نورپردازی هوشمند + پروتکل های نورپردازی هوشمند

نورپردازی هوشمند مبحث پرطرفداری است که در این مقاله نکات ارزشمندی را راجع به آن تقدیمتان خواهم کرد. ممکن است این مقاله باورهای شما نسبت به نورپردازی هوشمند را تغییر دهد؛ مواظب باشید!!!

 

حقیقت نورپردازی هوشمند

قبل از اینکه نورپردازی هوشمند را توضیح دهم، لازم می دانم تا حقیقتی را نسبت به کلمه هوشمند بیان کنم.

کلمه هوشمند یک کلمه ای تجاری است که برای ترغیب و جذب مشتریان، به جای کلمه اتوماسیون استفاده شده است.

می دانیم که یک سیستم به اصطلاح هوشمند، از تعدادی کنترلرهای برنامه پذیر تشکیل شده که با توجه به ورودی هایشان، طبق برنامه، یک سری خروجی ها را فعال یا غیرفعال می کنند که این امر، یک امری منطقی است نه هوشمند!!!

در ادامه به نیز بنده از عبارت نورپردازی هوشمند، به جای اتوماسیون نورپردازی استفاده می کنم چون، برای همه ما آشناتر و ملموس تر است.

 

 

اجزای سیستم نورپردازی هوشمند

یک سیستم نورپردازی هوشمند، به طور کلی، از تعدادی ورودی، تعدادی خروجی و تعدادی کنترلر برنامه پذیر تشکیل شده است.

ورودی ها می توانند دیجیتال (مثل کلیدها) یا آنالوگ (مثل دیمرها) باشند. خروجی ها نیز می توانند مصرف کننده ها (مثل لامپ یا چراغ) و یا اجزای واسط (مثل بالاستها) باشند.

کنترلرها هم عمل پردازش را انجام می دهند و متناسب با ورودیشان، بر اساس برنامه از پیش تعیین شده، تعدادی از خروجی ها را فعال یا غیر فعال می کنند.

 

 

سیستم مدیریت ساختمان

یکی از اشتباهات رایج در عرصه هوشمند سازی، عدم تفکیک خانه هوشمند و سیستم مدیریت ساختمان است.

بسیاری از افراد، عبارات خانه هوشمند و BMS را به عنوان دو عبارت هم معنی استفاده می کنند که این موضوع کاملا اشتباه است.

BMS مخفف BUILDING MANAGEMENT SYSTEM به معنی سیستم مدیریت ساختمان است که وظیفه اصلی اش، کنترل و پایش سیستم های یک ساختمان از قبیل سیستم های تهویه مطبوع، سیستم های نظارتی و امنیتی، سیستم آسانسور و غیره است که در نهایت مدیریت مصرف انرژی و همچنین افزایش ایمنی و امنیت یک ساختمان را به دنبال دارد.

به بیان ساده تر، یک مجتمع آپارتمانی را در نظر بگیرید، کنترل دمای آب موتور خانه، نظارت بر دوربین های مدار بسته، نظارت بر تردد اتومبیل ها، نظارت بر سیستم اعلام حریق، تنظیم زمان آبیاری باغچه ها و… کل مجتمع آپارتمانی اگر یکپارچه شود و مورد مانیتورینگ و پایش قرار گیرد، می توان گفت که این مجتمع آپارتمانی، دارای سیستم مدیریت ساختمان یا BMS است.

 

 

خانه هوشمند

خانه هوشمند یا SMART HOME اندکی متفاوت است. در خانه هوشمند، هدف اصلی رفاه و آسایش ساکنان است و مدیریت مصرف و پایش سیستم ها در اولویت دوم قرار دارد.

خانه هوشمند علیرغم اینکه می تواند اطلاعاتی از وضعیت سیستم های مختلف به ساکنان بدهد ولی اینکه یک کاربر بتواند با زدن یک کلید، تعدادی کار را با هم انجام دهد، برای کاربر خوشایندتر خواهد بود.

