یکی از راه‌های هوشمند سازی ساختمان‌ها سیم‌کشی KNX است. کلید ایجاد یک ساختمان هوشمند، اضافه کردن سنسورها و عملگر‌هایی است که به یک شبکه محلی متصل هستند. KNX این کار را با ایجاد یک سیستم ارتباطی کنترلی برای ساختمان انجام می‌دهد و اجازه می‌دهد دیگر تجهیزات الکترونیکی ساختمانی بدون مشکل باهم تبادل داده داشته باشند. این سیستم بر روی یک کابل باس استاندارد با یک زبان مشترک کار می‌کند.
سیم‌کشی KNX تمام جنبه‌های کنترل خانه و ساختمان مانند: روشنایی، گرمایش، سرمایش و تهویه، کرکره‌ها، امنیت و سیستم‌های ارتباطی درب، صدا و تصویر و را کنترل می‌کند.
تاریخچه سیم‌کشی KNX
سیستم KNX در سال 1990 برای حل مشکلات سیستم‌های موجود، مانند زمان‌بر و پرهزینه بودن و عدم امکان ارتباط سیستم‌های کنترل با یکدیگر (تفاوت در زبان و مشکل در فهم داده‌ها در محصولات شرکت‌های متفاوت) توسعه یافت. از آن زمان به بعد سیم‌کشی KNX به استانداردی جهانی برای کنترل خانه و ساختمان با بیش از 400 تولیدکننده، نزدیک به 50000 شریک و تقریباً 400 مرکز آموزشی در سراسر جهان تبدیل شده است.
با KNX دیگر مشکل زبانی که دستگاه‌های مختلف نتوانند باهم صحبت کنند وجود نخواهد داشت. یعنی بدون نیاز به مراکز کنترل اضافی تمام عملکردهای کنترل خانه و ساختمان را می‌توان از طریق یک سیستم مرکزی نظارت کرد.
سیم‌کشی KNX در انواع ساختمان‌ها، فارغ از کاربری (مسکونی یا تجاری)، اندازه (کوچک یا بزرگ) و طول عمر (قدیمی یا جدید) قابل نصب است.
دستگاه‌ها در سیم‌کشی KNX:
به‌طورکلی در یک سیستم KNX، دستگاه‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند: دستگاه‌های سیستم (منبع تغذیه، رابط برنامه‌نویسی و غیره)، حسگرها (sensors) و عملگرها (actuators).
حسگرها:
حسگرها دستگاه‌هایی هستند که تمام رویدادهای ساختمان را تشخیص می‌دهند (مثلاً فردی که دکمه‌ای را فشار می‌دهد، شخصی در حال حرکت است و غیره)، آن‌ها را به تلگرام (بسته‌های داده) تبدیل می‌کنند و در طول شبکه باس ارسال می‌کنند.
عملگرها:
عملگرها دستگاه‌هایی که تلگرام را دریافت می‌کنند و دستورات تعبیه‌شده در آن را به اکشن (عمل) تبدیل می‌کنند، به‌عنوان عملگر شناخته می‌شوند. حسگرها فرمان‌ها را صادر می‌کنند، درحالی‌که عملگرها آن‌ها را دریافت می‌کنند.
KNX چطور کار می‌کند؟
بهترین راه‌حل برای هوشمندسازی این است که همه این حسگرها و عملگر‌های ساختمان را با یک «کابل داده» به هم متصل و آن‌ها را قادر به‌اشتراک‌گذاری اطلاعات با یکدیگر کنید. سپس هر دستگاه می‌تواند با هر دستگاه دیگری ارتباط برقرار کند؛ برای مثال: یک سنسور حرکتی می‌تواند به عملگر روشنایی راهرو بگوید که شخصی وارد راهرو شده است تا لامپ را روشن کند یا به ترموستات اتاق بگوید که دیگر کسی در اتاق نیست، تا دما را کاهش دهد.
بنابراین یک سیستم گذرگاه (باس)، سیستمی از حسگرها و عملگرها است که توسط یک کابل باس به یکدیگر متصل شده‌اند. باس یک کابل سبز است که در کنار منبع تغذیه معمولی نصب می‌شود.
خط باس در سیم‌کشی KNX، سیستم مرکزی و اصلی برای همه دستگاه‌هاست؛ بنابراین تمام عناصر مختلف فناوری ساختمان از طریق خط باس اصلی KNX مطابق با استاندارد KNX برای اتوماسیون ساختمان به یکدیگر متصل می‌شوند. بعد از آن سیستم کابلی توسط عواملی مانند سنسورها (سنسور حرکت، ترموستات و…)، عملگرها (دریچه‌های گرمایش، نمایشگرها و…)، پارامترها و غیره مدیریت می‌شود. کاربران نهایی هم می‌توانند به‌راحتی با لپ‌تاپ، تلفن هوشمند یا تبلت کنترل این سیستم را در دست بگیرند.
