امروزه با پیشرفت تکنولوژی، بسیاری از ساختمان‌ها به عنوان ساختمان هوشمندطراحی می‌شوند. ساختمان‌های هوشمند راحتی زیادی برای کاربران فراهم می‌کنند و بعلاوه نقش مهمی در بهره‌وری انرژی دارند. طبق بررسی‌ها حدود 20% از انرژی در ساختمان‌ها صرف روشنایی می‌شود و به همین خاطر، هوشمند سازی روشناییمی‌تواند برای بهره‌وری انرژی بسیار مهم باشد. پروتکل هوشمند سازی DALI و برنامه‌های اتوماسیون روشنایی مزایای زیادی به همراه دارند و از این پروتکل برای کاربردهای اتوماسیون روشنایی در فضای داخلی با استفاده از سنسورهای نور روز و سنسورهای حرکتی استفاده می‌شود. پروتکل هوشمند سازی DALI تاثیر بسزایی در صرفه‌جویی در مصرف انرژی دارد و ما تصمیم داریم در این مطلب بلاگ اسمارتیک به بررسی پروتکل هوشمند سازی DALI و کاربرد آن در هوشمند سازی روشنایی ساختمان صحبت کنیم.
پروتکل هوشمند سازی DALI
اتوماسیون روشنایی در ساختمان‌های هوشمند می‌تواند راحتی و آسایش زیادی به همراه داشته باشد و در عین حال باعث کاهش مصرف انرژی و متعاقبا کاهش هزینه‌های مربوط به آن شود. همانطور که گفتیم حدود 20 درصد برق مصرفی صرف روشنایی می‌شود.
بنابراین، سیستم‌های روشنایی یک حوزه‌ی مهم هستند که باید از بهره‌وری انرژی در آنها اطمینان حاصل شود. اتوماسیون و هوشمند سازی سیستم‌های روشنایی در ساختمان‌های تجاری مانند ساختمان‌های اداری، بیمارستان‌ها، ایستگاه‌ها، فرودگاه‌ها، مراکز خرید و نمایشگاه‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پروتکل هوشمند سازی DALI، استانداردی رایج در صنعت روشنایی
با توجه به سهم روشنایی در مصرف انرژی، با هوشمند سازی سیستم روشنایی می‌توان تا حد زیادی در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد. پروتکل هوشمند سازی DALI می‌تواند یک گزینه‌ی مناسب باشد و قابلیت پیاده‌سازی آسان، اعمال و بهره‌وری در مصرف انرژی به همراه دارد.
ادغام سیستم‌های اتوماسیون سازی نیز در ساختمان‌ها امکان‌پذیر است. این ادغام‌سازی نیاز به نرم‌افزار کامپیوتری و رابط‌های مناسب دارد. پروتکل هوشمند سازی DALI به عنوان یک استاندارد رایج در صنعت روشنایی طراحی شده است و می‌توان به سادگی آن را جایگزین سیستم‌های آنالوگ ساخت.
(از مطلب پروتکل وای فای نیز بازدید کنید.)
پروتکل هوشمند سازی DALI چیست؟
رابط روشنایی آدرس‌پذیر دیجیتال (Digital Addressable Lighting Interface) که به طور خلاصه به آن DALI گفته می‌شود، یک زبان ارتباطی است. این پروتکل یا زبان ارتباطی، ارتباط و در نتیجه کنترل چندین دستگاه مختلف مانند بالاست، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات روشنایی را تسهیل می‌کند. دستگاه‌هایی که از یک زبان مشترک پشتیبانی می‌کنند، می‌توانند اطلاعات را تبادل کنند؛ درست به همان روشی که افراد هنگام برقراری ارتباط از یک زبان مشترک استفاده می‌کنند.
این پروتکل با استاندارد IEC 62386 مطابقت دارد؛ یک استاندارد بین‌المللی که برای کنترل و مدیریت عناصر روشنایی آسان و هوشمند تعریف شده است.
سایر مشخصات پروتکل هوشمند سازی دالی
پروتکل DALI نسخه‌ی بهبودیافته‌ی DSI یا رابط سریال دیجیتال (Digital Serial Interface) است که توسط TRIDONIC در سال 1991 توسعه یافت. بسیاری از تولیدکنندگان بالاست دستگاه‌هایی می‌سازند که از سیستم دالی پشتیبانی می‌کند. پروتکل دالی که توسط شرکت‌های مختلف روشنایی در یک چارچوب مشترک تهیه شده است، دارای طیف وسیعی از محصولات است.
(به مطلب پروتکل KNX نیز رجوع کنید.)
لازم نیست تجهیزات سیستم مورد استفاده محصول یک شرکت مشابه باشند چرا که از یک پروتکل مشترک پشتیبانی می‌کنند. نصب و نصب الکترونیکی دستگاه‌های مورد استفاده در سیستم ساده شده است. پروتکل هوشمند سازی DALI کنترل نظارت شده از تجهیزات مختلفی مانند کیت‌های روشنایی اضطراری، بالاست‌ها و کیت‌های LEC را فراهم می‌کنند.
پروتکل هوشمند سازی DALI بسیار مورد توجه کاربران است و به خاطر ساختار قوی، راه‌حل‌های انعطاف‌پذیر و سهولت استفاده به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. رابط Dali امکان عملکرد بیشتر با اجزای کمتر را نیز فراهم می‌کند.
تاریخچه و روند تکامل پروتکل هوشمند سازی DALI
پروتکل دالی برای اولین بار توسط گروهی از تولیدکنندگان برجسته‌ی تجهیزات روشنایی به عنوان یک رابط استاندارد برای فعال کردن کنترل دیجیتال، پیکربندی و بازجویی بالاست‌های الکترونیکی برای لامپ‌های فلورسنت یا مهتابی و جایگزین کردن کنترل سنتی آنالوگ 10-0 ولت و 10-1 ولت توسعه داده شد. این پروتکل اولین بار در اواخر دهه‌ی 1990 به عموم معرفی شد و تنها طی چند سال خود را به عنوان یک پروتکل استاندارد در صنعت روشنایی تثبیت کرد و در استاندارد بین‌المللی IEC 62386 قرار گرفته شد.
(از مطلب پروتکل Z-wave نیز بازدید کنید.)
به این ترتیب، سازگاری طولانی بین تولیدکنندگان تضمین شد و این استاندارد یک گارانتی و تضمین برای پیشرفت‌های آینده شد. DALI-2 جدیدترین و آخرین نسخه‌ی این پروتکل هوشمند سازی است که برای عملکرد و قابلیت همکاری بیشتر دستگاه‌ها طراحی شده است.
عملکرد پروتکل هوشمند سازی DALI
پروتکل DALI همانند پروتکل هوشمند سازی KNX، یک سیستم اطلاعاتی توزیع شده است؛ هر دستگاه DALI می‌تواند اطلاعات رمزگذاری شده را از طریق یک رابط دیجیتال استاندارد، یک پروتکل ارتباطی مشترک و یک رسانه‌ی انتقال مشترک (باس یا گذرگاه) مبادله کند.
با این حال، پروتکل دالی بر خلاف سیستم KNX که ارتباط آن معمولا همتا به همتا است، سیستم ارباب/برده (master/slave system) را تشکیل می‌دهد. به عبارت دیگر، در پروتکل هوشمند سازی DALI آغازگر ارتباط منحصرا به دستگاه اصلی اختصاص داده می‌شود، در حالی که برده‌ها (Slaves) صرفا به درخواست دریافت‌شده از ارباب (Master) پاسخ می‌دهند.
(به مطلب پروتکل Zigbee نیز رجوع کنید.)
اجزای سیستم ساده‌ی خط پروتکل DALI
به طور کلی می‌توان گفت، یک سیستم ساده‌ی خط DALI از یک ماژول اصلی، ماژول‌های روشنایی سازگار (Slave) و یک منبع تغذیه تشکیل شده است. همه‌ی دستگاه‌های روشنایی در شبکه‌ی دالی را می‌توان به صورت جداگانه یا گروهی کنترل کرد.
