Inteligentny dom

Inteligentny dom – od czego zacząć?

W dzisiejszych czasach coraz więcej firm oferuje swoje rozwiązania w zakresie inteligentnego domu. Jest to wyraźny sygnał, że technologia staje się pożądana i popularna. W dobie nadchodzącego Internetu Rzeczy warto rozważyć to zagadnienie w szczególności na etapie projektowania domu. Z czego składa się inteligentny system? Od czego zacząć?

Inteligentny dom? A może automatyczny dom? Te dwa pojęcia często używane są zamiennie – „inteligencja” to automatyka. Przykład: wyjście użytkowników z domu zostaje wychwycone przez system, dzięki czemu światło jest zgaszone. Decyzje podjęto na podstawie reguły, która wcześniej została przemyślana i wdrożona w specjalistyczny system. Niestety nie jest to samodzielnie myśląca sztuczna inteligencja, która opracowała wniosek zgaszenia światła. W niedalekiej przyszłości, za pomocą sztucznych sieci neuronowych oraz algorytmów meta-heurystycznych system będzie w stanie uczyć się nawyków domownika i samodzielnie tworzyć reguły. W momencie pisania tego wpisu nie powstał jeszcze taki system, jednak pozostaje to tylko kwestią czasu.

Wprowadzenie Inteligencji w domu jest kosztowne, można wydać dużo pieniędzy i poświęcić mało czasu albo wydać mniej pieniędzy, ale poświęcić więcej swoich wolnych zasobów. Inwestor może zlecić instalację wykwalifikowanemu elektrykowi lub wykonać ją samodzielnie. Podobna sytuacja dotyczy sprzętu, można kupić specjalistyczne urządzenia do automatyki budynkowej lub urządzenia ogólnego przeznaczenia (np. serwer NAS, Raspberry Pi, komputer PC). Jeśli budżet ma dla nas duże znaczenie i nie możemy pozwolić sobie na zbyt wysokie koszty – instalacje, projekt oraz konfiguracje wykonujemy sami.


Typy systemów

Systemy automatyki budynkowej można rozdzielić na dwie kategorie.

  • Systemy zamknięte, czyli takie, na które mamy ograniczony wpływ. Kod produktu jest ukryty. System może (lub nie) oferować integracje z innymi urządzeniami automatyki. Jeśli integracja jest możliwa, zazwyczaj po pewnym czasie nie ma gwarancji prawidłowej współpracy w przypadku aktualizacji wersji oprogramowania jednego z systemów. Produkty komercyjne najczęściej są wydajne i bezpieczne, o ile firma przeprowadziła gruntowne testy. Niestety należy liczyć się z wysokim kosztem zakupu oraz brakiem lub ograniczoną możliwością wprowadzenia niestandardowych rozszerzeń, czyli takich, których firma nie przewidziała. Inwestor okazuje zaufanie, że produkty są wolne od błędów i posiadają odpowiednie zabezpieczenia przed cyberprzestępstwem.
  • Systemy otwarte powiązane są często z pojęciem DIY („do it yourself”, czyli zrób to sam), rozwijane przez społeczność. Są darmowe, wymagają podstawowej wiedzy z zakresu elektroniki i programowania. Zaletą jest pełna dowolność implementacyjna oraz konfiguracyjna, natomiast wymaga poświęcenia więcej czasu od użytkownika. Niestety zdarza się awaryjna, ale zależy to od zastosowanego rozwiązania. Możliwości są o wiele większe niż to, co oferuje rynek, daje to większą niezależność i ogromną satysfakcje nie uszczuplając przy tym znacznie zasobów naszego portfela.

Określenie relacji między urządzeniami

Sterowanie bramą wjazdowa za pomocą pilota albo domofon przy furtce – to jest już standard. Większość gospodarstw domowych posiada te urządzenia. W oczywisty sposób ułatwiają naszą codzienność. W inteligentnym budynku mogą one stanowić integralne elementy, które tworzą interakcje z innymi urządzeniami w domu. Aby było to możliwe, należy wybrać architekturę systemu automatycznego zaczynając od wybrania modelu relacji między urządzeniami.

