Mity inteligentnych domów: Inteligentne domy są tylko wymysłem filmów Science-Fiction

W poprzednim artykule udało nam się znaleźć właściwą definicję inteligentnego domu. Wszystkie urządzenia mogą się ze sobą samodzielnie komunikować, by generować korzyści, i tak dalej… Ale jaki to ma związek z rzeczywistością? Jak się to ma do produktów i usług, do których mam dostęp tu i teraz? Sporo uwagi poświęciliśmy opisom fantazji filmowych, o których w większości jeszcze nie mamy co marzyć, dlatego teraz skupmy się na konkretach. Wiele osób, z którymi rozmawiam pyta mnie – zupełnie zresztą słusznie – czy aby inteligentne domy to nie tylko science fiction? I dlaczego właściwie „inteligentne”?

W wielu krajach rynek smart home (muszę przyznać, że angielska nazwa podoba mi się znacznie bardziej – nie obiecuje, że dom będzie dla nas kompanem do gry w szachy) funkcjonuje od ponad trzydziestu lat. Przodują zdecydowanie kraje niemieckojęzyczne, choć i w Polsce mamy kilka ciekawych przykładów zabawy z technologią sprzed kilku dekad. Miałem okazję rozmawiać z człowiekiem, który – jeszcze za głębokiej komuny – samodzielnie stworzył system sterowania domem za pomocą… analogowego telefonu z tarczą obrotową! „Wykręcając” kolejne numery można było obsługiwać różne obwody świetlne. I choć wiele z rozwiązań z tamtych lat można raczej nazwać eksperymentami, niż inteligentnym domem, to na uwagę zasługuje fakt, że jeden z powszechnie dziś stosowanych standardów automatyki budynków – KNX (dawniej EIB) – obchodzi w tym roku swoje dwudziestopięciolecie! Mimo upływu lat w Polsce tego typu usługi wciąż kojarzą się bardziej z kaprysem najbardziej zamożnej części społeczeństwa, niż z świadomą decyzją inwestora. Inaczej wygląda to w Niemczech, gdzie montaż inteligentnych instalacji odbywa się na porządku dziennym.

Odpowiedzmy na pytanie, czym jest inteligentny dom. Inteligentny dom łatwo nam będzie sobie wyobrazić jako rozbudowany system alarmowy. Tak jak w systemie alarmowym, tak i tutaj dysponujemy szeroko pojętymi czujnikami. Alarm to przede wszystkim czujniki ruchu, otwarcia okna, czujniki wykrywające pożar. W systemie automatyki, poza tymi sensorami możemy wyróżnić urządzenia mierzące jakość otoczenia: dokonują one pomiaru temperatury, nasłonecznienia, wilgotności czy ilości dwutlenku węgla. Czujnikami będą również wszelkiego typu manipulatory: rozpoczynając od standardowych włączników naściennych, przez eleganckie panele, a na aplikacjach mobilnych kończąc. Odpowiadają one za odbieranie bodźców od użytkowników. Specyficznym typem czujników są informacje diagnostyczne wysyłane z urządzeń, na które również warto odpowiednio zareagować – na przykład sygnał o uszkodzeniu kotła. Rozszerzając pojęcie czujnika do każdego elementu, który dostarcza nowych danych, do tej grupy śmiało możemy zaliczyć wszystko co związane z czasem i położeniem geograficznym – pewne akcje mogą zostać wywołane tylko w określonych dniach tygodnia, o danej godzinie, lub np. precyzyjnie o zmierzchu słońca. Również dane z zewnętrznych źródeł – np. z internetowych serwisów pogodowych mogą mieć wpływ na przebieg procesów. Mamy zatem bardzo wiele źródeł informacji, którymi karmić się może system inteligentnego domu. Są one wykorzystywane, by sterować tzw. wyjściami.

Wyjścia, to nic innego jak urządzenia wykonawcze – elementy, których reakcję możemy w sposób namacalny zaobserwować. W standardowym systemie automatyki zazwyczaj znaczna część wyjść jest przeznaczona do sterowania oświetleniem. Może to być proste przełączanie na zasadzie włącz/wyłącz, lub ściemniane, gdzie precyzyjnie możemy ustawić jasność źródła światła. Od niedawna popularność zdobywa również oświetlenie RGB oparte na diodach LED. Mieszając ze sobą trzy podstawowe barwy (czerwoną, zieloną i niebieską) możemy uzyskać dowolny kolor. Ten rodzaj oświetlenia świetnie nadaje się do budowania nastroju – na przykład w salonie czy łazience. Innym, powszechnym zastosowaniem jest wykorzystanie oświetlenia RGB do ozdabiania fasad budynków. By zapanować nad mnogością źródeł światła, zazwyczaj łączy się je w sceny. Sceny, to kompozycje odpowiednich jasności i barw dopasowane do konkretnych sytuacji takich jak kolacja, przyjęcie czy kino. Są zapisane w oprogramowaniu i można wygodnie je uruchamiać jednym kliknięciem, czy nawet włączeniem telewizora.

