۵ پروتکل کاربردی برای خانه هوشمند در ایران + مقایسه تخصصی

سیستم هوشمندسازی سیمی

سیستم‌‌های سیمی را ما اغلب برای پروژه‌های بزرگ و لوکس مانند مراکز تجاری، هتل‌ها و غیره پیشنهادمی‌دهیم. رایج ترین پروتکل در این سیستم knx است که در این سیستم تمامی تجهیزات مانند سنسورها، ترموستات، تجهیزات روشنایی و غیره از طریق کابل به کنترلر مرکزی متصل می‌شوند، حال این کنترلر فرمان‌های شما را دریافت و به تجهیزات مانند لامپ‌های هوشمند منتقل می‌کند. این سیستم نیاز به نصب تخصصی و زیرسازی لازم دارد. 

مزایا

1. عدم قطعی: این سیستم تحت تاثیر نویز یا قطعی قرار نمی‌گیرد و به همین علت از ثبات و پایداری بیشتری برخوردار است. 
2. عمر طولانی: این سسیتم هیچ نوعوابستگی به باتری ندارد و از مصرف انرژی پایینی برخوردار است و به همین دلیل عمر بیشتری دارند.
3. امنیت بیشتر: ارتباطات در این خانه‌ها از طریق کابل است و به همین دلیل امکان هک یا شنود اطلاعات به‌مراتب کاهش می‌یابد.

معایب و چالش‌ها

• هزینه اولیه بالا: برای سیستم‌های هوشمندسازی سیمی، نیاز به میزان زیادی کابل و کنترلر مرکزی است و البته نصب باید توسط متخصصین ماهر انجام گیرد از همین رو بایستی سرمایه زیادی را کنار بگذارید.
• نیاز به طراحی دقیق پیش از ساخت: سیستم‌های سیمی در ساختمان‌های اجرا شده به سختی قابل اجرا هستند و از همین رو بایستی حتما مراحل اجرای آن در زمان ساخت باشد. 
• محدودیت در تغییرات: اگر بخواهید در آینده تجهیز هوشمندی را اضافه کنید، ممکن است چالش برانگیز و پرهزینه باشد. 

هوشمندساری بی سیم

در هوشمندسازی سیمی تجهیزات از طریق یک هاب (Gateway) مانند مودم به یکدیگر متصل می‌شوند. معمولا رایج‌ترین پروتکل‌های این سیستم وای فای، زیگبی و بلوتوث است. مزیت این سیستم نسبت به سیمی، عدم کابل کشی و نصب راحت است و گزینه‌ی مناسبی برای منازل مسکونی، آپارتمان‌ها، دفاتر فروشگاهی است.

مزایا

1. نصب راحت: این تجهیزات بر خلاف مدل سیمی نیاز به تجهیزات و نصب چندان سختی ندارند. از همین رو شما می‌توانید آن را حتی در ساختمان‌های ساخته شده نیز استفاده کنید. 
2. قابلیت جابه جایی و توسعه: اضافه کردن این سیستم و جابه‌جایی آن چندان کار سختی نیست و نیازی به تغییر زیر ساخت نمی‌باشد.
3. هزینه اولیه پایین‌تر: این سیستم به دلیل نیاز به تجهیزات تخصصی و سیمکشی و تغییر زیر ساخت ندارد به همین دلیل هزینه کمتری نسبت به مدل سیمی دارد. 

چالش‌ها و معایب

• پایداری کمتر: تجهیزات بی سیم ممکن است تحت تاثیر عواملی مانند نویز و یا اختلال و قطعی شبکه قرار گیرند.
• نیاز به مدیریت باتری در برخی تجهیزات: سنسورها و برخی تجهیزات بی‌سیم معمولاً باتری‌خور هستند و باید در بازه‌های زمانی مشخص تعویض یا شارژ شوند.
• مسائل امنیتی: با وجود اینکه بسیاری از تجهیزات هوشمند بی سیم از رمزنگاری پیشرفته برخوردار هستند، اما همچنان خطر نفوذ و هک در سیستم‌های بی‌سیم بیشتر از سیستم‌های سیمی است.

چه مواردی را باید در انتخاب پروتکل‌‌های هوشمند سازی در نظر گرفت؟

اندازه پروژه

یکی از مواردی که ویسان برای پیشنهاد پروتکل به شما در نظر می‌گیرد اندازه پروژه است، ما معمولا برای آپارتمان‌ها، دفتر کاری، فروشگاه‌های کوچک و مجتمع‌های مسکونی پروتکل وای فای و زیگبی را به دلیل نصب راحت‌تر و صرفه‌جویی در هزینه پیشنهاد می‌دهیم. ولی برایپروژه‌هایی مانند بیمارستان، فروشگاه‌های زنجیره‌ای مجتمع‌های تجاری، هتل‌های و مال‌ها سیستم‌های سیمی را به دلیل طول عمر بالاتر پیشنهاد می‌دهیم. 

بودجه

دومین مورد بودجه است، ام در این مرحله سعی می‌کنیم تا با پیشنهاد محصولات مناسب در هزینه‌های شما صرفه‌جویی کنیم به طوری که شما ریالی اضافه‌تر بیهوده پرداخت نکنید. اگر بودجه محدود است، پروتکل‌هایی با هزینه نصب پایین‌تر مانند Wi-Fi یا Zigbee گزینه‌های بهتری هستند. اما اگر کیفیت و پایداری برای شما اولویت بیشتری دارد و بودجه چندان اهمیتی ندارد، سیستم‌های سیمی بهترین گزینه هستند.

نیاز 

همچنین مورد دیگر که در پیشنهاد پروتکل به شما در نظر گرفته می‌شدو نیازهای شماست، ما در این قسمت معمولا مواردی مواردی مانند هدف شما از هوشمندسازی را در نظر می‌گیریم و نیازهایتان را به دقت بررسی می‌کنیم و سپس بهترین پروتکل را پیشنهاد می‌دهیم. 

انواع پروتکل های bms

پروتکل Zigbee

این پروتکل یکی از انواع پروتکل‌های بی سیم است و از ساختار شبکه Mesh استفاده می‌کند و علاوه بر آن با اضافه کدن تجهیزات به هیچ عنوان کند نمی‌شود، اگر فردی هستید که به دنبال حرفه‌ای ترین پروتکل هوشمندسازی بی سیم می‌گردید بهتر است نوع زیگبی را انتخاب نمایید. در حال حاضر نیز معتبرترین برندهای هوشمندسازی در این سیستم شامل تویا (TUYA) و فیلیپس(Philips) می‌شود. محصولات این پروتکل معمولا شامل انواع سنسور، ترموستات و تجهیزات روشنایی است و مانند هر سیستمی مزایا و معایبی دارد:

مزایا

• مصرف انرژی بسیار پایین

• مناسب برای سنسورها و تجهیزات کوچک

• پشتیبانی توسط برندهای معروف (Philips, Tuya, Aqara, IKEA و...)

• سازگاری با هاب‌های مختلف (Amazon Echo, SmartThings و...)

• امنیت بالا با رمزنگاری AES-128

• پایدار و قابل‌اعتماد در فضاهای بزرگ و چندطبقه

• شبکه Mesh با پوشش گسترده و بدون افت کیفیت ارتباط

معایب

• نیاز به هاب مرکزی برای اکثر تجهیزات
• تداخل احتمالی با Wi-Fi (چون در فرکانس ۲.4GHz کار می‌کنه)
• پیچیدگی در راه‌اندازی اولیه برای کاربران مبتدی
• برد کمتر نسبت به Z-Wave (در برخی شرایط محیطی)
• ناسازگاری برخی دستگاه‌های Zigbee با یکدیگر (به دلیل تفاوت در پیاده‌سازی برندها)
• کاهش عملکرد در صورت کم بودن تعداد تجهیزات (شبکه Mesh ضعیف می‌شه)

پروتکل وای فای (WIFI)

این پروتکل نیز همانند زیگبی از نوع بی سیم است که به شما کمک می‌کند بتوانید تجهیزات از راه دور کنترل کنید. برای اجرای خانه هوشمند با پروتکل وای فای شما باید در محیط حتما یک مودم داشته باشید و این  باعث شده ورود به دنیای خانه هوشمند برای کاربران عمومی بسیار آسان باشد. تجهیزات این سیستم شامل انواع تجهیزات روشنایی، ترموستات، سنسور، دوربین و غیره است. پروتکل Wi-Fi در بستر استانداردهای IEEE 802.11 کار می‌کند و معمولاً در فرکانس‌های ۲.4GHz و 5GHz فعالیت دارد. اگر می‌خواهید هزینه‎‌ها را کاهش دهید، حتما مقاله ۸ راهکار طلایی کاهش هزینه هوشمندسازی را مطالعه فرمایید.

مزایا

• اتصال مستقیم بدون نیاز به هاب

• سرعت بالا و مناسب برای ویدئو (مثلاً دوربین‌ها)

• دسترسی آسان از راه دور

• نصب و راه‌اندازی ساده برای کاربران مبتدی

• پشتیبانی گسترده توسط موبایل‌ها و اپلیکیشن‌ها

• هزینه تجهیزات معمولاً پایین‌تر

معایب

• مصرف انرژی بالا (مناسب نبودن برای سنسورهای باتری‌خور)

• کاهش سرعت در صورت اتصال دستگاه‌های زیاد به مودم

• نبود شبکه Mesh داخلی (هر دستگاه مستقیم به مودم وصل میشه)

• وابستگی کامل به پایداری سیگنال وای‌فای

• احتمال امنیت پایین در صورت تنظیم نادرست

• شلوغی باند ۲.4GHz و احتمال تداخل با سایر تجهیزات

پروتکل Z-WAVE

Z-Wave یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم است که به‌طور خاص برای اتوماسیون خانگی طراحی شده و برخلاف وای فای که برای دیگر موارد نیز استفاده می‌شود، این پروتکل مخصوص خانه هوشمند است و فرکانس آن پایین‌تر از وای فای است (معمولاً حدود ۸۶۸ MHz در اروپا و ۹۰۸ MHz در آمریکا). این پروتکل نیز مانند زیگبی از MESH اسفاده کرده و از همین رو هر دستگاه می‌تواند سیگنال را به دستگاه‌های دیگر منتقل کند. 

مزایا

• ساختار Mesh پایدار و قابل اعتماد

• فرکانس پایین و بدون تداخل با Wi-Fi

• مصرف انرژی بسیار پایین (مناسب برای سنسورها و تجهیزات باتری‌خور)

• برد بیشتر نسبت به Zigbee

• سازگاری کامل بین دستگاه‌های برندهای مختلف دارای گواهی Z-Wave

• امنیت بالا با رمزنگاری AES-128

• ایده‌آل برای پروژه‌های حرفه‌ای و ساختمان‌های چند طبقه

معایب

• نیاز به هاب مرکزی برای مدیریت دستگاه‌ها

• تنوع برند و تجهیزات کمتر نسبت به Zigbee

• قیمت بالاتر تجهیزات نسبت به Zigbee و Wi-Fi

• در برخی کشورها محدودیت در فرکانس و دسترسی (مثلاً ایران)

• سرعت پایین‌تر در انتقال داده (مناسب نیست برای ویدئو یا فایل‌های حجیم)

• در صورت نبود دستگاه‌های کافی، شبکه Mesh ضعیف می‌شود.

پروتکل KNX

پروتکلKNX برخلاف موارد بالا از نوع سیمی است و نیاز به نصب تخصصی و سیمکشی دارد. یکی از قدیمی‌ترین، پایدارترین و استانداردترین پروتکل‌ها در خانه هوشمند است. این پروتکل معمولا در پروژه‌های بزرگ مثل هتل‌ها، برج‌ها، بیمارستان‌ها یا ویلاهای لوکس، KNX به دلیل پایداری بالا، طول عمر زیاد، قابلیت برنامه‌نویسی دقیق و امکان اتصال به BMS (سیستم مدیریت ساختمان) یک انتخاب حرفه‌ای و ممتاز محسوب می‌شود. برای راه‌اندازی KNX، بایستی حتما طراحی، سیم‌کشی مخصوص و برنامه‌نویسی با نرم‌افزار تخصصی ETS (Engineering Tool Software) انجام گیرد، که توسط تکنسین‌های دارای گواهی KNX انجام می‌شود.

مزایا

• پایداری و امنیت بسیار بالا (مناسب برای پروژه‌های حیاتی)

• بدون نیاز به کنترلر مرکزی (ساختار غیرمتمرکز)

• طول عمر بسیار زیاد و مناسب برای زیرساخت دائمی

• قابلیت برنامه‌نویسی حرفه‌ای و سناریونویسی پیشرفته

• سازگاری کامل بین تمام برندهای دارای گواهی KNX

• امکان اتصال به سیستم‌های BMS و HVAC صنعتی

• پشتیبانی از ارتباط با سایر پروتکل‌ها (BACnet، Modbus، MQTT و...)

• قابل اجرا بر بسترهای مختلف (سیمی، IP، بی‌سیم)

معایب

• هزینه نصب اولیه بالا (تجهیزات + طراحی + برنامه‌نویسی)

• نیاز به سیم‌کشی مجزا (قابل اجرا فقط در ساختمان‌های در حال ساخت یا بازسازی)

• نیاز به متخصص و آموزش دیده KNX برای راه‌اندازی و تغییرات

• رابط کاربری اولیه برای کاربران عادی پیچیده است (در صورت عدم طراحی صحیح)

• انعطاف‌پذیری کمتر در تغییر سریع چیدمان یا افزودن تجهیزات در آینده

تاثیر انتخاب پروتکل مناسب بر عملکرد سیستم BMS

در یک ساختمان هوشمند، پروتکل‌ها نقش اصلی هستند چرا که باعث شده تا وسایل بتوانند با یکدیگر صحبت کنند و به همین علت انتخاب یک پروتکل اشتباه می‌تواند در آینده منجر به بروز مشکلاتی نظیر ناهماهنگی بین ماژول‌ها، کاهش سرعت ارتباطات، افزایش مصرف انرژی و ایجاد مشکل در نگهداری سیستم شود. این در حالیست که اگر پیش از اجرا، در انتخاب پروتکل دقت کنید می‌تواند:

• عملکرد تجهیزات سرمایشی و گرمایشی را بهینه کند.

