پروتکل های اتوماسیون خانه، زبانی هستند که دستگاه های خانگی هوشمند برای برقراری ارتباط با یکدیگر از آن استفاده می کنند. اساسا ارتباط، برای اتوماسیون خانه هوشمند حیاتی است، زیرا تمام فعالیت هایی که تجهیزات هوشمند در خانه انجام میدهند بر اساس همین ارتباطی است که بر مبنای زبان آنها (پروتکل) صورت میگیرد.

درک تفاوت بین پروتکل ها، در هنگام انتخاب ابزار، برای یک اکوسیستم خودکار و هوشمند ضروری است چراکه هر پروتکلی مزایا و معایب خودش را دارد. انواع پروتکل های هوشمندسازی ساختمان توسط سازمان ها یا انجمن ها توسعه داده می شوند که اعضای آنها درباره جزییات “زبان“ بحث و توافق می کنند، آن ها را توصیف می کنند و حتی ممکن است نمونه های سخت افزاری برای نشان دادن آن ها بسازند.

این گروه ها می توانند “باز“ باشند و اجازه دهند هر کسی از این پروتکل مانند KNX و Z-Wave  استفاده کند. متناوبا، آن ها می توانند به طور خصوصی توسعه یابند، که در آن تنها یک تولیدکننده مجاز به استفاده از پروتکل است، یا پروتکل برای تولید کنندگان متعدد باز است که باید ابتدا مجوز استفاده از آن مانند Zigbee را کسب کنند.

انواع پروتکل ها در خانه هوشمند

زمانی که یک پروتکل اتوماسیون خانه را انتخاب می کنید باید به چه چیزی نگاه کنید؟

• سازگاری: پروتکل های مشخص، شما را به استفاده از وسایلی که ممکن است برای شما جذاب نباشند محدود می کنند.
• دسترسی به ارتقا : تکنولوژی اتوماسیون خانه جدید به طور مداوم به بازار معرفی می شود، داشتن سیستمی که بسیار سازگار با محصولات دیگر باشد، تضمین می کند که شما می توانید مشخصه ها و وسایل بیشتری را در آینده به خانه خود اضافه کنید.
• ملاحظات دیگر: در هنگام انتخاب یک پروتکل خانگی هوشمند هزینه، مصرف توان و پهنای باند آنرا باید مدنظر قرار دهید.

پروتکلEthernet (اترنت)

یک پروتکل سیمی سریع و قابل اطمینان است که دامنه ای 100 متری دارد و حساسیت پایینی به تداخل الکترومغناطیسی دارد.

پروتکل WiFi (وای فای)

یک پروتکل بی سیم سریع و قابل اطمینان با محدوده ی حدود 25 متر.

پروتکل Bluetooth (بلوتوث)

بلوتوث یک تکنولوژی اتوماسیون خانه هوشمند بی سیم است با دامنه ی حدود 10 متر که از امواج رادیویی برای برقراری ارتباط استفاده می کند. همه دستگاه های بلوتوث شامل یک چیپ کامپیوتر با نرم افزار بلوتوث هستند که اجازه می دهد به سادگی با سایر وسایل ارتباط برقرار کند. سازگاری بلوتوث عالی است.

پروتکل Infrared (فروسرخ یا مادون قرمز)

یکی از ساده ترین و مطمئن ترین پروتکل ها ، به طور معمول ارتباطات یک طرفه را ارائه می دهد . این تنها گزینه برای کنترل از راه دور است ، چیزی مانند تلویزیون شما.

پروتکل Thread (رشته)

پروتکل بی سیم توسط گروهی از شرکتها از جمله NEST ، SAMSUNG ، QUALCOMM و OSRAM تهیه شده است. این پروتکل به گونه ای طراحی شده است که حتی در هنگام پایین آمدن شبکه WiFi ، دستگاه های موجود در پروتکل خود بتوانند ارتباط برقرار کنند.

پروتکل KNX

KNX یک پروتکل باز است (همانطور که در بالا گفته شد یعنی همه میتوانند از ان استفاده کنند) که چندین دهه در بازار بوده است و یکی از محبوب ترین پروتکل ها برای اتوماسیون ساختمان محسوب میشود.  این عمل در بیش از یک لایه فیزیکی است، به عنوان مثال سیم کشی جفت پیچ خورده ، شبکه خط برق ، مادون قرمز ، اترنت و RF.
این پروتکل یک توپولوژی غیر متمرکز است، یعنی سیستم از یک واحد مرکزی عمل نمی کند، و بدین معنی است که هر واحد متصل به اکو سیستم KNX خودش هوشمند است و به بخش های دیگر وابسته نیست.

اگر در پروتکل KNX یک واحد با شکست مواجه شود (یعنی دچار اختلال ، قطعی و … شود) ، باقی واحدهای این پروتکل به کار خود ادامه میدهند و اختلالی در سیستم بوجود نمی آید.

در نهایت، راحتی و قابلیت اطمینان با افزایش ایمنی همراه است، چرا که محصولات تایید شده KNX باید از ( EN–50941 (HBES/BACS پیروی کنند که الزامات ایمنی زیادی دارد همچون ایمنی الکتریکی، ایمنی محیطی، ایمنی عملکردی.

پروتکل Zigbee

جزو پروتکل های Wireless (بی سیم) است که به طور معمول سریع تر هستند و با طیف وسیعی از دستگاه ها از جمله دوربین مداربسته سازگاری دارد. قادر به اتصال و ارتباط بدون اتکا به خطوط برق است که ارتباطات آنها را آسان تر می سازد تا اطمینان حاصل کنند که ایمن هستند.
Zigbee یک پروتکل بی سیم است که در شبکه مش عمل می کند. یعنی از ابزاری برای رله کردن سیگنال به دستگاه های دیگر، تقویت و گسترش شبکه استفاده می کند. این برای مثال در WeMo و Philips Hue استفاده می شود.

Zigbee و Z-Wave بسیار مشابه هستند، اگرچه Zigbee در محصولات مارک چینی رایج است.

در اصل این پروتکل برای استفاده تجاری توسعه یافته است، و به طور گسترده در هر دو پروتکل اتوماسیون اداری و خانگی به کار می رود.

پروتکل Z-Wave

یک پروتکل بی سیم عمومی است که از فرکانس های رادیویی برای برقراری ارتباط با دستگاه های دیگر استفاده می کند. Z-Wave در دانمارک توسعه یافت و به سرعت به یکی از محبوب ترین پروتکل ها تبدیل شد زیرا بیش از 450 شرکت در سراسر جهان از آن حمایت کردند و همچنان نیز این حمایت باقی است. به همین دلیل بسیاری از سیستم های امنیتی خانگی مانند با پروتکل Z-Wave سازگار هستند و اگر بخواهید کنترل کامل همه وسایل خود را بر روی یک app (اپلیکیشن) انجام دهید، این پروتکل در میان باقی پروتکل های هوشمندسازی ساختمان بسیار عالی بنظر میرسد.

Z-Wave  سریع است ،چوندر فرکانسی اجرا می شود که باند ان بسیار پایین تر از آن چیزی است که اکثر محصولات خانگی شما مورد استفاده قرار می گیرد . از آنجا که دستگاه های Z-Wave  با سایر محصولات خانگی برای پهنای باند رقابت نمی کنند، شانس کمتری برای تداخل وجود دارد که کارایی و سرعت را بهبود می بخشد.

از لحاظ فنی، یک تفاوت اصلی بین Zigbee و Z-Wave وجود دارد. توان عملیاتی Z-Wave حدودا 6 برابر کندتر از Zigbee است. با این حال، این کار به انرژی کمتری نیاز دارد تا دامنه مشابهی را پوشش دهد. SmartThings و lowe’s iris  از Z-Wave  استفاده کردند.

پروتکل Insteon

از دیگر پروتکل های هوشمندسازی ساختمان، پروتکل Insteon است. Insteon از آنجا که از ترکیبی از فناوری سیمی و بی سیم استفاده می کند، بی نظیر است. این شبکه در حقیقت برای جبران کاستی های سیستم های سیمی و بی سیم، از یک شبکه مش دوگانه (dual–mesh network) ثبت شده استفاده می کند. چندین مسیر برای انتقال پیام در این شبکه وجود دارد.

این پروتکل همچنین با X-10 سازگار است به این معنی که می توانید قابلیت بی سیم را به شبکه X-10 موجود اضافه کنید. یکی از مهمترین مزایای انتخاب Insteon کارایی آسان آن است.

گزینه های محدود محصول: بیش از 200 دستگاه سازگار برای خودکارسازی خانه شما وجود دارد. اینستون تمام محصولاتی را که از پروتکل خود استفاده می کنند می سازد، بدین معنی که با محصولاتی که توسط سایر تولید کنندگان تولید می شود ، سازگاری کمتری دارد.

پروتکل universal powerline bus) UPB)

نمونه های متداول از پروتکل های سیمی X-10 و UPB هستند. UPB که در سال 1999 ایجاد شد و یکی از پروتکل های پیشرفته تر فنی باقی مانده است. این پروتکل های خانگی هوشمند از سیم کشی موجود خانگی تان برای برقراری ارتباط استفاده می کنند. به دلیل سیمی ودن این پروتکل می توان نتیجه گرفت گه با دوربین مداربسته آنالوگ سازگاری دارد .پروتکل های سیمی به خاطر قابلیت اطمینان آن ها مشهور هستند، اما برای رمزگذاری، کندتر و سخت تر عمل میکنند.
سازگاری محدود: اگرچه UPB مدتی است که در بازار بوده است، اما با تعداد زیادی از محصولات اتوماسیون خانه ناسازگار است. UPB همچنین به خاطر مشکل برقراری ارتباط با دستگاه های بی سیم، و محدود کردن توانایی شما برای ارتقاء سیستم خانه هوشمند خود با تجهیزات اضافی دچار نقصان بزرگی است.

پروتکل X_10

در میان پروتکل های هوشمندسازی ساختمان، اولین پروتکل X_10  بوده است که در سال 1975 ،به عنوان اولین پروتکل ارتباطی برای خانه هوشمند مورد استفاده قرار گرفت. X_10 فرکانس رادیویی 120 کیلوهرتز(kHZ) از اطلاعات دیجیتالی را پشت سر هم بر روی سیم کشی برقی موجود در خانه به پریزها یا سوئیچ های قابل برنامه ریزی ارسال میکند.
 این سیگنال ها دستورها را به دستگاه های مربوطه انتقال می دهند. در واقع این سیگنال ها چگونگی و زمانی که دستگاه ها عمل می کنند را کنترل می کنند. برای مثال یک فرستنده می تواند سیگنالی را در طول سیم کشی الکتریکی خانه ارسال کند و به یکی از تجهیزات هوشمند خانه دستور دهد که مثلا 3 ساعت دیگر سیستم سرمایشی خانه شروع به کار کند.
با این حال، از آنجا که سیم کشی الکتریکی به طور خاص عاری از نویز فرکانس رادیویی نیست، پروتکل X_10 هیچ گاه به طور 100% قابل اعتماد نبوده.
پروتکل X_10 در ابتدا یک تکنولوژی یک طرفه بوده(یعنی فقط صادرکننده دستور بوده)، در حالی که دستگاه های هوشمند می توانند دستورها را بگیرند، و داده های خود را به یک شبکه مرکزی بفرستند. با این حال، بعدا، وسایل پروتکل X_10 دو طرفه، هرچند با هزینه بالاتر، در دسترس قرار گرفتند.

    زمانیکه شرکت Insteon که در صنعت اتوماسیون خانه دست داشت در سال 2005 به صحنه آمد، تکنولوژی ای را معرفی کرد که سیم کشی الکتریکی را با سیگنال های بی سیم ترکیب می کرد. پروتکل هایی از جمله Zigbee و Z-Wave از آن زمان برای مقابله با مشکلات ناشی از X_10 پدیدار شدند، هر چند که همچنان X_10  یک پروتکل ارتباطی گسترده باقی مانده است.

پروتکل PLC BUS

PLCBUS یک پروتکل سیمی است که برای ارتباطات الکترونیکی بین دستگاه های خانگی در درجه اول از سیم کشی خط برق برای سیگنال و کنترل استفاده می کند. این پروتکل برای اولین بار در سال 2002 بوسیله شرکت ATS در کشور هلند مطرح شد .

PLCBUS شبیه پروتکل X-10  است. اگرچه از همان طرح آدرس دهی استفاده می کند و بیشتر معایب X-10 را مرتفع کرده اما با آن سازگار نیست. این دو می توانند در همان شبکه خط برق با همزیستی قرار بگیرند و می توانند با استفاده از پلها در تعامل باشند با این تفاوت که در PLC BUS ارتباط به صورت دو طرفه است .

پروتکل S_Bus

Smart-BUS یا به اختصار S_Bus یک پروتکل ثبت اختراع است. این پروتکل هوشمند به طور عمده برای صنعت اتوماسیون خانه طراحی شده. با استفاده از توپولوژی S_Bus ، می توان به 250 دستگاه در یک کابل متصل شد که می تواند به طول 1200 متر برسد.  پروتکل S_Bus دارای اتصال بسیار انعطاف پذیری است و همچنین می تواند با یک حلقه آزاد یا حلقه بسته، توپولوژی ستاره ای، یا حتی Graid کار کند.