حسگرها و سنسورهای هوشمندسازی ساختمان

در عصری که فناوری اینترنت اشیا (IoT) و سایر پیشرفت‌های حوزه فناوری سبک زندگی ما انسان‌ها را دستخوش تغییر کرده‌اند، سنسور هوشمند نقش کاملاً کلیدی را در دستیابی به این تحولات بر عهده دارد. سنسورهای هوشمند با جمع‌آوری داده‌های مختلف از فرآیندهای صنعتی، خانه‌های هوشمند، حوزه سلامت و مراقبت‌های بهداشتی به ما کمک می‌کنند تا تصمیمات آگاهانه‌تری را بر مبنای داده‌های واقعی اتخاذ کنیم.

به علاوه، پیاده‌سازی انواع سیستم‌های اتوماسیون مانند بدون وجود سنسور خانه هوشمند امکان‌پذیر نیست. برای آشنایی با نقش سنسور هوشمند در تحولات زندگی انسان‌ها در این مقاله با همراه شوید.

سنسور هوشمند چیست؟

سنسور ابزاری است که داده‌های مربوط به یک متغیر محیطی مثل دما یا رطوبت را از محیط جمع‌آوری می‌کند. سپس، از منابع سخت‌افزاری خود برای پردازش داده‌های جمع‌آوری شده و در نهایت ارسال این اطلاعات به سیستم کنترل استفاده می‌کند.

ما انسان‌ها به حواسی مجهز هستیم که بدون آن‌ها از آنچه که در محیط پیرامون خودمان اتفاق می‌افتد مطلع نمی‌شویم. سنسورها نیز نقش حواس انسان را برای خانه هوشمند بازی می‌کنند. در حقیقت، خانه هوشمند از سنسورها برای اطلاع یافتن از شرایط محیط خانه مانند تغییرات دما، رطوبت، حضور افراد و غیره استفاده می‌کند.

سنسورها نقش مهمی را در عملکرد خانه هوشمند بازی می‌کنند. سیستم کنترل مرکزی بر اساس داده‌هایی که از دریافت می‌کند، محیط خانه را مطابق با ترجیحات و نیاز ساکنین ساختمان تنظیم می‌کند. بدون وجود سنسورها، خانه هوشمند نیز تفاوتی با یک خانه معمولی ندارد.

انواع سنسور هوشمند

امروزه، طیف نسبتاً وسیعی از انواع سنسورهای خانه هوشمند در بازار وجود دارند که هر یک برای اندازه‌گیری و نظارت بر شاخص معینی در ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از مهمترین سنسورهای خانه هوشمند عبارتند از:

سنسور دما و رطوبت

کنترل خودکار دما و کیفیت هوا در خانه‌های هوشمند با استفاده از سنسور‌های دما و رطوبت امکان‌پذیر می‌شود. سنسورهای اندازه‌گیری دما و رطوبت معمولاً به صورت یک مجموعه واحد درون قرار می‌گیرند. ترموستات هوشمند با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده توسط این سنسورها، سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و تهویه را کنترل می‌کند.

سنسور شدت نور

میزان روشنایی محیط در خانه‌های هوشمند به طور خودکار یا بر اساس فرمان ساکنین خانه کنترل می‌شود. زمانی که بخواهیم روشنایی محیط خانه را به طور خودکار کنترل کنیم، به سنسور سنجش شدت نور محیط نیز نیاز خواهیم داشت.

سیستم کنترل مرکزی بر مبنای داده‌های دریافت شده از این سنسور، و چراغ‌های خانه را طوری کنترل می‌کند تا روشنایی محیط با خواسته ما مطابقت داشته باشد.هوشمندسازی ساختمان  یک سیستم مبتنی بر سخت افزار و نرم افزارهای هوشمند می باشد که به کمک آنها می توان هوشمندانه از طریق سنسورهای مختلف، زمانبندی هفتگی و یا توسط خود کاربران کنترل و نظارت بر تجهیزات الکتریکی ساختمان مانند تهویه، سیستم گرمایش و سرمایش، روشنایی، اعلام حریق و دزدگیر را به سادگی انجام داد

سنسور حرکتی

بخشی از هستند که سیستم کنترل را قادر می‌سازند تا به طور بهینه و بر اساس حضور افراد عمل کند. برای مثال، سیستم کنترل مرکزی خانه می‌تواند چراغ‌ها را در زمان ورود افراد به یک اتاق روشن کرده و پس از ترک این مکان نیز چراغ‌ها را خاموش کند یا سیستم گرمایش و سرمایش را بر اساس حضور افراد در خانه روشن کرده یا برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی روی حالت اقتصادی قرار دهد.

انواع مختلفی از سنسورهای تشخیص حرکت در بازار وجود دارند که سنسورهای مادون قرمز پسیو (PIR)، مایکروویو (MW)، سنسور ترکیبی، سنسور بازتابی، التراسونیک و لرزشی را شامل می‌شوند.

سنسور هوشمند درب و پنجره

سنسور هوشمند در و پنجره، باز یا بسته شدن درب و پنجره را به سیستم کنترل گزارش می‌کند. این دسته از سنسورها برای افزایش امنیت و همچنین صرفه‌جویی در مصرف انرژی کاربرد دارند. برای مثال، زمانی که پنجره باز می‌شود، این اتفاق به سیستم کنترل خانه گزارش می‌شود و سیستم کنترل نیز برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی سیستم سرمایش و گرمایش خانه را خاموش می‌کند.

در صورتی که سنسور درب و پنجره باز شدن پنجره را به سیستم کنترل خانه گزارش کند و مالک خانه نیز حضور نداشته باشد، این اتفاق می‌تواند به صورت یک هشدار امنیتی روی گوشی مالک خانه نمایش داده شود.

سنسور هوشمند دود و نشت گاز

وقوع آتش‌سوزی در هر ساختمانی می‌تواند آسیب‌های جانی و مالی غیرقابل جبرانی را بر جای بگذارد. سنسور تشخیص دود هوشمند، از جمله تجهیزاتی امنیتی است که از ساکنین ساختمان در برابر آتش‌سوزی و نشت گازهای خطرناکی مانند مونواکسید کربن محافظت می‌کند.

سیستم کنترل خانه می‌تواند بر اساس داده‌های دریافتی از سنسور دود هوشمند، سیستم هشدار را فعال کرده و با قطع کردن برق و گاز ساختمان، میزان خسارت را به حداقل برساند.

برخی از سنسورهای پیشرفته می‌توانند علاوه بر تشخیص دود و نشت گاز، کیفیت هوای خانه را از نظر میزان گرد و خاک، دما، رطوبت، آلودگی، ذرات و گاز دی اکسید کربن بررسی کنند. به علاوه، سنسورهای پیشرفته قابلیت تمایز بخشیدن بین دود ناشی از نان تست سوخته و آتش‌سوزی را دارند که به کاهش خطای سنسور منجر می‌شود.

سنسور نشت آب هوشمند

ترکیدگی لوله و نشت آب یکی از اتفاقاتی است که احتمال وقوع آن در هر خانه‌ای وجود دارد. نشت آب در خانه‌های خالی از سکنه و ویلاها می‌تواند برای مدت نسبتاً طولانی تداوم یافته و خسارت قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

با نصب سنسور نشت آب در مکان‌هایی که خطر ترکیدگی لوله و نشت آب وجود دارد، می‌توانیم از این اتفاقات مطلع شده و با انجام اقدامات فوری میزان خسارت را به حداقل برسانیم.

سنسور التراسونیک

سنسور التراسونیک با ارسال امواج صوتی التراسونیک می‌تواند سطح آب استخر را در خانه‌های هوشمند اندازه‌گیری کند. این سنسور برای جلوگیری از سرریز آب در زمان تعویض آب استخر و حفظ آب استخر در یک سطح معین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سنسور هوشمند گیاه

سنسور نظارت بر گل و گیاهان، ابزاری است که برای مراقبت از گیاهان خانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. سنسور نظارت بر گل و گیاه معمولاً از اجزای مختلفی مانند سنسور نور، رطوبت، دما و انداره‌گیری مواد مغذی خاک تشکیل می‌شود که با اتصال به گوشی هوشمند، اطلاعات جمع‌آوری شده را در اختیار علاقه‌مندان به نگهداری از گل‌ها و گیاهان قرار می‌دهد.

سنسور آبیاری هوشمند

این سنسور با اندازه‌گیری رطوبت خاک، زمان مناسب برای آبیاری گیاهان را مشخص می‌کند. تشخیص زمان مناسب برای آبیاری گیاهان به ما کمک می‌کند تا آب کمتری را هدر دهیم و گیاهان سالم‌تری را نیز در اختیار داشته باشیم.

سنسور آشکارساز گاز رادون

گاز رادون نوعی گاز رادیو اکتیوی است که رنگ یا بوی مشخصی ندارد و استشمام طولانی مدت این گاز می‌تواند به بیماری سرطان ریه منجر ‌شود. سنسور گاز رادون، به طور پیوسته میزان این گاز را در هوای خانه اندازه‌گیری می‌کند تا بتوانیم از سالم بودن هوای خانه اطمینان حاصل کنیم. برخی از انواع این سنسورها، قابلیت اندازه‌گیری رطوبت و دما را نیز دارند.

کاربرد سنسورهای هوشمند

اندازه‌گیری تغییرات محیط خانه و گزارش این تغییرات به سیستم کنترل مهم‌ترین وظیفه سنسور های خانه هوشمند محسوب می‌شود. سنسورهای هوشمند با توجه به نوع شاخص‌هایی که اندازه‌گیری می‌کنند، کاربردهای متفاوتی نیز دارند. این کاربردها عبارتند از:

• اندازه‌گیری تغییرات دمای هوا، رطوبت و کیفیت هوا برای کنترل سیستم‌ تهویه مطبوع
• اندازه‌گیری شدت نور برای کنترل پرده‌ و شدت روشنایی چراغ‌ها
• تشخیص دود، نشت آب و نشت گاز‌های خطرناک و مضر برای حفظ امنیت ساختمان
• اندازه‌گیری رطوبت خاک، شدت نور و مواد مغذی خاک برای نگهداری از گیاهان
• اندازه‌گیری سطح آب برای پر کردن استخر
• تشخیص باز یا بسته شدن درب و پنجره برای حفظ امنیت خانه و جلوگیری از هدر رفتن انرژی

کاربرد سنسور هوشمند تنها به محیط خانه محدود نمی‌شود و انواع مختلفی از این تجهیزات برای اندازه‌گیری پارامترها و کنترل فرآیندهای صنعتی، اندازه‌گیری پارامترهای محیط زیستی مثل ارزیابی کیفیت آب و هوا و سطح آلاینده‌ها، پایش وضعیت سلامت و علائم حیاتی افراد، اندازه‌گیری رطوبت و مواد مغذی خاک برای کاربردهای کشاورزی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای سنسور خانه هوشمند

عملکرد خانه هوشمند به داده‌هایی متکی است که توسط انواع سنسور هوشمند از سراسر خانه جمع‌آوری و پردازش می‌شوند. تجهیز خانه به این سنسورها مزایای متعددی را برای ساکنین خانه به همراه دارد که عبارتند از:

• دسترسی به داده‌های ساختمان در هر لحظه: سنسور خانه هوشمند داده‌های مختلفی را از سراسر ساختمان جمع‌آوری می‌کند و این امکان را در اختیار ما قرار می‌دهد تا بتوانیم از راه دور نیز از اتفاقاتی که در ساختمان رخ می‌دهند، مطلع شویم.
• افزایش بهره‌وری و صرفه‌جویی در مصرف انرژی: سنسورها با اندازه‌گیری دقیق تغییرات محیطی که دما و نور را شامل می‌شود، به سیستم کنترل خانه هوشمند کمک می‌کنند تا از هدر رفتن انرژی جلوگیری کند. برای مثال، زمانی که دمای خانه به محدوده مورد تقاضا توسط ساکنین ساختمان برسد، سیستم گرمایش و سرمایش خاموش می‌شوند یا در صورت خروج افراد از یک اتاق چراغ‌ها به طور خودکار خاموش شوند.
• افزایش امنیت خانه: سنسورهای خانه هوشمند می‌توانند در مراحل اولیه وقوع حوادثی مانند آتش‌سوزی، نشت گاز و ترکیدگی لوله‌ها به ما هشدار دهند. عملکرد این دسته از سنسورها ما را قادر می‌سازد تا با انجام دادن اقدامات مناسب از بروز خسارت مالی و جانی احتمالی جلوگیری کنیم.
• تشخیص متغیرهای محیطی با کمترین خطا: به طور کلی، انواع سنسور هوشمند دقت و خطای کمتری در مقایسه با سنسورهای قدیمی دارند. این ویژگی موجب می‌شود تا خانه هوشمند عملکرد دقیق و خطای کمتری داشته باشد. برای مثال، سنسورهای هوشمند می‌توانند با دقت بیشتری دمای خانه را اندازه‌گیری کرده و اتفاقاتی مانند آتش‌سوزی را از دود ناشی از سوختن غذا تشخیص بدهند.