الشبكات الذكية Smart grids هي الشبكات الكهربائية التي تستخدم التقنيات الرقمية، لإدارة ومراقبة نقل الكهرباء من مصادر التوليد لسد احتياجات المستخدمين، وتعمل تلك الشبكات على التنسيق الفعلي لقدرات واحتياجات المولدات والمستخدمين ومشغلي الشبكات لتقوم بتشغيل كافة أجزاء النظام بكفاءة عالية، وذلك يساعد في تقليل التكاليف، وآثار الكهرباء على البيئة.
وتعد الشبكات الذكية Smart grids مجموعة تقنيات متطورة سوف تتواجد في العديد من البيئات في كافة أنحاء العالم، حيث تعتمد على التجارة المحلية وتتوافق مع التطورات التكنولوجية الحالية.
كيفية استخدام تقنية الشبكات الذكية Smart grids
تقنية الشبكة الذكية Smart grid نظام للشبكة الكهربائية يستخدم تقنيات تحليل البينات والاتصال والأتمتة لتقوم بتحسين توليد وتوزيع الطاقة الكهربائية، كما تساعد على تحسين استهلاكها، وتحتوي تلك التقنية على أنظمة المستشعرات وأنظمة التحكم الآلي والتكنولوجيا الحديثة، وتقوم باستخدام كافة الأنظمة لتحليل استهلاك الطاقة، واكتشاف الأعطال وتحسين كفاءة الطاقة.
ويتم تزويد المنزل الذكي بكافة الأنظمة الخاصة بالشبكات الذكية Smart grids، حيث يتم استخدام أنظمة التحكم الآلي للتحكم في كافة الأجهزة الذكية الموجودة بالمنزل، واكتشاف أعطال الكهرباء والعمل على توفير الطاقة وتحسين كفاءتها.
اقرأ أيضًا: أمن المعلومات في زمن التهديدات الإلكترونية وكيف تحمي بياناتك
خصائص الشبكات الذكيّة Smart grids
- تُتيح الشبكات الذكيّة مشاركة مقبولة ومعروفة مِن قِبَل المستهلكين.
- تستوعب الشبكات الذكيّة جميع خيارات التوليد والتخزين.
- تَمكّن الشبكات الذكية من المنتجات والخدمات الجديدة والسوق
فوائد الشبكة الذكية Smart Grid
يجب عليك معرفة ما هي فوائد الشبكة الذكية؟ حيث تُقدم الشبكة الذكية Smart Grid العديد من الفوائد للمستهلكين وموردي الطاقة والمجتمع ككل، وتشمل:
- تُساعد الشبكة الذكية في تقليل استهلاك الطاقة من خلال مراقبة وتحسين استخدام الطاقة في الوقت الفعلي.
- تُساعد في دمج مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، في الشبكة الكهربائية.
- تُقلل الشبكة الذكية Smart grid من انقطاع التيار الكهربائي من خلال الكشف عن الأعطال وإصلاحها بشكل أسرع.
- تُمكن من إعادة توجيه الطاقة حول المناطق المتضررة من انقطاع التيار الكهربائي.
- تُساعد الشبكة الذكية في تقليل تكاليف الطاقة للمستهلكين من خلال تحسين كفاءة الطاقة.
- تُساعد الشبكة الذكية في حماية الشبكة الكهربائية من الهجمات الإلكترونية.
- تُمكن من مراقبة وتحكم أفضل في الشبكة الكهربائية.
- تُساعد الشبكة الذكية Smart grid في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من خلال تحسين كفاءة الطاقة ودمج مصادر الطاقة المتجددة.
- تُخلق الشبكة الذكية Smart grid فرص عمل جديدة في مجالات مثل تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والهندسة.
- تُوفر الشبكة الذكية Smart grid للمستهلكين إمكانية الوصول إلى طاقة أكثر موثوقية وكفاءة.
- تُساعد Smart grid في تقليل تلوث الهواء والضوضاء.
اقرأ أيضًا: تقنية الأمن السيبراني وكيفية حماية نفسك من الهجمات الإلكترونية
سلبيات المنزل الذكي
يُعد المنزل الذكي تقنية حديثة توفر العديد من الفوائد، لكنه يأتي أيضًا مع بعض السلبيات التي يجب مراعاتها قبل البدء في تحويل منزلك إلى منزل ذكي وإليك بعض سلبيات المنزل الذكي:
- يمكن أن تكون تكلفة تركيب أنظمة المنزل الذكي مرتفعة، خاصة إذا كنت تريد نظامًا شاملًا، حيث تتطلب بعض الأجهزة الذكية اشتراكات شهرية أو سنوية.
- يمكن أن تكون أنظمة المنزل الذكي عرضة للاختراقات، مما قد يُعرض خصوصيتك وأمنك للخطر.
- يمكن أن تكون أنظمة المنزل الذكي معقدة في التركيب والاستخدام، خاصة للمستخدمين غير التقنيين، مما يؤدي إلي إحتاج مساعدة فنية لتركيب بعض الأجهزة أو تكوينها.
- يمكن أن يُصبح الاعتماد على الأجهزة الذكية في منزلك مشكلة إذا واجهت أي أعطال أو انقطاع في الإنترنت.
- من المهم التأكد من وجود خطط احتياطية في حال حدوث أي مشاكل.
- قد لا تكون جميع الأجهزة الذكية متوافقة مع بعضها البعض، مما قد يُسبب صعوبة في ربطها معًا في نظام واحد، لذا يجب من المهم التحقق من توافق الأجهزة قبل شرائها.
- تقوم بعض أنظمة المنزل الذكي بجمع البيانات عن عاداتك وسلوكك، مما قد يُثير مخاوف بشأن الخصوصية، لذا من المهم اختيار أنظمة تحترم خصوصيتك وتسمح لك بالتحكم في البيانات التي يتم جمعها.
ما هو المنزل الذكي Smart home؟
هو منزل يحتوي على نظام محدد يمكن من خلاله التحكم في كافة الأجهزة المنزلية عن بعد وذلك من خلال الاتصال بالإنترنت عن طريق الهاتف الذكي، ويتم توصيل كافة الأجهزة الموجودة بالمنزل مع بعضها البعض حيث يتمكن المستخدم من التحكم في الوظائف الخاصة بتلك الأجهزة، كالتحكم في الإضاءة ودرجة حرارة المنزل، والثلاجة، وغيرهم من الأجهزة الإلكترونية، كما يتمكن المستخدم من تشغيل الأوامر وتغيير وظائف الأجهزة من خلال الجداول الزمنية للأجهزة، بالإضافة إلى أن الأجهزة الذكية يمكنها معرفة المفضلات الخاصة بالمستخدم مما يساعدها على التعديل ذاتيًا إذا احتاجت إلى ذلك.
اقرأ أيضًا: تطبيقات وبرامج التحكم عن بعد remote control في الأجهزة الالكترونية
تأسيس المنزل الذكي
تأسيس المنزل الذكي Smart home عملية تتطلب التخطيط والتنفيذ الدقيقين وإليك بعض الخطوات التي يجب اتباعها لتأسيس منزل ذكي:
1. تحديد احتياجاتك:
- ما هي الأجهزة التي تريد تحويلها إلى أجهزة ذكية؟
- ما هي الميزات التي تريدها في منزلك الذكي؟
- ما هو ميزانيتك؟
2. البحث عن الأجهزة الذكية smart phones:
- هناك العديد من الأجهزة الذكية المتاحة في السوق، من مختلف الشركات والمصنعين.
- قارن بين الأجهزة المختلفة من حيث الميزات والسعر والتعليقات.
3. اختيار منصة المنزل الذكي:
- تُعد منصة المنزل الذكي بمثابة مركز التحكم في جميع الأجهزة الذكية في المنزل.
- هناك العديد من منصات المنزل الذكية المتاحة، مثل Amazon Alexa و Google Assistant و Apple HomeKit.
- اختر منصة تتوافق مع الأجهزة التي تريدها.
4. تركيب الأجهزة الذكية smart phones:
- يمكنك تركيب الأجهزة الذكية بنفسك أو الاستعانة بمساعدة فنية.
- تأكد من اتباع التعليمات بدقة.
5. تكوين منصة المنزل الذكي Smart home:
- قم بتكوين منصة المنزل الذكي لإضافة الأجهزة والتحكم فيها.
- يمكنك استخدام تطبيق الهاتف الذكي أو جهاز التحكم عن بعد للتحكم في الأجهزة.
6. اختبار النظام:
- تأكد من أن جميع الأجهزة تعمل بشكل صحيح.
- قم بإجراء اختبارات مختلفة للتأكد من أن النظام يلبي احتياجاتك.
مكونات المنزل الذكي وتقنياته الأساسية
يتكون المنزل الذكي Smart home من البروتوكولات التالية:
البروتوكول Z-Wave
يمكنك استخدام البروتوكول Z-Wave مع الأبواب الذكية والأقفال الذكية، وموجات الراديو التي تمتاز بانخفاض ترددها، ويستخدم ذلك البروتوكول في مشاركة المعلومات بين الأجهزة الذكية.
تعد تكلفة الأجهزة التي تعتمد على Z-Wave ذات كلفة أعلى من البروتوكولات الأخرى، وتتعامل مع الأنظمة ذات المصدر المفتوح، لكنه بطيء حيث تبلغ السرعة القصوى له 100 s/KB، ويتميز بنطاق واسع بين جهازين حيث يزداد عن 300 قدم.
البروتوكول ZigBee
يساعد البروتوكول ZigBee في ربط الشبكة بالإنترنت، حيث يقوم بالعمل لمدة ساعات طويلة دون حاجته للطاقة الكهربائية، وذلك لأنها تستخدم بطارية يمكن عدم شحنها لمدة 36 يوم.
تتميز بانخفاض تكلفتها، وتعمل على ترددات مختلفة، وهذا يحد من تداخلها مع شبكات أخرى، ولكن نطاق تغطيته محدود لا يتخطى 35 قدم.
تقنية البلوتوث
تستخدم تقنية البلوتوث ذات التغطية واسعة النطاق بتوصيل الأجهزة الذكية بعضها ببعض، وذلك لأن الأجهزة تحتاج إلى بروتوكول Bluetooth Mesh، وهو يتطلب طاقة منخفضة.
لا تناسب تلك التقنية الأجهزة التي تتعامل مع البيانات كبيرة الحجم كالفيديو، وتصل تغطية تقنية البلوتوث إلى 300 قدم.
يمكنك الاطلاع علي كيفية إعداد شبكة واي فاي في المنزل (Wifi)
الأدوات التي تحتاجها لتأسيس بيت ذكي Smart home
يحتاج المنزل الذكي Smart home إلى عدة أدوات، هي:
- سماعات جوجل هوم الذكية وهي مركز التحكم بالمنزل، يمكنك استخدام مساعد جوجل الشخصي من خلال التحكم الصوتي.
- سماعة أمازون إيكو الذكية وتحتوي سماعة أمازون على مساعد أمازون الذكي، وهو مساعد يقوم بعدد من الوظائف مثل ضبط الوقت، وإنشاء القوائم، وغيرها.
- أدوات مراقبة درجات الحرارة كمنظم ecobee3 وتساعد تلك الأدوات على خفض التكلفة الخاصة بتبريد وتدفئة المنزل، يمكن توصيلها ب32 مستشعر للحرارة يتم توزيعها حول المنزل.
- أقفال الباب الذكية التي تقوم أقفال الباب الذكية بإرسال إشعارات لصاحب المنزل تبين أحوال الأبواب في المنزل، ويمكنك فتح الأبواب وغلقها عن طريق الهاتف الذكي ، كما يمكن ضبط الأقفال حتى تُفتح عند اقترابك من المنزل تلقائيًا.
- جهاز CURB لمراقبة استهلاك الطاقة ويساعد جهاز CURB على مراقبة استهلاك الكهرباء، ويمكنك توصيله بالهاتف ليقوم بعمل إحصائيات للاستهلاك.
- جهاز جوجل واي فاي والذي سمح لك جهاز جوجل واي فاي بـتوصيل 32 مقوي إشارة بالمنزل، مما يضمن لك توزيع جيد للإشارة اللاسلكية.
مكونات الشبكة الذكية
ما هي الشبكات الذكية؟ حيث أن الشبكات الذكية هي شبكات كهربائية حديثة تستخدم تقنيات المعلومات والاتصالات لتحسين كفاءة وأمان وموثوقية توصيل الطاقة وتتكون الشبكة الذكية Smart grid من العديد من المكونات أهمها:
- أنظمة القياس الذكية والتي تستخدم لجمع البيانات حول استهلاك الطاقة من المنازل والشركات وتُرسل هذه البيانات إلى مراكز التحكم في الشبكة الذكية.
- أنظمة الاتصالات والتي تستخدم لنقل البيانات بين مختلف مكونات الشبكة الذكية حيث تُستخدم تقنيات الاتصالات المختلفة، مثل Wi-Fi و Ethernet و LTE.
- أنظمة التحكم والتي تُستخدم للتحكم في تدفق الطاقة في الشبكة الذكية
- أنظمة الأمان حيث تُستخدم لحماية الشبكة الذكية Smart grid من الهجمات الإلكترونية بواسطة تقنيات مختلفة مثل تشفير البيانات وبروتوكولات الأمان.
