اتوماسیون خانگی
ابزارهای هوشمند خانگی یک فناوری نو ظهور و در حال گسترش هستند که در ابتدایی ترین حالت، می‌تواند به همهٔ خدمات و محصولاتی اشاره داشته باشد که بدون حضور انسان، عمل یا پیامی را در محیط خانه اجرا می‌کند و یا به نمایش در می‌آورد. بنا بر اين تعریف، یک لامپ هوشمند یا یک حسگر دود نمونه‌هایی از گجت های اتوماسیون خانگی هستند.
خانه‌هایی که از چنین فناوری‌ هایی بهره می‌برند خانه هوشمند نامیده می‌شوند.
کنترل از راه دور وسایل خانگی نیز بخشی از عملکرد ابزار هوشمند خانگی محسوب می‌شود. ابزارهای اتوماسیون خانگی ممکن است برای روشن یا خاموش کردن وسایل منزل، استفاده شوند یا تنظیمات عملکرد دستگاه‌های متصل به سیستم خانه هوشمند را بر اساس زمان‌های از پیش تعیین‌شده ای تغییر دهند.
این دستگاه ها همچنین ممکن است به گونه‌ای تنظیم شوند که عملکرد تجهیزات دیگر را با توجه به تغییرات پیش‌آمده در محیط خانه تغییر دهند(کنترل پویا). مثلا در صورت باز شدن درب خانه چراغ راهرو روشن میشود. خانه‌هایی که از چنین امكاناتي بهره می‌برند گاهی خانه یا ساختمان هوشمند نامیده می‌شوند.
فناوری های یاد شده ممکن است از شیوه های ارتباطتی مختلف از جمله شبکه اینترنت برای این منظور بهره ببرند. اتوماسیون خانگی ممکن است به روش متمرکز و برنامه‌پذیر اجرا شود و یا اینکه به روش غیر متمرکز و با حسگرها و کنترل‌کننده‌های جدا از هم اجرا شود. در این سامانه‌ها ممکن است از کنترل‌کننده‌های الکترونیکی پیشرفته ای برای کنترل روشنایی، گرمایش، سرمایش و وسایل سرگرمی استفاده شود که خود این سامانه‌ها می‌توانند از یک شبکهٔ سیم‌کشی ویژه یا بی‌سیم برای ارتباط بهره ببرند یا چندین سیستم مجزا (مانند حسگرهای نوری که روشنایی را کنترل می‌کنند) باشند.
یکی از ویژگی های مهم هوشمند سازی خانگی، پتانسیل آن برای کاهش مصرف انرژی است. باتوجه به مصرف انرژی این سیستم ها، سیستم‌های اتوماسیون خانگی تنها در صورتی می‌توانند در کاهش مصرف انرژی مفید باشند که صرفه‌جویی حاصل از بکارگیری آن‌ها بیشتر از مصرف انرژی‌شان باشد. اگر هدف صرفه‌جویی است، اولویت را باید ابتدا به طراحی یک خانه با بازدهی بالا در صرفه‌جویی انرژی و بکارگیری وسایل خانگی داری بازدهی بالا اختصاص داد. اتوماسیون خانگی از راه کاهش زمان عملکرد دستگاه‌ها و محدود کردن زمان روشن بودنشان و یا کاهش نیاز به استفاده از دستگاه، به صرفه‌جویی انرژی کمک می‌کند.
ایده کلی اتوماسیون خانگی این است که کلیه دستگاه های خانه را به یکدیگر و در یک شبکه به گونه‌ای به هم متصل کند که بتوان آن‌ها را از طریق یک مرکز کنترل مدیریت نمود و این کار را بتوان حتی وقتی بیرون ار خان هستید انجام داد. مثلاً اگر مشغول تماشای فیلمی در تلویزیون منزل خود باشید، پرده ها بسته میشوند، چراغ‌ها به صورت خودکار کم‌ نور شوند و تماس‌های تلفنی به صورت خودکار به منشی تلفنی ارجاع داده شوند تا بتوانید با آسودگی به تماشای فیلم بپردازید.(سناریوی فیلم). انجمن اتوماسیون خانگی (Home Automation & Networking Association) اتوماسیون خانگی را چنین تعریف می‌کند: «فرایند یا سامانه‌ای (با تجهیزات یا روش‌های مختلف) که زمینهٔ بهبود سبک زندگی فرد را فراهم آورد و خانه را به محلی راحت‌ ، امن‌ و پربازده‌ تبدیل کند.»