Kolejnym elementem jest regulacja ogrzewania. Ogrzewaniem wodnym najczęściej steruje się zastępując klasyczne głowice termostatyczne z podziałką od 1 do 5 głowicami elektronicznymi. Ten bardzo prosty zabieg wystarczy, by zapanować nad ciepłem w domu. Jeszcze łatwiej sterować elektrycznymi źródłami ciepła takimi jak grzejniki elektryczne czy maty podłogowe. Są one dla nas po prostu kolejnym przełączanym obwodem elektrycznym. Inaczej ma się sprawa zarządzania pracą urządzeń grzewczych – kotłami, pompami ciepła, systemami solarnymi. Bardzo często komunikacja z nimi wymaga dodatkowych modułów integrujących i pracy programistycznej. Przed wyborem konkretnego urządzenia warto zdobyć od producenta informacje, czy dany model będzie można w jakikolwiek sposób zintegrować z systemem automatyki budynku. Tych urządzeń nie kupuje się przecież na rok czy dwa. Instalacja grzewcza operuje wysokimi ciśnieniami i temperaturami. Nie można dopuścić do sytuacji, w której błąd człowieka lub oprogramowania naraziłby domowników na ryzyko. W jednej materii pragnę Cię zaspokoić. Dobrą praktyką jest, by system grzewczy – mimo że połączony z inteligentnym domem – pozostawał autonomiczny. Polega to na całkowitym zablokowaniu tych parametrów, których zmiana może negatywnie wpłynąć na pracę kotła lub innego urządzenia.

Następną rzeczą, na którą chciałbym Ci zwrócić uwagę jest obsługa mediów. I nie mam tu na myśli automatycznego podajnika gazet w toalecie, tylko zarządzanie dostępem wody, gazu i energii elektrycznej. Są to rozwiązania bardzo proste – ograniczają się najczęściej do zastosowania zaworów na dopływie i rozłączników w skrzynce elektrycznej. To właśnie te elementy w znacznej mierze odpowiadają za bezpieczeństwo domowników i dobytku. Mimo, że proste i bardzo efektywne, nie są powszechnie stosowane w instalacjach domowych. Być może dlatego, że muszą być przewidziane na wczesnym etapie budowy domu czy remontu mieszkania. Niezależnie od tego, czy czytasz tą publikację w poszukiwaniu inspiracji dla stworzenia swojego inteligentnego domu, czy jesteś wręcz pewien, że to nie dla Ciebie zachęcam Cię, byś przy istniejącej sposobności przewidział te zawory. Możesz je potem podłączyć do systemu alarmowego, lub po prostu obsługiwać włącznikiem w holu.

Wspomnieliśmy na razie o trzech grupach zastosowań: sterowaniu oświetleniem, ogrzewaniem i mediami. Te trzy elementy znajdują się w każdym mieszkaniu. To one są w znacznej mierze odpowiadają za wzrost bezpieczeństwa i generowanie oszczędności w inteligentnym domu. Są one w moim odczuciu filarem, od którego należy zacząć rozważania o inwestycji w system automatyki. Nie mniej jest jeszcze kilka kategorii zastosowań, o których w tym miejscu chciałbym słowem wspomnieć.

Szeroką grupę elementów wykonawczych stanowią wszelkiej maści napędy. Wymienić tu należy sterowanie roletami antywłamaniowymi, ozdobnymi żaluzjami wewnętrznymi, markizami i plisami ale również bramami wjazdowymi, garażowymi i furtkami. W bardziej egzotycznych przypadkach napędy mogą poruszać ściankami działowymi i meblami – któż z nas nie marzył o tajemnym pomieszczeniu otwieranym za pomocą wysuwanej z półki książki? Teraz to możliwe! Jeśli zadzwonisz w ciągu najbliższych piętnastu minut dostaniesz samoczyszczącą obieraczkę do warzyw całkowicie gratis! Do wyczerpania sztuk! O, już się wyczerpały. Przepraszam. Nie mniej popularne jest sterowanie systemami wentylacji i klimatyzacji. Jak wiemy, są to instalacje od siebie niezależne. Wentylacja odpowiada za dostarczenie świeżego, bogatego w tlen powietrza z zewnątrz – często kosztem utraty ciepła lub chłodu, zaś klimatyzacja jedynie chłodzi, często zużyte i zanieczyszczone powietrze w pomieszczeniu. Pogodzenie klimatyzacji, wentylacji i ogrzewania wydaje się trudne – i w istocie często jest. Zespoły te są w stanie zakłócać wzajemnie swoją pracę, a rezultatem jest wzrost kosztów za zużytą energię oraz brak komfortu. Rozwiązaniem jest centralne sterowanie, które odpowiada za to, by instalacje te zamiast rozregulowywać się wzajemnie wspierały swoją pracę zapewniając dobre warunki w budynku.

Kolejny element leży na pograniczu inteligentnego domu i systemu alarmowego. Jest to wideo monitoring. Zapis lub wywołanie w odpowiednim momencie obrazu z kamery na naszym smartfonie może przyspieszyć reakcję na niepokojące zdarzenie. Ten sam cel ma wideo domofon – umożliwia komunikację głosową i podgląd rozmówcy z dowolnego miejsca na świecie. I tylko od nas będzie zależało, czy w następstwie rozmowy otworzymy furtkę do domu, czy do Rexa Tyranozaurusa – zębatego pupila rodziny. Skupiając się na obrazie i dźwięku warto wspomnieć słowem o sterowaniu multimediami. W najczęstszym przypadku będzie to wysyłanie komend do pojedynczych urządzeń – telewizorów, odtwarzaczy muzycznych, systemów kina domowego, oraz systemów multiroom. System multiroom, to nic innego jak zespół odtwarzaczy muzycznych przygotowanych do współpracy i synchronizacji muzyki w całym domu. Samo sterowanie odbywa się w większości przypadków za pośrednictwem nadajników podczerwieni, komend TCP/IP lub po magistrali szeregowej – paleta możliwości jest spora.

Ostatnią kategorią elementów wykonawczych, o której chciałem wspomnieć są zewnętrzne systemy. Mając do dyspozycji taką mnogość metod komunikacji podejmuje się często próby podłączenia do systemu automatyki wielu innych rozwiązań, nie wymienionych do tej pory. Centrala inteligentnego domu spełnia rolę koncentratora i integruje systemy zewnętrzne. Będą to na przykład systemy nawadniania, przydomowe elektrownie, sterowniki saun, centrale telefoniczne i wiele innych. Mając do dyspozycji odpowiednio dobre narzędzia, wiedzę i talent programisty oraz odpowiednio dużo czasu, wyniki mogą być naprawdę zaskakujące.

W naszej układance brakuje jeszcze jednego elementu. Pomiędzy wejściami a wyjściami muszą istnieć zależności. To właśnie rozbudowane funkcje logiczne i powiązania decydują o tym kiedy i jak wysterować wyjścia na podstawie informacji wprowadzanych przez czujniki. Zależnie od systemu automatyki możemy spotkać strukturę scentralizowaną, gdzie wszystkie obliczenia odbywają się w jednostce głównej, lub strukturę rozproszoną, w której każdy element „troszczy się o siebie”. Niezależnie od wariantu, to właśnie sposób zaprogramowania daje tchnienie życia instalacji. Więcej o roli oprogramowania znajdziesz w następnych rozdziałach tej publikacji.

Wracając do naszego systemu alarmowego. Czym różnią się przedstawione rozwiązania od systemu alarmowego? Mogę tu wymienić cztery główne elementy. Po pierwsze będzie to rozbudowany zakres  typów wejść (na czujniki) i wyjść (sterujących elementami wykonawczymi). System alarmowy takiego wachlarza nie potrzebuje, natomiast system inteligentnego domu – zdecydowanie tak. Druga cecha to zastosowane mikrokontrolery i szeroko pojęta elektronika, która jest w stanie obsłużyć rozbudowane algorytmy i zaprogramowane funkcje. Sterowniki systemów automatyki są młodszym rodzeństwem sterowników przemysłowych, które wprawiają w ruch całe linie produkcyjne i procesy. Niejednokrotnie jednak nasze rozwiązania mają mimo wszystko mocniejsze i wydajniejsze procesory. Trzeci element, to oprogramowanie dostarczane dla programisty. Musi ono być na tyle elastyczne i proste, a jednocześnie rozbudowane, by można było zaprogramować system według oczekiwań klienta w relatywnie krótkim czasie. I wreszcie ostatni punkt – interfejs użytkownika. Jeszcze do niedawna rzadkość, dziś absolutne „must have” wszystkich systemów inteligentnego domu – aplikacje na urządzenia mobilne i przeglądarki WWW. Wszyscy przyzwyczajeni do klikania w ekrany dotykowe wybierają tą właśnie drogę do sterowania domem.

Czy zatem są produkty, które spełniają wszystkie określone powyżej warunki? Oczywiście! Ba, dostępne są już od wielu lat i bez przerwy pojawiają się nowe. Mogę zaryzykować nawet stwierdzeniem, że obecnie jest ich tak dużo, że kłopotliwe okazuje się wybranie najlepszego z nich. Są to właśnie systemy klasy „inteligentny dom”. Czy zatem są to rozwiązania z filmów science fiction? Zdecydowanie nie! Mit drugi obalony.

 

—Aktualizacja z 3 października 2015 roku—

Artykuł ten, poprawiony i rozszerzony, został wykorzystany w mojej książce „10 mitów inteligentnych domów”.

Jesteś zainteresowany tą pozycją? Możesz bezpłatnie pobrać książkę ze strony www.futunext.com/10mitow.