در خانه هوشمند سیستم های تهویه مطبوع، سیستم های امنیتی و نظارتی، سیستم نورپردازی، سیستم های صوتی و تصویری، پرده ها و… را می توان به راحتی و حتی با زدن یک دکمه یا لمس یک آیکون، فعال یا غیر فعال کرد.

برای جمع بندی؛ خانه هوشمند در حال حاضر یک آپشن و مزیت برای یک خانه به حساب می آید که سبب افزایش رفاه و آسایش ساکنان می گردد ولی BMS یک ضرورت برای ساختمان است که متاسفانه از آن غافل هستیم.

ضمنا فقط خانه ها نمی توانند هوشمند باشند بلکه مکانهای تجاری، اداری، ورزشی و… نیز از این قابلیت می توانند استفاده کنند.

 

 

انواع سیستم های نورپردازی هوشمند

با اینکه یک سیستم BMS نیز می تواند سیستم روشنایی و نورپردازی یک ساختمان را تحت کنترل داشته باشد ولی آن را در زمره انواع سیستم های نورپردازی هوشمند قرار نمی دهیم و بهتر است انواع سیستم های دخیل در کنترل نورپردازی را به دو قسمت تقسیم کنیم:

• خانه هوشمند یا SMART HOME
• سیستم های مدیریت روشنایی یا LMS

سیستم های مدیریت روشنایی یا LMS (LIGHTING MANAGEMENT SYSTEM) صرفا سیستم روشنایی و نورپردازی را تحت پوشش قرار می دهد و نقشی در کنترل سایر سیستم ها نخواهد داشت و به طور اختصاصی مربوط به روشنایی و نورپردازی است.

 

نورپردازی در خانه هوشمند

خانه های هوشمند را می توان با پروتکل های مختلفی اجرا نمود و نورپردازی هوشمند را در آنها پیاده سازی کرد.

منظور از پروتکل مجموعه قوانینی است که اجزای یک سیستم بر اساس آن با هم در ارتباط هستند.

شناخته شده ترین پروتکل های یک خانه هوشمند شامل موارد ذیل است:

• پروتکل KNX
• پروتکل ZIGBEE
• پروتکل ZWAVE

پروتکل KNX یک پروتکل با سیم است که با یک کابل دو زوج مخصوص، فرمان های ورودی را به واحدهای پردازش و عملگرها می رساند.

این پروتکل دارای استانداردهای بین المللی است و بسیاری از تولید کنندگان، کالاهای خود را بر اساس این پروتکل، ساخته و عرضه می کنند.

 

پروتکل ZIGBEE و ZWAVE هر دو بی سیم هستند؛ یعنی بر اساس ارسال و دریافت امواج کار می کنند.

مزیت اصلی این دو پروتکل، امکان اجرای آنها در ساختمانهای قدیمی است که بدون تغییرات زیاد در سیم کشی، می توان ساختمانها را به اصطلاح، هوشمند کرد و این مزیت در نورپردازی هوشمند ساختمانها کمک بزرگی می کند.

 

به غیر از پروتکل های گفته شده، پروتکل های متعدد با سیم و بی سیم دیگری در بازار وجود دارند که کمتر شناخته شده اند؛ لذا ذکر این پروتکلها، صرفا به دلیل پر استفاده تر بودن و شناخته تر بودن آنهاست.

 

اجزای پروتکل KNX

در پروتکل KNX ورودی ها، فرمان فعال شدن یا غیر فعال شدن خروجی ها را به عملگرها می رسانند. ورودی ها شاملموارد ذیل هستند:

• انواع کلید
• انواع تاچ پنل
• انواع سنسور
• ترموستات
• قفل درب
• آیفون تصویری
• و…

قسمت مهم پروتکل KNX، عملگرها یا اکچویتورها هستند. برنامه ها بر روی عملگرها ثبت و برنامه نویسی می شوند.

در این پروتکل، برای هر نوع مصرف کنندهای، عملگر خاص آن ممورد استفاده قرار می گیرد که عملگرها شامل موارد ذیل هستند:

• عملگر سوئیچ
• عملگر پرده
• عملگر فن کوئل
• عملگر اسپیلت
• عملگر داکت اسپیلت
• عملگر سرور
• عملگر دیمر
• عملگر RGB
• عملگر DMX
• عملگر DALI
• و…

جز لاینفک این پروتکل، منبع تغذیه است که متناسب با میزان مصرف، توان خروجی آن انتخاب می شود.

