Κτιριακός αυτοματισμός έξυπνου κτιρίου με εφαρμογή του πρωτοκόλλου ΚΝΧ

Abstract

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την μελέτη και εγκατάσταση κτηριακού αυτοματισμού με την χρήση του πρωτοκόλλου KNX, στο πλαίσιο της υλοποίησης έξυπνου σπιτιού. Αναλύονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά και οι προδιαγραφές των δομικών στοιχείων της εγκατάστασης που επιλέχθηκαν, ενώ ταυτόχρονα παραθέτονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Οι γνωστότερες εκ των εμπορικά διαθέσιμων λύσεων και τεχνολογίες για αυτοματισμούς κτηρίου εξετάστηκαν ως προς τις δυνατότητές τους, την συμβατότητά τους, την διαλειτουργικότητά τους, τις δυνατότητες επέκτασής τους, τον τρόπο προγραμματισμού τους, το κόστος τους, την αρχιτεκτονική τους, την ανθεκτικότητα και την συνδεσιμότητα που παρέχουν. Οι τεχνολογίες και τα πρωτόκολλα του διαδικτύου των πραγμάτων που μελετήθηκαν είναι τα Ethernet, Dupline, BACnet, Insteon, EnOcean, Wi-Fi, 6LowPAN, Bluetooth, Thread, Zigbee και Z-Wave. Εξ αυτών των τεχνολογιών, ως βασικό πρωτόκολλο επιλέχθηκε το KNX ως το καταλληλότερο για την παρούσα εγκατάσταση, το οποίο για την εσωτερική λειτουργία του χρησιμοποιεί με την σειρά του το πρωτόκολλο Ethernet. Επίσης, εξετάσθηκαν τα σχέδια του υπό μελέτη κτηρίου, η διαμόρφωση των χώρων, τα υλικά που το απαρτίζουν, αλλά και τα φορτία (ισχυρά και ασθενή) κάθε χώρου της οικίας. Κατά την μελέτη αυτή, λήφθηκε υπόψιν το τελευταίο πρότυπο του ΕΛΟΤ, αλλά και οι βέλτιστες πρακτικές που εφαρμόζονται. Βάσει της άνωθεν βιβλιογραφικής έρευνας, αρχικά υλοποιήθηκαν οι απαιτούμενες πειραματικές διατάξεις για την εξακρίβωση της συμβατότητας και διαλειτουργικότητας των υπομονάδων του συστήματος, πραγματοποιήθηκε προσαρμογή αυτών για τις συγκεκριμένες ανάγκες του υπό μελέτη κτηρίου και τέλος ο τελικός προγραμματισμός του KNX και η εγκατάσταση του συστήματος. O προγραμματισμός του KNX πραγματοποιήθηκε μέσω της σουίτας λογισμικού ETS5 ενώ τα σχέδια του κτηρίου υλοποιήθηκαν στο AutoCad. Κατά τον προγραμματισμό του KNX, μετά την διευθυνσιοδότηση των υποσυστημάτων υλοποιήθηκαν βασικά σενάρια για έλεγχο του συνόλου των έξυπνων συσκευών και του συστήματος ασφαλείας της οικίας. Κατά το πρώτο σενάριο πραγματοποιείται έλεγχος (ON/OFF) όλων των φωτιστικών σημείων της εγκατάστασής μας, τοπικά για τους επιμέρους χώρους της οικίας (δωμάτια, κουζίνα κ.λπ.) και συνολικά από τις οθόνες για όλα τα κυκλώματα της εγκατάστασής μας. Κατά το δεύτερο πραγματοποιείται έλεγχος στάθμης φωτισμού (Dimming) για επιλεγμένες ομάδες φωτιστικών σημείων. Στο τρίτο σενάριο εκτελείται έλεγχος (OPEN/CLOSE) για κάθε ρόλο της εγκατάστασης τοπικά αλλά και από τις οθόνες. Στο τέταρτο σενάριο εκτελείται έλεγχος θέρμανσης της οικίας με setpoint για την επιθυμητή θερμοκρασία και μπουτόν αυξομείωσης αυτής κατ’ επιλογή σε διαστήματα των 0.5 βαθμών Κελσίου. Στο πέμπτο σενάριο, ως λειτουργία Master ON/OFF πραγματοποιείται έλεγχος (ON/OFF) του συνόλου των κυκλωμάτων φωτισμού, των ρολών, της θέρμανσης, του εξωτερικού φωτισμού και του συναγερμού κατά την άφιξη ή την αναχώρηση του χρήστη από την οικία. Τέλος, στο έκτο και τελευταίο σενάριο ελέγχονται και ενεργοποιούνται αντίστοιχα τα φωτιστικά σημεία Alarm κατά την εκδήλωση ενδεχόμενου συναγερμού.