- مصادر الطاقة المتجددة والتي تُستخدم لتوليد الطاقة من مصادر طبيعية حيث تُدمج هذه المصادر في الشبكة الذكية Smart grid مثل الشمس وطاقة الرياح.
- البنية التحتية للشبكة حيث تتكون من خطوط نقل الطاقة ومحطات تحويل الطاقة وتُستخدم لنقل الطاقة من مصادر التوليد إلى المستهلكين.
- أنظمة تخزين الطاقة حيث تُستخدم لتخزين الطاقة الزائدة من مصادر الطاقة المتجددة وتُستخدم هذه الطاقة عند الحاجة، مثل في أوقات الذروة.
- برامج التطبيقات حيث تُستخدم لتقديم خدمات للمستهلكين، مثل مراقبة استهلاك الطاقة وإدارة الأجهزة المنزلية الذكية.
اقرأ أيضًا: أفضل طرق إدارة الوقت time management ومتابعة المهام
أجهزة المنزل الذكية
الأجهزة الإلكترونية تشمل مجموعة واسعة من الأجهزة التي تعتمد على تقنيات الإلكترونيات لعملها، وتتنوع هذه الأجهزة بشكل كبير في الأحجام والأشكال والوظائف التي تقدمها، إليك بعض الأمثلة على أجهزة المنزل الذكي:
- الثلاجات الذكية: تعمل الثلاجات الذكية على تحديد مدى صلاحية الأطعمة بداخلها، وتساعد في إعداد قوائم التسوق، وتساعد على إعداد وصفات مختلفة من خلال الأطعمة الموجودة بها.
- تستطيع ضبط البرنامج الخاص بالغسالة والتحكم بها عن بعد، كما يمكنك متابعتها.
- تقوم ماكينة القهوة الذكية بصنع القهوة حسب الجدول الزمني المُعد لها.
- تقوم الأتمتة بري النباتات المنزلية، ورعاية الحيوانات الأليفة.
- تقوم أجهزة الاستشعار الذكية بإخطار السلطات عند حدوث حركات مريبة في المنزل.
- يمكنك التحكم في جهاز التلفاز المتصل بالإنترنت، حيث يمكنك الحصول على المحتوى من خلال التطبيقات، وتوجد بعض الأنواع التي تتعرف على الأصوات والإيماءات.
- تعمل أنظمة الإضاءة الذكية على ضبط درجة الإضاءة عند وجود الأشخاص بالمكان، وتقوم بخفض الإضاءة أثناء النهار مما يساعد على توفير الطاقة.
- يمكن التحكم في درجات حرارة المنزل من خلال منظمات الحرارة الذكية والتي تم تزويدها بشبكة لاسلكية مدمجة تقوم بمراقبة درجات الحرارة وجدولتها، كما تقوم منظمات الحرارة الذكية بتغيير المرشحات.
- تقوم الأجهزة الخاصة بالتبريد والتدفئة بحفظ المفضلات لدى أصحاب المنزل وضبط درجة البرودة حسب احتياجات أصحاب المنزل.
- يحتوي المنزل الذكي على أقفال ذكية والتي بدورها يمكنها منع الزائرين غير المرغوب بهم، كما تقوم بفتح الأبواب تلقائيًا عند السماح لهم بالدخول.
- تعمل كاميرات المراقبة الذكية على مراقبة المنزل ويمكن للمستخدم التحكم فيها عن بعد ورؤية كافة أنحاء المنزل.
- تقوم أجهزة الاستشعارات الذكية بالتمييز بين حركة أصحاب المنزل وبين الغرباء الزائرين أو اللصوص.
ما هي الطاقة الذكية؟
الطاقة الذكية هي مصطلح شامل يصف استخدام تقنيات المعلومات والاتصالات لتحسين كفاءة وإنتاج واستهلاك الطاقة وتشمل مكونات الطاقة الذكية:
- الشبكات الذكية كشبكات كهربائية حديثة تستخدم تقنيات المعلومات والاتصالات لتحسين كفاءة وأمان وموثوقية توصيل الطاقة.
- المنازل الذكية كالمنازل المزودة بالأجهزة الذكية التي تسمح للمستهلكين بمراقبة وتحكم في استهلاك الطاقة.
- السيارات الكهربائية:التي تعمل بالكهرباء بدلاً من الوقود الأحفوري.
- الطاقة المتجددة كمصادر الطاقة التي تأتي من مصادر طبيعية، مثل الشمس وطاقة الرياح.
اقرأ أيضًا:
