشنایی عمومی با اتوماسیون خانگی |
خانه هوشمند چیست؟
خانه هوشمند خانه‌ای است که مجهز به اتوماسیون خانگی و وسایل IoT است و می‌توان با یک اپلیکیشن موبایل آن را کنترل کرد. با استفاده از این وسایل هوشمند می‌توان خیلی چیزها از جمله روشنایی، سیستم امنیتی و وسایل آشپزخانه را در تحت فرمان گرفت.
امروزه خانه‌های بسیاری از بدو احداث با فناوری خانه هوشمند ساخته می‌شوند؛ اما به طور کلی، هر خانه‌ای که دارای وسایل IoT و ارتباط اینترنتی باشد، یک خانه هوشمند است.
مراحل نصب سیستم اتوماسیون خانگی
نصب یک سیستم اتوماسیون خانگی از آنچه به نظر می‌رسد بسیار آسان‌تر است. اگر می‌خواهید خانه خود را اتوماسیون کنید، مراحل اجرای آن به شرح زیر است.
- انتخاب اکوسیستم خانه هوشمند: مرحله نخست، انتخاب «اکوسیستم خانه هوشمند»ی است که می‌خواهید به آن بپیوندید؛ از جمله اکوسیستم‌های مشهور می‌توان «آمازون» و «گوگل» را نام برد. انتخاب اکوسیستم تعیین‌کننده نوع دستیار صوتی و نوع تجهیزاتی است که باید تهیه کنید. البته می‌توانید محصولاتی را انتخاب کنید که هم با الکسا و هم گوگل اسیستنت سازگار هستند؛ اما توصیه می‌شود یک دستیار صوتی واحد را برای سیستم اتوماسیون انتخاب کنید.
- انتخاب پروتکل ارتباط: پروتکل ارتباطی خود را انتخاب کنید. سرراست‌ترین و بهترین پروتکلی که می‌توانید انتخاب کنید، وایفای است.
- انتخاب دستگاه‌های مورد نیاز: وسایل هوشمندی را که مورد نظرتان هست، اعم از لامپ، دوربین و دستگاه قهوه‌ساز را تعیین و خریداری کنید.
- برندها: در مورد محصولات کمپانی‌های معتبر تولید‌کننده تحقیق کنید. برندهای مشهور Ring ،Nest ،Simplisafe و Alder Security هستند.
- نصب: بیشتر وسایل IoT راهنمای نصب دارند؛ یعنی خودتان می‌توانید آنها را نصب کنید. هرچند بعضی از کمپانی‌ها مانند Vivint و ADT برای نصب سیستم‌های هوشمندشان نیاز به تخصص حرفه‌ای است.
- شخصی‌سازی تنظیمات: در پایان، باید وسایل هوشمند خود را مطابق سلیقه و خواست خود تنظیم کنید.
دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT Devices)
در سال ۲۰۱۵ تعداد دستگاه‌های IoT موجود در جهان ۲۰ میلیارد وسیله بود؛ در سال ۲۰۲۰ این عدد به ۲۰۰ میلیارد رسید. دستگاه‌های اینترنت اشیا بسیار متنوع هستند. از رایج‌ترین این وسایل می‌توان موارد زیر را نام برد.
- لامپ‌ها
- ترموستات‌ها
- قفل‌ها
- دربازکن ویدیویی
- دوربین‌های امنیتی
- سیستم‌های امنیتی
- اسپیکرها
- نمایشگرها
امکانات وسایل IoT
پس از انتخاب و نصب سیستم اتوماسیون خانگی، باید از قابلیت‌های وسایل هوشمند خود استفاده کنید. وسایل IoT امکانات زیادی در اختیار کاربر قرار می‌دهند که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- کنترل از راه دور (Remote Control): همان‌طور که پیش‌تر گفتیم وسایل یک خانه هوشمند را می‌توان از دور کنترل کرد.
- دستیار صوتی (Voice Assistant): به بیشتر وسایل مجهز به اینترنت اشیا می‌توان با استفاده از دستیار صوتی فرمان داد.
- ارتباط با مکان‌یاب (Geofencing): برخی از دستگاه‌های هوشمند خاص را می‌توان با مکان‌یاب موبایل (GPS) خاموش و روشن کرد.
- حالت «خانه و دور از خانه» (Home and Away Mode): این قابلیت را همه دستگاه‌های IoT ندارند؛ اما بعضی از وسایل هوشمند مانند لامپ‌ها دارای دو مد «خانه» و «دور از خانه» هستند. بعضی از مردم لامپ‌های خانه را در روز و هنگامی که منزل نیستند روشن می‌گذارند تا وانمود کنند خانه خالی نیست. این کار خیلی تصنعی و غیرواقعی است. با تعیین حالت «دور از خانه» لامپ‌های خانه به تناوب در جاهای مختلف خاموش و روشن می‌شوند. در حالت «خانه» بسته به انتخاب و خواست شما وسایلی که نیاز دارید به صورت هوشمند روشن یا خاموش خواهد بود.
- قابلیت «صحنه» (Scene): صحنه (Scene) به گروهی از وسایل هوشمند می‌گویند که به جای این‌که تک‌تک کنترل شوند، همگی به صورت هماهنگ کنترل می‌شوند. مثلاً ممکن است همه لامپ‌های اتاق نشیمن با یک فرمان، به صورت گروهی، روشن یا خاموش شوند.
- مانیتورینگ مصرف انرژی (Energy Monitoring): بعضی وسایل هوشمند مصرف انرژی را به شکل پیوسته در اختیار کاربر قرار می‌دهند و می‌توان میزان مصرف آنها را رصد کرد.
- حالت «طلوع و غروب» (Sunrise and Sunset Mode): بعضی وسایل IoT این ویژگی را دارند که مطابق سیکل شبانه‌روزی تنظیم شوند و با تاریک و روشن شدن هوا روشن و خاموش شوند.
- دسترسی چندگانه (Shared Access): کنترل یک سیستم اتوماسیون خانگی می‌تواند توسط چند کاربر انجام شود و همه کاربران امکان صدور فرمان به وسایل هوشمند را دارند. حتی می‌توان برای مهمان‌ها دسترسی موقت ایجاد کرد تا بتوانند از اتوماسیون خانگی استفاده کنند.
- فعال‌سازی (Triggers): دستگاه‌های هوشمند از برندهای مختلف می‌توانند یکدیگر را فعال یا غیرفعال کنند؛ مثلاً دوربین امنیتی ممکن است در صورت مشاهده جسم متحرک به لامپ، فرمان روشن شدن بدهد.
- اپلیکیشن (App): هر وسیله هوشمند به یک اپلیکیشن کنترل می‌شود. این نرم‌افزار باید رابط کاربری مناسبی داشته باشد و پیوسته پشتیبانی و به‌روزرسانی شود.
پلتفرمهای نرم‌افزاری اتوماسیون خانگی
چنان که گفته شد، برای کنترل یک خانه هوشمند به پلتفرمهای نرم‌افزاری نیازی داریم که روی گوشی موبایل نصب می‌شوند و نقش رابط انسان و سیستم اتوماسیون خانگی را ایفا می‌کنند. در این بخش بعضی این پلتفرم‌ها را معرفی می‌کنیم.
پلتفرم openHub
نرم‌افزار openHub از پلتفرمهای بسیار قوی در حوزه اتوماسیون خانگی است. این پلتفرم Open Source با بیش از ۳۳۰۰۰ عضو یکی از نرم‌افزارهای رو به توسعه به شمار می‌رود. openHub با بیش از ۱۵۰۰ نوع دستگاه هوشمند از برندهای معروف همچون Pioneer ،LG، سامسونگ و سونی سازگار است. این نرم‌افزار رایگان و به راحتی قابل دانلود است.