 

 

ارتباط تجهیزات در پروتکل KNX

کابل KNX چهار رشته دارد، قرمز-مشکی و سفید-زرد که در اکثر پروژه ها تنها از دو رشته قرمز- مشکی آن استفاده می شود.

دو رشته سفید- زرد آن به صورت رزرو در نظر گرفته می شود تا در صورت خرابی هر یک از رشته ها، از آنها استفاده شود.

دو رشته قرمز- مشکی در داخل تابلو هوشمند ساختمان، از زیر منبع تغذیه شروع می شوند و تمام عملگرها را در بر می گیرند و اصطلاحا لوپ می شوند.

 

 

کابل KNX از تمام ورودی ها نیز باید به سمت تابلو کشیده شود.

نحوه این کابل کشی می تواند به سه طریق انجام شود:

• کابل کشی با ساختار ستاره ای (از هر تجهیز یک کابل مستقیم به تابلو)
• کابل کشی با ساختار خطی یا لوپ (از یک تجهیز به تجهیز بعدی و در نهایت یک کابل به تابلو)
• کابل کشی با ساختار درختی ( ترکیبی از دو حالت بالا)

 

 

دو روش ستاره ای و لوپ محدودیتها و معایب متعددی برای سیستم ایجاد خواهند کرد لذا در اکثر کابل کشی ها، از ساختار درختی استفاده می شود و در نهایت ممکن چند رشته محدود کابل به وردوی تابلو هوشمند راه پیدا کنند.

تغذیه کلیه تجهیزات خارج از تابلو و همچنین انتقال دیتا از طریق همان دو رشته سیم قرمز- مشکی انجام می شود.

 

نحوه کارکرد پروتکل KNX

نحوه ارتباط، انتقال دیتا و تغذیه شدن تجهیزات داخل و خارج از تابلو را در پاراگراف قبل توضیح دادم.

عملگرها باید برنامه نویسی شوند.

این برنامه نویسی باید توسط یک فرد متخصص انجام شود و این کار از توان ساکنان ساختمان خارج است.

پس از اینکه برنامه نویسی انجام شد، مشخص می شود که با فعال یا غیر فعال شدن کدام ورودی، خروجی کدام عملگر باید تغییر وضعیت بدهد تا بار متصل به آن خاموش، روشن و یا تغییر نماید.

در این پروتکل، معمولا فیدبکی از روشن شدن یا خاموش شدن مصرف کننده گرفته نمی شود و فقط طبق برنامه، رله داخلی یکی از عملگرها، تغییر وضعیت می دهد و از اینکه آیا لامپ و چراغ مورد نظر واقعا روشن شده است یا نه، اطلاعاتی ثبت نمی گردد.

پروتکل KNX می تواند چراغ ها را خاموش و روشن کند، دیم کند(در چراغهای دیمیبل)، تغییر رنگ دهد( در چراغهای RGB) و همچنین تغییر رنگ و جهت دهد ( در چراغهای DMX) که هر کدام از این کارها توسط عملگر مخصوص انجام می پذیرد.

ذکر این نکته نیز واجب است که عملگرهای واسط نیز بین سایر پروتکلها با پروتکل KNX نیز وجود دارد که می توان به عملگر DALI ، DMX و RGB اشاره نمود که نورپردازی هوشمند را به سادگی امکان پذیر می کنند.

 

 

پروتکل ZWAVE و ZIGBEE

این دو پروتکل بی سیم هستند و هریک در پهنای باند خاصی کار می کنند. مزیت اصلی پروتکلهای بی سیم، قابلیت اجرا در ساختمانهای قدیمی است.

 

 

پروتکلهای اختصاصی نورپردازی

پروتکلهایی که به طور اختصاصی برای سیستم نورپردازی کاربرد دارند شامل صفر تا 10 ولت، DALI، DMX و RGB می باشند که در ادامه به توضیح آنها می پردازم.

