سنسور هوشمند

سنسور هوشمند چیست

به طور کلی سنسور یا حسگر ابزاری است که به یک محرک فیزیکی خاص واکنش نشان می‌دهد و یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کند. سنسورها در جای جای زندگی ما نقش دارند و در وسایلی مثل خودرو یا تلفن همراه استفاده می‌شوند. سنسور هوشمند نیز کارکردی مشابه دارد و در ساختمان‌های هوشمند، داده‌های یک متغیر فیزیکی مثل رطوبت یا دما را جمع‌آوری می‌کند و از طریق فناوری اینترنت اشیاء به سیستم کنترل مرکزی انتقال می‌دهد تا اقدامات لازم در سیستم مورد نظر انجام بگیرد.

در واقع همانطور که گفته‌ شد سنسور هوشمند رابط بین دنیای فیزیکی و تجهیزات هوشمند است. سیستم‌های هوشمند فقط با وجود سنسورها می‌توانند متغیرهای محیطی را اندازه‌گیری کنند و به دنیای فیزیکی دسترسی داشته باشند. اگر سیستم‌های هوشمند را یک موجود زنده در نظر بگیریم، سنسورها حکم چشم و گوش و به طور کلی حواس پنج‌گانه را دارند. بدون این حواس، موجودات زنده درکی از دنیای اطراف خود نخواهند داشت. اهمیت وجود سنسورها برای عملکرد صحیح سیستم‌های هوشمند نیز دقیقا به همین دلیل است.

سنسورهایی که در خانه‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولا اندازه‌ی کوچکی دارند تا در قسمت‌های مختلف خانه بدون این که دیده شوند قرار بگیرند. همچنین با قیمت پایین‌تری به نسبت سایر تجهیزات هوشمند عرضه می‌شوند تا بتوان در تعداد بالا از آن‌ها استفاده کرد. اما چیزی که سنسورها را از هم متمایز می‌کند، حساسیت آن‌ها به یک متغیر خاص است. به همین دلیل برای هر یک از سیستم‌های هوشمند سنسورهای خاصی تعبیه می‌شوند. در نهایت این سنسورها می‌توانند از طریق اینترنت اشیاء با یکدیگر و با سایر تجهیزات ارتباط برقرار کرده و داده‌های دریافتی خود از محیط را به اشتراک بگذارند.

در ادامه با انواع سنسور هوشمند و کاربردهای خاص هر کدام آشنا می‌شویم.

انواع سنسور هوشمند

در بازار تجهیزات هوشمند می‌توان انواع متفاوتی از سنسور هوشمند را یافت که هر کدام برای اندازه‌گیری و نظارت بر متغیر فیزیکی خاصی ساخته شده است. از مهم‌تربن انواع سنسور هوشمند می‌توان به این موارد اشاره کرد:

سنسور حرکتی

این سنسور قادر به تشخیص حرکت افراد و اشیاء است که در سیستم‌های مختلفی در خانه‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد. با فعال‌سازی این سنسور در تجهیزات هوشمندی مثل سیستم روشنایی هوشمند یا سیستم سرمایش و گرمایش هوشمند، سیستم کنترل این تجهیزات را فقط در صورت حضور افراد روشن می‌کند و زمانی که کسی در خانه یا اتاق حضور نداشته باشد برای صرفه‌جویی در انرژی، تجهیزات به طور خودکار خاموش می‌شوند. البته که عملکرد سیستم‌های مختلف خانه بستگی به سناریونویسی‌های شما دارد.

سنسور حرکتی یکی از اجزای اصلی سیستم امنیتی هوشمند نیز هست. با فعال‌سازی این سنسور وقتی در خانه حضور ندارید در صورت ورود غیر مجاز یا تشخیص کوچک‌ترین حرکت مشکوکی، سیستم امنیتی فعال شده و به شما گزارش داده‌ می‌شود. همچنین بسیاری از افراد سنسور حرکتی را برای محافظت از اشیای با ارزش استفاده می‌کنند تا از هر گونه جا به جایی این اشیاء مطلع شوند.

سنسورهای حرکتی در انواع مختلفی ساخته می‌شوند که برخی از آن‌ها با مادون قرمز یا امواج رادیویی و یا امواج فراصوت کار می‌کنند و برخی نیز از دوربین برای تشخیص حرکت استفاده می‌کنند.

سنسور دما

با استفاده از سنسورهای دما، وضعیت هوای محیط کنترل می‌شود. وجود سنسورهای دما در سیستم سرمایشی و گرمایشی برای کنترل خودکار دمای محیط ضروری است. سنسور دما داده‌های مربوط به دمای محیط را جمع‌آوری می‌کند و در اختیار کنترلر مرکزی قرار می‌دهد تا ترموستات هوشمند متناسب با دمای محیط عمل کند. برای مثال در روزهای گرم تابستان می‌توانید با تعیین محدوده دمایی 22 درجه، دمای محیط خانه را در همین محدوده حفظ کنید. هرگاه دمای محیط از محدوده مورد نظر شما فراتر برود، سنسور دما این موضوع را شناسایی کرده و به سیستم کنترل مرکزی اطلاع می‌دهد.

سنسور دما در محافظت از زیرساخت خانه نیز کاربرد دارد. مثلا زمانی که دما کاهش زیادی داشته باشد و نزدیک به صفر درجه برسد، سناریوی ضد یخ اجرا شده و موتورخانه روشن می‌شود. سپس دمای آب در لوله‌ها افزایش یافته و از یخ زدگی و شکستن لوله‌ها جلوگیری می‌شود. البته پس از افزایش دما موتورخانه خاموش شده تا مصرف انرژی در بهینه‌ترین حالت ممکن قرار بگیرد.

سنسور شدت نور

سنسور شدت نور توانایی سنجش شدت نور موجود در محیط را دارد. شدت تابش نور خورشید در ساعات مختلف روز و در فصل‌های مختلف به یک اندازه نیست. سیستم روشنایی هوشمند برای اطلاع از میزان شدت نور محیط از سنسور تشخیص شدت نور کمک می‌گیرد. با داده‌های جمع‌آوری شده‌ توسط این سنسور، شدت روشنایی لامپ‌ها متناسب با مقدار نور موجود در محیط خواهد بود. مثلا هنگام ظهر که نور خورشید بیشتر است، سنسور این موضوع را تشخیص داده‌ و به هاب مرکزی گزارش می‌دهد. حالا سیستم روشنایی هوشمند چراغ‌ها را خاموش و پرده‌های برقی را باز می‌کند. به کارگیری این سنسور در طولانی‌مدت تاثیر زیادی بر کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها خواهد داشت. در واقع تشخیص شدت نور موجود در محیط وظیفه‌ی سنسور نور است اما این که باید با داده‌های جمع‌آوری شده توسط این سنسور چه کنیم کاملا به سناریونویسی و نیازهای ما بستگی دارد.

سنسور رطوبت

این سنسور معمولا به همراه سنسور دما برای جمع‌آوری اطلاعات مربوط به آب و هوا و میزان رطوبت محیط استفاده می‌شود. سنسور رطوبت یکی از اجزای اصلی سیستم آبیاری هوشمند است که به کمک آن میزان رطوبت خاک و هوا را اندازه‌گیری می‌کنند.

سنسور درب و پنجره

این سنسور از دو قسمت مجزا تشکیل شده‌ که هنگام بسته بودن پنجره کنار هم قرار می‌گیرند. در صورت باز شدن پنجره این دو قسمت از هم جدا می‌شوند. و اگر این سنسور فعال باشد، باز شدن پنجره به هاب مرکزی گزارش داده‌ می‌شود. سنسور درب و پنجره معمولا در سیستم امنیتی هوشمند به کار می‌رود. اما ترموستات هوشمند نیز از این سنسور برای صرفه‌جویی در انرژی و کاهش هزینه‌ها استفاده می‌کند. اگر درب یا پنجره‌ای باز مانده باشد ترموستات هوشمند برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی به طور خودکار خاموش می‌شود. از طرف دیگر با وجود این سنسور وقتی در خانه حضور نداریم یا وقتی کودک‌مان در اتاق دیگری است، می‌توانیم از راه دور از باز یا بسته‌ بودن‌ پنجره مطلع شویم. و البته که هر گونه باز شدن ناخواسته‌ و ناگهانی پنجره به تلفن همراه ما گزارش داده‌ می‌شود.

سنسور دود و نشت گاز

سنسور دود و نشت گاز در سیستم امنیتی هوشمند ساختمان‌ها و سیستم اطفاء حریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. اطلاع به موقع از وقوع آتش‌سوزی و نشت گاز می‌تواند از بروز خسارات جبران‌ناپذیری جلوگیری کند. با تشخیص آتش‌سوزی یا نشت گاز توسط این سنسورها، سیستم کنترل مرکزی بر اساس سناریونویسی شما زنگ هشدار را به صدا درمی‌آورد یا سیستم اطفاء حریق را فعال کرده و جریان اصلی برق و گاز را قطع می‌کند و با آتش‌نشانی تماس می‌گیرد. سناریونویسی برای این موقعیت‌ها به ترجیحات شما بستگی دارد اما چیزی که مشخص است اهمیت وجود چنین سنسورهایی در ساختمان‌هاست.

سنسور نشت آب

با ترکیدن‌ لوله‌ها و نشت آب، خسارت‌های زیادی به ملک و سایر لوازم داخل منزل وارد می‌شود. به خصوص اگر کسی در خانه حضور نداشته باشد و در غیاب افراد نشت آب به مرور بد و بدتر شود. با نصب سنسور نشت آب در نقاط حساس خانه خیلی زود از کوچک‌ترین خرابی‌ها مطلع می‌شویم و می‌توانیم قبل از این که کار لوله‌ها به جاهای باریک بکشد اقدامات لازم را انجام دهیم.

سنسور هوشمند مراقبت از گیاه

سنسورهای هوشمند علاوه بر تامین امنیت و ایجاد آرامش در محیط خانه، برای نگهداری و مراقبت از باغچه یا گیاهان نیز گزینه‌های بسیار خوبی در اختیار ما قرار می‌دهند. برخی از دستگاه‌های هوشمند با بهره‌مندی از چند سنسور در یک پک، بسیاری از دردسرهای نصب و هزینه‌ها را کم کرده‌اند. در واقع با وجود این سنسورها بالاخره می‌توانیم زبان گیاهان را بفهمیم و فاکتورهایی مثل رطوبت، نور، دما و مقدار مواد مغذی درون خاک را اندازه‌گیری کنیم. چنین اطلاعاتی این امکان را به ما می‌دهند که مناسب‌ترین زمان برای آبیاری گیاهان را انتخاب کنیم، به موقع خاک را تعویض کرده‌ یا به آن کود اضافه کنیم و با اندازه‌گیری این فاکتورها از پوسیدگی یا پژمرده شدن‌ گیاهان جلوگیری کنیم. حتی می‌توانیم از راه دور وضعیت گیاه و خاک را بررسی کرده و در صورت نیاز سناریوی آبیاری را اجرا کنیم.

این موارد فقط چند نمونه از سنسورهای هوشمند بودند که در ساختمان‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند. سنسورها در انواع مختلف و با کاربردهای متنوعی ساخته‌ می‌شوند اما اغلب آن‌ها مزایا و فواید مشترکی دارند.

مزایای سنسور هوشمند

سنسورهای هوشمند در واقع چشم و گوش هر سیستم هوشمندی هستند. عملکرد صحیح تمام تجهیزات هوشمند وابسته‌ به اطلاعاتی است که سنسورها از محیط اطراف خود جمع‌آوری می‌کنند. در واقع تجهیزات هوشمند بدون وجود سنسورها توانایی برقراری ارتباط با محیط فیزیکی را از دست می‌دهند. به غیر از این ویژگی حیاتی از مهم‌ترین مزایای سنسورهای هوشمند می‌توان به این موارد اشاره کرده:

تامین امنیت

سنسورها با دریافت داده‌های مربوط به دود، دما، نشت گاز و آب و همچنین وقوع اتفاقاتی مثل ورود غیرمجاز یا شکستن‌ شیشه‌ها و باز ماندن پنجره‌ها، خطرات بسیار زیادی را در اطراف ما کنترل می‌کنند. در صورت وقوع هر کدام از این اتفاقات سنسورها به سرعت سیستم کنترل مرکزی را مطلع می‌کنند تا تجهیزات هوشمند با توجه به سناریوهایی که از پیش تعیین شده‌ اقدامات لازم را انجام دهند.

کاهش مصرف انرژی و هزینه

شاید در نگاه اول استفاده از سنسورهای هوشمند تاثیر چندانی در کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها نداشته باشد. اما مطمئن باشید در طولانی مدت و به خصوص در موقعیت‌های خاصی مثل نشت آب، شاهد تاثیر سنسورهای هوشمند بر کاهش هزینه‌ها و صرفه‌جویی در انرژی خواهید بود. برای مثال با وجود سنسورهای هوشمند هیچ چراغی بی‌دلیل روشن نمی‌ماند، سیستم سرمایشی و گرمایشی در محدوده دمایی مورد نظر شما عمل می‌کند و در صورت باز ماندن پنجره و اتلاف انرژی، اطلاعات لازم در اختیار سیستم کنترل مرکزی قرار می‌گیرد.

دسترسی به داده‌های محیطی

با وجود سنسورهای هوشمند حتی زمانی که در خانه حضور نداریم نیز اطلاعات دقیقی از وضعیت خانه در اختیار داریم. می‌توانیم در راه منزل دمای خانه را چک کنیم تا اگر بیش از حد گرم و یا سرد بود، ترموستات هوشمند را فعال کنیم. در واقع وجود این سنسورها این امکان را به ما می‌دهد تا از راه دور و به طور لحظه‌ای از تغییرات، خطرات احتمالی و وضعیت کلی محیط خانه مطلع شویم. اگر هنوز تصمیمی برای خرید سنسورها و تجهیزات هوشمند نگرفته‌اید، می‌توانید از دستگاه‌های هوشمند که مجهز به چندین سنسور هستند شروع کنید. اینگونه می‌توانید تنها با یک دستگاه متغیرهایی مثل دما، نور، حرکت، رطوبت، دود و… را اندازه‌گیری و کنترل کنید و فقط با نصب یک دستگاه چندین سنسور هوشمند در اختیار داشته باشید.

هماهنگی با سایر تجهیزات هوشمند

در واقع ویژگی اصلی سنسورهای هوشمند که کاربردها و قابلیت‌های آن را به طور چشم‌گیری گسترش داده، امکان همگام‌سازی و اتصال آن به دیگر تجهیزات هوشمند است. با اتصال سنسور هوشمند به سیستم کنترل مرکزی، داده‌های جمع‌آوری شده‌ توسط سنسور این امکان را فراهم می‌کند تا تجهیزات به طور خودکار و با توجه به سناریوهای از پیش تعیین شده‌ اقدامات لازم را انجام دهند. مثلا اگر در روزهای تابستان محدوده دمایی 23 درجه مد نظر شما باشد، در صورت افزایش دمای خانه، کار سنسور فقط با تشخیص این افزایش دما تمام نمی‌شود و در مرحله بعدی این اطلاعات در اختیار هاب مرکزی قرار می‌گیرد تا ترموستات هوشمند فعال شود.

جمع‌بندی

سنسور هوشمند به عنوان رابط بین دنیای فیزیکی و تجهیزات هوشمند، نقش حواس پنجگانه را در یک خانه هوشمند ایفا می‌کند. انگار که خانه با وجود این سنسورها قابلیت این را پیدا می‌کند که فضای درون و بیرون خود را به خوبی درک و احساس کند. ما هم با استفاده از سنسورهای هوشمند به طور مستقیم از نیازها و مشکلات موجود در خانه مطلع می‌شویم و علاوه بر این، مسئولیت انجام بخشی از فعالیت‌های روزمره را نیز بر عهده سنسورها می‌گذاریم. مسئولیت‌هایی مثل روشن و خاموش کردن چراغ‌ها و کنترل شدت نور موجود در خانه.

مطمئنا با پیشرفت فناوری‌ها، سنسورهای هوشمند به عرصه‌های مختلفی وارد شده‌ و در آینده‌ای نه چندان دور طیف گسترده‌تری از نیازهای ما را برطرف می‌کنند. البته که همین حالا هم در محصولات، صنایع، مشاغل و ساختمان‌های زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربردهای فراوانی دارند.