پروتکل KNX خانه هوشمند

در پیاده سازی و اجرای یک خانه هوشمند از پروتکل های متفاوتی استفاده می شود، که پروتکل KNX یکی از محبوب ترین این پروتکل هاست. KNX پروتکل استاندارد ارتباطی مبتنی بر OSI بوده که جهت هوشمند سازی ساختمان طراحی گردیده است. این استاندارد در قیاس با سه پروتکل قبلی که در این خصوص موجود بوده، EHS،Batibus ، EIB موفقیت و محبوبیت بیشتری را کسب کرده و هر روزه تعداد دوستداران بیشتری پیدا می کند. این استاندارد توسط انجمن KNX مدیریت و اداره می شود و تمامی شرکت های تولید کننده محصولات خانه هوشمند که محصولات KNX تولید می کنند زیر نظر و عضو این انجمن می باشند.
این استاندارد بر اساس پروتکل ارتباطی EIB می باشد، که با لایه های فیزیکی، روش های پیکربندی و تجارب کاربردی دو پروتکل Batibus و EHS تلفیق گردیده است.
KNX بستر های ارتباطی متنوع و زیادی را تحت پوشش قرار می دهد که عبارتند از:
1. شبکه برق ساختمان ( برگرفته از استانداردهای EHS و EIB و تقریبا شبیه پروتکل X10 و پروتکل PLCBus عمل می کند)
2. استفاده از شبکه اترنت ( با عناوین EIB net/IP و KNX net/IP نیز از آن یاد می شود)
3. کابل های زوج سیم به هم تابیده ( برگرفته از EIB و Batibus )
4. بستری بر پایه امواج رادیویی و وایرلس ( KNX-RF )
5. اینفرارد

این پروتکل طوری طراحی شده تا مستقل از سخت افزار عمل کند، این بدین معناست که یک وسیله KNX با توجه به نحوه پیاده سازی و طراحی سیستم قابلیت کنترل شدن با یک میکروکنترلر ۸ بیتی تا یک PC را داراست.
رایج ترین شکل استفاده از پروتکل هوشمندسازی KNX استفاده با کابل زوج سیم به هم تابیده می باشد.
KNX به عنوان یک استاندارد باز مورد تائید:
استاندارد بین المللی (ISO / IEC 14543-3)
استاندارد کانادا (CSA-ISO/IEC 14543-3)
استاندارد اروپا (CENELEC EN 50090 و CEN EN 13321-1)
چین گوا بیائو (GB / T 20،۹۶۵) [۱]
انجمن KNX، تا ۱ مارس ۲۰۱۴ ، ۳۳۹ عضو از ۳۷ کشور مختلف دنیا داشته است. علاوه بر این قراردادهای همکاری این انجمن با ۳۰۰۰۰ شرکت نصب کننده تجهیزات و ۶۰ دانشگاه صنعتی و ۱۵۰ موسسه آموزشی نمود استقبال بی نظیر از این پروتکل استاندارد می باشد.
در صورتی که فلگ مربوط به مقصد از نوع DT باشد پیام و فرمان بصورت مولتی کست خواهد بود. R2 تا R0 برای هر مسیر مثل TTL در IP متغییر است. منبع همیشه یه آدرس فیزیکی دارد اما مقصد می تواند علاوه بر داشتن یک آدرس فیزیکی آدرس گروهی نیز داشته باشد. ۰ منطقی در این حالت ۳۰ ولت مستقیم بوده و یک منطقی برقرار نبودن این حالت می باشد.
انتقال اطلاعات از طریق کابل زوج سیم
زوج سیم به هم تابیده از سیگنال های تفاضلی با سرعت ۹۶۰۰ بیت بر ثانیه استفاده می کند. مقاومت یک موج ایده آل در فرکانس ۱۰۰ کیلو هرتز تقریبا ۱۲۰ اهم می باشد. مقاومت خط در ۱۲۰ اهم در کیلومتر ماکزیمم ۷۵ اهم بر کیلومتر می باشد. حداکثر ظرفیت خط به خط ۸۰۰ پیکو فاراد بر متر می باشد. ظرفیت خازنی بالا نسبیت مستقیم با کوتاه بودن طول کابل دارد. ولتاژ خط ۳۰ VDC و ۲۵ میلی آمپر است. وسایلی که قسمت های فیزیکی یکسانی دارند بصورت ۸ بیتی آدرس دهی می شوند و تا حداکثر ۵۷۶۰۰ نود شبکه را پوشش می دهد. ماکزیمم طولی که ساپورت می کند بدون استفاده از رپیتر ۱۰۰۰ متر می باشد اما با رپیتر خط می توان ۴ بخش را به هم متصل کرد و طول خط را تا ۴۰۰۰ متر افزایش داد. در این پروتکل استفاده از لوپ جایز نیست.
حالت های پیکربندی KNX
وسایل KNX ای به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
وسایل A-mode یا Automatic mode :
این وسایل بصورت اتوماتیک خود را در شبکه تنظیم می کنند و این امکان وجود دارد که به راحتی توسط کاربر نصب شوند.
وسایل E-mode یا Easy mode
وسایلی هستند که آموزش‌های ابتدایی برای تصب نیار دارند. رفتار آنها از پیش برنامه‌ریزی شده‌است. با این وجود پارامترهای قابل برنامه‌ریزی نیز دارند که متناسب با نیاز کاربر تعریف می‌شوند.
وسایل S-Mode یا System mode :
وسایلی هستند که در طراحی و اجرای سیستم‌های اتوماسیون ساختمان BMS سفارشی به‌کار گرفته می‌شوند. تجهیزات S-Mode پیش‌فرض اولیه‌ای نداشته و بایستی توسط یک متخصص نصب و برنامه‌ریزی شوند.
چرا KNX ؟
KNX یک استاندارد بین المللی کنترل هوشمند ساختمان است که از سال ۲۰۰۶ تا کنون رشد چشمگیری داشته و به راحتی امکان برنامه ریزی و یکپارچه سازی تجهیزات با برندهای مختلف را تحت یک نرم افزار واحد در اختیار می گذارد.
KNX تنها استاندارد باز جهانی برای کنترل ساختمان و اتوماسیون خانگی ست که تا ۶۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و بازماندهای کربنی ساختمان ها را کاهش می دهد، که این به معنای یک تکنولوژی سبز و پایدار است که براحتی در هوشمندسازی ساختمان های بزرگ و کوچک قابل استفاده و پیاده سازی می باشد. تا به امروز ۳۵۰ شرکت مطرح در دنیا محصولات خود را بر پایه این استاندارد طراحی و عرضه می نمایند که از جمله آنها برند Zennio اسپانیاست.
استاندارد KNX مورد تائید موسسات استاندارد جهانی بسیاری از جمله:
• European Standard (CENELEC EN 50090 and CEN EN 13321-1)
• International Standard (ISO/IEC 14543-3)
• Chinese Standard (GB/Z 20965)
• US Standard ( ANSI/ASHRAE 135)
این استاندارد به علت مزایای فوق العاده ای که دارد مورد استقبال بسیاری از برندهای مطرح و شرکت های تولید کننده سیستم های خانه هوشمند، تجهیزات تهویه مطبوع، وسایل صوتی و تصویری و لوازم خانگی ( LG,Sumsung) و تجهیزات انرژی خورشیدی و… بوده که همگی تلاش بر این دارند تا محصولات جدید خود را همراه با این پروتکل به بازار عرضه نمایند.
مزایای هوشمندسازی ساختمان با پروتکل استاندارد KNX بر سایر پروتکل ها:
• این یک استاندارد جهانیست و به این دلیل آینده ای کاملا تضمین شده و رو به رشد دارد.
• محصولاتی که تحت لیسانس KNX تولید می شوند به راحتی قابلیت تعامل و ارتباط بین آنها گارانتی می شود.
• KNX علاوه بر استفاده در بخش تجهیزات و تاسیسات خانگی و ساختمان براحتی قابل استفاده جهت کنترل لوازم خانگی می باشد.
• KNX این قابلیت را در اختیار شما می گذارد که در کمال آسودگی از بسترهای ارتباطی مختلف استفاده نمایید.
• KNX می تواند یا سیستم های دیگر ترکیب شده و ارتباط برقرار کند.
• KNX از هرگونه تکنولوژی نرم افزاری و سخت افزاری مستقل بوده و به راحتی بین آنها ارتباط ایجاد می کند.

در شکل زیر نحوه قرار گیری داده ها در یک فریم بر اساس پرتکل KNX ارائه شده است.