پروتکل KNX و کاربرد آن در هوشمندسازی

KNX protocol

امروزه تقاضا برای راحتی و آسایش در عین مدیریت مصرف انرژی چه در خانه و چه در محیط کار در حال افزایش است. مردم به مکانی پایدار و امن برای زندگی و کار نیاز دارند و این موضوع باعث به وجود آمدن اتوماسیون شده است.

البته باید در نظر داشت که راحتی و امنیت در کنار مصرف بهینه انرژی تنها با کنترل هوشمند و نظارت به همه دستگاه‌ها به دست می‌آید. این یک چالش واقعی است چرا که برای کنترل سنسورها و محرک‌ها باید مقدار زیادی سیم‌کشی به مرکز کنترل انجام شود. سیم‌کشی بیشتر به معنای طراحی و نصب دشوار، افزایش احتمال آتش‌سوزی و همین طور هزینه‌های فزاینده است. در چنین شرایطی، پروتکل KNX به کار می‌آید تا اتوماسیون را برای افراد ساده‌تر و به صرفه‌تر کند.

در ادامه مطالبی راجع به این پروتکل آمده است که باعث خواهد شد برای ساختمان‌های فعلی و یا پروژه‌های ساخت و ساز بعدی خود پروتکل KNX را در نظر بگیرید.

پروتکل KNX چیست؟

KNX (مخفف Konnex) یک استاندارد باز و یک پروتکل ارتباطی توسعه‌یافته است که به طور گسترده در هوشمندسازی ساختمان‌های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار ‌میگیرد.

در زمینه اتوماسيون ساختمان، یکی از مسائلی که اهمیت فراوانی دارد نحوه ارتباط اجزای سیستم با یکدیگر است. قوانین لازم برای ارتباط دستگاه‌ها با پروتکل KNX، بر اساس استاندارد OSI است که توسط انجمن KNX كنترل مي‌شود.

پروتکل KNX يك فناوري سبز و پایدار است که تا 60% باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. به وسیله این تکنولوژی محصولات طیف وسیعی از تولیدکنندگان به آسانی و تنها با یک نرم‌افزار با یکدیگر یکپارچه می‌شوند.

این پروتکل از سه استاندارد قدیمی‌تر به وجود آمده و جانشین موفقی برای هر سه آن‌ها است:
• European Home System Protocols (EHS)
• Bati BUS
• European Installation BUS (EIB)

ویژگی‌های پروتکل KNX

در هر سیستم اتوماسیون، کابلی به نام باس وجود دارد که مانند سیستم عصبی مرکزی عمل می‌کند. سپس همه عناصر مختلف ساختمان مطابق با استاندارد KNX برای اتوماسیون خانه، از طریق باس با هم در ارتباط خواهند بود. باس در KNX به صورت موازی با منبع تغذیه در شبکه متصل می‌شود.

این استاندارد می‌تواند از زوج سیم به هم تابیده (در توپولوژی درختی ، خطی یا ستاره‌ای) ، سیم‌کشی برق، فرکانس رادیویی یا لینک IP استفاده کند. در این شبکه، دستگاه‌ها برنامه‌های توزیع شده را تشکیل می‌دهند و تعامل نیز امکان پذیر است. استاندارد KNX بر روی پشته ارتباطی EIB مبتنی بر OSI ساخته شده است که با لایه‌های فیزیکی، حالتهای پیکربندی و تجربه کاربرد BatiBUS و EHS گسترش یافته است.

KNX bus

دستگاه های KNX معمولا با یک زوج سیم به هم تابیده به هم متصل شده و از یک کنترل‌کننده‌ی مرکزی فرمان می‌گیرند. یک زوج سیم برای تامین جریان مصرفی نیز به موازات زوج سیم داده، به همه دستگاه‌ها کشیده می‌شود.

کاربردهای پروتکل KNX

راهکارهای KNX در گستره وسیعی از کنترل ساختمان و کاربردهای اتوماسیون در تمام بخش‌های بازار تجاری و صنعتی استفاده می‌شوند. این پروتکل انعطاف‌پذیر بوده و برای کاربردهای بسیاری در یک پروژه استفاده می‌شود.

برخی از این کاربردها عبارت‌اند از:
• کنترل روشنایی
• کنترل سیستم تهویه هوا
• کنترل سیستم‌های صوتی و تصویری
• سنجش انرژی و نظارت بر مصرف آن
• امنیت و مراقبت
• اتصال IP و دسترسی از راه دور
• واسط بسیاری از سیستم‌ها و پروتکل‌های شخص ثالث

توپولوژی KNX هیچ محدودیتی برای اندازه و مقیاس ساختمان ندارد. این پروتکل برای پروژه‌های در مقیاس بزرگ، همانند ساختمان‌های مسکونی کوچک مناسب است. همچنین در مقایسه با سایر پروتکل‌های هوشمندسازی، KNX قدرتمند است چرا که تعداد زیادی تامین‌کننده تجهیزات برای آن وجود دارد.

