Artykuł w Fachowym Elektryku – „Nowoczesne standardy komunikacji w automatyce budynkowej – kiedy jaki wybrać?”

„Nowoczesne standardy komunikacji w automatyce budynkowej – kiedy jaki wybrać?”

 

W nowoczesnych domach i mieszkaniach coraz częściej pojawiają się elementy automatyki. Wiele urządzeń posiada także swoje moduły i aplikacje do komunikacji. Wszystko to sprawia, że życie w nowoczesnym domu jest prostsze, praktyczniejsze i przyjemniejsze. Aby jednak było to możliwe, konieczna jest wymiana informacji pomiędzy poszczególnymi urządzeniami oraz użytkownikiem.

 

„Głupia pralka, nie może się połączyć z Wi-Fi!” – jeszcze do niedawna takie emocjonalne stwierdzenie było śmieszne i absurdalne. Jednak w obecnych czasach coraz więcej urządzeń daje możliwość zdalnego sterowania bądź informowania o swoim stanie. Wymusza to jednak konieczność stworzenia przestrzeni do wymiany informacji. W nowoczesnych domach istnieje wiele standardów komunikacji, które można dzielić na różne kategorie pod wieloma względami: przewodowe i bezprzewodowe, otwarte i zamknięte, szyfrowane bądź nieszyfrowane… Przyjrzyjmy się zatem tym najczęściej wykorzystywanym.

 

KNX

Jest to obecnie najbardziej znany standard komunikacji dla automatyki budynkowej w Europie. Zrzesza on kilkuset producentów, dzięki czemu wachlarz dostarczanych przez nich urządzeń daje możliwość integracji niemal wszystkich urządzeń elektrycznych w domu. W efekcie jeden system komunikuje ze sobą sterowniki oświetlenia, ogrzewania, klimatyzacji, rolet czy wentylacji. Standard ten wymaga jednak odpowiedniego okablowania. Najlepszym medium dla KNX’a jest dedykowana skrętka dwuparowa, jednak to wymusza konieczność wcześniejszego zaplanowania funkcjonalności systemu i odpowiedniego rozprowadzenia przewodów. Dla inwestorów pragnących bardziej uniwersalnego rozwiązania dobrą wiadomością jest fakt, że standard ten może się komunikować również po klasycznej skrętce UTP. Dużym atutem systemu KNX jest jego skalowalność, dzięki czemu znajduje on zastosowanie zarówno w niewielkich mieszkaniach oraz domach, jak i w hotelach czy ogromnych halach produkcyjnych (po zastosowaniu sprzęgieł dzielących instalację na segmenty).

 

Inne magistrale komunikacyjne

Choć KNX jest obecnie najbardziej popularnym systemem automatyki w Europie, nie można zapominać również o innych standardach. Crestron, LonWorks czy BACnet to w pewien sposób alternatywa dla KNX’a. W praktyce jednak niewielu polskich (i ogólnie europejskich) instalatorów oferuje te systemy. Można wręcz śmiało powiedzieć o tak wielkiej dominacji KNX’a, że często w potocznym języku branżowym zwrot „inteligentny dom” stosowany jest zamienne z „KNX”.

 

Systemy bezprzewodowe

Dużą popularnością w automatyce budynkowej cieszą się również standardy bezprzewodowe, przede wszystkim Z-Wave. System ten swoją popularność zdobył przede wszystkim dlatego, że nie wymaga przewodów do transmisji danych (przynajmniej w teorii, bo w praktyce moduły dopuszkowe często wymagają doprowadzenia zasilania wraz z przewodem neutralnym, czego w puszkach do włączników światła zazwyczaj nie ma). Niestety nie może się on pochwalić tak dużą niezawodnością jak KNX czy inne systemy przewodowe. Zatem choć sieci mesh (czyli topologia siatki, na której opiera się standard Z-Wave) są wciąż udoskonalane, to jednak systemy bezprzewodowe polecane są bardziej jako uzupełnienie rozwiązań przewodowych, a nie ich alternatywa.

 

Sieci LAN (ze szczególnym uwzględnieniem Wi-Fi)

Sieci komputerowe zdecydowanie nie są dedykowanym standardem komunikacji do automatyki budynkowej. Trudno jest sobie jednak wyobrazić inteligentny dom bez możliwości sterowania nim z aplikacji na smartfonie czy tablecie. Dzięki rozwojowi tego standardu jest on na tyle szybki i bezpieczny, że śmiało może pełnić rolę jednego z ważniejszych ogniw w automatyce budynkowej. Jednak sieci LAN zawdzięczamy nie tylko wizualizację na telefonie. Bardzo często sprzęt RTV i AGD wykorzystuje Wi-Fi jako najwygodniejsze medium komunikacyjne. Należy niestety wspomnieć, że częstym minusem takiego rozwiązania jest brak bramek do integracji z całym systemem (efektem czego pralka poinformuje nas o zakończeniu prania za pośrednictwem swojej dedykowanej aplikacji, bez możliwości zintegrowania tego z resztą systemu automatyki).

 

Otwarte magistrale szeregowe

Choć początki standardu RS-232 sięgają lat 60. ubiegłego wieku, co nie czyni go zbyt nowoczesnym – trzeba przyznać, że wciąż wiele urządzeń automatyki wykorzystuje go do komunikacji. Najczęściej w nowoczesnych domach można spotkać amplitunery stosujące do integracji właśnie tę magistralę. Nieco nowszym, choć i tak już nie do końca nowoczesnym standardem jest RS-485. Jest on najczęściej wykorzystywany do integracji systemów kontroli dostępu czy rekuperatorów (wykorzystując do tego np. otwarty protokół komunikacyjny Modbus).

 

Komunikacja binarna

Niektóre elementy automatyki (przede wszystkim w systemie alarmowym, który zazwyczaj jest elementem składowym automatyki budynkowej) komunikują się z wykorzystaniem sygnałowych styków bezpotencjałowych (czasem stosując też zmienną rezystancję, jak np. popularny „2EOL”). I choć tu również ciężko mówić, że taki sposób jest nowoczesny, to jednak w nowoczesnych rozwiązaniach wciąż jest używany, zatem nie mogło go zabraknąć w tym zestawieniu.

 

Który system wybrać?

Przy tak dużej liczbie różnych systemów można się zastanawiać: który kiedy wybrać? Niestety nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Warto jednak zwrócić uwagę, że najczęściej systemy te (a raczej ich producenci) nie powinny ze sobą konkurować, lecz wzajemnie się uzupełniać w różnych podzespołach inteligentnych domów. Bo choć teoretycznie zapewne dało by się całą automatykę oprzeć o system KNX (włącznie z czujkami alarmowymi), to jednak byłoby to rozwiązanie zdecydowanie droższe, a przede wszystkim mniej bezpieczne od połączenia go z „klasycznym” systemem alarmowym. Podobnie zresztą system alarmowy dający możliwość sterowania oświetleniem czy roletami będzie mniej wygodny w codziennym użytkowaniu od dedykowanego systemu automatyki. Warto zatem dobrać kilka systemów w zależności od tego który się bardziej sprawdzi w danej części automatyki, niż „na siłę” wykorzystywać tylko jeden wybrany standard.

Ponieważ większość systemów opiera się na komunikacji przewodowej – bardzo ważne jest ich zaplanowanie i odpowiedni dobór okablowania na etapie projektowania i wykonywania instalacji elektrycznej. Bo choć wiele przewodowych standardów umożliwia komunikację z wykorzystaniem skrętki (wg producentów czasem wystarczy cat. 5, czasem cat. 6, a w niektórych przypadkach zalecana jest już cat. 7), to jednak zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest ich wcześniejsze zaplanowanie. Dzięki temu możliwe będzie stworzenie takiego systemu automatyki, w którym część odpowiedzialna za sterowanie oświetleniem będzie oparta o standard KNX (niezawodny, z wygodną i prostą wizualizacją), część alarmowa oparta o dedykowany SSWiN (System Sygnalizacji Włamania i Napadu), a integracja z pompą ciepła, rekuperatorem, czy sprzętem RTV i AGD – z wykorzystaniem protokołów komunikacji obsługiwanych przez danego producenta. Przy takim rozwiązaniu elementy bezprzewodowe stanowić będą jedynie dodatek do całego systemu, znajdując zastosowanie w miejscach, gdzie niemożliwe jest doprowadzenie przewodu (np. przyciski na szkle) lub podczas rozbudowy systemu (chcąc ograniczyć niszczenie ścian poprzez prowadzenie nowych przewodów).

 

Mariusz Morycz,
Futunext®
[email protected]