azheer-central درحال بارگزاری ...

مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

13:40 1402/09/19 مقالات

شاید سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا به گوش شما هم خورده باشد اما از خود پرسیده اید که این جمله به چه معناست؟ اینترنت اشیاء و ساختمان هوشمند اصلا چیست؟ ما در مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا به معرفی کامل این سیستم ها پرداخته ایم با ما همراه باشید.


تاریخچه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

آشنایی با تاریخچه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا ، اولین ساختمان هوشمند از کشورهای غربی شروع و توسعه یافته‌است. بد نیست در مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا بدانید در دهه‌های اخیر سیستم مدیریت ساختمان هوشمند پنج دوره را پشت سر گذاشته است: سیستم کنترل مرکزی، سیستم توزیع شده, سیستم کنترل، سیستم کنترل توزیع شده باز و سیستم کنترل بی سیم ساختمان هوشمند.
طراحی کنونی سیستم مدیریت ساختمان هوشمند عمدتا بر شبکه گروهی سیمی متمرکز شده است که شامل LAN و اترنت است. شبکه گروهی سیمی دارای برخی ویژگی‌ها است، مانند فناوری رشد یافته، ثبات خوب و قابلیت اطمینان بالا. اما باید ارتباط فیزیکی را حفظ کند. علاوه بر این مشکلات زیادی برای ارتقاء و اصلاح تولید به دلیل سیم کشی دشوار و هزینه بالای آن به ارمغان می‌آورد.
بنابراین ترکیب اینترنت اشیاء با ساختمانهای هوشمند اجتناب ناپذیر است. این امر ترویج کاربرد ساختمانهای هوشمند، و مطالعه و عرف شدن اینترنت اشیاء را ارتقا می‌بخشد.

مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

زمینه فنی

زمینه فنی سیستم مدیریت ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا تجسم مدیریت مدرن ساختمان است که درگیر فناوری‌ها و دانش زیادی است. هدف مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا بحث در مورد اینترنت اشیا و ساختمان هوشمند است.

بیشتر بخوانید : از دزدگیر اماکن تا اینترنت اشیا

اینترنت اشیاء چیست؟

اینترنت اشیاء چیست؟ در این قسمت از مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا متوجه میشوید که  اینترنت اشیاء یک شبکه است که به جمع آوری، یکپارچه سازی، اشتراک گذاری و پردازش هوشمند اطلاعات از طریق تجهیزات حسگر (شناسایی فرکانس رادیویی، سنسور مادون قرمز و سیستم موقعیت یابی جهانی و غیره) و مطابق پروتکل توافق شده دست می‌یابد.
اینترنت اشیاء گسترش اینترنت است و فناوری آن عمدتا شامل سه لایه است: لایه حسی، لایه شبکه و لایه برنامه. لایه حسی اساس اینترنت اشیا است، که شامل جمع آوری و دریافت داده‌ها با فناوری اندازه گیری حس و مفهوم، فناوری ارتباطات بی سیم و فناوری شبکه حسگر است. لایه شبکه برای دستیابی مطمئن به انتقال و اتصال داخلی جمع آوری داده‌ها است. لایه برنامه در درجه اول از انواع سیستم‌های کاربردی تشکیل شده‌است که می‌توانند به طور مؤ ثر از برنامه‌های خاص پشتیبانی کنند.

مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

ساختمان های هوشمند چیست؟

ساختمان های هوشمند چیست؟ پایخ این سوال را در مقالات قبل داده ایم اما در مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا نیز باید بدانید، ساختمان هوشمند فناوری ارتباطات را به عنوان جریان اصلی در نظر می‌گیرد که می‌تواند فناوری رایانه، فناوری شبکه و مهندسی نرم افزار را با هنر معماری از طریق روش ادغام سیستم ترکیب کند. این می‌تواند موانع اطلاعاتی بین سیستم‌ها را از بین ببرد، به طوری که ساختمان را تبدیل به عامل هوشمند تبادل اطلاعات می‌کند.
هسته اصلی سیستم مدیریت ساختمان هوشمند باید یک بستر عمومی باشد که همگرایی اطلاعات، مجموعه اطلاعات و تجزیه و تحلیل هوشمند را جمع آوری کند. با توجه به تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاری، سیستم مدیریت، ساختمان خاصی را از دستگاه‌های زیرین جدا می‌کند و کانال‌های اشتراک گذاری بین برنامه‌های شخص ثالث و سیستم فرعی دستگاه‌ها ایجاد می‌کند. بنابراین برنامه‌های شخص ثالث و سیستم فرعی دستگاه‌ها به عنوان برنامه‌ای در سیستم مدیریت هوشمند ساختمان در نظر گرفته می‌شوند. این مفهوم برای تولیدکنندگان تجهیزات برای توسعه زیر سیستم‌های هوشمندتر مناسب است. علاوه بر این، برای تولیدکنندگان تجهیزات نیز راحت‌تر است که برنامه‌های کاربردی مرتبط را بیشتر و بهتر توسعه دهند.

