معرفی پروتکل KNX

KNX یک استاندارد بین المللی و تنها استاندارد با سیستم باز در جهان است که برای اتوماسیون خانه‌های هوشمند و ساختمان‌ها استفاده می‌شود. این سیستم امکان هماهنگی و یکپارچه‌سازی طیف وسیعی از محصولات تولیدکنندگان مختلف را تنها با یک نرم‌افزار ممکن می‌کند.پروتکل KNX فن‌آوری سبز و پایداری است که در ساختمان‌های کوچک و بزرگ، منازل مسکونی، ساختمان‌های تجاری و صنعتی استفاده می شود و سیستم‌های امنیتی، میزان روشنایی، مصرف انرژی و بسیاری موارد دیگر را کنترل می‌کند. عملکرد این سیستم سبب صرفه‌جویی در مصرف انرژی حداکثر تا 60 درصد می‌شود

معرفی استاندارد knx در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)

1 – معرفی  KNX

1.1 – معرفی استاندارد knx در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)

معرفی سیستم های BUS

سیستمهای هوشمند BUS سبب بوجود آمدن ساختمانهایی کارآمدتر، ایمنتر، انعطاف پذیرتر و با صرفه تر گردیده است.(موجب راحتی و آسایش بیشتر می گردد).  KNX سهم زیادی از بازار سیستمهای اتوماسیون ساختمان، هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) ، را بخود اختصاص داده است.

گذشته، حال و آینده

مردم زندگی متفاوتی نسبت به یک یا دو دهه قبل دارند. ما از دستگاههای خودپرداز پول نقد دریافت میکنیم، از طریق اینترنت و تلفن همراه خرید و فروش کالا و دریافت خدمات انجام میدهیم. خودروهایمان با استفاده از تجهیزات جدید هدایت میشوند و درها را از راه دور و بدون کلید قفل میکنیم.

چراغ داخلی لحظه ای که به سمت داخل قدم میگذاریم روشن میشوند، پس از مدتی به آرامی دوباره خاموش میشود. به طور خلاصه، مدتی است که ما در زمینه های ارتباطی، سرگرمی و فناوری خودرو از پیشرفت های قابل توجهی برخوردار هستیم. اگر ببینیم که فناوری در ساختمان هوشمند در همان دوره چگونه توسعه یافته است، داستان بسیار متفاوت است. ما هنوز دربهای ساختمان خود را با کلیدهای معمولی باز میکنیم. و اگر نتوانیم کلیدهایمان را به سرعت پیدا کنیم، تایمر چراغ راه پله ها را خاموش میکند و ما را به تاریکی فرو می برد. استفاده از استانداردهای هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) زندگی روزمره را راحت تر و جذابتر کرده است .

درست است، در حالی که ما تمام روز بیرون کار نمی کنیم، گرمایش خانه هوشمند ما بطور خودکار در دمای مطبوع نگه داشته می شود، اما به یاد نمی آوریم وقتی بیرون رفتیم، پنجره اتاق نشیمن را باز کردیم یا خیر. فقط کنتور برق، که با آرامش در کابینت خود دور می زند، متوجه این موضوع میشود. قبل از تعطیلات آخر هفته، عاقلانه است که دمای مخازن آب گرم را کم کنیم و تمام وسایل برقی را در حالت آماده به کار خاموش کنیم. اما هیچ کس واقعاً چنین کاری نمی کند – حداقل ، قابل اعتماد نیست.

اقدامات قابل توجهی جهت هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) انجام گرفته است .

بنابراین تأسیسات الکتریکی در ساختمان هوشمند کارهای قابل توجهی برای انجام دارند. از مدت ها قبل ویژگی استاندارد موتورهای اتومبیل سنسورها و محرک های در شبکه هوشمند سازی شده بودند. از طرف دیگر ساختمانها از این پیشرفت جا مانده اند. به ویژه به دلیل طولانی بودن عمر سرویس تاسیسات الکتریکی تغییر ذهنیت لازم است. ساختمان های جدید امروز باید طی چند دهه آینده با تغییرات بی شماری سازگار شوند. اکنون بیش از هر زمان دیگری ساختمانها باید انعطاف پذیر و قادر به پذیرش خدمات ساختمان هوشمند شبکه ای باشند. از نظر فنی ، همه این امکانات هوشمند سازی ساختمان از قبل کاملاً امکان پذیر است (شکل 1).

شکل 1 خانه هوشمند که با نیاز کاربران سازگار است؟

به نظر می رسد چیزی از یک رمان علمی تخیلی است، اما این یک واقعیت است. ساختمانهای هوشمند دارای شبکه هایی از دستگاه های پیشرفته هستند که ساختمان را کنترل می کنند که در حال حاضر وجود دارند و زندگی روزانه را برای ساکنان خود آسان تر می کنند.