با وجود اینکه فناوری‌های لازم برای اتوماسیون خانگی هم‌اکنون هم فراهم هستند، اما به دلیل ارزان بودن انرژی و هزینه‌های اقتصادی زیاد آن موقع اجرا و نیز دیدگاه مصرف‌کنندگان به آن، به عنوان راه‌حل‌هایی پیچیده برای مسائل ساده، مانع گسترش آن می‌شوند. اما امید است که در آینده با ثابت‌شدن استانداردهای اتوماسیون خانگی و همگرایی فناوری‌های مختلف و فراهم‌آورندگان خدمات این موانع برطرف شوند.
هم‌اکنون نیز استانداردهای ساخت خانه‌ها در حال پیشرفت هستند و استفاده از روش‌های سیم‌کشی قدیمی در خانه‌های نوین جوابگوی نیازهای نسل جدید ابزارهای شخصی خانگی نیست و برق و ارتباطات در همه‌ جا لازم هستند. استفاده از اتوماسیون خانگی دارای چندین مزیت نسبت به روش‌های بدون سیم‌کشی و نامتصل است و در صورت اجرای آن به شکل درست می‌تواند به سادگی و راحتی زندگی کمک کند.
اتوماسیون خانگی می‌تواند زمینه دسترسی بی‌درنگ به امکانات منزل و شخصی‌سازی محیط مطابق میل افراد را فراهم کند (منظور از شخصی‌سازی این است که افراد مختلف می‌توانند تجربیات و تنظیمات مختص به خودشان را در یک اتاق یا فضای به خصوص داشته باشند). با بکارگیری این سامانه‌ها می‌توان نگهداری و تعمیر وسایل را به صورت فعال و پیش از وقوع اتفاق انجام داد.
برای نمونه اگر سیستم گرمایش مرکزی خراب شود، سامانه به صورت خودکار برای تعمیرکار ایمیل یا پیام می‌فرستد و او را مطلع می کند، و ایشان نیز در پاسخ برای مراجعه زمان‌بندی را بررسی می‌کند و با صاحب خانه هماهنگ می کند تا تاریخ مناسب برای تعمیر و رفع مشکل تعیین شود.
امنیت و ارتباطات در این میان نقش مهمی دارند. از مزایای خانه‌هایی که به با بستر اتوماسیون خانگی ساخته می‌شوند می‌توان به سادگی در نصب و افزودن ابزارهای جدید (بدون نیاز به پیکربندی خاص یا مراجعه به فرد متخصص) اشاره کرد. در ابزارهای آینده هر وسیله (مانند دی‌وی‌دی) حداکثر به یک سیم برای اتصال نیاز خواهد داشت و بیشتر ارتباط‌ها از راه بی‌سیم انجام می‌گیرد.
یکی از ساده‌ترین کاربردهای اتوماسیون خانگی، کنترل از راه دور روشنایی و وسایل منزل است. به عنوان نمونه کنترل از راه دور یک تلویزیون یکی از ابزارهای اتوماسیون خانگی‌ است. یک سیستم اتوماسیون خانگی رایج از یک کامپیوتر سرور خانگی که نقش هسته سیستم را بازی می‌کند و وسایلی که به این سرور متصل می‌شوند تشکیل می‌گردد. کاربر می‌تواند از طریق اتصال اینترنت با اتصال به کامپیوتر سرور خانگی هر یک از وسایلی که به این شبکه متصل هستند را کنترل کند.
برای اتصال به چنین شبکه ای لازم نیست حتماً به یک رایانهٔ شخصی دسترسی داشته باشیم، بسیاری از این سامانه‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که بتوان آن‌ها را با استفاده از یک ابزار دستی مانند تلفن همراه و به‌طور کلی هر وسیله‌ای که قابلیت دسترسی به اینترنت و اجرای یک مرورگر وب را داشته باشد کنترل کرد.
اتوماسیون خانگی به عنوان روشی برای کمک به افراد سالمند و ناتوان مطرح است به‌طوری‌ که این افراد بتوانند با امنیت و آسایش در خانه بمانند و استقلال خود را حفظ کنند و نیازی به این نباشد که به یک مرکز پزشکی منتقل شوند.
