طراحی سیستم مدیریت ساختمان هوشمند

چکیده

برای پاسخگویی به نیاز طراحی ساختمان هوشمند، از پنج زیر شاخه ساختمان هوشمند، سیستم مدرن مدیریت ساختمان هوشمند با استفاده از شناسایی فرکانس رادیویی RFID و فناوری شبکه حسگر بی سیم طراحی شده است و همچنین معماری کلی سیستم نیز طراحی و تجزیه و تحلیل شده است. اینترنت اشیا این هدف را که ایجاد سطح اطلاعات مدیریت می باشد را ارتقا داده است. سیستم مدیریتی در ساختمان هوشمند اعمال شده است که تأثیر خوبی دارد و نیازهای مدیریت ساختمان مدرن را برآورده می کند.

مقدمه
فناوری اینترنت اشیا را موج سوم تکنولوژی بعد از رایانه و اینترنت می نامند. اینترنت اشیا صنعتی ارتقا یافته در همه زمینه ها است. اینترنت اشیا یک سیستم چند رشته ای است که فناوری اصلی آن شامل عمدتا حسگر، شبکه حسگر بی سیم و شناسایی فرکانس رادیویی است. در حال حاضر، اینترنت اشیا به طور گسترده ای در تدارکات مدرن، حمل و نقل هوشمند و کشاورزی استفاده شده است و مزایای بسیار زیادی را به همراه داشته است.
ساختمان هوشمند در در واقع ساختاری ترکیبی از فناوری رایانه، فناوری ارتباطات، فناوری اطلاعات و فناوری ساختمان با استفاده از روش یکپارچه سازی است. و بهینه سازی مدیریت اطلاعات منابع، خدمات اطلاعاتی و ساخت و ساز با نظارت خودکار انجام خواهد شد. با روی کار آمدن اینترنت اشیا، در همه زمینه های تجارت در حال حاضر نفوذ کرده و باعث ارتقا و اصلاح فن آوری سنتی شده است. بنابراین، ترویج ساخت و ساز ساختمان هوشمند توسط فناوری اینترنت اشیا امری اجتناب ناپذیر است.

معماری کلی سیستم و کاربردهای اصلی

کاربردهای اصلی
سیستم مدیریت ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا عمدتا شامل پنج قسمت است، مانند سیستم ردیابی و مکان یابی مدیر ساختمان، سیستم کنترل هوشمند تجهیزات ساختمان، سیستم کنترل هوشمند محیط ساختمان، سیستم کنترل ویدئویی بی سیم و سیستم هوشمند مکان یابی ساختمان.
(1) مانیتور محیط داخلی. وظیفه اصلی آن نظارت بر شاخص های محیطی مانند غلظت گازهای سمی، غلظت دی اکسید کربن، دما، رطوبت و شدت نور است. علاوه بر این، می تواند با روش بصری در زمان واقعی به همه نشان داده شود.
(2) جمع آوری و ذخیره اطلاعات. انواعی از داده ها،
(3) کنترل هوشمند کاربر. این داده ها را از حسگرها و تجهیزات هوشمند جمع آوری کرده و در پایگاه داده مرکز پس زمینه بارگذاری می کند.
(4) کنترل ادراک هوشمند. وظیفه اصلی آن کنترل انواع تجهیزات هوشمند با استفاده از تجهیزات همراه و روش کنترل از راه دور شبکه مانند دمای هوا، پرده ها و چراغ ها و غیره است.
(5) سیستم پارکینگ هوشمند. ساختمان هوشمند ماژول های نصب درجه بندی خودکار را فراهم می کند. سطوح مختلفی از خدمات امنیتی را فراهم می کند، تا نیاز ایمنی و راحتی را برآورده کند.
(6) سیستم پارکینگ هوشمند. نودهای حسگر بی سیم بسیاری وجود دارند که می توانند خدمات پارکینگ با کیفیت بالا را ارائه دهند.

معماری کلی سیستم
ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا به طور عمده شامل پنج سطح است: لایه آگاهی، لایه دسترسی، لایه شبکه، لایه پشتیبانی و لایه برنامه.
(1) لایه آگاهی. این لایه می تواند قابلیت های اساسی آگاهی از داده ها را فراهم کند، به طوری که باعث می شود ساختمان هوشمند چیزهای داخلی را درک کند.
(2) لایه دسترسی. این برنامه می تواند با استفاده از پروتکل های مختلف اتصال داده ترمینال set-top-box (STB) به تجهیزات ترمینال همه کاربران را پیاده سازی کند. این اتصال متقابل لایه شبکه به دروازه هوشمند ساختمان را پیاده سازی می کند.
(3) لایه شبکه. این لایه می تواند اتصال برای ساختمان هوشمند، مرکز داده و شخص ثالث را فراهم کند و امکان اتصال هر یک از طرفین را فراهم می کند.
(4) لایه پشتیبانی. این لایه می تواند ذخیره سازی داده های یکپارچه را برای ساختمان هوشمند فراهم کند و داده های تاریخی و واقعی را برای اشتراک داده ها و برنامه ها فراهم کند.
(5) لایه برنامه. این لایه می تواند برنامه ساده و راحت کاربری را برای کاربران فراهم کند. علاوه بر این، می تواند زندگی راحت، سالم و ایمنی را نیز برای کاربران فراهم کند.

سیستم مدیریت و کارکنان پرسنل
سیستم مدیریت هوشمند ساختمان شامل ماژول های عملکردی زیر است: سیستم مدیریت دسترسی دفتر پرسنل، سیستم مکان یابی پرسنل و سیستم مدیریت بازدید کننده.

سیستم مدیریت دسترسی دفتر پرسنل
یک گذرگاه باز باید در ورودی ساختمان تعبیه شود. هر کسی فقط در صورت داشتن برچسب نام می تواند وارد ساختمان هوشمند شود. برخی از اطلاعات کاربران در برچسب های نام وجود دارد. در هنگام ورود دارنده کارت به ساختمان، این نمایشگرها می توانند برخی از اطلاعات هویتی دارنده کارت را نشان دهند. در صورت ورود پرسنل غیر مجاز به ساختمان، سیستم هوشمند مدیریت ساختمان بطور خودکار اخطار های به موقع برقرار می کند. به طور موثر از ورود پرسنل غیر مجاز جلوگیری کرده و ایمنی ساختمان را بهبود می بخشد.
سیستم مدیریت ساختمان هوشمند عمدتا متشکل از خواننده RF، آنتن، ماژول نشانگر صدا و نور، ماژول مادون قرمز و ماژول هویت مشترک، و غیره است. ماژول شناسه مشترک شناسایی دارنده کارت را انجام می دهد و وضعیت دسترسی را اعلام می کند. در صورت ورود افراد غیر مجاز به ساختمان می تواند به موقع اخطار دهد.
سیستم مدیریت بازدید کننده
سیستم مدیریت بازدید کننده می تواند جایگزین ثبت سنتی دست نویس شود، و می تواند یکپارچه سازی ثبت نام و مدیریت بازدید کننده را انجام دهد، بنابراین رسیدن به اثر ثبت دیجیتال، دفتر وب و مدیریت ایمن را فراهم کند. اگر بازدید کننده کارت شناسایی موقت را در اختیار داشته باشد، می تواند وارد ساختمان مربوطه شود. اگر بازدید کننده کارت شناسایی موقت ورود به منطقه نامشخص را نداشته باشد، سیستم به موقع اخطار می دهد. این امر باعث می شود که پرسنل امنیتی وضعیت بازدیدکننده را به موقع درک کنند تا از امنیت ساختمان و اطمینان حاصل کنند.
سیستم مکان یابی پرسنل
فناوری مکان یابی یک فناوری پیچیده است. فن آوری RFID دارای مقداری ظرفیت برای مکان یابی جسم است، اما دارای برخی نقص ها نیز می باشد. فناوری مکان یابی RFID فعال موقعیت مکانی مناسب است. سیستم مکان یابی پرسنل با استفاده از برچسب فعال RFID و روش "اثر انگشت سیگنال" عملکرد مکان را اجرا می کند.
روش مکان یابی مبتنی بر اثر انگشت سیگنال به طور عمده شامل سه قسمت است: برچسب RFID فعال، RFID خواننده آنتن و نرم افزار مربوطه.
روش مکان یابی مبتنی بر اثر انگشت سیگنال به طور عمده شامل سه بخش است: برنامه ریزی اجرایی مکان، جمع آوری اثر انگشت سیگنال و مطابقت اثر انگشت سیگنال. در روش مکان یابی اثر انگشت سیگنال، ابتدا محل اجرای آن انجام می شود. یعنی باید محل قرارگیری هر گیرنده ثبت شود. پس از اجرای گیرنده، باید اثر انگشت سیگنال جمع شود. پس از اتمام جمع آوری اثر انگشت سیگنال، سیستم می تواند اثر انگشت سیگنال موقعیت های منطقه را بدست آورد. سرور مکان یاب به طور عمده مکان شخص را در مرحله تطبیق اثر انگشت سیگنال پیاده سازی می کند.

سیستم کنترل ساختمان هوشمند

سیستم کنترل تجهیزات ساختمان
سیستم کنترل تجهیزات ساختمان می تواند با استفاده از فناوری کنترل آنلاین اینترنت اشیا، برخی از تجهیزات را به صورت هوشمند کنترل کند. این سیستم می تواند برخی از انواع تجهیزات را با تلفن همراه یا سایر تجهیزات هوشمند تلفن همراه مانند روشنایی، تهویه هوا و پرده را کنترل کند. کل سیستم شامل برخی از واحدها است: پرده هوشمند، واحد کنترل روشنایی، کلیدهای هوشمند و تهویه هوا. این واحدهای کنترلی دستگاه کنترل الکتریکی مشترک را کنترل و مانیتور می کنند و اتصال متقابل را با واحد کنترل اصلی داخلی توسط نود های حسگر بی سیم پیاده سازی می کنند. ساختمان هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا، معماری لایه ای را پذیرفته است. می توان آن را به لایه آگاهی، لایه انتقال شبکه و لایه خدمات ترکیبی تقسیم کرد.
لایه آگاهی ساختمان شامل انواع تجهیزات از جمله سنسورها، کنترل کننده ها، دستگاه های اجرایی و شناسایی و غیره است. علاوه بر این، این لایه همچنین شامل زیر لایه MAC و زیر لایه کنترل پیوند است که می تواند رابط نود ایجاد کند و تفاوت بین دو نوع شبکه ناهمگن را محافظت کند. این لایه می تواند از اتصال با شبکه های مختلف پشتیبانی کند، و از اتصال شبکه بی سیم و سیم پویا و هوشمند پشتیبانی می کند.
ماژول اصلی سیستم گره های حسگر هوشمند است. گره شبکه حسگر بی سیم از فرکانس رادیویی بی سیم ZigBee، مجموعه دستورالعمل های RISC و انواع حسگرها تشکیل شده است.

سیستم کنترل محیط ساختمان
سیستم مانیتور محیط داخلی عمدتا مانیتورهای محیط داخلی را اجرا می کند. پارامترهای مانیتور عمدتا شامل دما، رطوبت، شدت نور خورشید و تشعشع و غیره هستند. سیستم درک محیط به طور عمده شامل چهار قسمت است: نود های جمع آوری اطلاعات، نود های دروازه، مرکز داده و رابط تجهیزات هوشمند تلفن همراه. نود های جمع آوری اطلاعات عمدتاً برای درک وصول اطلاعات و انتقال آنها استفاده می شود. نود های دروازه برای جمع آوری داده های منطقه ای، دسترسی به اینترنت و پیکربندی سیستم در نظر گرفته شده است. مرکز داده برای پردازش و ذخیره داده استفاده می شود. رابط تجهیزات هوشمند تلفن همراه عمدتا در اطلاعات کاربران پرس و جو استفاده می شود.

سیستم کنترل آنی ویدیویی بی سیم هوشمند
سیستم کنترل آنی ویدیویی بی سیم هوشمند می تواند با استفاده از ویدیوی هوشمند بی سیم، فناوری تجزیه و تحلیل داده های هوشمند و سیستم اطلاعات پایانه های هوشمند، مانیتور ویدئو، نظارت بر رویداد و تماس را اجرا کند. علاوه بر این، انواع پایانه ها را قادر می سازد تا اطلاعات ویدیویی و اخطار رویداد را بدست آورند. ماژول عملکرد آن از مانیتور ویدئویی شبانه روزی و مرکز داده هوشمند ویدئو تشکیل شده است.
تجهیزات مانیتور ویدئو بی سیم می توانند عملکرد مانیتور را بدون وقفه پیاده سازی کنند. تمام تجهیزات ادراک و داده های مانیتور با مرکز مدیریت ساختمان جمع آوری می شوند. مرکز اطلاعات می تواند نمایش داده ها، تجزیه و تحلیل هوشمند، ثبت رویدادها را برای انواع ترمینال ها به صورت آنی فراهم کند. تجهیزات تلفن همراه هوشمند و ترمینال سیم ها می توانند به داده های ویدئویی هوشمند دسترسی پیدا کنند و داده های سنسور را مشاهده کنند.

مکان یابی کنترل پارکینگ و سیستم کنترل محیط
با افزایش مالکیت اتومبیل، تناقض و تعارض بین شماره اتومبیل و برنامه ریزی پارکینگ را تشدید می شود. مدیریت موثر مکان یابی پارکینگ مربوط به زندگی مردم است. مدیریت سنتی نه تنها هزینه بالایی دارد، بلکه کارایی کمی دارد. سیستم پارکینگ هوشمند مبتنی بر فناوری حسگر بی سیم می تواند کیفیت استفاده و مدیریت مکان پارکینگ را بهبود بخشد.
مکان یابی پارکینگ و سیستم کنترل محیط از سنسور HMC5883L، تراشه های کم مصرف و مجموعه دستورالعمل های RISC تشکیل شده است. تجهیزات مانیتور نه تنها اطلاعات پارکینگ را از وضعیت موجود تشخیص می دهد، بلکه داده های محل پارک را نیز به اشتراک می گذارد. این سیستم می تواند با استفاده از فناوری مکان یابی حسگر بی سیم، مسیر رانندگی مکان پارک را کنترل کند تا نیاز به فضای پارکینگ را برآورده کند.

جمع بندی
در سالهای اخیر اینترنت اشیا در تلاش های بزرگ دولت در حال ورود به یک دوره با توسعه سریع است. علاوه بر این، ساختمان هوشمند نیز از توسعه سریع برخوردار است. ترکیبی از ساختمان هوشمند و اینترنت اشیا جهت توسعه ساختمان هوشمند است. و همچنین می تواند باعث پیشرفت اینترنت اشیا شود. این سیستم در ساختمان هوشمند برای بهره برداری استفاده شده است و نتایج نشان می دهد که از نظر طراحی منطقی است و از اثر خوبی برخوردار است.