شبکه های بیشتر در هوشمند سازی ساختمان

نکته اصلی که یک ساختمان را “ساختمان هوشمند” می سازد، تجهیز آن به سنسورها و محرکهای شبکه است. چندین روش مختلف برای هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) وجود دارد:

روشهای متعارف هوشمند سازی ساختمان

در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) راه حل واضح مستقیم بمنظور بدست آوردن توپولوژی ستاره، یعنی ترتیبی است که در آن سوکت خروجی هر مدار، پریز سقفی یا دیواری و سوئیچ نوری توسط کابل نیمه افشان  (ایده آل پنج هسته ای) خود به یک تابلوی توزیع مرکزی متصل میشود که در آن منطقی وجود دارد. کنترل روابط توسط کنتاکتورها، رله های سوئیچ و یک کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) ایجاد میشوند.

این امر به خوبی در ساختمان های معقول و کوچک کار می کند. با این حال، قبل از اینکه وسعت کار سیمکشی و اندازه تابلوهای توزیع برق مورد نیاز بیش از حد شود ، اندازه خانه فقط باید به میزان نسبتاً کمی افزایش یابد. در یک توپولوژی ستاره، اضافه کردن یا گسترش سیستم هوشمند سازی از نظر نصب و برنامه نویسی بسیار زمانبر است.

1.2 – تاریخچه KNX در سیستم هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)

سیستم هوشمند سازی ساختمان KNX در ابتدا با عنوان تاسیسات باس اروپا (EIB) شناخته میشد و توسط انجمن EIB توسعه و روانه بازار شد (EIBA). در سال 1999 ،EIBA ، Batibus Club International  ، BCI(فرانسه) و انجمن سیستم های اتوماسیون ساختمان اروپا (EHSA، هلند) با هم ادغام شدند،

انجمن KNX (استاندارد هوشمند سازی ساختمان بی ام اس)در سال 1999 با دفتر مرکزی در بروکسل با  ادغام سه انجمن پیشین اروپایی که خانه ها و ساختمان های هوشمند را ترویج میکنند، تأسیس شده است.  این انجمن ها عبارتند از:

• انجمنBCI (فرانسه) سیستم Batibus را ترویج می دهد
• انجمن EIB (بلژیک) سیستم EIB را ترویج میدهد
• انجمن EHS (هلند) سیستم های خانگی اروپا که سیستم EHS را ترویج میدهد.

انجمن های فوق نام KNX را قبول کردند و انجمن KNX تأسیس شد. فناوری مورد استفاده در دستگاه های KNX مدرن با سیستم قدیمی EIB سازگاری دارد ، بنابراین تمام دستگاه های دارای KNX با آرم EIB با یکدیگر سازگار هستند.

1.3 – شرح مختصری از هوشمند سازی با استاندارد KNX

انجمن KNX بعنوان استاندارد هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) اهداف زیر را دنبال میکند:

• تعریف یک استاندارد واقعاً باز (KNX) برای خانه هوشمند و ساختمان هوشمند؛
• ایجاد مارک تجاری KNX به عنوان نشانه ای برای کار با کیفیت و داشتن چندین فروشنده.
• ایجاد KNX به عنوان استاندارد اروپایی و جهانی هوشمند سازی ساختمان.

تا زمانی که لازم باشد، انجمن KNX پشتیبانی از سیستم های میراث Batibus ، EIB و EHS را نیز ارائه می دهد ، از جمله صدور گواهینامه مطابق با این استانداردهای قبلی. از آنجا که EIB با KNX به عقب سازگار است ، بیشتر دستگاه ها می توانند با KNX و همچنین با نشان EIB برچسب گذاری شوند.

انجمن KNX در زمان تأسیس از 9 عضو تشکیل شده است: در عین حال این تعداد به بیش از 300 عضو افزایش یافته است. (وضعیت نوامبر 2012).از جمله شرکت هایی که قبلاً در هیچ یک از انجمن های قبلی عضو نبوده اند. این شرکتها بیش از 80٪ بازار اروپا را برای دستگاههای تاسیسات و کالاهای سفید نمایندگی میدهند. در هر زمان لیست عضویت فعلی بروی سایت www.knx.org در دسترس است.

در مورد انجمن های ادغام شده 

باشگاه Batibus به گروه ملی KNX فرانسه تبدیل شد.

انجمن KNX توسعه و فروش نرم افزار KNX را به عهده گرفته است

بسته های از EIBA بروکسل. این در میان دیگران شامل ETS(نرم افزار ابزار مهندسی)؛

EHSA در ساختارهای KNX یکپارچه شد.

در اواخر سال 2003، استاندارد KNX استاندارد هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) توسط CENELEC (کمیته استانداردسازی الکتروتکنیک اروپا) به عنوان استاندارد اروپایی برای خانه هوشمند و ساختمان هوشمند تصویب شد. سیستمهای الکترونیکی به عنوان بخشی از سری EN 50090. استاندارد KNX همچنین توسط CEN (EN 13321-1 برای رسانه و پروتکل و EN 13321-2 برای KNXnet / IP) تصویب شد.

در پایان سال 2006، KNX همچنین به عنوان یک استاندارد جهانی هوشمند سازی ساختمان تصویب شد (ISO / IEC 14543-3). در سال 2007، ترجمه چینی از استاندارد بین المللی به وضعیت GB / Z به عنوان GB / Z 20965 دست یافت. KNX همچنین به عنوان ANSI/ASHRAE135 در ایالات متحده تأیید شده است.

1.4 – سیستم KNX در هوشمند سازی چیست؟

سیستم KNX یک سیستم BUS برای کنترل و هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) است. این بدان معنی است که تمام دستگاه های یک سیستم KNX از یک روش انتقال یکسان استفاده می کنند و قادر به تبادل اطلاعات از طریق یک شبکه مشترک BUS هستند که نتایج زیر را در بر دارد:

• دسترسی به شبکه BUS باید بطور واضح تنظیم شود (روش دسترسی به BUS)
• بیشتر داده های منتقل شده اطلاعات مفید نیستند. (به عنوان مثال روشن / خاموش کردن چراغ ها) باستثنای اطلاعات مربوط به آدرس. (یعنی داده ها از کجا آمده اند؟ کجا می روند؟)

یکی دیگر از ویژگی های مهم سیستم BUS KNX در ساختمان هوشمند، ساختار غیر متمرکز آن است: نیازی به واحد کنترل مرکزی نیست، زیرا “هوش” سیستم در تمام دستگاههای آن پخش شده است. واحدهای متمرکز، اگرچه امکان تحقق بخشیدن نرم افزار خیلی تخصصی را دارد. هر دستگاه، ریزپردازنده مخصوص به خود را دارد.

یکی از اصلی ترین مزایای ساختار غیر متمرکز KNX بعنوان سیستم هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) این است که اگر یک دستگاه از کار بیفتد، بقیه دستگاهها وظیفه خود را ادامه می دهند. فقط برنامه های عملکردی وابسته به دستگاه خراب مختل میشوند.

به طور کلی در یک سیستم KNX سیستم هوشمند سازی خانه، دستگاه ها در سه دسته قرار می گیرند:

1 – دستگاه های سیستم هوشمند سازی (منبع تغذیه، رابط برنامه نویسی و غیره)

2 – سنسورهای سیستم هوشمند سازی

3 – محرک های سیستم هوشمند سازی

سنسورها دستگاههایی هستند که وقایع موجود در ساختمان را تشخیص می دهند (مثلاً کسی که یک دکمه را فشار دهد، کسی در حال حرکت باشد ، بالا یا پایین شدن درجه حرارت از مقدار تعیین شده و غیره). اینها را به تلگرام (بسته های داده) تبدیل کرده و آنها را در امتداد شبکه BUS ارسال می کند. دستگاه هایی که تلگرام دریافت می کنند و دستورات تعبیه شده در آنها را به اقدامات عملی تبدیل می کنند، به عنوان محرک شناخته می شوند. سنسورها دستوراتی را صادر میکنند، در حالی که محرک ها آنها را دریافت می کنند (شکل 4).

شکل 4 قاعده کلی سنسور / محرک در هوشمند سازی ساختمان(بی ام اس)

 سیستم KNX در ساختمان هوشمند چقدر می تواند وسیع باشد؟

سیستم های BUS KNX (سیستم هوشمند ساختمان) میتوانند دقیقاً در صورت نیاز اصلاح و اضافه شوند. کوچکترین کاربرد KNX (استاندارد هوشمند سازی خانه ) ممکن است سیستمی باشد که دو دستگاه BUS را به هم متصل می کند: یک سنسور و یک محرک. این سیستم پایه بعدا می تواند با تعداد دستگاههای مورد نیاز برای انجام کارهای کنترل مورد نظر ارتقا یابد.

از لحاظ تئوریک ، یک سیستم KNX می تواند از بیش از 50،000 دستگاه تشکیل شده باشد. هنگام گسترش سیستم KNX (استاندارد قابل استفاده در خانه هوشمند) لازم است تا یک توپولوژی خاصی رعایت شود.

چه رسانه ارتباطی در هوشمند سازی ساختمان KNX موجود است؟

رسانه های ارتباطی مختلفی (روشهای انتقال) می توانند برای تبادل داده ها بین دستگاهها در سیستم KNX استفاده شوند:

• KNXTwistedPair) KNX TP) – ارتباط از طریق کابل داده Twisted pair (کابل BUS)
• (KNX PL (KNX Powerline – از شبکه اصلی 230 ولت موجود استفاده می کند
• (KNX RF (KNX Radio Frequency  – ارتباط از طریق سیگنال رادیویی
• KNX IP – ارتباط از طریق اترنت

سیستم های BUS برای نصب، اضافه کردن و به طور کلی برای کار کردن با آن باید بسیار راحت باشند. انتخاب گسترده رسانه های ارتباطی KNX به این معنی است که KNX (سیستم BMS)در هر شرایطی میتواند استفاده شود . برای مثال هنگام جابجایی وسایل BUS حتی در پر پیچ و خم ترین ساختمانها.