هوشمندسازی به روش اینترنت اشیا (IOT)

خانه هوشمند خانه ای است که از دستگاه ها و فناوری های مختلفی برای خودکارسازی و کنترل جنبه های مختلف خانه مانند روشنایی، دما، امنیت، سرگرمی و غیره استفاده می کند. یک خانه هوشمند می تواند خانه را راحت تر، کارآمدتر و ایمن تر کند. همچنین می تواند به صرفه جویی در انرژی و هزینه کمک کند.

یکی از فناوری‌های کلیدی که خانه‌های هوشمند را فعال می‌کند، اینترنت اشیا (IoT) است. اینترنت اشیا شبکه ای از دستگاه های متصل است که می تواند داده ها را از دنیای فیزیکی جمع آوری، انتقال و پردازش کند. دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند از حسگرها، محرک‌ها، دوربین‌ها، پوشیدنی‌ها، لوازم خانگی، وسایل نقلیه و موارد دیگر متفاوت باشند. دستگاه های اینترنت اشیا می توانند با یکدیگر و با سرویس های مبتنی بر ابر با استفاده از پروتکل های مختلف اینترنت اشیا ارتباط برقرار کنند.

پروتکل های اینترنت اشیا قوانین و استانداردهایی هستند که بر تبادل داده و ارتباطات بین دستگاه های اینترنت اشیا حاکم هستند.

پروتکل های اینترنت اشیا را می توان به دو دسته تقسیم کرد: پروتکل های شبکه اینترنت اشیا و پروتکل های داده اینترنت اشیا.

پروتکل های شبکه عمدتاً بر انتقال اطلاعات تمرکز دارند، در حالی که پروتکل های داده عمدتاً بر تبادل اطلاعات متمرکز هستند.

برخی از پروتکل های رایج شبکه اینترنت اشیا عبارتند از:

CoAP: Constrained Application Protocol یک پروتکل سبک وزن است که از یک مدل درخواست/پاسخ برای برقراری ارتباط بین دستگاه های محدود شده از طریق UDP استفاده می کند. CoAP همچنین از ویژگی‌های مشاهده و چندپخشی پشتیبانی می‌کند تا انتقال و همگام‌سازی کارآمد داده را فعال کند.

MQTT: Message Queuing Telemetry Transport یک پروتکل انتشار/اشتراک است که از یک واسطه برای مسیریابی پیام ها بین ناشران و مشترکین از طریق TCP/IP استفاده می کند. MQTT همچنین از سطوح QoS، حفظ پیام ها و پیام های آخرین اراده برای اطمینان از تحویل مطمئن و ایمن داده ها پشتیبانی می کند.

Zigbee : Zigbee یک پروتکل بی سیم است که از توپولوژی مش برای اتصال دستگاه های کم مصرف در فواصل کوتاه استفاده می کند. Zigbee همچنین از خوشه ها و ویژگی ها برای تعریف عملکرد و رفتار دستگاه ها پشتیبانی می کند. Zigbee با استاندارد IEEE 802.15.4 سازگار است و در باند فرکانسی 2.4 گیگاهرتز کار می کند.

برخی از پروتکل های رایج داده اینترنت اشیا عبارتند از:

AMQP: Advanced Message Queuing Protocol یک پروتکل باینری است که از مبادلات و صف ها برای مسیریابی پیام ها بین تولیدکنندگان و مصرف کنندگان استفاده می کند. AMQP همچنین از اتصالات و کلیدهای مسیریابی برای فیلتر کردن پیام ها بر اساس معیارهای خاص پشتیبانی می کند. AMQP برای کارایی بالا و قابلیت اطمینان طراحی شده است.

MQTT-SN: MQTT برای شبکه های حسگر گونه ای از MQTT است که برای شبکه های با پهنای باند کم و غیرقابل اعتماد بهینه شده است. MQTT-SN از هدرهای بسته کوتاه تری استفاده می کند و از حالت های پخش و خواب برای کاهش مصرف انرژی پشتیبانی می کند. MQTT-SN می تواند از طریق UDP، TCP/IP، Zigbee یا سایر ترابری ها کار کند.

XMPP: Extensible Messaging and Presence Protocol یک پروتکل مبتنی بر XML است که از یک استاندارد باز برای ارتباط بلادرنگ بین کلاینت ها از طریق TCP/IP استفاده می کند. XMPP همچنین از افزونه‌ها برای افزودن ویژگی‌ها و قابلیت‌های اضافی پشتیبانی می‌کند. XMPP به طور گسترده برای پیام رسانی فوری، حضوری، صوتی و چت تصویری استفاده می شود.

با استفاده از پروتکل های اینترنت اشیا، خانه های هوشمند می توانند به مزایای مختلفی دست یابند، از جمله:

• امنیت: خانه های هوشمند می توانند با استفاده از تأیید بیومتریک یا دیجیتال از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کنند. آنها همچنین می توانند در صورت تلاش برای نفوذ یا آتش سوزی به کاربران یا مقامات هشدار دهند. خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند با سایر سیستم‌های امنیتی مانند دوربین‌ها، دزدگیرها یا قفل‌ها ادغام شوند تا حفاظتی جامع از ملک ایجاد کنند.
• استفاده از فضا: خانه های هوشمند می توانند استفاده از فضا را با استفاده از حسگرهای اشغال برای نظارت بر نحوه استفاده از مناطق مختلف بهینه کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند داده‌های بی‌درنگ درباره در دسترس بودن و رزرو اتاق‌های جلسه، میز، یا پارکینگ ارائه دهند. خانه های هوشمند همچنین می توانند چیدمان یا طراحی فضا را بر اساس الگوهای استفاده و ترجیحات تنظیم کنند.
• بهره وری انرژی: خانه های هوشمند می توانند با استفاده از ترموستات های هوشمند، روشنایی و وسایلی که می توانند تنظیمات خود را بر اساس اشغال، دما یا برنامه تنظیم کنند، مصرف انرژی را کاهش دهند. خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی برای تولید برق خود و کاهش ردپای کربن استفاده کنند.
• سلامت و رفاه کارکنان: خانه‌های هوشمند می‌توانند کیفیت هوای داخل خانه را با استفاده از سیستم‌های تهویه هوشمند، فیلتراسیون یا رطوبت‌رسانی که می‌توانند سطوح آلاینده‌ها، آلرژن‌ها یا رطوبت را نظارت و کنترل کنند، بهبود بخشند. خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند نور، دما یا سطح سر و صدا را بر اساس ترجیحات فردی یا ریتم‌های شبانه‌روزی ارائه دهند. خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند با استفاده از مبلمان هوشمند مانند میزهای ایستاده یا صندلی‌های ارگونومیک که می‌توانند ارتفاع یا وضعیت بدن خود را تنظیم کنند، فعالیت بدنی را تشویق کنند.
• بهره وری و همکاری کارکنان: خانه های هوشمند می توانند عملکرد و خلاقیت کارکنان را با استفاده از دستیارهای هوشمند، مانند چت بات ها یا دستیارهای صوتی، که می توانند اطلاعات، راهنمایی یا بازخورد ارائه دهند، افزایش دهند. خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند ارتباطات و کار گروهی را با استفاده از ابزارهای همکاری هوشمند، مانند کنفرانس ویدیویی، اشتراک‌گذاری صفحه، یا اشتراک فایل تسهیل کنند.  خانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند با استفاده از ابزارهای تحلیلی هوشمند که می‌توانند بینش‌ها و پیشنهادات ارائه دهند، نوآوری را تقویت کنند.