سیستم برق هوشمند ویلا شامل برق شهری، ژنراتور اضطراری و UPS است. در صورت قطع برق، ژنراتور و UPS به صورت خودکار فعال می‌شوند. خروجی‌های برق قابل تنظیم به حالت "معمولی" یا "ضروری" هستند. سیستم مدیریت هوشمند برای نظارت و کنترل مصرف، ایمنی، و نگهداری ژنراتور از طریق نرم‌افزار قابل دسترس است.
ساختار برق ویلا بر اساس ترکیب سه منبع تغذیه برق طراحی می شود:
1-برق شهری
2-ژنراتور دیزلی (یا گازی) برق اضطراری
3-یو پی اس ( uninterruptible power supply )
به این صورت که منبع تغذیه اصلی همان برق شهری است. اما در صورت قطع برق شهری، یک تابلوی برق اتوماتیک اقدام به تغییر منبع تغذیه و خارج کردن برق شهری از مدار و وصل کردن برق ژنراتور می نماید. ژنراتور به صورت اتوماتیک در زمان قطع برق شهری روشن شده و با وصل شدن مجدد برق شهری به صورت خودکار خاموش می شود.
به این ترتیب در صورت قطع برق شهری، تنها برای چند ثانیه برق ویلا قطع شده و سپس با تشخیص قطع برق و راه اندازی خودکار ژنراتور، برق ویلا وصل می شود.
تابلو برق اتوماتیک متصل به ژنراتور علاوه بر قطع کامل برق شهری، قابلیت تشخیص نوسانات غیر طبیعی در فرکانس برق متناوب را هم داشته و در صورت بروز این مشکل هم به صورت خودکار برق شهری را از مدار خارج کرده و ژنراتور را روشن و وارد مدار می کند. لذا ژنراتور خود نوعی محافظ برق هم محسوب می شود.
علاوه بر این، برخی از خروجی های برق ویلا به صورت «ضروری» یا critical تعریف می شوند به این معنا که این خروجی ها به یک یو پی اس از نوع line-interactive متصل هستند. در صورت قطع برق، یو پی اس در کسر کوچکی از ثانیه منبع تغذیه را به باطری تغییر داده و از قطع برق جلوگیری می نماید. به این ترتیب حتی همان چند ثانیه ای که از زمان قطع برق شهری تا وصل شدن برق ژنراتور زمان لازم است، این خروجی ها و مصرف کننده های متصل به آنها از برق یو پی اس استفاده کرده و هیچ قطع برقی به هیچ وجه احساس نمی شود.
مزیت دیگر یو پی اس این است که قادر به تشخیص نوسانات غیر طبیعی برق متناوب بوده و در کسری از ثانیه مصرف کننده را از جریان آلوده قطع کرده و به برق تمیز حاصل از باطری وصل می کند. لذا یو پی اس یک محافظ دوم علاوه بر ژنراتور محسوب می شود.
تصویر زیر تا این مرحله از کار را نمایش می دهد:
حالت فوق مستلزم این است که خروجی های معمولی و ضروری برق در هر واحد از قبل تعیین شده و سیم کشی به صورت Hard-wire و ایستا انجام شود.
حالت مطلوبتر این است که تعیین معمولی یا ضروری بودن هر خروجی به صورت پویا و از طریق نرم افزار خانه هوشمند امکان پذیر باشد. برای این منظور، یک ماجول سخت افزاری پشت هر خروجی یا مصرف کننده برق قرار می گیرد که از طریق نرم افزار قابل کنترل بوده و می تواند خروجی را به برق یو پی اس یا برق معمولی متصل نماید.
چنین چیزی با استفاده از ماجول های پریز هوشمندی امکانپذیر است. ولی برای هر پریز خروجی برق که به اینصورت هوشمند شود، به دو ماژول پریز هوشمند نیاز است که پشت پریز نهایی قرار گرفته و از طریق نرم افزار یکی از دو منبع ورودی را به پریز نهایی متصل می نمایند.
مانند تصویر زیر:
راه حل ساده تر و ارزانتر که تقریبا همان کارایی و کارآمدی را در اختیار ما قرار می دهد، استفاده از یک کلید یا سوئیچ معمولی به جای دو پریز هوشمند است که به هر پریز خروجی برق متصل می شود. به اینصورت که کاربر می تواند به صورت دستی، کلید را در حالت «معمولی» یا «ضروری» قرار دهد.
مانند تصویر زیر:
این کلید دستی می تواند مستقیم روی یا در کنار هر پریز خروجی مصرف برق تعبیه شود. اما حالت دیگر این است که همه کلیدها در یک جعبه مرکزی تعبیه شوند تا به صورت مرکزی مصرف کننده های معمولی و ضروری مدیریت شوند. مزیت حالت اول سهولت استفاده، و اشکال آن مدیریت دشوار به دلیل پراکندگی و امکان کشش بیش از حد از توان یو پی اس خواهد بود. و در حالت دوم عکس این موضوع، یعنی دشواری استفاده به دلیل دور از هم بودن سوئیچ و پریز و در عین حال سهولت مدیریت به دلیل تمرکز همه سوئیچ ها در یک مکان است.
در تصویر فوق اگر یک ماجول سخت افزاری هوشمند برای کنترل مرکزی وجود داشته باشد، بهترین حالت ممکن به دست خواهد آمد. یعنی کنترل مرکزی قابل تنظیم و دسترسی از طریق بستر شبکه و با استفاده از نرم افزار مدیریت هوشمند خواهد بود. یعنی حالت مطلوب ما دقیقا مانند تصویر زیر است، اما در صورت محدودیت های فنی، لااقل حالتی که در تصویر فوق مشاهده می شود باید اجرا گردد.
همچنین می توانیم از یک شیوه ترکیبی هم استفاده کنیم. یعنی فی المثل از یک یو پی اس 3 کاوا برای پریزهای مصرف ضروری از پیش در نظر گرفته شده استفاده کنیم. مثلا قسمت TV و سرگرمی، یا پریزهای اتاق کار و البته دوربین های امنیتی و سایر تجهیزات کنترل هوشمند. و یک یو پی اس 3 کاوای دیگر را برای برخی از مصرف کننده ها به صورت انتخابی و با سوئیچ معمولی/ضروری در نظر بگیریم. مثلا برای یخچال و فریزر، ماشین لباسشویی و ظرفشویی، کولر گازی، و چند پریز خروجی دیگر. و الباقی پریزها و خروجی ها به صورت معمولی و بدون اتصال به یو پی اس در نظر گرفته شوند.
چنانچه موفق شویم از طریق یک ماجول هوشمند کنترل مرکزی را به نرم افزار مدیریت هوشمند منزل متصل کنیم، بسیار مطلوب است که میزان توان مصرفی هر خروجی به صورت آنلاین در نرم افزار قابل مشاهده و گزارش گیری باشد.
این اطلاعات دو کاربرد بسیار اساسی دارد که در حالت مطلوب باید از طریق نرم افزار مدیریت هوشمند قابل دسترسی باشند:
a.مشاهده میزان مصرف لحظه ای به صورت واحد (ریال در ساعت). بهترین حالت این است که در محاسبه این مورد علاوه بر تعرفه ساعت های پرکاری و کم کاری، میزان مصرف ماهانه کل واحد مسکونی و پله مصرفی فعلی واحد مسکونی هم لحاظ شده باشد.
b.مشاهده مصرف خروجی از ابتدای ماه به صورت واحد ریال.
c.پیش بینی میزان صرفه جویی در قبض برق پایان دوره در صورت توقف مصرف این خروجی.
a.در صورتی که تغییر وضعیت یک خروجی از حالت «معمولی» به حالت «ضروری» (یعنی اتصال آن به منبع یو پی اس) موجب کشش بیش از حد و غیر مجاز بار کل از یو پی اس شود، نرم افزار هوشمند باید به صورت خودکار این گزینه را غیر فعال نموده و به کاربر اطلاع دهد علت غیر فعال شدن گزینه کشش بیش از حد بار از ظرفیت یو پی اس است.
هوشمند شدن مدیریت خروجی های برق در حوزه ایمنی هم کاربردی بسیار اساسی و مطلوب دارد. به اینصورت که کاربر از طریق نرم افزار مدیریت هوشمند، علاوه بر «معمولی» یا «ضروری» بودن هر خروجی، همچنین می تواند پارامتر «زمان اتصال» را هم برای هر خروجی مشخص کند. معنای این پارامتر به صورت زیر است:
اتصال دایم: یعنی اتصال برق این خروجی حتی زمانی که کسی در خانه نیست باید برقرار باشد. مثال های آن برای تجهیزاتی مانند یخچال و فریزر، یا مودم و سوئیچ شبکه وای فای و غیره.
اتصال هنگام سکونت: یعنی زمانی که تشخیص داده می شود کسی در خانه نیست، به صورت خودکار برق این خروجی قطع شود تا از خطر آتش سوزی جلوگیری گردد. مثال های آن مانند پریزهای برق حمام ها و اتاق خواب ها، یا خروجی برق تلویزیون ها، یا برق اتو، یا دیگر تجهیزاتی که فقط هنگام حضور ساکنین در منزل کاربرد دارند.
این قابلیت در کنار قابلیت قطع خودکار انشعاب گاز و آب هنگام ترک منزل، سطح ایمنی واحدها را به میزان بسیار چشمگیری افزایش داده ولذا از قابلیت های بسیار مطلوب محسوب می شود.
به این ترتیب، کاربر می تواند از طریق نرم افزار مدیریت هوشمند، برای هر خروجی برق هر دو پارامتر را به صورت مستقل تنظیم نماید. مانند مثال زیر:
غیر ضروری (در صورت قطع برق می تواند چند ثانیه قطع برق را تحمل کند تا ژنراتور روشن شود)
اتصال دایم (چه کسی در خانه باشد و چه کسی در خانه نباشد، یخچال باید روشن باشد)
ضروری (حتی چند ثانیه قطع برق هنگام تماشای تلویزین آزار دهنده است. پس باید به منبع یو پی اس متصل باشد تا ساکنین چند ثانیه قطع برق تا زمان روشن شدن ژنراتور را احساس نکنند)
اتصال هنگام سکونت (وقتی کسی در خانه نیست طبیعتا کسی تلویزیون تماشا نمی کند. پس بهتر است برق تلویزیون قطع شود تا از اتصالی و آتش سوزی احتمالی جلوگیری شود)
-برق پریز مخصوص سشوار در حمام یا اتاق خواب
غیر ضروری (در صورت قطع برق شخص می تواند چند ثانیه صبر کند تا ژنراتور روشن شود و بعد به استفاده از سشوار ادامه دهد)
اتصال هنگام سکونت (وقتی کسی در منزل نباشد کسی هم نیاز به سشوار کشیدن ندارد. پس بهتر است برق آن قطع شود تا از احتمال اتصالی و آتش سوزی جلوگیری شود.)
ضروری (حتی چند ثانیه قطع برق موجب انقطاع نظارت امنیتی و نتیجتا کاهش سطح امنیت می شود)
اتصال دایم (حتی وقتی کسی در منزل نیست باید نظارت امنیتی تداوم داشته باشد)
در خصوص روشنایی و چراغ ها، قطعا یک سیستم نور هوشمند اجرا خواهد شد. در این سیستم نور هوشمند ترجیحا این قابلیت پیش بینی می شود که یک نور محیطی بسیار کم مصرف با حداقل روشنایی داشته باشیم که به صورت خودکار در صورت قطع برق به منبع تغذیه یو پی اس متصل شده و روشن شود. و البته این اتفاق تنها در صورتی که نور در حالت معمولی در وضعیت روشن باشد اجرا می شود. یعنی مثلا هنگام نصف شب که ساکنین خواب هستند و نور در وضعیت خاموش قرار گرفته، در صورت قطع برق نباید ناگهان نور اضطراری روشن شود.
مشخصات ژنراتور : به صورت دیزلی یا گازی با خروجی برق یک یا سه فاز و توان حداقل 21 کاوا خواهد بود.
هنگام طراحی طبقه پیلوت یا انباری (موتورخانه ) باید فضایی برای قرار گیری ژنراتور در نظر گرفته شده و امکان اتصال اگزوز به دودکش فراهم باشد.
برای نگهداری ژنراتور باید یک روال در مدیریت ساختمان تعریف شود که به طور منظم هر ماه عملکرد ژنراتور در زمانی که از قبل برنامه ریزی شده تست شود. به اینصورت که برق شهری از پشت تابلو برق اتوماتیک قطع می شود تا عملکرد تابلو برق و ژنراتور تست شود. چنانچه فی المثل ژنراتور استارت نخورد یا روشن نشود، اقدامات لازم جهت تعمیر و نگهداری انجام شود. همچنین روغن موتور ژنراتور و آب رادیاتور در تناوب های زمانی مناسب (مثلا شش ماهه یا یک ساله) بررسی و اقدامات لازم انجام شود.
بهترین حالت این است که این اقدامات و روال های لازم برای نگهداری ژنراتور و تجهیزات برق هوشمند، از طریق نرم افزار هوشمند پیگیری و با آلارم های مناسب یادآوری شده و گزارش آن در دسترس مالک ویلا قرار گیرد. یعنی مالک ویلا بتواند ببیند زمان آخرین عملیات تست یا سرویس کی بوده و زمان تست یا سرویس بعدی برای چه تاریخی تعیین شده است. در صورت تست یا سرویس نشدن در زمان تعیین شده، آلارم و هشدار دریافت کنند.