ماژول اصلی را می‌توان به 64 ماژول برده‌ی آدرس‌پذیر مختلف متصل و کنترل کرد. هر ماژول روشنایی در شبکه‌ی دالی دارای یک آدرس کوتاه بین 0 تا 63 است و می‌توان حداکثر 32 گروه (16 گروه اصلی و 16 گروه مجازی) تشکیل داد. در هر گروه می‌توان 16 سناریوی متفاوت ایجاد کرد. اگر بیش از 64 دستگاه نیاز به کنترل داشته باشد باید بیش از یک دستگاه اصلی یا ارباب استفاده کرد.
پیکر بندی دستگاه‌های متصل به پروتکل هوشمند سازی DALI
با استفاده از دستورات ارسال شده به شبکه، می‌توان ماژول روشنایی را خاموش و روشن کرد، دیمر را فعال کرد و مقادیر سطح توان ماژول‌ها و اطلاعات خطای لامپ‌ها را به دست آورد. دستگاه‌های متصل به شبکه از طریق خط Dali پیکربندی می‌شوند و علاوه بر دستورات روشنایی، دستورات پیکربندی را می‌توان برای آدرس‌دهی، یکپارچه‌سازی شبکه و اسکن دستگاه‌ها مورد استفاده قرار داد.
اتصال، توپولوژی و منبع تغذیه در پروتکل هوشمند سازی DALI
یک کابل دو سیمه (1.5 میلی‌متر مربع یا 15 AWG) برای تغذیه‌ی الکترونیک و انتقال داده‌ها کافی است. بر خلاف سیستم‌هایی که دارای کنترل 10-0 ولت یا 10-1 ولت هستند، لازم و ضروری نیست که قطبیت سیم‌ها (+/-) رعایت شود. حداکثر فاصله بین دو دستگاه دالی حدودا 300 متر است و توپولوژی سیستم نیز آزاد است. اتصالات خطی و ستاره‌ای را می‌توان با هم ترکیب کرد اما از لوپ سازی یا ایجاد حلقه باید اجتناب شود.
(مطلب پروتکل‌های خانه هوشمند نیز می‌تواند برایتان مفید باشد.)
هر سیستم دالی نیاز به برق باس دارد که می‌توان از طریق یک دستگاه اختصاصی و یا دستگاه دیگری متصل به باس آن را تامین کرد. هنگامی که دالی به KNX متصل می‌شود، منبع تغذیه توسط گذرگاه EK-BG1-TP دالی/KNX فراهم می‌شود که معمولا 16 ولت (محدوده‌ی 9.5 ولت تا 22.5 ولت) را تامین می‌کند.
آدرس‌دهی و گروه‌بندی در پروتکل هوشمند سازی DALI
یک سیستم باس دالی می‌تواند 64 آدرس برای بالاست‌ها و 64 آدرس برای کنترلرها فراهم کند. دستگاه‌های DALI همانند KNX می‌توانند همچنین به گونه‌ای برنامه‌ریزی شوند که به صورت گروهی کار کنند. این ویژگی انعطاف‌پذیری بالایی به همراه دارد چرا که سیستم روشنایی را می‌توان با برنامه‌ریزی مجدد نرم‌افزاری ساده، بدون نیاز به تغییرات فیزیکی در سیم‌کشی، پیکربندی مجدد کرد. گروه‌بندی دستگاه‌ها شامل موارد زیر می‌شود:
- 16 گروه برای بالاست‌ها؛ هر دستگاه می‌تواند عضو هر ترکیبی از 16 گروه باشد.
- 32 گروه کنترلرها؛ هر دستگاه می‌تواند عضوی هر ترکیبی از 32 گروه باشد.
- 32 گروه از نمونه دستگاه‌های ورودی, هر نمونه می‌تواند عضو حداکثر 3 گروه از این گروه‌ها باشد.
فرمان‌ها و سناریوها در پروتکل هوشمند سازی DALI
انواع مختلف فرمان‌ها و دستورات DALI امکان کنترل، پیکربندی و بازجویی از دستگاه‌های مختلف را فراهم می‌سازد. این فرمان‌ها شامل موارد زیر می‌شود:
- دستورات کنترل: روشن یا خاموش کردن روشنایی، کاهش روشنایی در یک سطح روشنایی خاص یا فراخوانی صحنه‌های روشنایی مختلف
- دستورات پیکربندی: تغییر زمان کم شدن نور یا تغییر سطح روشنایی ذخیره شده در یک صحنه
- دستورات پرس‌وجو: پرس و جوی سطح روشنایی فعللی یا وجود خطای لامپ
دستورات را می‌توان به دستگاه‌ها، گروه‌هایی از دستگاه‌ها یا به همه‌ی دستگاه‌ها ارسال کرد و ارتباط را کارآمدتر ساخت. سناریوها عموما متشکل از یک سطح روشنایی هستند و از سوی دیگر می‌توان آنها را روی “نادیده گرفتن” تنظیم کرد. وقتی یک صحنه فراخوانده می‌شود، خروجی یا روی سطح ذخیره شده تنظیم می‌شود و اگر روی “نادیه گرفتن” تنظیم شده باشد، بدون تاثیر خواهد بود.
هر بالاست نیز دارای 16 صحنه است. یک فرمان “برو به صحنه” به همه‌ی لامپ‌ها یا هر ترکیبی از روشنایی‌ها دستور می‌دهد تا به یک سطح روشنایی از پیش تعیین شده بروند.
انتقال اطلاعات در پروتکل هوشمند سازی DALI
دالی از پروتکل خود برای ارتباط استفاده می‌کند. دستوری که باید طبق پروتکل هوشمند سازی DALI ارسال شود شامل یک بیت شروع، 16 بیت داده و 2 بیت توقف است. محتوای داده‌های 16 بیتی ارسال شده دستورالعمل 8 بیتی است و 8 بیت نیز اطلاعات آدرس است. دستور پاسخ ورودی شامل 1 بیت آغاز، 8 بیت داده (پاسخ ورودی) و 2 بیت توقف است. برای کدگذاری داده‌ها نیز از رمزگذاری منچستر استفاده می‌شود.
کاربرد پروتکل هوشمند سازی DALI
پروتکل هوشمند سازی DALI در اتوماسیون ساختمان برای کنترل نورهای گروهی و یا مجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. ارزیابی تک تک لامپ‌ها و روشنایی‌ها به عناصر عامل و دسته‌بندی آنها به وسیله‌ی آدرس‌های کوتاه انجام می‌شود. یک دالی مستر (DALI master) می‌تواند یک خط با حداکثر 64 دستگاه را کنترل کند. هر دستگاه می‌تواند به 16 گروه مجزا و 16 صحنه‌ی مجزا اختصاص داده شود.
با تبادل دوطرفه‌ی داده‌ها نه تنها خاموش و روشن کردن و کم‌نور کردن روشنایی‌ها امکان‌پذیر است، بلکه پیام‌های وضعیت را نیز می‌توان توسط واحد عملیاتی به کنترل‌کننده بازگرداند.
کنترلگرهای پیشرفته‌ی پروتکل هوشمند سازی DALI
پروتکل هوشمند سازی DALI با تنظیم آسان کنترل روشنایی از طریق نرم‌افزار و بدون تغییرات سخت‌افزاری، با شرایط جدید (مانند تغییر در چیدمان اتاق و کاربرد) انعطاف‌پذیری را به حداکثر می‌رساند. نورپردازی را نیز می‌توان پس از نصب و برای مثال پس از تغییر کاربری اتاق، به آسانی و بدون سیم‌کشی مجدد تعیین یا گروه‌بندی کرد.
علاوه بر این، کنترلگرهای پیشرفته‌ی پروتکل دالی را می‌توان با سیستم‌های کنترل‌های سطح بالا ادغام کرد و از طریق سیستم‌های باس مانند KNX، BACnet و یا MODBUS در سیستم اتوماسیون و هوشمند سازی کل ساختمان گنجاند.
مزایای استفاده از پروتکل هوشمند سازی دالی در سیستم‌های روشنایی ساختمان
استفاده از پروتکل هوشمند سازی DALI در سیستم اتوماسیون ساختمان با مزایای متعددی همراه است. دیمر و خاموش و روشن کردن سیستم‌های روشنایی با مدارهای ساده انجام می‌شود و مقدار دیمر را می‌توان به صورت دیجیتالی تا سطوح دلخواه تنظیم کرد. این فرآیند دیمر لگاریتمی است و بنابراین برای حساسیت چشم انسان کاملا مناسب است.
برای خاموش و روشن کردن لامپ‌ها نیز نیاز به هیچ سوئیچ اضافی نیست و می‌توان با فرمان DALI، منبع نور را روشن/خاموش کرد. بعلاوه می‌توان سناریوهای مختلفی برای روشنایی تعیین کرد و آنها را در هر زمانی اجرا نمود.
مدیریت هوشمند روشنایی اتاق با پروتکل DALI
وضعیت منابع نور متصل را می‌توان با پروتکل DALI مونیتور و بررسی کرد (وضعیت خاموش، روشن، دیمر، از کارافتادن لامپ و غیره). پروتکل هوشمند سازی DALI مدیریت هوشمند روشنایی اتاق را با هزینه‌ی بهینه و عملکرد بالا امکان‌پذیر می‌سازد. این سیستم برای توسعه دادن نیز مناسب است و می‌توان به سادگی در صورت لزوم ماژول‌های جدیدی به آن اضافه کرد. به این ترتیب نصب سیستم جدید و قدیمی راحت خواهد بود و با ساختار ساده‌ای که دارد، سهولت استفاده را نیز به همراه دارد.
همچنین خط کنترل هیچ قطبیتی ندارد و نصب آن آسان است. می‌توان لامپ‌ها را به صورت دسته‌ای و یا در یک حالت مشخص نصب کرد و گروه‌بندی لامپ‌ها نیز مستقل از سیم‌کشی قابل تغییر خواهد بود. نیازی به روشن و خاموش کردن ولتاژ تغذیه نیست و این پروتکل هوشمند سازی با سیستم‌های روشنایی اضطراری نیز سازگار است.
پروتکل هوشمند سازی DALI در مقایسه با سیستم‌های 10-1 ولتی مقرون‌به‌صرفه‌تر است و ویژگی‌های بالاتری دارد. آدرس‌دهی مجزا، تعیین گروه، فراخوانی سناریوها و وظایف مبتنی بر زمان‌بندی نیز قابل انجام خواهد بود.
اهمیت اتوماسیون و هوشمند سازی سیستم‌های روشنایی
در سال‌های اخیر، با کاهش منابع انرژی و افزایش تقاضای انرژی، مطالعات در زمینه‌ی بهره‌وری انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده‌ی بهینه از انرژی را می‌توان با طراحی مناسب و استفاده از راه‌حل‌های اتوماسیون در ساختمان‌ها به دست آورد. سیستم‌های ساختمان هوشمند که امروزه در حال گسترش هستند، برای بهره‌وری انرژی بسیار مهم هستند.
در سیستم هوشمند سازی ساختمان‌ها، سیستم‌های کنترل ساختمان را می‌توان به سادگی نصب کرد و کاربران نیز می‌توانند به راحتی از آنها استفاده کنند. راحتی و صرفه‌جویی در انرژی این سیستم‌ها باعث می‌شود سیستم در مدت زمان کوتاهی هزینه‌ی اولیه‌ی خود را جبران کند.
پروتکل هوشمند سازی DALI، پروتکلی بین المللی برای کنترل روشنایی دیجیتال
بهره‌وری انرژی نه تنها موفقیت تجاری پایدار را تضمین می‌کند، بلکه برای محیط زیست نیز مناسب است. انرژی مورد استفاده برای روشنایی تقریبا 20% از برق مصرفی ساختمان‌ها را تشکیل می‌دهد و با استفاده از حداکثر نور روشن روز و همینطور سیستم‌های روشنایی هوشمند می‌توان صرفه‌جویی کرد.
پروتکل هوشمند سازی DALI یک پروتکل بین‌المللی برای کنترل روشنایی دیجیتال، به دلیل مزایایی که برای کاربران و تولیدکنندگان دارد، یک استاندارد پرکاربرد در اتوماسیون روشنایی در بازار است. امکان توسعه‌ی این پروتکل وجود دارد و انتظار می‌رود در سال‌های آتی، استفاده از سیستم‌های هوشمند سازی ساختمان گسترش و بهبود یابد.
