استاندارد KNX چیست؟

KNX یک استاندارد باز (مطابق با EN 50090، ISO/IEC 14543) برای اتوماسیون ساختمانی در بخش‌های تجاری و مسکونی است. دستگاه‌های KNX قابلیت مدیریت نورپردازی، پرده و شاتر، سیستم‌های گرمایش و سرمایش (HVAC)، سیستم‌های امنیتی، مدیریت انرژی، صدا و تصویر، لوازم خانگی، نمایشگرها، کنترل از راه دور و سایر وظایف را دارند. KNX از سه استاندارد پیشین تکامل یافته است؛ پروتکل سیستم‌های منزل اروپا (EHS)، BatiBUS و نصب باس اروپایی (EIB یا Instabus).

استاندارد KNX یک استاندارد شبکه است که نام‌گذاری آن از کلمات Konnex گرفته شده است. این پروتکل توسط انجمن KNX مدیریت می‌شود. طراحی این استاندارد به صورت یک پروتکل ارتباطی گسترده برای اتوماسیون ساختمان های اداری و خانگی صورت گرفته و بر پایه‌ی پروتکل ارتباطات شبکه مبتنی بر OSI عمل می‌کند.

این سیستم می‌تواند از انواع پروتکل های ارتباطی شبکه مانند زوج چرخشی (در ساختار درختی، خطی یا ستاره‌ای)، خط انتقال برق، امواج رادیویی یا لینک‌های پروتکل اینترنت (IP) استفاده کند. در این شبکه، دستگاه‌ها به صورت برنامه‌های توزیع‌شده عمل می‌کنند و تعامل فشرده‌ای امکان‌پذیر است. این تعامل از طریق مدل‌های همکاری با انواع استاندارد نقاط داده و اشیاء پیاده‌سازی شده و کانال‌های منطقی دستگاه را مدل می‌کند.

تاریخچه استاندارد KNX

استاندارد KNX ریشه در سه استاندارد قبلی دارد – پروتکل سیستم های خانگی اروپایی (EHS)، BatiBUS، و اتوبوس نصب اروپایی (EIB یا Instabus). این سه استاندارد در سال 1999 توسط انجمنی از تولیدکنندگان به نام انجمن Konnex در یک استاندارد ادغام شدند – Konnex (KNX). در سال 2002 استاندارد KNX به عنوان یک استاندارد بین المللی تحت استاندارد ISO/IEC 14543-3 تایید شد. بعداً انجمن Konnex به انجمن KNX تغییر نام داد.

برخی از نقاط عطف کلیدی در تاریخ استاندارد KNX عبارتند از:

• 1990 – استانداردهای EHS و BatiBUS معرفی شدند
• 1997 – انجمن اتوبوس نصب اروپا برای توسعه استاندارد EIB تشکیل شد
• 1999 – انجمن Konnex برای ادغام EHS، BatiBUS و EIB در KNX تشکیل شد.
• KNX – 2002 – به عنوان استاندارد بین المللی ISO/IEC 14543-3 تایید شد
• 2006 – انجمن KNX فعالیت های خود را به چین و سایر بخش های آسیا گسترش داد
• KNX Easy – 2014 – و KNX Secure معرفی شدند
• 2016 – پروتکل اینترنت KNX (KNX IP) معرفی شد

در طول سال‌ها، استاندارد KNX با افزودنی‌هایی مانند KNX RF، KNX IP، KNX Secure و KNX Easy به سرعت تکامل یافته است. از سال 2022، استاندارد KNX در بیش از 200000 پروژه ساختمانی در سراسر جهان استفاده می شود.

ویژگی های کلیدی KNX

برخی از ویژگی ها و مزایای کلیدی استاندارد KNX عبارتند از:

• استاندارد باز – KNX یک استاندارد باز است که توسط انجمن KNX با بیش از 600 شرکت عضو اداره می شود. محصولات از فروشندگان مختلف می توانند به طور یکپارچه با هم کار کنند.
• انتقال داده قابل اطمینان – KNX از سیم کشی جفت پیچ خورده اختصاصی استفاده می کند تا ارتباطات داده قابل اعتمادی را بدون تأثیر EMI یا تأثیرات خارجی ارائه دهد.
• استقلال رسانه – KNX از رسانه های مختلف مانند جفت پیچ خورده، پاور لاین، فرکانس رادیویی و شبکه های IP پشتیبانی می کند. انعطاف پذیری در نصب را فراهم می کند.
• قابلیت همکاری – دستگاه ها و اجزای چندین فروشنده می توانند با استفاده از مدل نقطه داده استاندارد شده، به طور یکپارچه روی تاسیسات KNX با هم کار کنند.
• مقیاس پذیری – شبکه های KNX می توانند از ساده تا بسیار پیچیده با هزاران دستگاه بدون از دست دادن عملکرد مقیاس شوند. توپولوژی های خط، ستاره و درخت پشتیبانی می شود.
• انعطاف پذیری – KNX از معماری های متمرکز و توزیع شده پشتیبانی می کند. منطق می تواند در دستگاه ها توزیع شود یا در کنترلرها متمرکز شود.
• سهولت نصب – KNX با استفاده از کابل کشی استاندارد اتوبوس و پیکربندی و مستندات خودکار، نصب پلاگین و بازی را فراهم می کند.
• امنیت – KNX Secure احراز هویت و رمزگذاری ایمن را برای جلوگیری از دستکاری و استراق سمع فراهم می کند.

>>>>>>>>>>>>>>>آموزش کامل راه اندازی سیستم knx<<<<<<<<<<<<<<<<

معماری شبکه KNX

شبکه KNX از یک معماری غیرمتمرکز و بدون هیچ گونه روابط master/slave بین دستگاه ها پیروی می کند. همه دستگاه های KNX از نظر منطقی همتاهای برابر هستند که پیام ها را از طریق شبکه KNX به یکدیگر منتقل می کنند.

اجزای اصلی یک شبکه KNX عبارتند از:

• دستگاه‌های KNX – اینها حسگرها، محرک‌ها، کنترل‌کننده‌ها با رابط ارتباطی داخلی KNX هستند. می تواند دستگاه های باینری روشن/خاموش یا دستگاه های پیچیده چند حالته باشد.
• خطوط/مناطق KNX – گروه بندی منطقی دستگاه های KNX. می تواند بر اساس مکان فیزیکی یا عملکرد گروه بندی کند.
• KNX Backbone – خط باس اصلی KNX که خطوط مختلف KNX را با استفاده از کوپلرها به هم متصل می کند.
• KNX Net Management – دستگاه هایی که امکان مدیریت از راه دور، تشخیص و به روز رسانی نرم افزار دستگاه های KNX در شبکه را فراهم می کنند.
• اجزای سیستم – دستگاه هایی مانند منابع تغذیه، جفت کننده ها، روترها که ستون فقرات شبکه KNX را فراهم می کنند.
• ابزار راه اندازی KNX (ETS) – ابزار مرکزی برای پیکربندی دستگاه های KNX در شبکه و تعریف نحوه عملکرد آنها.

شبکه های konnex از توپولوژی های خط، ستاره و درخت پشتیبانی می کنند که می توانند آزادانه ترکیب شوند. توپولوژی های خط و ستاره از سیم کشی جفت پیچ خورده استفاده می کنند در حالی که توپولوژی های درختی از شبکه های IP استفاده می کنند. KNX IP اجازه می دهد تا شبکه های konnexرا روی شبکه های LAN و WAN موجود یکپارچه کنید.

رسانه های KNX

استاندارد konnex رسانه های فیزیکی مختلفی را تعریف می کند که می توانند برای ارتباطات داده استفاده شوند:

• Twisted Pair (TP) – از کابل کشی اختصاصی جفت پیچ خورده برای شبکه KNX استفاده می کند. پشتیبانی از حداکثر 4000 نقطه داده با قابلیت اطمینان انتقال بالا. برای توپولوژی خط و ستاره استفاده می شود.
• خط برق (PL) – از خط برق 230 ولت موجود برای انتقال داده استفاده می کند. راه حل مقرون به صرفه اما بیشتر مستعد تداخل است.
• فرکانس رادیویی (RF) – از ارتباطات بی سیم 868 مگاهرتز استفاده می کند که با رمزگذاری AES ایمن شده است. انعطاف پذیری را برای مقاوم سازی و گسترش می دهد.
• اترنت (IP) – از شبکه های IP استاندارد برای یکپارچه سازی با زیرساخت فناوری اطلاعات استفاده می کند. به مدیریت از راه دور و پیوند چندین شبکه KNX اجازه می دهد.
• HDMI – برای انتقال از طریق رابط های HDMI استفاده می شود. به KNX امکان کنترل دستگاه های صوتی تصویری را می دهد.

konnex حالت‌های انتقال مختلف و نرخ‌های باود را برای هر رسانه متناسب با ویژگی‌های فنی آن‌ها تعریف می‌کند. KNX TP و KNX PL از نرخ باود 9600، 4800 و 2400 پشتیبانی می کنند. KNX RF با سرعت 16.7 کیلوبیت بر ثانیه کار می کند در حالی که IP KNX از اترنت 10 مگابیت بر ثانیه استفاده می کند.

دستگاه های KNX

دستگاه‌های KNX می‌توانند تقریباً هر نوع دستگاه مربوط به اتوماسیون و کنترل خانه یا ساختمان باشند. در اینجا برخی از انواع متداول ذکر شده است:

• سنسورها – سنسورهای حرکت، سنسورهای اشغال، سنسورهای دما، سنسورهای نور و غیره که ورودی اندازه گیری را به شبکه KNX ارائه می دهند.
• عملگر – محرک های سوئیچ، محرک های کم نور، محرک های موتور، محرک های سوپاپ و غیره که انواع مختلف دستگاه های بار را هدایت می کنند.
• دستگاه های ورودی – سوئیچ ها، دکمه ها، صفحه کلیدها، صفحات لمسی و غیره برای ورودی های کاربر به سیستم KNX.
• کنترل کننده ها – کنترل کننده های منطقی، سیستم های تجسم با رابط KNX یکپارچه.
• Gateways – برای پل زدن شبکه های KNX با سیستم ها و پروتکل های غیر KNX مانند DALI، Modbus، BACnet و غیره.
• دستگاه های سیستم – روترها، جفت کننده ها، تکرار کننده ها که برای ساختن ستون فقرات و توپولوژی شبکه KNX استفاده می شوند.
• منابع تغذیه – برق خطوط باس KNX را در 30 ولت DC مورد نیاز تامین کنید. پشتیبانی از 640 دستگاه در هر منبع تغذیه.

دسته بندی دستگاه های konnex شامل روشنایی، پرده ها، امنیت، HVAC، اندازه گیری، صدا، کالاهای سفید، مدیریت انرژی و غیره است.

طراحی و راه اندازی پروژه KNX

برای پیاده سازی اتوماسیون ساختمان با استفاده از KNX، نصب از یک فرآیند سه مرحله ای پیروی می کند:

مشخصات سیستم – الزامات ساختمان مشخص شده و محصولات دارای گواهی KNX مناسب انتخاب شده اند. این شامل دستگاه های KNX، اجزای متوسط، تصمیمات توپولوژی و غیره است.

پیکربندی سیستم – کل سیستم KNX با استفاده از ابزار راه اندازی KNX ETS پیکربندی شده است. آدرس‌های فیزیکی اختصاص داده می‌شوند و پیوندهای منطقی بین دستگاه‌های KNX با استفاده از اشیاء گروه تعریف می‌شوند.

راه اندازی و نگهداری – سیستم KNX طراحی شده در محل تست شده و راه اندازی می شود. KNX عیب یابی گسترده ای را برای عیب یابی و نگهداری ارائه می دهد. مدیریت از راه دور نیز از طریق IP امکان پذیر است.

استاندارد konnex مستندات و دستورالعمل های گسترده ای را برای تمام مراحل برنامه ریزی، نصب، پیکربندی، عیب یابی و نگهداری سیستم ارائه می کند. مستندات محصول خاص فروشنده نیز موجود است. یکپارچه‌سازهای KNX گواهی برای ارائه نصب‌های KNX سازگار تحت آموزش قرار می‌گیرند.

مدل ارتباطی KNX

استاندارد KNX از یک مدل ارتباطی پیچیده بر اساس مدل لایه شبکه OSI استفاده می کند. جنبه های کلیدی عبارتند از:

• رسانه مشترک – گذرگاه KNX یک رسانه اشتراکی مبتنی بر پیام است که بدون روابط master/slave است. همه دستگاه ها از نظر منطقی همتاهای برابر هستند.
• هوش توزیع شده – دستگاه ها دارای ریزپردازنده ها و حافظه داخلی هستند تا اطلاعات و تصمیم گیری توزیع شده را فعال کنند.
• نقاط داده استاندارد – دستگاه ها داده ها و عملکردها را از طریق نقاط داده استاندارد با رفتار و رابط های تعریف شده در معرض دید قرار می دهند.
• اشیاء گروه – نقاط داده به طور منطقی در اشیاء گروهی برای انتزاع پیچیدگی اساسی از برنامه ها گروه بندی می شوند.
• ارتباطات گروهی – دستگاه های KNX با خواندن و نوشتن مقادیر شیء گروهی روی گذرگاه مشترک، پیام ها را مبادله می کنند.
• پیام های فیلتر شده – دستگاه ها فقط به پیام های مربوط به آنها بر اساس آدرس دهی گروه مبدا و مقصد واکنش نشان می دهند.

این یک روش بسیار انعطاف‌پذیر برای ادغام دستگاه‌های فروشندگان مختلف در سیستم‌های کاملاً متقابل فراهم می‌کند. رویکرد توزیع شده همچنین منجر به قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری می شود.

حالت های پیکربندی KNX

استاندارد KNX دو حالت پیکربندی را برای برنامه ریزی شبکه و رفتار دستگاه تعریف می کند:

حالت سیستم – برای پروژه های پیشرفته استفاده می شود. نصب کننده در تعریف اتصالات بین اشیاء گروهی در دستگاه ها انعطاف پذیری کامل دارد. تمام برنامه نویسی منطقی سطح پایین از طریق ابزار ETS انجام می شود.

حالت آسان – برای پروژه های ساده تر استفاده می شود. قالب های از پیش تعریف شده دستگاه و بلوک های عملکردی پیکربندی را ساده می کند. برنامه نویسی منطقی از طریق برنامه های کاربردی آنها در دستگاه ها توزیع می شود.

حالت سیستم بیشترین انعطاف را فراهم می کند در حالی که حالت آسان پیکربندی را از طریق قالب بندی ساده می کند. پروژه ها می توانند ترکیبی از هر دو حالت را به عنوان مناسب استفاده کنند.

مدیریت شبکه KNX

استاندارد KNX چندین ویژگی را برای مدیریت شبکه ارائه می دهد:

• KNX Diagnostics – عیب‌یابی داخلی قابلیت‌های ثبت خطا و عیب‌یابی را تا سطوح شیء دستگاه و گروه فراهم می‌کند.
• KNX Remote Management – با دستگاه های مدیریت شبکه KNX، شبکه را می توان از راه دور از مکان های مرکزی از طریق IP مدیریت کرد.
• مانیتور اشیاء گروهی / خواندن جدول – ترافیک شبکه را می توان نظارت کرد و پیکربندی دستگاه را برای تعمیر و نگهداری و عیب یابی خواند.
• تعمیر و نگهداری شبکه و دستگاه – به روز رسانی سیستم عامل از راه دور، دستکاری حافظه و تغییرات پارامتر پشتیبانی می شود.
• مسیریاب های IP – امکان پیوند و مدیریت از راه دور چندین شبکه KNX از طریق IP.
• تأیید هویت امن – KNX Secure احراز هویت امن دستگاه و ارتباطات رمزگذاری شده را فراهم می کند که از دسترسی غیرمجاز جلوگیری می کند.

این قابلیت ها امکان نظارت متمرکز، عیب یابی و نگهداری از تاسیسات KNX در مقیاس بزرگ را با هزاران دستگاه فراهم می کند.

مزایای فناوری KNX

به طور خلاصه، مزایای کلیدی ارائه شده توسط فناوری KNX:

• استاندارد باز خنثی فروشنده برای قابلیت همکاری تضمین شده بین محصولات
• انتقال داده قابل اعتماد و مقاوم در برابر نویز روی رسانه جفت پیچ خورده اختصاصی
• استقلال رسانه، پروتکل و توپولوژی برای انعطاف پذیری نصب
• هوش توزیع شده برای عملیات کارآمد و قابل اعتماد
• رابط پیکربندی استاندارد از طریق ETS در سراسر فروشندگان
• تاسیسات مقیاس پذیر از ساده تا بسیار بزرگ که هزاران دستگاه را یکپارچه می کند
• سهولت نصب و نگهداری از طریق قطعات استاندارد
• اکوسیستم گسترده از دستگاه ها از حسگرها گرفته تا محرک ها و کنترل کننده ها
• قابلیت توسعه اثبات آینده با استفاده از پسوندهای سازگار با عقب
• پذیرش جهانی با نصب در بیش از 200000 ساختمان در سراسر جهان

این مزایا KNX را به رایج ترین استاندارد در سراسر جهان برای سیستم های اتوماسیون پیشرفته خانه و ساختمان تبدیل کرده است.

کاربردهای فناوری KNX

استاندارد ارتباطی KNX دارای کاربردهای بسیار گسترده ای در بخش های تجاری و مسکونی است:

برنامه های مسکونی

• خانه های هوشمند – اتوماسیون کامل خانه برای روشنایی، تهویه مطبوع، پرده، امنیت، صدا، کالاهای سفید و غیره.
• روشنایی خانه – سناریوهای روشنایی خودکار برای محیط، راحتی و صرفه جویی در انرژی.
• مدیریت انرژی – نظارت و کنترل کنتورهای آب، برق و گاز. برنامه ریزی رفتارها بر اساس قیمت گذاری و سیاست ها.
• تندرستی – کنترل سونا، استخر، تناسب اندام و تجهیزات ماساژ یکپارچه با بقیه خانه.
• سرگرمی – کنترل های صوتی و سینمای خانگی از جمله سناریوهای چند اتاقه.

برنامه های تجاری

• ساختمان های اداری – سیستم های مدیریت ساختمان یکپارچه برای HVAC، روشنایی و اندازه گیری.
• مراکز خرید – نورپردازی، تابلوها، کرکره های خورشیدی و کنترل های مرکزی فروشگاه.
• هتل های لوکس – کنترل اتاق مهمان برای روشنایی، پرده و آب و هوا به علاوه زیرسیستم های یکپارچه.
• بیمارستان ها – نورپردازی خودکار، سایه زنی و تهویه مطبوع با نظارت مرکزی OT و ICU.
• آموزش – اتوماسیون محیط کلاس با برنامه ریزی، کنترل مرکزی و نظارت.
• کنوانسیون ها و مراکز ورزشی – سناریوهای نورپردازی ترکیبی از حالت های عملکرد و ارائه.

هم برای پروژه های سبز و هم برای پروژه های مقاوم سازی، KNX یک راه حل استاندارد باز بسیار قدرتمند و مقیاس پذیر برای اتوماسیون ساختمان جامع و یکپارچه ارائه می کند.

چشم انداز آینده برای فناوری KNX

حتی پس از گذشت بیش از 25 سال از انتشار اولیه، KNX همچنان به عنوان پذیرفته‌شده‌ترین استاندارد جهانی برای اتوماسیون و کنترل ساختمان پیشرفته باقی می‌ماند. برخی از روندهای مورد انتظار در تکامل آینده KNX عبارتند از:

• KNX IoT – با KNX IP و اتصال ابری، شبکه های KNX می توانند با اکوسیستم های اینترنت اشیا با استفاده از API های در معرض دید متصل شوند.
• ادغام هوش مصنوعی – دستگاه های KNX قابلیت های یادگیری ماشین را برای اتوماسیون و کنترل هوشمند یکپارچه خواهند کرد.
• گسترش عمودی – پذیرش گسترده تر در مهمان نوازی، مراقبت های بهداشتی، آموزش، صنعت و غیره فراتر از بازارهای سنتی.
• ارتباطات سریعتر – پیاده سازی KNX با پهنای باند بالا با استفاده از روش هایی مانند Li-Fi یکپارچه شده با شبکه های KNX موجود.
• امنیت سایبری پیشرفته – استانداردهای در حال تکامل مانند KNX Secure برای رسیدگی به خطرات افزایش یافته اتصال.
• نصب ساده – راه حل های از پیش ساخته بیشتر برای استقرار سریع KNX که به تخصص کمتری در محل نیاز دارد.
• پشتیبانی از رسانه های جدید – رسانه های فیزیکی اضافی فراتر از TP، PL و RF بر اساس استانداردها و پروتکل های جدید شبکه.

استاندارد KNX به لطف اصول فنی صحیح، فرآیند تکامل دقیق و مشارکت گسترده جامعه، طول عمر بالایی از خود نشان داده است. به نظر می‌رسد که مفاهیم اساسی استقلال پلت فرم و قابلیت همکاری KNX برای انطباق با فناوری‌های آینده موقعیت خوبی دارند و آن را برای آینده اثبات می‌کنند.

نتیجه

استاندارد KNX یک راه حل بسیار قدرتمند و مقیاس پذیر برای اتوماسیون و کنترل پیشرفته در ساختمان های مسکونی و تجاری ارائه می دهد. برخی از نقاط قوت آن عبارتند از قابلیت همکاری بین دستگاه های چند فروشنده، ارتباطات قابل اعتماد، اطلاعات توزیع شده، پیکربندی استاندارد و اکوسیستم گسترده دستگاه ها. با بیش از 30 سال توسعه دقیق، KNX به استاندارد پیشرو در سراسر جهان برای اتوماسیون هوشمند ساختمان تبدیل شده است. اصول طراحی اساسی KNX در مورد کنترل توزیع شده، پیام رسانی کارآمد و انتزاع با استفاده از اشیاء گروهی، آن را به خوبی برای تکامل آینده ساختمان های هوشمند قرار می دهد.

سوالات متداول

1. استاندارد KNX چیست؟

KNX یک پروتکل ارتباطی باز و استاندارد شده برای اتوماسیون خانه و ساختمان است. این امکان ارتباط یکپارچه بین دستگاه‌های مختلف را فراهم می‌کند و قابلیت همکاری و انعطاف‌پذیری در طراحی سیستم را تقویت می‌کند.

2. چرا قابلیت همکاری در KNX مهم است؟

قابلیت همکاری تضمین می کند که دستگاه های تولید کنندگان مختلف می توانند به طور یکپارچه در یک شبکه KNX ارتباط برقرار کنند. این انعطاف‌پذیری به کاربران این امکان را می‌دهد تا بدون نگرانی در مورد مشکلات سازگاری، بهترین دستگاه‌ها را برای نیازهای خود انتخاب کنند.

3. چگونه KNX به بهره وری انرژی کمک می کند؟

KNX با کنترل هوشمند سیستم هایی مانند روشنایی و تهویه مطبوع، بهره وری انرژی را بهینه می کند. سناریوهای اتوماسیون را تسهیل می کند که به کاهش مصرف انرژی در محیط های مسکونی و تجاری کمک می کند.

4. چه نوع نصب هایی می توانند از KNX بهره مند شوند؟

konnex همه کاره است و می تواند در تنظیمات مختلف از جمله خانه های مسکونی، ساختمان های تجاری و تاسیسات صنعتی اعمال شود. مقیاس پذیری آن را برای پروژه هایی با اندازه های مختلف مناسب می کند.

5. گذرگاه نصب KNX چیست؟

گذرگاه نصب konnex ستون فقرات ارتباطی یک سیستم konnex است. این به عنوان رسانه ای عمل می کند که از طریق آن دستگاه های konnex اطلاعات را مبادله می کنند و توپولوژی آن می تواند بر اساس نیازهای خاص نصب متفاوت باشد.