ملزومات راه‌اندازی KNX

پیش از شروع پروژه و راه‌اندازی سیستم‌های KNX لازم است نکاتی بررسی شوند. برخی از این نکات عبارت‌اند از:
• انتخاب گذرگاه ارتباطی مناسب با نیازهای پروژه و پروتکل KNX
• انتخاب فرمت داده‌ها و نحوه برنامه‌نویسی
• بررسی تجهیزات هوشمند، از نظر مطابقت با استاندارد KNX
• تجهیزات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مناسب برای راه‌اندازی KNX
• نحوه دریافت گواهی‌های مربوطه

پیکربندی‌های مختلف برای پروتکل KNX

در شبکه KNX می‌توان از 4 نوع زیرساخت برای لایه انتقال فیزیکی داده استفاده کرد که البته نوع اول (زوج سیم به هم تابیده) به دلیل رواج بیشتر و سهولت برقراری اتصال و تنظیمات بیشتر مورد استفاده است:

• TP1: زوج سیم به هم تابیده (که از EIB به ارث رسیده) انتقال داده‌ ناهمزمان و نیمه دوطرفه را با سرعت 9600 بیت در ثانیه فراهم می‌کند. هر کاربر Bus حق انتقال داده برابر دارد و داده ها مستقیما (به صورت نظیر به نظیر) بین کاربران Bus تبادل می‌شود. ولتاژ فوق کم ایمن نیز از طریق یک زوج برای بین دستگاه‌های کم مصرف توزیع می‌شود. استاندارد قدیمی TP0 با سرعت کمتر از 4800 بیت بر ثانیه ، از استاندارد BatiBUS به جا مانده است اما محصولات KNX نمی‌توانند اطلاعات را با دستگاه‌های BatiBUS تبادل کنند.

• PL 110: داده ها به صورت ناهمزمان و نیمه دوطرفه روی خط برق و با استفاده از سیگنالینگ خاص انتقال می‌یابد. از فرکانس مرکزی 110KHz (باند CENELEC B) استفاده می‌کند و دارای سرعت داده 1200 بیت در ثانیه است. یک نوع جایگزین آن یعنی PL 132 ، دارای فرکانس حامل با 5KHz (باند CENELEC-C) است.

• RF: فرکانس رادیویی امکان استفاده از کلیدهای تغییر فرکانس با رمزگذاری داده منچستر را در باند 3MHz فراهم می‌کند.

• IP: در KNXnet /IP راه حل‌های ادغام برای دستگاه‌های مبتنی بر IP مانند Ethernet (IEEE 802.2) ، بلوتوث، Wi-Fi/Wireless LAN (IEEE 802.11) ، FireWire (IEEE 1394) و غیره دارد.

مزایای پروتکل هوشمندسازی KNX

این استاندارد باز بیش از 20 سال سابقه دارد و به وسیله انجمن استانداردسازی اروپا توسعه یافته است. در حال حاضر انجمن KNX بیش از 80% بازارهای اروپایی را در اختیار داشته و توسط بسیاری از تولیدکنندگان بین‌المللی پذیرفته شده است.

در زیر 10 مزیت اصلی استفاده از KNX برای هوشمندسازی خانه آمده است:
1- KNX یک استاندارد بین‌المللی برای اتوماسیون خانه‌های هوشمند است و در نتیجه آینده‌ای مطمئن و روشن دارد.
2- این پروتکل قابلیت همکاری محصولات را با گواهی محصول KNX تضمین می‌کند.
3- محصولاتی که گواهی تایید KNX را می‌گیرند، بسیار با کیفیت هستند.
4- به دلیل استفاده از بستر مستقل، این پروتکل امنیت و قابلیت اعتماد بالایی دارد.
5- یک نرم‌افزار مهندسی منحصر به فرد، امکان برنامه‌ریزی، مهندسی و پیکربندی همه محصولات تایید شده را می‌دهد.
6- از KNX می‌توان برای تمام کاربردهای خانه هوشمند و اتوماسیون استفاده کرد.
7- می‌توان KNX را در انواع مختلف ساختمان‌های تجاری یا مسکونی و حتی در فضای باز استفاده کرد.
8- KNX از حالات مختلف پیکربندی پشتیبانی می‌کند.
9- KNX از چندین شکل از رسانه‌های ارتباطی پشتیبانی می‌کند.
10- KNX از هر سخت‌افزار یا نرم‌افزاری مستقل است.

معایب پروتکل هوشمندسازی KNX

پیاده سازی بستر مستقل KNX هزینه قابل توجهی داشته و نیاز به طراحی قبل از اجرای ساختمان و نیز پیاده سازی بستر حین اجرای ساختمان دارد. بنابراین در ساختمان‌هایی که مراحل طراحی ساخت آن انجام شده امکان اجرا ندارد یا هزینه آن مضاعف خواهد شد.

پروتکل KNX چیست؟

KNX یک استاندارد باز و یک پروتکل ارتباطی توسعه‌یافته است که به طور گسترده در هوشمندسازی ساختمان‌های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار ‌میگیرد.

آیا برای هوشمند سازی ساختمان ساخته شده استفاده از پروتکل KNX توصیه می‌شود؟

خیر. پیاده سازی بستر مستقل KNX هزینه قابل توجهی داشته و نیاز به طراحی قبل از اجرای ساختمان و نیز پیاده سازی بستر حین اجرای ساختمان دارد. بنابراین در ساختمان‌هایی که مراحل طراحی ساخت آن انجام شده امکان اجرا ندارد یا هزینه آن مضاعف خواهد شد.

آیا پروتکل KNX امنیت کافی را دارد؟

بله. پروتکل KNX یک استاندارد بین‌المللی مطمئن است.  به دلیل استفاده از بستر مستقل، این پروتکل امنیت و قابلیت اعتماد بالایی دارد.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *