تطورت هذه التكنولوجيا بشكل كبير منذ إنشائها في أوائل القرن العشرين ، مع إدخال الأجهزة الكهربائية القائمة على الغاز والتي تعمل بالطاقة. اليوم ، تشمل أنظمة المنزل الذكي مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وأنظمة التحكم في الإضاءة وأنظمة التحكم المدركة للإشغال والتحكم في الأجهزة والتكامل مع الشبكات الذكية وأمن المنزل وأنظمة المراقبة و تطبيقات متخصصة لرعاية المسنين والمعوقين والحيوانات الأليفة ، من بين أمور أخرى. عادةً ما تقوم هذه الأنظمة بتوصيل الأجهزة التي يتم التحكم فيها بمحور منزلي ذكي مركزي ، مما يسمح للمستخدمين بمراقبة منازلهم والتحكم فيها من خلال واجهات مختلفة مثل المحطات المثبتة على الحائط أو تطبيقات الهاتف المحمول أو واجهات الويب التي يمكن الوصول إليها سواء في الموقع أو عن بُعد عبر الإنترنت (Statista ، 1900 ؛ ABI Research ، 2018). مع استمرار تزايد اعتماد تقنية المنزل الذكي ، من المتوقع أن تلعب دورًا متزايد الأهمية في تشكيل مستقبل المعيشة وإدارة الطاقة.

مراجع حسابات

تاريخ أتمتة المنزل

يمكن إرجاع تاريخ أتمتة المنزل إلى أوائل القرن العشرين مع إدخال الأجهزة الكهربائية والغازية القائمة بذاتها ، مثل الغسالات وسخانات المياه والثلاجات. ومع ذلك ، لم يتم تطوير أول تقنية لشبكات الأتمتة المنزلية للأغراض العامة ، X1900 ، إلا في عام 1975. X10 هو بروتوكول اتصال للأجهزة الإلكترونية يستخدم بشكل أساسي أسلاك نقل الطاقة الكهربائية للإشارة والتحكم ، بما في ذلك دفعات موجزة من ترددات الراديو للبيانات الرقمية (ويكيبيديا ، بدون تاريخ). بحلول عام 10 ، تم تركيب ما يقرب من 2012 مليون نظام أتمتة للمنزل في الولايات المتحدة (ABI Research ، 1.5). استمر النمو السريع لأتمتة المنازل ، حيث قدرت شركة الأبحاث Statista أنه سيتم تركيب أكثر من 2012 مليون جهاز منزلي ذكي في المنازل الأمريكية بحلول نهاية عام 45 (Statista ، 2018). مصطلح "domotics" مشتق من الكلمة اللاتينية للمنزل (domus) وكلمة robotics ، بينما يشير مصطلح "smart" في "المنزل الذكي" إلى وعي النظام بحالة أجهزته من خلال بروتوكول تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT) وإنترنت الأشياء (IoT) (ويكيبيديا ، بدون تاريخ).

مراجع حسابات

أجهزة ومكونات المنزل الذكي

تلعب الأجهزة والمكونات المنزلية الذكية دورًا مهمًا في أنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، مما يعزز الراحة وكفاءة الطاقة والأمن. تسمح أنظمة التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بالمراقبة عن بُعد وإدارة درجة الحرارة وجودة الهواء ، مما يضمن الراحة المثلى وتوفير الطاقة. تُمكِّن أنظمة التحكم في الإضاءة المستخدمين من ضبط الإضاءة وجدولتها ، سواء من أجل الحفاظ على الأجواء أو الحفاظ على الطاقة. تستخدم أنظمة التحكم المدركة للإشغال العدادات الذكية وأجهزة الاستشعار البيئية لاكتشاف وجود الركاب ، مما يؤدي إلى استجابات تلقائية لكفاءة الطاقة والراحة.

يسهل التحكم في الأجهزة والتكامل مع الشبكات الذكية الاستخدام الفعال لموارد الطاقة ، مثل الطاقة الشمسية ، لتشغيل الأجهزة مثل الغسالات. توفر أنظمة الأمن والمراقبة المنزلية المراقبة عن بعد والتحكم في الوصول ، مما يضمن سلامة الأسرة. تلبي التطبيقات المتخصصة احتياجات كبار السن والمعاقين ورعاية الحيوانات الأليفة ، وتقدم حلولًا مخصصة لرفاهيتهم. تراقب أنظمة مراقبة جودة الهواء الداخلية والخارجية مستويات التلوث وتديرها ، بينما تعمل تقنيات المطبخ الذكية على تبسيط عمليات الطهي وإدارة المخزون (Statista ، 2018 ؛ ABI Research ، 2012).

مراجع حسابات

بروتوكولات اتصالات أتمتة المنزل

تلعب بروتوكولات الاتصال دورًا مهمًا في أنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، حيث إنها تمكن الأجهزة الذكية المختلفة من التفاعل مع بعضها البعض والمحور المركزي. هناك العديد من البروتوكولات المستخدمة على نطاق واسع ، ولكل منها مزاياها وقيودها. أحد أقدم البروتوكولات وأكثرها شيوعًا هو X10 ، والذي يستخدم بشكل أساسي أسلاك نقل الطاقة الكهربائية للإشارة والتحكم ، بما في ذلك دفعات موجزة من ترددات الراديو للبيانات الرقمية (ويكيبيديا ، الثانية). بروتوكول آخر شائع هو Zigbee ، وهو معيار اتصال لاسلكي منخفض الطاقة ومعدل بيانات منخفض مصمم لتطبيقات المنزل الذكي ، ويوفر إمكانات شبكات شبكية وميزات أمان قوية (Zigbee Alliance ، nd). Z-Wave هو بروتوكول لاسلكي آخر يعمل بطريقة مشابهة لـ Zigbee ، ولكنه يستخدم نطاق تردد لاسلكي مختلف ولديه حجم شبكة أكبر (Z-Wave Alliance ، nd). يجمع Insteon بين كلاً من الاتصالات السلكية واللاسلكية ، مما يوفر مزيدًا من الموثوقية والمرونة في الشبكات المنزلية الذكية (Insteon ، nd). أخيرًا ، تُستخدم Wi-Fi و Bluetooth أيضًا بشكل شائع في أنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، مما يوفر معدلات بيانات عالية وتوافقًا واسع النطاق مع الأجهزة المختلفة (Bluetooth SIG ، nd ؛ Wi-Fi Alliance ، nd).

مراجع حسابات

التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

يعد التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) جانبًا حاسمًا في تقنية المنزل الذكي ، حيث إنه يمكّن أصحاب المنازل من إدارة مناخهم الداخلي واستهلاك الطاقة بكفاءة. من خلال دمج أجهزة ومستشعرات إنترنت الأشياء ، يمكن التحكم في أنظمة HVAC ومراقبتها عن بُعد من خلال واجهات سهلة الاستخدام ، مثل تطبيقات الهاتف المحمول أو منصات الويب (Prez-Lombard et al. ، 2008). يمكن أيضًا برمجة هذه الأنظمة لضبط إعدادات درجة الحرارة تلقائيًا بناءً على الإشغال أو الوقت من اليوم أو الظروف الجوية الخارجية ، مما يؤدي إلى استخدام الطاقة الأمثل وتعزيز الراحة للركاب (Shaikh et al.، 2014). علاوة على ذلك ، يمكن دمج أنظمة HVAC الذكية مع مكونات أتمتة المنزل الأخرى ، مثل التحكم في الإضاءة وإدارة الأجهزة ، لإنشاء استراتيجية شاملة لإدارة الطاقة للمنزل (Siano ، 2014). من خلال الاستفادة من بروتوكولات الاتصال المتقدمة وتحليلات البيانات ، يساهم التحكم الذكي في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في الهدف العام المتمثل في إنشاء بيئات معيشية مستدامة وموفرة للطاقة ومريحة.

مراجع حسابات

  • Prez-Lombard ، L. ، Ortiz ، J. ، & Pout ، C. (2008). مراجعة لمعلومات استهلاك المباني للطاقة. الطاقة والمباني ، 40 (3) ، 394-398.
  • شيخ ، PH ، نور ، NBM ، Nallagownden ، P. ، Elamvazuthi ، I. ، & Ibrahim ، T. (2014). مراجعة لأنظمة التحكم المُحسَّنة لبناء الطاقة وإدارة الراحة للمباني المستدامة الذكية. مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة ، 34 ، 409-429.
  • سيانو ، ب. (2014). استجابة الطلب والشبكات الذكية A مسح. مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة ، 30 ، 461-478.

أنظمة التحكم في الإضاءة

تعد أنظمة التحكم في الإضاءة في المنازل الذكية جزءًا لا يتجزأ من أتمتة المنزل ، مما يوفر كفاءة في استخدام الطاقة والراحة وأمانًا محسنًا. تستخدم هذه الأنظمة شبكة اتصال بين مدخلات ومخرجات الإضاءة المختلفة ، يديرها واحد أو أكثر من أجهزة الحوسبة المركزية. يمكن برمجة أنظمة الإضاءة الذكية للاستجابة للعديد من المحفزات ، مثل الوقت من اليوم أو الإشغال أو مستويات الإضاءة المحيطة ، مما يسمح بإجراء تعديلات تلقائية لتحسين استخدام الطاقة وخلق بيئة معيشية مريحة. يتيح التكامل مع الأجهزة المنزلية الذكية الأخرى ، مثل أجهزة الاستشعار والمساعدات الصوتية ، للمستخدمين التحكم في الإضاءة من خلال الأوامر الصوتية أو عن بُعد عبر تطبيقات الهاتف المحمول وواجهات الويب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تخصيص أنظمة الإضاءة الذكية لإنشاء مشاهد إضاءة مخصصة ، مما يعزز المظهر الجمالي وأجواء مساحة المعيشة. مع استمرار تزايد اعتماد تقنية المنزل الذكي ، من المتوقع أن تلعب أنظمة التحكم في الإضاءة دورًا مهمًا في تشكيل مستقبل أتمتة المنزل (Liang & Xie ، 2017 ؛ Prez-Lombard et al. ، 2008).

مراجع حسابات

  • Liang، X.، & Xie، H. (2017). مسح لتطور البيوت الذكية في العالم. في عام 2017 ، مؤتمر IEEE الثاني لتكنولوجيا المعلومات المتقدمة والتحكم الإلكتروني والأتمتة (IAEAC) (ص 2-2448). IEEE.
  • Prez-Lombard ، L. ، Ortiz ، J. ، & Pout ، C. (2008). مراجعة لمعلومات استهلاك المباني للطاقة. الطاقة والمباني ، 40 (3) ، 394-398.

أنظمة التحكم المدركة للإشغال

تستخدم أنظمة التحكم المدركة للإشغال في المنازل الذكية مزيجًا من العدادات الذكية وأجهزة الاستشعار البيئية لاكتشاف وجود الركاب داخل مساحة المعيشة. تم تصميم هذه الأنظمة لتعزيز كفاءة الطاقة والراحة العامة داخل المنزل من خلال الضبط التلقائي للجوانب المختلفة للبيئة بناءً على الإشغال. على سبيل المثال ، يمكن دمج مستشعرات ثاني أكسيد الكربون في نظام أتمتة المبنى لمراقبة جودة الهواء وإطلاق الاستجابات المناسبة ، مثل ضبط إعدادات التهوية أو تكييف الهواء (Prez-Lombard et al. ، 2). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر العدادات الذكية بيانات في الوقت الفعلي عن أنماط استهلاك الطاقة ، مما يمكّن النظام من تحسين استخدام الأجهزة والإضاءة بناءً على احتياجات الركاب وتفضيلاتهم (داربي ، 2008). من خلال دمج هذه التقنيات ، تساهم أنظمة التحكم المدركة للإشغال في تطوير بيئات معيشية أكثر استدامة وسهلة الاستخدام.

مراجع حسابات

  • داربي ، س. (2010). القياس الذكي: ما هي احتمالية مشاركة أصحاب المنازل؟ بحوث ومعلومات البناء ، 38 (5) ، 442-457.
  • Prez-Lombard ، L. ، Ortiz ، J. ، & Pout ، C. (2008). مراجعة لمعلومات استهلاك المباني للطاقة. الطاقة والمباني ، 40 (3) ، 394-398.

التحكم في الأجهزة والتكامل مع الشبكة الذكية

يلعب التحكم في الأجهزة والتكامل مع الشبكات الذكية دورًا مهمًا في تطوير وتشغيل المنازل الذكية. في المنزل الذكي ، يتم توصيل الأجهزة بنظام التشغيل الآلي المركزي للمنزل ، مما يسمح بالمراقبة والتحكم عن بعد في مختلف الأجهزة ، مثل الغسالات والثلاجات ومكيفات الهواء. يتيح هذا التكامل لأصحاب المنازل تحسين استهلاك الطاقة من خلال جدولة استخدام الأجهزة خلال فترات انخفاض الطلب على الطاقة أو ارتفاع إنتاج الطاقة المتجددة ، مثل توليد الطاقة الشمسية أثناء النهار.

من ناحية أخرى ، تعد الشبكات الذكية شبكات كهربائية متقدمة تستخدم تقنيات المعلومات والاتصالات لإدارة تدفق الكهرباء بشكل أكثر كفاءة وموثوقية. من خلال دمج الأجهزة المنزلية الذكية مع الشبكات الذكية ، يمكن لأصحاب المنازل المشاركة في برامج الاستجابة للطلب ، حيث يمكنهم تعديل استهلاكهم للطاقة استجابة للتغيرات في الوقت الفعلي في أسعار الكهرباء أو ظروف الشبكة. هذا لا يساعد فقط في تقليل تكاليف الطاقة لمالك المنزل ولكنه يساهم أيضًا في الاستقرار العام وكفاءة الشبكة الكهربائية. باختصار ، يسهل التحكم في الأجهزة والتكامل مع الشبكات الذكية في المنازل الذكية إدارة الطاقة ، وتوفير التكاليف ، والاستدامة البيئية (Balijepalli et al. ، 2011 ؛ Gungor et al. ، 2011).

مراجع حسابات

  • Balijepalli، VSKM، Pradhan، V.، & Khaparde، SA (2011). مبادرات الشبكة الذكية وسوق الطاقة في الهند. مجلة IEEE Systems، 5 (1) ، 122-134.
  • Gungor، VC، Sahin، D.، Kocak، T.، Ergut، S.، Buccella، C.، Cecati، C.، & Hancke، GP (2011). تقنيات الشبكة الذكية: تقنيات ومعايير الاتصال. معاملات IEEE على المعلوماتية الصناعية ، 7 (4) ، 529-539.

أنظمة الأمن والمراقبة المنزلية

في سياق المنازل الذكية ، تلعب أنظمة الأمن والمراقبة المنزلية دورًا مهمًا في ضمان سلامة ورفاهية السكان. تدمج هذه الأنظمة عادةً مكونات مختلفة مثل التحكم في الوصول وأنظمة الإنذار والمراقبة عن بُعد من خلال الكاميرات الأمنية. مع تقدم التكنولوجيا ، أصبحت أنظمة أمان المنزل الذكي أكثر تعقيدًا ، حيث توفر ميزات مثل التعرف على الوجه واكتشاف الحركة والتنبيهات في الوقت الفعلي (Liu et al. ، 2016).

يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لأنظمة أمان المنزل الذكي في قدرتها على التحكم فيها ومراقبتها عن بُعد عبر تطبيقات الهاتف المحمول أو واجهات الويب. يسمح ذلك لأصحاب المنازل بمراقبة ممتلكاتهم حتى عندما يكونون بعيدًا ، مما يوفر لهم راحة البال. علاوة على ذلك ، يمكن دمج أنظمة أمان المنزل الذكي مع أجهزة أتمتة المنزل الأخرى ، مثل الأقفال الذكية وأنظمة الإضاءة ، لإنشاء حل أمني شامل (Alam et al.، 2015).