رسانه‌های ارتباطی در KNX:
سیستم‌های باس برای نصب، اضافه‌کردن و به‌طورکلی کارکردن از فرایند مطلوبی برخوردار هستند. تنوع رسانه‌های ارتباطی سیم‌کشی KNX به این معنی است که هر نیازی که وجود داشته باشد، KNX می‌تواند آن را برآورده کند.
اما چه رسانه‌های ارتباطی در این فرایند در دسترس هستند؟
رسانه‌های ارتباطی مختلفی (و درنتیجه روش‌های انتقال متفاوتی) می‌توانند برای تبادل داده‌ها بین دستگاه‌ها در یک سیستم KNX استفاده شوند:
- ارتباط KNX Twisted Pair (KNX TP) از طریق یک کابل داده جفت تابیده (کابل باس): متداول‌ترین رسانه در سیم‌کشی KNX
- KNX Powerline (KNX PL) از ارتباط شبکه 230 ولتی موجود با فرکانس رادیویی: روشی به‌صرفه که در آن رسانه ارتباطی همان کابل برق موجود است.
- KNX (KNX RF) از طریق سیگنال رادیویی: روشی مناسب برای گسترش KNX و ایجاد آن در مناطق دور از دسترس
- IP KNX ارتباط از طریق اترنت که یک شبکه مستقل، با کارایی بالا، محلی و گسترده است.
توپولوژی و سیم‌کشی KNX:
مشابه یک تأسیسات الکتریکی عادی، KNX نیز نیاز به داشتن یک شبکه خط برق برای تأمین بار (لود) دارد. اما KNX یک شبکه ارتباطی هم دارد: باس نصب KNX. هر دو شبکه به‌صورت گالوانیکی ایزوله هستند. درنتیجه، یک باس (شبکه ارتباطی KNX) باید در کنار شبکه منبع تغذیه شبکه برق اصلی برنامه‌ریزی و نصب شود.
توپولوژی ساختار یک سیستم را برحسب نحوه اتصال دستگاه‌ها (گره‌ها) به یکدیگر توصیف می‌کند. برای اطمینان از اینکه یک سیستم KNX نیازهای مشتری را برآورده می‌کند، طراح ابتدا تعداد اجزای سیستم، حسگرها، عملگرها و غیره را محاسبه می‌کند. سپس تعیین می‌کند که دستگاه‌های KNX قرار است در کجای ساختمان نصب شوند و چگونه آن‌ها از طریق یک کابل باس به یک سیستم ارتباطی و به یکدیگر متصل کند. این سیستم مرتب شده، توپولوژی نامیده می‌شود.
هر یک خط KNX می‌تواند تا ۲۵۶ دستگاه داشته باشد، البته این عدد به‌اندازه منبع تغذیه KNX روی خط و جریان کل دستگاه‌ها بستگی دارد. برای گسترش سیستم فراتر از یک خط واحد، از یک رویکرد سلسله‌مراتبی استفاده می‌شود که هر خط (تا حداکثر 15 خط) به یک خط اصلی برای ایجاد یک منطقه (area) متصل می‌شوند. اگر بیش از 15 خط موردنیاز است، هر منطقه (دوباره تا 15 خط) می‌تواند به یک ناحیه ستون فقرات (backbone) وصل شود.
از پیکربندی KNX تا استفاده از نرم‌افزار ETS:
بعد از توپولوژی، نوبت به پیکربندی تأسیسات کنترل هوشمند خانه و ساختمان می‌رسد. برای طراحی، برنامه‌ریزی و فرمان‌دهی به یک سیستم KNX، از نرم‌افزاری به نام ETS استفاده می‌شود. ETS مخفف Engineering Tool Software است که بر روی رایانه‌های مبتنی بر سیستم‌عامل ویندوز اجرا می‌شود.
برای استفاده از ETS در راه‌اندازی و عیب‌یابی سیم‌کشی KNX، نرم‌افزار باید به گذرگاه KNX متصل شود. راه‌های مختلفی برای این اتصال وجود دارد: راه استاندارد از طریق یک پورت USB KNX یا رابط KNXnet/IP است. اما اگر شبکه دارای اتصال Wi-Fi باشد، می‌توان از طریق لپ‌تاپ نیز به‌صورت بی‌سیم به باس دسترسی داشت.
سیستم KNX، بهترین گزینه موجود سیم‌کشی هوشمند؟
KNX حاصل سال‌ها تجربه و مطالعه است. باتوجه‌به مزایای سیم‌کشی KNX مانند انعطاف‌پذیری، سادگی استفاده، مستقل بودن از دیگر تکنولوژی‌ها، امکان ایجاد ارتباط در محصولات کارخانه‌های متفاوت، امکان کنترل کامل ساختمان، هزینه‌های عملیاتی کم و صرفه‌جویی در زمان تعجبی ندارد که KNX یکی از معروف‌ترین و پراستفاده‌ترین سیستم‌های هوشمندسازی ساختمانی در تمام دنیاست؛ و به یک استاندارد جهانی تبدیل شده است.