 

پروتکل DALI چیست

پروتکل DALI  یا DIGITAL ADDRESSABLE LIGHTING INTERFACE یک پروتکل دیجیتال است که به خوبی می تواند نورپردازی هوشمند را پشتیبانی کند.

در هر باس  پروتکل دالی تا 64 وسیله ( درایور، بالاست، رله، سوئیچ، زون، کنترلر، انواع سنسور و …) می توانند با هم تشکیل شبکه دهند.

در این پروتکل، چراغ های متصل شده باید دارای درایور و یا بالاست DALI باشند تا بتوانند به این پروتکل متصل گردند.

در این پروتکل، تمام اجزای مدار صاحب آدرس منحصر به فرد می شوند و زمانی که فرمانی از کنترلر مرکزی صادر شد، آن تجهیز فرمان مختص خود را دریافت و طبق آن عمل می کند.

در پروتکل دالی، ارتباط چراغ ها با کنترلر مرکزی دو طرفه است یعنی فرمانی که برای چراغ فرستاده شد، چراغ پس از دریافت آن، پاسخی را به کنترلر مرکزی می فرستد و این پاسخ در حافظه ای ذخیره می گردد.

 

 

پروتکل DALI چگونه کار می کند

یک کابل 5 رشته ای معمولی (فاز، نول، ارت و دو رشته دیتا) وظیفه اتصال درایورها به کنترلر و انتقال داده ها و همچنین تغذیه درایورها را بر عهده دارد.

سطح مقطع این کابل 5 رشته با توجه به توان مصرفی چراغها مشخص می گردد و به صورت HAND TO HAND (از این چراغ به آن چراغ) کشیده می شود.

در کنترلر مرکزی، هر تجهیز ( شامل درایورها، دیمرها، سنسورها، کلیدها و …) تعریف و آدرس دهی می شود.

پس از گروه بندی و زون بندی چراغ ها، سناریوهای نورپردازی مشخص و برنامه نویسی می شوند.

 

 

ویژگی های پروتکل DALI

• پروتکل دالی یک پروتکل باز است و این یعنی هر تولید کننده ای می تواند محصولاتی را بر اساس این پروتکل تولید و عرضه نماید.
• پروتکل دالی سناریو پذیر است یعنی می توان با برنامه نویسی تعریف نمود که چراغها چگونه و چطور روشن شوند.
• در پروتکل دالی می توان گروه بندی و زون بندی چراغها را بدون تغییر سیم کشی آنها و فقط از طریق برنامه نویسی تغییر داد.
• در پروتکل دالی، استفاده بهینه از نور روز و ترکیب آن با سیستم نور مصنوعی به راحتی امکان پذیر است و این کار سبب مدیریت مصرف انرژی، حفظ محیط زیست و همچنین ارتقا سلامت افراد خواهد شد.
• پروتکل دالی برای ساختمانهایی که فقط نیاز به روشن و خاموش کردن چراغها داریم، گران قیمت است پس برای این ساختمانها باید از پروتکلهای جایگزین استفاده نمود.
• در پروتکل دالی، میزان روشن بودن هر چراغ ثبت می گردد و به همین دلیل، برنامه ریزی برای سرویس دوره ای سیستم نورپردازی به راحتی امکان پذیر است.
• پروتکل دالی یک پروتکل دو سویه است یعنی وقتی فرمان روشن شدن چراغی صادر می شود، اگر آن چراغ روشن نشود، در سیستم ثبت می شود و اگر روشن شود نیز ثبت می گردد از این رو می توان فهمید که کدام چراغها سوخته است و نیاز به تعمیر و یا تعویض دارند.
• عیب یابی و رفع عیب پروتکل دالی باید توسط متخصصین انجام شود و این کار از عهده ساکنان ساختمان خارج است.

 

پروتکل DMX چیست

پروتکل DMX یا DIGITAL MULTIPLEXD یک پروتکل پر استفاده در دنیای نورپردازی داینامیک و نورپردازی هوشمند است.

نمای ساختمانهایی که با پیکسلهای LED متن ها، عکس ها و فیلم ها را به نمایش می گذارند، از این پروتکل بهره برده اند.

این پروتکل محدود به پیکسلها نمی شود، هر چراغی که بر اساس این پروتکل ساخته شود، می تواند به کنترلر های DMX متصل شود و طبق برنامه، ایفای نقش کند.

 

 

این پروتکل به DMX-512  نیز شناخته می شود. پروتکل DMX  نیز با عملگر اختصاصی می تواند به پروتکل KNX متصل گردد.

 

 

 

 

پروتکل RGB چیست

این پروتکل از یک کنترلر و تعدادی چراغ تشکیل می شود.

این پروتکل، چراغهایی را که دارای سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی هستند را کنترل می کند و قادر است تا این سه رنگ اصلی را با هم ترکیب نموده و رنگهای متنوعی را پدید آورد.

نکته مهم اینکه، چراغهای تحت پروتکل RGB با هم تغییر رنگ می دهند و نمی توانند به صورت انفرادی عمل کنند.

از این پروتکل برای نورپردازی سالنهای مراسم، فضای سبز، نمای ساختمانها و … استفاده می شود.

منابع نور متصل شده به کنترلرهای RGB دارای 4 رشته سیم هستند(R,G,B,COM) و در دو نوع آند مشترک و کاتد مشترک تولید می شوند.

نوع جدیدتری از تجهیزات RGB تولید شده است که علاوه بر سه رنگ اصلی، رنگ سفید را به طور مجزا داراست که به این تجهیزات RGBW می گوییم. کنترلر این تجهیزات نیز با از نوع RGBW باشد.

 

بعضی از کنترلرهای RGB موزیکال هستند یعنی قادرند تا با موزیک پخش شده در محیط هماهنگ شوند و چراغهای متصل را طبق موزیک، خاموش و روشن و تغییر رنگ دهند.

 

 

برای اتصال چراغهای RGB به پروتکل KNX نیز عملگرهای اختصاصی وجود دارد.

 

 

پروتکل صفر تا ده ولت چیست

این پروتکل قبل از پیدایش کنترلرهای دیجیتالی مورد استفاده قرار می گرفت و یک شیوه کنترل آنالوگ به شمار می رفت.

این پروتکل بیشتر برای دیم کردن لامپهای فلورسنت به کار می رفت که بالاست آنها تحت این پروتکل ساخته شده بود.

امروزه به دلیل کاهش استفاده از منابع نور فلورسنت و همچنین وجود پروتکل های دیجیتال، از این پروتکل استفاده نمی شود.

 

نتیجه گیری

امروزه با گسترش پروتکلهای کنترلی دیجیتال که دقت و سرعت بالایی در کنترل مصرف کننده ها دارند، استفاده از آنها در مدیریت مصرف انرژی، حفظ محیط زیست، افزایش رفاه و آسایش ساکنان، ارتقا ایمنی و امنیت ساختمان و همچنین کاهش هزینه های جاری ساختمان بسیار موثر است.

پروتکل های باسیم دارای قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به پروتکل های بی سیم هستند اما نیازمند طراحی قبل از اجرا هستند.

نورپردازی هوشمند می تواند تا 60 درصد در مصرف انرژی الکتریکی در بعضی از فضاها صرفه جویی ایجاد نماید.

با واقعی تر شدن قیمت حامل های انرژی در ایران که هر ساله چند مرتبه رخ می دهد، استفاده از پروتکل های کنترلی و مخصوصا نورپردازی هوشمند می تواند نقش موثری در کاهش مصرف انرژی و حفظ سرمایه ساکنان داشته باشد.

امید است با افزایش ارزش پول ملی، بتوان از سیستم ها و پروتکل های فوق در تمام ساختمان ها استفاده نمود و از مزیت آنها کمال استفاده را برد.

 

 

نویسنده : سعید صادقیان

 

ممنون که این مقاله را مطالعه نمودید! به پاس قدر دانی از شما، هر گونه سوالی راجع به این مقاله را در زیر عنوان کنید تا نهایتا پس از یک روز پاسخ دهیم