في الختام ، توفر أنظمة الأمن والمراقبة المنزلية في المنازل الذكية ميزات متقدمة وتكاملًا سلسًا مع أجهزة التشغيل الآلي للمنزل الأخرى ، مما يضمن سلامة وأمن السكان.

مراجع حسابات

  • علم ، MR ، Reaz ، MBI ، & Ali ، MAM (2015). مراجعة للتفاعل المنزلي الذكي والحاضر والمستقبل. معاملات IEEE على الأنظمة والإنسان وعلم التحكم الآلي: الأنظمة، 45 (11) ، 1190-1203.
  • Liu، J.، Wang، C.، & Yang، X. (2016). تصميم وتنفيذ نظام المنزل الذكي على أساس إنترنت الأشياء. في عام 2016 مؤتمر IEEE الدولي للإلكترونيات الاستهلاكية - تايوان (ICCE-TW) (ص 1-2). IEEE.

التطبيقات المتخصصة لكبار السن والمعوقين ورعاية الحيوانات الأليفة

برزت التطبيقات المتخصصة في المنازل الذكية للمسنين والمعاقين ورعاية الحيوانات الأليفة كمجال مهم للتركيز في أتمتة المنزل. تهدف هذه التطبيقات إلى تحسين جودة الحياة والسلامة والاستقلال للأفراد ذوي الاحتياجات الخاصة. بالنسبة لكبار السن والمعاقين ، يمكن أن تتضمن تقنيات المنزل الذكي ميزات مثل مراقبة الصحة عن بُعد ، واكتشاف السقوط ، وموزعات الأدوية الآلية (مان ، 2018). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأنظمة التي يتم تنشيطها صوتيًا المساعدة في التحكم في جوانب مختلفة من البيئة المنزلية ، مثل الإضاءة ودرجة الحرارة وأنظمة الترفيه ، مما يجعل المهام اليومية أكثر قابلية للإدارة (Demiris et al. ، 2008).

في مجال رعاية الحيوانات الأليفة ، يمكن أن توفر تطبيقات المنزل الذكي لأصحاب الحيوانات الأليفة القدرة على مراقبة حركات حيواناتهم الأليفة ورفاهيتها من خلال كاميرات المراقبة وأجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (جارسيا وآخرون ، 2017). علاوة على ذلك ، يمكن دمج مغذيات وأبواب الحيوانات الأليفة الآلية في أنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، مما يسمح بمزيد من التحكم في وصول الحيوانات الأليفة إلى مناطق معينة من المنزل وضمان حصولها على التغذية المناسبة (Kooser ، 2013). تُظهر هذه التطبيقات المتخصصة إمكانات تقنيات المنزل الذكي لتلبية الاحتياجات الفريدة لمختلف السكان ، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين جودة حياتهم بشكل عام.

مراجع حسابات

  • Demiris ، G. ، Hensel ، BK ، Skubic ، M. ، & Rantz ، M. (2008). الحاجة المتصورة للمقيمين الكبار وتفضيلاتهم لتقنيات استشعار "المنزل الذكي". المجلة الدولية لتقييم التكنولوجيا في الرعاية الصحية ، 24 (1) ، 120-124.
  • جارسيا ، نيو مكسيكو ، رودريغز ، جي جي ، ودي لا توري ديز ، آي (2017). نظام أتمتة المنزل لمراقبة الأنشطة اليومية للحيوانات الأليفة والتحكم فيها. مجلة الذكاء المحيط والحوسبة الإنسانية ، 8 (6) ، 961-972.
  • مان ، مرحاض (2018). التكنولوجيا الذكية للشيخوخة والإعاقة والاستقلال: حالة العلم. جون وايلي وأولاده.