  • Najbardziej popularną relacją systemu automatycznego jest relacja Master-Slave. Urządzenie główne tzw. Master zbiera informacje z czujników i na podstawie przygotowanych przez projektanta reguł podejmuje konkretne akcje. Czujnik to urządzenie, które wychwytuje sygnały z otaczającego środowiska (np. wykrycie ruchu, wciśnięcie przycisku, pobór prądu). Akcją może być zamknięcie bramy wjazdowej lub wysłanie wiadomości do domownika
Diagram reprezentujący relacje Master-Slave w infrastrukturze inteligentnego budynku.
Relacja Master-Slave
  • Istnieje również inny typ relacji – Multi Master. Na tym typie opierają się systemy rozproszone. Każdy czujnik oraz urządzenie wykonawcze (np. brama wjazdowa) komunikuje się między sobą i adresuje polecenia na podstawie swojej tablicy reguł. Rozwiązanie to jest trudne w implementacji – wymaga większego nakładu czasowego. Zaletą jest decentralizacja, czyli w sytuacji awarii jednego urządzenia pozostałe potrafią nadal spełniać swoje cele.
Diagram reprezentujący relacje Multimaster w infrastrukturze inteligentnego budynku.
Relacja Multi Master

Wybór topologii sieci

Następnym etapem jest wybór topologii sieci urządzeń podłączonych w spójną całość. Dotyczy to sieci urządzeń połączonych przewodowo. W przypadku łączności bezprzewodowej temat ten nas nie dotyczy.

Diagram reprezentujący topologie gwiazdy w infrastrukturze inteligentnego budynku.
Topologia gwiazdy
  • Topologia gwiazdy, występuje tylko w relacji Master-Slave, bardzo popularna, jednak posiada wysoki próg wejścia. Każde urządzenie posiada indywidualny kanał łączności z masterem, oznacza to, że instalator musi umieścić kilometry kabli w domu. Jest to stabilne rozwiązanie, ponieważ w przypadku przerwania kabla brak komunikacji następuje tylko z jednym urządzeniem.
  • Topologia magistrali, czyli jeden kabel transmisyjny na wiele urządzeń, relacja Master-Slave oraz multi-master. Zaletą jest łatwiejsza i tańsza instalacja, oszczędzamy koszt wydany na kable oraz czas spędzony nad ich układaniem. Rozszerzenie instalacji o dodatkowe czujniki w przyszłości jest prostsze. Problem pojawi się, gdy magistrala zostanie omyłkowo uszkodzona choćby w jednym punkcie, wówczas komunikacja na całej magistrali nie będzie prawidłowo funkcjonować.
Diagram reprezentujący topologie magistrali w infrastrukturze inteligentnego budynku.
Topologia magistrali

W literaturze specjalistycznej jest jeszcze więcej odmian topologi sieci, jednak nie znajdują one zastosowania lub są bardzo mało popularne w inteligentnych domach. Warto zaznaczyć, że typy topologii można mieszać w autonomicznym budynku. Przykład: komunikacja czujników może odbywać się w magistrali, natomiast sterowanie zasilaniem do oświetlenia i urządzeń AGD w topologii gwiazdy. Dodatkowo, gdy w przyszłości będę chciał dodać kolejne urządzenia, wykorzystam łączność bezprzewodową do komunikacji z nimi.


Podsumowanie

Chciałbym, aby każdy, kto pragnie zbudować inteligentny dom mógł mniejszym nakładem czasowym to osiągnąć. Na Zaplanujswojdom.pl będę przedstawiać krok po kroku jak zaprojektować i wdrożyć ekosystem autonomicznego domu. W naszym domu cały system będzie oparty na komunikacji przewodowej, relacji Master-Slave o topologii mieszanej – magistrali oraz gwiazdy, o czym więcej w następnych wpisach.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *