بررسی سخت افزار منزل هوشمند

در مقاله هوشمند سازی ساختمانBMS به بررسی اجمالی  و در مقاله دیگری به بررسی و آنالیز نرم افزار‌های هوشمند سازی ساختمان (Open Source – Premium) پرداخته شده است در این مقاله ابتدا به اختصار به منزل هوشمند اشاره مینماییم سپس به بررسی منزل هوشمند از دیدگاه سخت افزاری مورد می پردازیم.

یک  منزل هوشمند، ساختمانی است که  که تجهیزات داخلی آن، به صورت یکپارچه و با منطقی سازگار با محیط، در تعامل با یکدیگرند. به بیان دیگر، طراحان ساختمان‌های هوشمند با یکپارچه‌کردن چهار عنصر کلیدی یعنی سامانه‌ها، ساختار، سرویس‌ها و مدیریت، محیطی پویا و مقرون ‌به‌ صرفه فراهم می‌کنند که به رفاه، راحتی و امنیت بیشتر کاربران ساختمان می‌انجامد.

تفاوت اصلی منزل هوشمند با ساختمان‌های معمولی در این است که وسایل، تجهیزات و امکانات در ساختمان هوشمند به یکدیگر متصل هستند و با یک سیستم مرکزی به صورتی یکپارچه هدایت می‌شوند. به عبارتی دیگر، منزل هوشمند، ساختمانی است که مجهز به یک زیرساخت ارتباطاتی قوی بوده که به صورت مستمر نسبت به وضعیت‌های متغیر محیط واکنش نشان داده و خود را با آنها هماهنگ نماید.

یک ساختمان هوشمند با داشتن یک زیرساخت مناسب می‌تواند تمامی کار هایی که یک فرد در خانه‌اش انجام می‌دهد را به سادگی، فقط با گوشی موبایل یا کامپیوتر شخصی، از داخل و یا حتی خارج از منزل انجام دهد.

بررسی سخت افزار منزل هوشمند

سه راه اصلی که تجهیزات از طریق آن می توانند به یکدیگر متصل شوند و با هم کار کنند:

• سرویس‌های ابری(Cloud Services): سرویس‌های ابری مانند (IFTTT) با نصب روی گوشی‌های هوشمند و اتصال به تجهیزات از طریق اینترنت امکان کنترل تجهیزات از راه دور و ایجاد اتوماسیون را فراهم می‌کنند. از مشکلات سرویس‌های ابری می‌توان به محدودیت بالای آن‌ها، امنیت و قطع و وصل شدن تجهیزات اشاره نمود.
• دستیارهای آمازون و گوگل (Google Assistant & Amazon Assistant): استفاده از این دستیارها بسیار آسان بوده و امکان تعیین روتین را فراهم می‌کند(مثال: با زدن زنگ خانه برخی از چراغ ها خاموش و روشن شوند یا با باز شدن درب پارکینگ چراغ های پارکینگ روشن شود و …). از معایب استفاده از این دستیارها وابستگی به شرکت های آمریکایی می باشد.
• هاب ها(Hubs): هاب‌ها ماننده Smart Things یا Home Assistant قابلیت کنترل تجهیزات بصورت Local و بدون نیاز به رایانش ابری را دارا هستند که باعث سرعت بالاتر وامنیت بیشتر در هوشمند سازی خانه می شوند. همچنین با استفاده از هاب‌ها می توان از سنسورها با تنوع و تعداد بیشتری بهره گیری نمود. Home Assistant یکی از قوی ترین و امن ترین هاب‌ها است اما فرآیند یادگیری و آموزش آن‌ها برای نیروهای جدید دشوار است. Smart Things دارای کاربرد آسان تر است و اتوماسیون‌های پیشرفته را پشتیبانی می‌کند. استفاده از هاب‌ها اجباری نیست اما کار کردن تجهیزات با یکدیگر را تسهیل می‌کند. بسیاری از سنسورها برای اتصال به هاب از Z-Wave و Zigbee استفاده می‌کنند. Zigbee نسبت به Z-Wave دارای نرخ انتقال اطلاعات پایین تری است. Z-Wave امکان ارتباط با فرکانس رادیویی را دارد و بیشتر در خانه‌های هوشمند استفاده می‌شود. لازم به ذکر است استفاده از هر دوی آن ها در خانه های هوشمند متداول است.

هاب ها:

مقایسه هاب ها را می توان در جدول زیر مشاهده نمود

هاب Smart things:

تقریبا با تمام محصولات مستقیم کار می کند و برای باقی تجهیزات با Z-Wave و Zigbee هم کار می کند.

Smart app هایی برای این هاب وجود دارد که به وسیله آن می توان اتوماسیون های قدرتمندی ایجاد نمود.

از نکات منفی آن می توان به  وابستگی بالا به فضای ابری اشاره نمود.

در مورد آینده این هاب نگرانی هایی وجود دارد.تولید بسیاری از سنسورهای این شرکت بعد از مدتی کنار گذاشته می شود و لایسنس تولید آن ها را به شرکت هایی مثل AeoTech می فروشد. همچنین Groovy که بسیاری از Smart app ها با آن ساخته شده اند در حال کنار گذاشته شدن است.

Smart things

هاب Hubitat:

یکی از ویژگی های مهم این هاب این است که همه چیز به صورت local اجرا می شود و این وابستگی به فضای ابری را کاهش می دهد.

قدرت بالایی در اجرای اتوماسیون ها دارد.

برخی از تجهیزات مانند IkEA traffic buttons, Smart life , Nest با این هاب تطبیق ندارند

همچنین با Z-Wave های قدیمی به درستی کار نمی کند.

Hubitat

هاب Home Assistant

این هاب یک پروژه Open Source است که با دستگاه های زیادی کار می کند. بسیاری از کاربران آن را روی raspberry pie پیاده سازی می کنند تا همیشه در حال اجرا باشد در حالی که انرژی کمی مصرف می کند.

این هاب بسیار قدرتمند است و اتوماسیون های پیچیده را پشتیبانی می کند.

اگر می خواهید از دستیار صوتی استفاده کنید یا از راه دور خانه را کنترل کنید باید ماهی 5 دلار آمریکا برای Home Assistant Cloud بپردازید یا به صورت دستی آن را تنظیم کنید که کار دشواری است.

Home Assistant

هاب Home Kit

همه چیز در این هاب به صورت local اجرا می شود

اتوماسیون های پیچیده را پشتیبانی نمی کند

Home Kit

هاب Home Seer

این هاب به صورت local اجرا می شود

قیمت بسیار پایینی دارد

تطبیق پذیری خوبی دارد

برای آپدیت که هر سه الی چهار سال ارائه می شود باید مبلغ پرداخت کنید.

Home Seer

چراغ های هوشمند:

چراغ هوشمند یکی از پر استفاده ترین سخت افزار در منزل هوشمند می باشد که در تهیه لامپ‌های هوشمند باید نکات زیر را مد نظر قرار داد:

• دارای نور سرد و گرم باشد
• رنگ های نور اشباع شده باشد
• با تجهیزات دیگر سازگار باشد
• قابلیت اطمینان بالا داشته باشد

لامپ‌های هوشمندی که به WIFI وصل می‌شوند هر از چندگاهی قطع می‌شوند که رضایت کاربر را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

لامپ‌هایی که به Z-Wave و Zigbee و بدون WIFI به هاب متصل می‌شوند پایدارتر هستند و تقریبا قطعی ندارند.

برخی از لامپ‌ها پس از اتمام باتری روشن می‌شوند حتی اگر وسط شب باشد. در هنگام انتخاب لامپ دقت شود که پس از اتمام باتری به وضعیت اولیه خود(خاموش/ روشن) بازگردد.

چراغ های هوشمند

سوئیچ‌های منزل هوشمند:

بیشتر سوئیچرها به WIFI متصل می‌شوند که کاربری آسان آن‌ها را در پی خواهد داشت.

سوئیچ‌های مارک Casa Light  با هاب SmartThings به خوبی کار می‌کند.

اگر خانه قدیمی است و سیم ارت ندارد می‌توان از سوئیچ Lutron Caseta استفاده نمود.

سوئیچ‌های مارک C By GE و Inovelli دارای کیفیت بالایی هستند.

سوئیچ‌های Inovelli قابلیت اتصال به Z-Wave را دارند.

سوئیچ‌های Inovelli و Zooz دارای این قابلیت هستند که بدون نیاز به قطع مسیر برق لامپ های هوشمند را کنترل کنند و نور پردازی‌های مختلفی را می‌توان روی آن تنظیم کرد.

سوئیچ‌های هوشمند

قفل‌های منزل هوشمند:

قفل‌های هوشمند این امکان را به کاربران می‌دهند تا بتوانند با استفاده از تلفن همراه وضعیت قفل بودن درب را تشخیص دهند. همچنین‌ می‌توان با استفاده از گوشی‌های موبایل از راه دور آن ها را باز یا بسته نمود. قفل‌های هوشمند را می توان بسته به نوع آنها با استفاده از موبایل، صوت، اثر انگشت و صفحه کلید روی آن ها باز یا قفل نمود.

برای قفل‌های هوشمند می‌توان رمز عبور موقت ایجاد نمود تا نظافتچی، پرستار، میهمانان و دوستان برای مدت معینی از آن استفاده نمایند یا برای قفل شدن درب، زمان تنظیم نمود(مثلا در ساعت خواب بصورت اتومات قفل شوند)

بیشتر قفل ها به اتصال WIFI مجهز نیستند و برای اتصال به WIFI باید قابلیت اتصال به Z-Wave و Zigbee را دارا باشند. اتصال به WIFI از این لحاظ مهم است که بتوان از راه دور آن را چک یا قفل نمود.

قفل Ultraloq U-Bolt Pro با شش روش کار می‌کند که شامل کلید شلاژ، اثر انگشت، صفحه کلید، تلفن هوشمند، از طریق اتوماسیون و همچنین تکان داد تلفن هوشمند خود رو بروی درب است..

قفل Yale Assure Lock SL : این قفل از نوع صفحه کلید است و می توان با تعیین رمز، تعیین زمان یا از طریق دستیار صوتی نسبت به تغییر وضعیت آن اقدام نمود.

قفل Schlage Encode: این قفل قابلیت اتصال به Z-Wave را داراست و باطری آن 12 ماه کار می‌کند.

قفل‌های هوشمند

WIFI:

تقریبا همه تجهیزات خانه‌های هوشمند روی فرکانش 2.4 GHz کار می‌کنند. اما دستگاه های جدید به سمت کار با فرکانس 5 GHz می‌روند. فرکانس 2.4 GHz نسبت به 5 GHz برد بیشتری دارد اما 5 GHz سرعت بیشتری را ارائه می‌دهد. همچنین پروتکل جدید WIFI به نام  Wi-Fi 6E فرکانس  6 GHz را پشتیبانی می‌کند که دارای سرعت بیشتری است اما باید در نظر داشت که تمامی تجهیزات (حتی روتور) باید Wi-Fi 6 یا  6Eرا پشتیبانی کنند. در حال حاضر تعداد کمی از تجهیزات این فرکانس را پشتیبانی می‌کنند.

مهمترین تجهیزاتی که IFTTT پشتیبانی می‌کند:

مهمترین تجهیزاتی که Amazon Alexa و Google پشتیبانی می‌کنند:

مهمترین تجهیزاتی که Smart Things پشتیبانی می‌کند:

مهمترین تجهیزاتی که Home Kit پشتیبانی می‌کند:

مهمترین تجهیزاتی که Home Assistant پشتیبانی می‌کند (Home Assistant تقریبا تمام تجهیزات موجود در بازار را پشتیبانی می‌کنند) :

حسگرها (sensors) منزل هوشمند:

برای راه اندازی اتوماسیون باید از سنسورها استفاده نمود

سنسور های تماسی(contact sensors):

Linked : یکی از ارزان ترین آن ها سنسور برند Linked است که در بسته‌های دوتایی عرضه می شود و هر بسته 24 دلار آمریکا قیمت دارد. این سنسور در برقراری ارتباط اولیه با Smart Things ممکن است دچار مشکل شود ولی بعد از اتصال به خوبی کار می کند.  این سنسور به Zigbee هم متصل می‌شود.

سنسور Linked

Aqara : سنسور تماسی Aqara  نسبت به Linked کوچکتر و زیباتر است. این سنسور هم مانند سنسور Linked  گاهی در برقراری ارتباط اولیه با Smart Things ممکن است دچار مشکل شود. این سنسور به Zigbee هم متصل می‌شود.

سنسور تماسی Aqara

EcoLink : سنسور EcoLink بدون مشکل به Smart Things وصل می‌شود، این سنسور به Zigbee متصل می‌شود و درونش دارای سنسور دما نیز هست اما دقت زیادی ندارد. یکی از مشکلات این سنسور تاخیر یک ثانیه‌ای در ارسال سیگنال است.

سنسور EcoLink

سنسور Ring: این سنسور به Z-Wave متصل می‌شود. اگر از سنسور های این برند در بخش امنیت استفاده شده باشد می‌توان از آن در ایجاد اتوماسیون نیز استفاده نمود. این سنسور دو عدد باتری دارد که متعاقبا طول عمر بیشتری دارد.

سنسور Ring

سنسور Smart Things: این سنسور به Zigbee متصل می‌شود. دارای سنسور‌های جانبی دما، لرزش و شتاب سنج نیز هست. اما Smart Things تصمیم دارد تا فروش سنسورهای چند کاره را متوقف نماید. شرکت AOTech تصمیم دارد تا این سنسور را تحت برند خود تولید نماید. سنسور دمای آن دقیق است و می توان در اتوماسیون نمودن ترموستات هوشمند از آن استفاده نمود.

از سنسور لرزش می توان برای شناسایی درب زدن استفاده نمود و از شتاب سنج می توان برای تشخیص حرکت اشیا استفاده نمود. قدرت بالای باتری این سنسور باعث می شود که بتوان دو قسمت سنسور را در فاصله بیشتری از هم نصب کرد.

سنسور Smart Things

سنسور های حرکتی(Motion Sensors):

سنسور IKEA Traidfri: این سنسور مستقیما به هاب Smart Things متصل می‌شود. از مشکلات آن وقفه سه دقیقه بین تشخیص حرکات است. یعنی پس از شناسایی یک حرکت به مدت سه دقیقه هیچ حرکتی را اعلام نمی‌کند. از آنجایی که عموما در خانه های هوشمند برای خاموش کردن چراغ‌های یک اتاق، زمان عدم تشخیص حرکت روی پنج دقیقه تنظیم می‌شود، وقفه سه دقیقه ای مشکل بزرگی نخواهد بود. این سنسور به Zigbee متصل می‌شود. قیمت پایینی دارد. برای مکان‌های کم رفت و آمد خیلی خوب است.

سنسور IKEA Traidfri

سنسور Sonoff: این سنسور به Zigbee و هاب Smart Things متصل می‌شود. این سنسور ابعاد کوچکتری دارد. وقفه این سنسور بین دو حرکت یک دقیقه است.

سنسور Sonoff

سنسور Philip Hue: این سنسور علاوه بر حرکت، دما و نور را هم با دقت بالا تشخیص می‌دهد و قابلیت اتصال به Zigbee را دارد. از سنسور دما می‌توان برای روشن نمودن وسایل سرمایشی و گرمایشی پس از ورود به اتاق استفاده نمود. همچنین از سنسور نور می‌توان برای روشن یا خاموش نمودن چراغ ها بر اساس نور بیرون خانه استفاده کرد.

باتری‌های این سنسور دو یا سه سال کار می‌کنند. زمان وقفه بین دو حرکت برای این سنسور 15 ثانیه است. این سنسور برای نصب روی سطوح فلزی به آهنربا مجهز است. این سنسور با استفاده از Hue bridge تقریبا به تمامی پلتفرم‌های موجود وصل می‌شود.

سنسور Philip Hue

سنسور HomeSeer HSM200: این سنسور به Z-Wave و Smart Things متصل می شود. علاوه بر حرکت، دما و نور را هم با دقت بالا تشخیص می دهد. بدون باتری عمل می کند و مستقیما به برق وصل می شود.این سنسور  همچنین دارای چراغ RGB با رنگ های مختلفی است که می توان از آن در اتوماسیون‌ها استفاده نمود مثلا زمانی که درب خانه باز است لامپ آن قرمز شود. وقفه تشخیص بین دو حرکت آن یک دقیقه است.

سنسور HomeSeer HSM200

سنسور AOTech MultiSensor 6: این سنسور به Z-Wave متصل می شود. با Smart Things به خوبی کار می کند. درونش سنسور های دما، نور، رطوبت و اشعه ماورای بنفش و لرزش دارد. سنسور اشعه ماورای بنفش آن دقت بسیار پایینی دارد و سنسور لرزش آن تنها لرزش های زیاد را احساس می کند. وقفه بین تشخیص دو حرکت را می توان بصورت دلخواه تنظیم نمود. سنسور های دما، نور و رطوبت دقیقی دارد. از سنسور رطوبت می توان برای روشن نمودن هواکش حمام زمانی که رطوبت خیلی بالا است استفاده نمود. این سنسور هم باتری دارد و هم به برق متصل می شود.

سنسور AOTech MultiSensor 6

سنسور Wise Sense: قیمت مناسب اما قطعی آن بالا است و با تمام شدن باتری احتمال خراب شدن سنسورهای آن وجود دارد.

سنسور Wise Sense

سنسور Linkind: قیمت بالا در مقایسه با نمونه های مشابه. اتصال آسان به Smart Things

سنسور حرکتی Linkind

سنسور4 in 1 Inovelli: به Z-Wave متصل می شود. دارای سنسورهای جانبی دما، رطوبت و نور است. هم باتری دارد و هم به برق وصل می شود. دامنه شناسایی حرکت آن محدود است. می توان حساسیت سنسور را تنظیم کرد اما گاهی باعث از کار افتادن سنسور می شود.

سنسور4 in 1 Inovelli

سنسور Zooz 4 in 1: به Z-Wave متصل می شود. دارای سنسورهای جانبی دما، رطوبت و نور است. سنسور حرکتی آن در مقایسه با Inovelli بسیار بهتر است اما سنسورهای جانبی آن ضعیف است. اگر باتری سنسور ها زود تمام می شود یا اینکه قطع و وصل می شوند ممکن است مشکل از سیگنال ضعیف هاب باشد. در این صورت می توانید از Repeater  به عنوان واسط بین سنسور و هاب استفاده نمایید.

سنسور Zooz 4 in 1

زنگ درب خانه(Door Bell) منزل هوشمند:

زنگ Wyze Door Bell:

زاویه دید سه / چهارم دارد یعنی عرض تصویر محدود اما ارتفاع تصویر زیاد است.

Notification های این زنگ درب به دلیل شناسایی چهره بسیار کند هستند اما Notification همراه با تصویر دوربین است. اگر نرم افزار این دوربین در پس زمینه گوشی فعال نباشد با ورود به Notification همزمان تصویر زنده را نشان نمی دهد.

زنگ Wyze Door Bell

زنگ Unifi G4Door Bell:

به فضای ابری نیاز ندارد. پرداخت ماهیانه ندارد. نیاز به هارد برای ذخیره تصاویر قیمت آن را بالا می برد. قابلیت تنظیم تصویر(شفافیت، رنگ و …) دارد. عرض تصویر زیادی دارد که خوب است.

Notification همراه با تصویر نیست. ولی با انتخاب تصویر زنده، با سرعت خوبی تصویر دوربین نمایش داده می شود. کیفیت صدای دوطرفه ضعیفی دارد همچنین صدا با تاخیر می رسد.

این زنگ درب از Wifi استفاده می کند اما برای اینکه روی سخت افزار دیگری کار کند باید از Unifi protect استفاده شود

زنگ Unifi G4Door Bell

زنگ Ring Pro 2:

برای ضبط 24 ساعته تصویر نیاز پرداخت ماهیانه دارد

تطبیق پذیری بالایی با هاب Smart Things دارد

عرض تصویر زیادی دارد که خوب است.

Notification همراه با تصویر دوربین است

کیفیت صدای دوطرفه قوی دارد (برخلاف مدل قبلی همین مارک).

زنگ Ring Pro 2

زنگ Netatmo Door Bell:

ویدئو ها را می توان در حافظه SD ، DropBox یا سرور FTP دلخواه ذخیره نمود

عرض تصویر زیادی ندارد.

Notification زنگ زدن همراه با تصویر دوربین است و سرعت پایینی دارد.

Notification شناسایی حرکت ندارد.

کیفیت صدای دوطرفه قوی دارد

زنگ Netatmo Door Bell

زنگ Nest Hello:

عرض تصویر زیادی دارد.

Notification زنگ زدن همراه با تصویر دوربین است و سرعت خوبی دارد.

کیفیت صدای دوطرفه قوی دارد.

در اتصال به هاب Smart Things دارای مشکل است.

زنگ Eufy 2Kbattery Doorbell:

ویدئو ها در یک حافظه لوکال ذخیره می شود.

عرض تصویر زیادی دارد اما ارتفاع آن نسبتا کم است.

Notification زنگ زدن همراه با تصویر دوربین است و سرعت خوبی دارد.

کیفیت صدای دوطرفه خوبی دارد.

مطالب مرتبط:

هوشمند‌ سازی ساختمان یا BMS چیست و چه مزایایی دارد؟

خانه هوشمند چیست؟ | هوشمند سازی ساختمان| انواع نرم افزار BMS