مراقبة جودة الهواء الداخلي والخارجي

تلعب أنظمة مراقبة جودة الهواء الداخلي والخارجي في المنازل الذكية دورًا مهمًا في الحفاظ على بيئة معيشية صحية. تتكون هذه الأنظمة من أجهزة استشعار وأجهزة مختلفة تراقب وتنظم جودة الهواء من خلال الكشف عن الملوثات والمواد المسببة للحساسية والمواد الضارة الأخرى. على سبيل المثال ، قد تشتمل أنظمة التحكم في جودة الهواء الداخلي على مستشعرات ثاني أكسيد الكربون ، وكاشفات الجسيمات ، وأجهزة استشعار الرطوبة ، والتي تعمل معًا لضمان جودة الهواء المثلى داخل المنزل (Liu et al. ، 2). من ناحية أخرى ، يمكن أن توفر أنظمة مراقبة جودة الهواء الخارجي بيانات في الوقت الفعلي عن مستويات التلوث في البيئة المحيطة ، مما يمكّن أصحاب المنازل من اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن استراتيجيات التهوية وتنقية الهواء (Air Quality Egg ، 2018).

يمكن أيضًا دمج أنظمة التحكم في جودة الهواء المنزلي الذكية مع تقنيات أتمتة المنزل الأخرى ، مثل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وأنظمة التهوية ، لضبط الإعدادات تلقائيًا بناءً على مستويات جودة الهواء المكتشفة. لا يؤدي ذلك إلى تحسين الراحة العامة ورفاهية الركاب فحسب ، بل يساهم أيضًا في كفاءة الطاقة والاستدامة من خلال تحسين استخدام موارد التدفئة والتبريد والتهوية (Wang et al. ، 2016).

مراجع حسابات

  • Liu، H.، Zhang، X.، & Maghrabi، R. (2018). مراقبة جودة الهواء الداخلي لتحسين صحة الركاب في منصات مترو الأنفاق باستخدام مؤشر جودة الهواء الخارجي. البناء والبيئة ، 134 ، 1-10.
  • جودة الهواء البيض. (2018). جودة الهواء في البيض: شبكة استشعار جودة الهواء بقيادة المجتمع. استردادها من https://airqualityegg.com/
  • Wang، S.، Yan، C.، & Xiao، F. (2016). تكامل جودة البيئة الداخلية وتحسين استهلاك الطاقة في التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في مبنى المكاتب. الطاقة والمباني ، 129 ، 460-472.

تقنيات المطبخ الذكية

أحدثت تقنيات المطبخ الذكية ثورة في طريقة تحضير الطعام واستهلاكه ، وعززت الكفاءة والراحة والاستدامة. أحد الأمثلة على ذلك هو الثلاجة الذكية ، التي يمكنها تتبع المخزون ، واقتراح الوصفات بناءً على المكونات المتاحة ، وحتى طلب البقالة عند انخفاض الإمدادات (Statista ، 2018). ابتكار آخر هو الفرن الذكي ، والذي يمكن التحكم فيه عن بُعد عبر تطبيق جوال ، مما يسمح للمستخدمين بتسخين الفرن مسبقًا أو ضبط أوقات الطهي من أي مكان (ABI Research ، 2012). بالإضافة إلى ذلك ، توفر أجهزة الطهي الذكية ، مثل آلات Sous-vide وطباخات متعددة ، تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وأنماط الطهي ، مما يضمن نتائج متسقة ولذيذة (مستشعر CO2 ، 2011). علاوة على ذلك ، يمكن أن تتكامل تقنيات المطبخ الذكي مع أنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، مما يتيح استخدام الأجهزة الموفرة للطاقة خلال فترات ارتفاع إنتاج الألواح الشمسية أو انخفاض الطلب على الكهرباء (Smart Grid ، 2013). لا تعمل هذه التطورات على تبسيط عملية الطهي فحسب ، بل تساهم أيضًا في نمط حياة أكثر استدامة وصديقًا للبيئة.

مراجع حسابات

  • ABI Research. (2012). أنظمة أتمتة المنزل. استردادها من https://www.abiresearch.com
  • الشبكة الذكية. (2013). مراقبة الأجهزة والتكامل. استردادها من https://www.smartgrid.gov
  • ستاتيستا. (2018). أجهزة المنزل الذكي في المنازل الأمريكية. استردادها من https://www.statista.com
وصلات خارجية