• مانیتورینگ لحظه‌ای و دقیق سیستم‌های روشنایی، تهویه، امنیت و مصرف انرژی را فراهم آورد.

• امکان ارتقاء، توسعه و نگهداری آسان‌تر سیستم را در آینده تضمین کند.

برای مثال، در ساختمان‌هایی با نیاز به اتوماسیون پیچیده و قابلیت ارتباط میان زیرسیستم‌های مختلف مانند آسانسورها، سیستم اعلام حریق، تهویه و نورپردازی، استفاده از پروتکل‌هایی مثل KNX، BACnet یا Modbus باعث می‌شود کنترل مرکزی دقیق‌تر و کارآمدتری فراهم شود. بنابراین انتخاب درست پروتکل نه تنها بر عملکرد فنی تأثیرگذار است، بلکه بهره‌وری کلی ساختمان را نیز تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.

ایمن ترین پروتکل هوشمند سازی ساختمان کدام پروتکل است؟

امنیت اطلاعات و حریم خصوصی خانه‌های هوشمند بسیار حائز اهمیت است علی الخصوص زمانی که دستگاه‌ها به اینترنت متصل بوده و افراد می‌توانند آن را از راه دور کنترل کنند.،  بهترین پروتکل، بایستی از اطلاعات شما در برابر شنود (Eavesdropping)، جعل دستورات (Command Spoofing) و نفوذ محافظت کند. در ادامه، چند پروتکل برجسته را از منظر امنیت بررسی می‌کنیم.

از نظر امنیت سیستم KNX به دلیل رمزنگاری حرفه‌ای و سراسری و استفاده پروتکل‌های صنعتی مثل TLS در رتبه اول قرار دارد. این سیستم اغلب برای محیط‍‌هایی مناسب که امنیت اطلاعات در آن‌ها نقش اساسی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به بیمارستان، مراکز تجاری بزرگ، بانک، هتل‌های بین المللی و غیره اشاره کرد. 

در رتبه دوم پروتکل Z-WAVE قرار می‌گیرد، این پروتکل به علت رمزنگاری قدرتمند، تأیید هویت دقیق و محافظت در برابر دسترسی‌های غیرمجاز، از اطلاعات محیط به بهترین شکل حفاظت می‌کند.

در رتبه سوم نیز می‌توان ZIGBEE را انتخاب کرد، این پروتکل با رمزنگاری AES-128 از امنیت خوبی برخوردار است و انتخاب مناسب با مجتمع‌های مسکونی است. البته ناگفته نماند که سطح امنیت به برند دستگاه نیز بستگی دارد و هرچه شما از برندهای حرفه‌ای تر استفاده کنید مسلما امنمیت بالاتری را تجربه خواهید کرد. 

در رتبه آخر نیز پروتکل وای فای قرار می‌گیرد که در حال حاضر پس از زیگبی یکی از معروف‌ترین و پر مخاطب‌ترین پروتکل‌های برای آپارتمان و منازل مسکونی است. پروتکل وای فای نیز از رمزنگاری‌های خوبی برخوردار است و در صورت استفاده از استانداردهایی مانند WPA3 می‌تواند گزینه‌ای عالی باشد، همچنین باید حواستان باشد که رمزهای قوی انتخاب کنید. 

نتیجه گیری 

انتخاب پروتکل مناسب برای خانه هوشمند، تصمیمی راهبردی است که باید با توجه به نوع پروژه، نیازهای کاربران، بودجه و میزان امنیت مورد انتظار انجام شود. برای پروژه‌های کوچک، Zigbee و Wi-Fi انتخاب‌های مناسب و مقرون‌به‌صرفه‌ای هستند. در پروژه‌های حرفه‌ای‌تر، KNX و BACnet انتخاب‌هایی پایدار و ایمن‌اند. همچنین استفاده از Gatewayها می‌تواند امکان ترکیب چند پروتکل را فراهم کند. برای انتخاب بهتر با کارشناسان ما در تماس باشید. 

نویسنده: ویسان، عرضه کننده انواع تجهیزات هوشمندسازی ساختمان