پروژه‌هایی که در این زمینه تعریف می‌شوند از چالش‌ برانگیزترین پروژه‌های حوزه اتوماسیون خانگی هستند و تمامی مشکلات مطرح در مراقب از راه دور، مانند نظارت همیشگی، غیرتهاجمی بودن و حفظ قابلیت تحرک بیمار، اینجا نیز صادقند. اتوماسیون خانگی به تفسیرِ بهترِ داده‌های فیزیولوژیکی کمک می‌کند. به عنوان نمونه می‌توان به کنترل فشار خون بیمار از راه دور اشاره کرد که نیاز هم‌زمان به تعیین وضعیت بیمار (از نظر خواب یا بیدار بودن) دارد؛ فشار خونی که در حالت فعالیت بدنی ممکن است کاملاً طبیعی باشد، در حالت خواب می‌تواند نشان از وضعیت وخیم سلامت داشته باشد. در کنار این مراقبت‌ها امکانات رفاهی دیگری مانند خدمات کمکی، خدمات اطلاعاتی و خدمات ارتباطی نیز ممکن است ارائه شوند.
سازمان بهره‌وری انرژی ایران در بررسی خود میزان و مقادیر مصرف انرژی بر حسب متر‌مربع در منازل را به قرار زیر تقسیم کرده‌است:
۱۰۰ کیلو وات ساعت
بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلو وات ساعت قابل قبول
بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلو وات ساعت غیرقابل قبول
بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلو وات ساعت دارای مشکل اساسی
بیشتر از ۴۰ کیلو وات ساعت غیرقابل سکونت
بیشتر منازل مسکونی در ایران در ستون سوم جای می‌گیرند. می‌توان با اقداماتی از جمله هوشمند سازی یا BMS بسیاری از منازل را در ردهٔ دوم رساند. به عبارت صحیح‌تر می‌توان مصرف را نصف کرد.
باید توجه کرد علاوه بر ضرورت‌های اقتصادی امروز دیگر ضرورت‌ها از جمله جلوگیری از گرمایش بیشتر زمین، مدیریت مصرف و حفاظت از محیط‌ زیست نیز غیرقابل کتمان است.
خانه های هوشمند از پروتکل ها یا راه های ارتباطی متفاوتی برای ارتباط دستگاه های هوشمند در یک خانه، استفاده میکنند. مهمترین پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم در خانه های هوشمند WiFi ،Zwave ، Zigbee هستند.
به‌طور کلی با فرض اینکه بیشتر خانه‌های هوشمند از پروتکل‌های ارتباطی Zigbee ،Zwave ،KNX و البته اترنت استفاده می‌کنند، می‌توان گفت که معماری این شبکه‌ها به صورت Client-Server بوده و سایر اجزای موجود در شبکه را باید در این چارچوب مورد بحث قرار داد. البته بعضی از برندهای موجود به مانند Control4 آمریکا سرور مرکزی ندارند و از توپولوژی دیگری پیروی می‌کنند.
مرکز کنترل Home Center
ماژولها Modules
سنسور Sensor
سنسور در و پنجره: سنسوری بیسیم است که با باتری کار می‌کند. این سنسور برای نمایش بازبودن (ماندن) درها، پنجره‌ها استفاده می‌شود. از این سنسور برای کنترل تردد و هشدار در ورودهای غیرمجاز نیر می‌توان بهره برد. همچنین می‌توان از آن به عنوان سنسور دما در فرایند کنترل دما و یا سنسور با ورودی دو دویی (Binary) استفاده نمود.
سنسور نشتی آب Flood Sensor: آسیب دیدن لوله‌ها یکی از مواردی است که اگر زود تشخیص داده نشود، می‌تواند ضررهای زیادی را به یک ساختمان وارد کند. از جمله راه‌های تشخیص نشتی می‌توان به فعال کردن سنسور نشتی اشاره کرد. سنسورهای قابل ارائه می‌توانند با دقت بالا کاربر را از نشتی‌های خطرآفرین یا تغییرات ناگهانی دما (Temperature Rise or Drop) با خبر کنند.
سنسور دود Smoke Sensor: سنسور تشخیص دود و حرارت این وسیله کوچک، با صفحه سوراخ‌دار خود اجازه ورود دود به محفظه تشخیص را می‌دهد و با توجه به اندازه کوچک با مقدار کمی دود فعال می‌گردد.
سنسور تشخيص انسان Motion detector: سنسور تشخيص حركت انسان در خانه‌ها و ساختمان‌های هوشمند كاربرد زيادی دارند؛ برای مثال با هر حركت انسان اين سنسور فعال می‌شود و سبب روشن شدن چراغ‌ها می‌شود و بعد از مدت زمانی كه از قبل به طور پيش‌فرض تعيين‌شده، غيرفعال می‌شود و سبب خاموش شدن چراغ ها می‌شود و همين امر سبب كاهش مصرف برق در ساختمان‌ها و يا خانه‌ها می‌شود.