پلتفرم Home Assistant
نرم‌افزار Home Assistant یکی دیگر از پلتفرمهای نیرومند در اتوماسیون خانگی است که امکانات خوبی را در زمینه کنترل محلی و حریم خصوصی به کاربر می‌دهد و کارایی و کیفیت عملکرد آن در حد openHub است. پلتفرم Home Assistant از لحاظ نرم‌افزاری انعطاف‌پذیری بالایی دارد و استفاده از آن حس خوشایندی به کاربر می‌دهد.
پلتفرم OpenMotics
پلتفرم OpenMotics کمی با پلتفرمهای Open Source تفاوت دارد. به‌منظور عملکرد آسان‌تر و روان‌تر نرم‌افزار، ماژول‌هایی درون اپلیکیشن طراحی شده‌اند که می‌توان آنها را از طریق وبسایت خریداری کرد؛ اما بدون خرید این ماژول‌ها نیز می‌توان از نسخه اصلی این پلتفرم استفاده کرد.
پلتفرم ioBroker
ioBroker یک پلتفرم در مدیریت اینترنت اشیا (IoT) است؛ این پلتفرم به جز اندروید و iOS بر انواع سیستم عامل‌های کامپیوتری مانند ویندوز و لینوکس نیز قابل استفاده است. نرم‌افزار ioBroker رایگان است و می‌توانید آن را به آسانی برای کنترل وسایل IoT امتحان کنید.
جمع‌بندی
فناوری اتوماسیون خانگی که به آن «خانه هوشمند» (Smart Home) نیز گفته می‌شود، یک تکنولوژی نوپا در حوزه اتوماسیون است. با توجه به آگاهی کمی که در این حوزه وجود دارد، در این مقاله مفاهیم پایه و اطلاعات کلی در زمینه این تکنولوژی و کاربرد آن را شرح دادیم.
پس از شرح امکانات و قابلیت‌هایی که استفاده از اتوماسیون خانگی برای کاربران فراهم می‌کند، مفهوم اینترنت اشیا (IoT) را معرفی کردیم. در بخش‌های دیگر مقاله برخی سخت‌افزارها و وسایل خانگی هوشمند بررسی شد و پروتکل‌های ارتباطی و پلتفرمهای نرم‌افزاری مورد نیاز برای کنترل این وسایل با هم مقایسه شدند.
همان‌طور که از متن مقاله متوجه شدید، اتوماسیون خانگی تفاوت بسیار زیادی با اتوماسیون صنعتی دارد. در صورتی که در حوزه اتوماسیون صنعتی فعال هستید می‌توانید دوره اتوماسیون صنعتی ماهر را تهیه و این مهارت ارزشمند را به صورت عملی و کاربردی فرا بگیرید.
سوالات متداول
اینترنت اشیاء (IoT) شبکه‌ای از دستگاه‌های عادی است که به اینترنت متصل هستند و قادر به دریافت فرمان و تبادل اطلاعات هستند.
اتوماسیون خانگی با استفاده از اینترنت، پروتکل‌های ارتباطی و دستگاه‌های هوشمند کار می‌کند تا کنترل دستگاه‌ها و سیستم‌های خانگی را از راه دور ممکن سازد.
اپلیکیشن‌های موبایل به کاربران اجازه می‌دهند تا دستگاه‌های خانگی خود را از هر جایی کنترل کنند و از راه دور وضعیت خانه را مانیتور کنند.
دستیار صوتی نرم‌افزاری است که به کاربران اجازه می‌دهد با استفاده از دستورات صوتی با دستگاه‌های خود ارتباط برقرار کنند.
پروتکل‌های ارتباطی مانند Wi-Fi، Bluetooth، Zigbee و Z-Wave، روش‌هایی هستند که دستگاه‌های هوشمند از طریق آنها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.