سیستم مدیریت ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء

سیستم مدیریت ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء یک سیستم پیچیده است. در این بخش از مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا ، معماری کلی سیستم، طرح و شمای کلی سیستم توضیح داده می‌شود.

مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

معماری سیستم ساختمان هوشمند

در این قسمت از مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا متوجه خواهیذ شد، معماری سیستم ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء یک چارچوب سه لایه است که از لایه زیرساخت، لایه عمومی پلت فرم و لایه کاربردی هوشمند تشکیل شده‌است. معماری کلی در شکل پایین نشان داده شده‌است.لایه زیرساختی این است که دستگاههای حسگر سیمی اصلی را با دستگاههای حسگر بی سیم در اینترنت اشیاء جایگزین کند، به طوری که مجدداً تعمیر و نگهداری را انجام دهد. لایه عمدتا بر جمع آوری و ادغام داده‌های اصلی، که شامل دستگاه‌های ترمینال، دستگاه‌های همگرایی و لینک انتقال است، تمرکز می‌کند. دستگاه ترمینال یک گره حسگر است که شامل اسکنر محافظ ورودی، کنتور برق هوشمند، آشکارساز دود و آشکارساز دما است. این دستگاه‌های ترمینال وظیفه جمع آوری انواع نمایه‌های نظارت و ارسال آنها برای جمع آوری دستگاه‌ها را بر عهده دارند. دستگاههای جمع آوری ،گره‌های جمع آوری هستند که وظیفه تجمیع داده‌های گره‌های حسگر و ارسال آنها به سرور بالا را بر عهده دارند.

لایه عمومی پلت فرم محافظت از دستگاه‌های زیرین و برنامه فوقانی است که از معماری B/S استفاده می‌کند و دسترسی به آن را برای کاربران تلفن همراه راحت‌تر می‌کند. لایه عمومی پلت فرم می‌تواند لایه زیرساخت و داده‌های استاندارد را از لایه زیرساخت وفق دهد.
وظایف اصلی لایه برنامه کاربردی هوشمند، توسعه برنامه کاربردی خاص مورد نیاز با استفاده از رابط است، مانند برنامه هشدار یکپارچه ساختمان، برنامه مدیریت انرژی ساختمان و مدیریت دستگاه‌های یکپارچه ساختمان و غیره. همچنین داده‌های زیر سیستم را در بستر اساسی، و پیاده سازی مدیریت، اجرا و نگهداری زیر سیستم ارائه می‌دهد.

بیشتر بخوانید : ساختمان هوشمند چیست؟

شمای کلی طرح سیستم

و اما شمای کلی طرح سیستم در مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا ، حالت شبکه بی سیم. در ساختمان هوشمند از فناوری حسگر بی سیم استفاده شده‌است که با مشکلات زیادی روبرو خواهد شد. در مرحله اول گره‌های حسگر بی سیم به قدرت باتری متکی هستند، بنابراین انرژی محدودی دارد و انرژی محدود است و فقط میدان کوچکی را پوشش می‌دهد. ثانیاً، ساختار ساختمان پیچیده است. نه تنها توسط در و پنجره مسدود می‌شود، بلکه همیشه توسط دستگاه‌های بی سیم مختل می‌شود. این عوامل کار را برای کنترل انتقال سیگنال بی سیم ساختمان بسیار دشوار می‌کند و سپس بر کیفیت خدمات برنامه فوقانی تأثیر می‌گذارد.

از آنجا که هر گره حسگر ارتباط مستقیم با ایستگاه پایه را تضمین نمی‌کند، حالت شبکه بر اساس نقطه به نقطه یا حالت شبکه بر اساس ایستگاه پایه دیگر قابل اجرا نیست. سیستم طراحی شده در این مقاله بر اساس حالت موقت است. حالت شبکه آن در شکل ۲ نشان داده شده‌است.

مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا

پروتکل ارتباطات بی سیم. به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی، اکثر دستگاه‌های حسگر بی سیم از فناوری اتصال بی سیم در مسافت کوتاه استفاده می‌کنند. در حال حاضر، فن آوری اصلی اتصال بی سیم شامل WIFI ، IEEE 802.15.1 ، NFC ، IEEE 802.15.4 و باند فوق العاده گسترده است. در میان آنها NFC و Ultra Wide Band حالت تک مرحله‌ای بر اساس ایستگاه پایه دارند، برای سنسور بی سیم مناسب نیستند، اما ZigBee و بلوتوث همه از حالت موقت پشتیبانی می‌کنند. ZigBee برای حسگر بی سیم در ساختمان هوشمند، که به منابع سیستم کمتری احتیاج دارد، بهتر است و می‌تواند سایر دستگاه‌ها را به سرعت متصل کرده و بسیاری از دستگاه‌ها را پشتیبانی کند.

پروتکل مسیریابی بی سیم. در شبکه حسگر بی سیم، مسیریابی داده‌ها منابع زیادی را مصرف می‌کند، اما پروتکل مسیریابی شبکه سنتی نمی‌تواند نیازهای محیطی با انرژی کم، یکپارچگی بالا و پیچیده را برآورده کند.

بیشتر بخوانید : خدمات هوشمند سازی ساختمان

ویژگی‌های ساختمان هوشمند

معرفی ویژگی‌های ساختمان هوشمند ، مقاله مطالعه سیستم ساختمان هوشمند بر اساس اینترنت اشیا یک روش روتر بر اساس پخش انرژی و سربار ارتباط (ECCR) طراحی می کند. این روش از انرژی باقیمانده گره‌ها و سربار ارتباط به عنوان وزنه برای رقابت با جمع آوری گره‌ها استفاده می‌کند و از گره‌های انرژی بالاتر به عنوان گره‌های جمع آوری کننده استفاده می‌کند. این گره‌ها یک مرحله مسابقه را اجرا می‌کنند تا میانگین مصرف انرژی متعادل شود. علاوه بر این قابلیت اطمینان و جهش‌ها یک توپولوژی را ایجاد می‌کند، به طوری که میانگین ارزش انتظار نرخ موفقیت و مصرف انرژی (DECEC) را کاهش می‌دهد. در شبکه شلوغ می‌تواند به طور موثر مصرف انرژی گره‌های جمع آوری را کاهش دهد. در مقایسه با الگوریتم روتر مبتنی بر انرژی، این الگوریتم نه تنها می‌تواند در مصرف انرژی صرفه جویی کند، بلکه قابلیت اطمینان اتصالات توپولوژیکی را نیز تضمین می‌کند. نتیجه مقایسه در شکل زیر نشان داده شده است. بنابراین، می‌تواند طول عمر شبکه را طولانی کند و برای استفاده از شبکه حسگر بی سیم در ساختمان هوشمند مناسب است.

لایه عمومی پلت فرم دستگاه زیرین را از رویه بهم پیوسته جدا می‌کند. هر زیر سیستم به طور مستقل عمل نمی‌کند، که می‌تواند مدیریت و پیوند زیر سیستم‌های مختلف را به راحتی پیاده سازی کند. علاوه بر این اگر محیط شبکه اجازه می‌دهد، لایه عمومی باید به یک ابر اضافه شود. این سیستم مدیریت یکپارچه را برای ساختمانهای مختلف، مناطق مختلف و یا حتی شهرهای مختلف اجرا می‌کند. با توجه به داده‌ها ماینینگ و مقایسه عرضی، این سیستم سیاست مدیریت موثرتر و کم مصرف‌تری را ایجاد می‌کند.

لایه کاربردی هوشمند می‌تواند سفارشی سازی برنامه مدیریت شخصی را مطابق با ویژگی ساختمان خاص پیاده سازی کند، بنابراین برنامه تمایز را مطابق با مدیریت واحد پیاده سازی می‌کند.