Dom inteligentny - możliwości, zastosowanie i bezpieczeństwo systemu

Historia rozwoju rozwiązań smart home

Standardy budowy i wyposażenia domów nieuchronnie się zmieniają. W naszym otoczeniu wciąż przybywa nowoczesnych urządzeń. Centrala wentylacyjna, pompa ciepła, brama z napędem czy siłowniki zamykające okna dachowe nikogo już chyba nie dziwią w nowych domach. A przecież nawet jeszcze 10 lat temu te i inne udogodnienia należały do rzadkości. Naturalna jest przy tym tendencja, żeby upraszczać ich obsługę. Bo przecież naprawdę wygodnie jest, kiedy wszystko „robi się samo” – my nie musimy pamiętać, żeby coś włączyć/wyłączyć lub przestawić. Owszem, wszyscy wiemy, że kiedy kupimy jakiś nowy sprzęt, to z początku chętnie eksperymentujemy z rozmaitymi ustawieniami, poniekąd się nim bawimy. Ale ekscytacja szybko mija. A wtedy przechodzimy do etapu – może dzisiaj jednak nie opuszczać na noc rolet, bo wtedy nie trzeba będzie ich rano podnosić?

Rozwiązaniem tego rodzaju problemów jest właśnie automatyka połączona w spójny system w ramach tzw. domu inteligentnego. Co więcej nie tylko wykona ona za nas powtarzane regularnie czynności (do tego wystarczyłyby często proste programatory czasowe), ale rzeczywiście, właśnie w sposób inteligentny, dostosuje działania do sytuacji. Co oznacza nie tylko komfort, ale też oszczędność energii, wody itd.

Możliwości domu inteligentnego

Co może zapewnić nam system inteligentny? Najkrócej mówiąc, jest w stanie nadzorować działanie wszystkich urządzeń, które można włączyć lub zmienić parametry ich pracy. Przy tym oznacza to ich współdziałanie, swoistą integrację, co właśnie odróżnia systemy inteligentne od prostych układów automatyki.

Najłatwiej zrozumieć o co chodzi na przykładach. Przyjrzyjmy się choćby automatycznemu podlewaniu. Najprostszy wariant to jego uruchamianie przez sterownik czasowy, np. co 3 dni o określonej godzinie. Taki układ to najprostszy automat, który nijak nie uwzględnia tego, czy od poprzedniego podlewania panował upał, czy może padały deszcze. Może w związku z tym równie dobrze nie dostarczyć roślinom dość wody, jak i ją bezsensownie zmarnować. Sytuację może poprawić dodanie czujnika wilgotności gleby, najlepiej razem z czujnikiem deszczu – bo po co uruchamiać podlewanie, jeśli właśnie zaczyna padać? Kolejnym krokiem może być połączenie instalacji nawadniającej z systemem inteligentnym, wykorzystującym pobieraną z Internetu prognozę pogody. Warto przy tym zauważyć, że zarówno taka prognoza, jak i sygnały z mini stacji pogody z czujnikiem opadu (i ewentualnie wiatru) mogą być bardzo pomocne także przy sterowaniu wieloma innymi urządzeniami, nie tylko systemem podlewania. Dysponujący takim zestawem informacji system inteligentny podejmie decyzję, czy np. lepiej zwinąć markizę nad tarasem (a może ją rozłożyć, jeśli właśnie wychodzi słońce?) i zamknąć okna dachowe. Internetowa prognoza pogody bywa już dziś wykorzystywana także do sterowania instalacją grzewczą oraz klimatyzacyjną.

System inteligentny może nadzorować pracę właściwie każdego domowego urządzenia – oile tylko wjakikolwiek sposób da się nim sterować fot. Somfy

Widać z tego, że choćby informacja o pogodzie może zostać wykorzystana na różne sposoby i przez wiele domowych urządzeń oraz całych instalacji. To kolejna ważna cecha systemów inteligentnych, że sygnał (informacja) pochodząca z jednego czujnika lub urządzenia, wykorzystywana jest przez wiele innych i wpływa na ich pracę. Weźmy tak prosty przykład, jak czujniki od lat wykorzystywane powszechnie na potrzeby systemów alarmowych – czujniki ruchu. Nic przecież nie stoi na przeszkodzie, żeby służyły one nie tylko wykrywaniu intruzów. Kiedy alarm nie jest uzbrojony, mogą równie dobrze posłużyć do uruchamiania oświetlenia, a nawet do zróżnicowania działania ogrzewania czy klimatyzacji. Przecież we wnętrzach, gdzie nikt nie przebywa, nie muszą działać z pełną intensywnością. Co więcej, jeśli w pokoju nikogo nie ma, to całkowite opuszczenie rolet zewnętrznych znakomicie ograniczy nagrzewanie się wnętrza od słońca.

Tego rodzaju przykłady można mnożyć. Przecież sygnał z używanych w instalacjach alarmowych czujników otwarcia okien (kontaktronów) może równie dobrze posłużyć do tego, żeby wyłączyć klimatyzację we wnętrzach, w których otwarto okna. Unaocznia nam to jeszcze jedno – system inteligentny wcale nie musi być wyposażony w milion czujników i być bardzo skomplikowany, żeby działać efektywnie. Podstawą zawsze powinno być przemyślenie tego, czego od niego oczekujemy, co ma robić. To nasze zadanie, natomiast do fachowca należy wymyślenie, jak to zrobić. I to w dużej mierze od jego pomysłowości będzie zależeć stopień komplikacji takiego systemu, możliwości jego rozbudowy, czy wreszcie cena.

Czy rozwiązania sterujące domem są bezpieczne?

Większość osób myśli o instalacjach inteligentnych przede wszystkim w kategorii wygody i po prostu ułatwienia obsługi domowych urządzeń. Jednak bardzo często widzimy tu połączenie systemu alarmowego i domowej automatyki. Granice pomiędzy nimi coraz bardziej się zacierają, a to, co do niedawna było tylko centralą alarmową, staje się centrum zarządzania domem. Właściwie nie powinno to dziwić, bo to w gruncie rzeczy pokrewne dziedziny automatyki, a firmy specjalizujące się dotąd w zabezpieczeniach dysponują niezbędną wiedzą i wyszkolonymi specjalistami.

Tym bardziej, że funkcjonalnie rozwiązania z tych dziedzin mogą się świetnie uzupełniać. Powyżej pisaliśmy już o wykorzystywaniu czujek typowych w systemach alarmowych. Ale przecież nie jest też nowością wykorzystywanie układów sterowania oświetleniem do symulacji obecności domowników. Chodzi o to, żeby stworzyć wrażenie, że w faktycznie pustym domu ktoś jest i w ten sposób odstraszyć potencjalnych włamywaczy. Oczywiście, częścią takiego udawania może być podnoszenie i opuszczanie rolet, uruchamianie telewizora itp. Przy czym nie jest to łatwe do przejrzenia uruchamianie czegokolwiek ściśle według wskazań programatora zegarowego. Tu można powtórzyć zdarzenia z poprzednich kilku dni, czy dostosować je do zmian pogody.

Te same czujniki może wykorzystywać zarówno alarm, jak iinstalacja inteligentna. Wpraktyce granica pomiędzy tymi systemami coraz częściej się zaciera fot. Satel

Inny wymiar to nowoczesne systemy kontroli dostępu. Zamiast zwykłego klucza, możemy do otwarcia drzwi używać kodu wpisywanego na klawiaturze lub przyłożyć palec do czytnika linii papilarnych. Wreszcie drzwi mogą otworzyć się same po wykryciu elektronicznego sygnału-klucza z naszego smartfona, gdy tylko do nich podejdziemy. Czyli koniec z nerwowym szukaniem kluczy w torebce i obawą, że ktoś z domowników je zgubi. Co więcej, w takich systemach możemy bez najmniejszego trudu udzielić komuś tymczasowego dostępu. Czyli np. ekipa remontowa, pomoc domowa nie muszą mieć własnych kluczy.

Inny aspekt bezpieczeństwa związany jest z domowymi awariami i naszym zapominalstwem. W dobrze zaplanowanym systemie nie tylko dostaniemy wiadomość np. o wycieku wody, gdy zadziała czujnik zalania w błazience lub kuchni. Dopływ wody może też zostać odcięty na zaworze głównym przez siłownik. Analogicznie, jeśli system wykryje nadmierne stężenie tlenku węgla w salonie z kominkiem, to może sam zwiększyć intensywność działania centrali wentylacyjnej, czy uchylić okna. Dla odmiany, gdy będziemy wychodzić z domu, system ostrzeże nas, że gdzieś zapomnieliśmy o otwartym oknie albo włączonym żelazku. Przy odpowiedniej konfiguracji – może nawet sam domknąć okna wyposażone w siłowniki albo odciąć dopływ prądu do gniazd. Z wyjątkiem, oczywiście, określonych obwodów, których stałe zasilanie jest niezbędne (lodówka, kocioł itd.).

Centrala – serce, czy raczej mózg całego systemu – może być bardzo niewielkim urządzeniem. To do niej spływają wszystkie informacje fot. Somfy

Jak dom inteligentny dba o domowy budżet?

Dobry system inteligentny może zapewnić oszczędność energii i wody. Przypomnijmy chociażby nasz przykład z podlewaniem ogrodu. Jednak współpraca systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji oraz wykorzystanie takich elementów, jak rolety zewnętrzne może znacznie zmniejszyć zużycie energii w budynku. Po prostu, nie będziemy marnować ciepła na ogrzewanie tam, gdzie w danym momencie nie jest to niezbędne. Z kolei wykorzystanie markiz i rolet zewnętrznych może znakomicie ograniczyć zapotrzebowanie na chłodzenie w lecie.

Upowszechnienie się paneli PV (fotowoltaicznych) spowodowało natomiast, że przynajmniej okresowo dysponujemy własną, darmową energią elektryczną. Inteligentny system sterowania może np. uruchamiać pralkę, zmywarkę i klimatyzatory właśnie w czasie, gdy powstaje jej najwięcej. Także, gdy nie mamy fotowoltaiki, ale rozliczamy się za prąd w dwutaryfowo (dzień/noc – taryfa G12 i jej warianty), sterowanie czasem pracy urządzeń może dać duże oszczędności. To, oczywiście, tylko ułamek możliwości. Ale co ważne – system inteligentny może monitorować i raportować zużycie energii. Dzięki temu będziemy wiedzieć, co zużywa jej najwięcej oraz czy nasze pomysły na oszczędzanie się sprawdzają.

Zasady wyposażania domu w inteligentne rozwiązania

Konkretne techniczne rozwiązania użyte przez twórców danego systemu inteligentnego mogą być bardzo różne. Jednak zawsze są one dopasowane do jednego z dwóch zasadniczych schematów budowy – system może być scentralizowany lub zdecentralizowany (rozproszony).

Centralizacja polega na tym, że niezależnie od wielkości i stopnia skomplikowania układu, mamy w nim zawsze jakiś główny moduł, zbierający i przetwarzający informacje, a następnie na ich podstawie wpływający na działanie urządzeń wykonawczych. Nie jest w tym momencie ważne, czy będą to urządzenia oświetleniowe, rolety w oknach, klimatyzator czy sprzęt do podlewania. Chodzi o pewną zasadę – zawsze pomiędzy pochodzącym z otoczenia sygnałem oraz wykonującym jakąś czynność sprzętem musi znaleźć się centrala jako element interpretujący spływające sygnały i wydający polecenia działania.

Natomiast w układzie rozproszonym takiego centralnego modułu brak. Oczywiście, tu również mamy elementy zbierające informacje oraz te sterujące urządzeniami. Jednak różnica polega na tym, że komunikują się bezpośrednio, na zasadzie każdy z każdym. To dany element wykonawczy samodzielnie decyduje, czy w ogóle wykorzystać dany sygnał czy nie, i jak zmienić swoje działanie.

Nie sposób jednoznacznie stwierdzić, który system jest lepszy, każdy ma mocne i słabe strony. Układ z centralą łatwiej jest kontrolować i programować. Zwykle okazuje się też tańszy, szczególnie jeśli do wykonania są proste zadania typu włącz/ wyłącz (uruchomienie zasilania lub jego odcięcie). Wtedy jedynym skomplikowanym technicznie elementem jest centrala. Za to jej awaria może być bardzo poważnym problemem, bo uniemożliwia działanie całości. Nie ma jednak powodów, żeby obawiać się jakichś czarnych scenariuszy rodem z filmów s-f. Wyłączenie centrali spowoduje po prostu, że każde urządzenie – kocioł, centrala wentylacyjna, oświetlenie – będzie działać na ręcznym sterowaniu. Z grubsza podobnie jak w budynku bez systemu inteligentnego. Największy kłopot w tym, że my jako użytkownicy przyzwyczaimy się już do wygody i nie bardzo będziemy wiedzieli, jak kontrolować wszystko samemu.

Od kabli jednak całkiem nie uciekniemy. Bezprzewodowe może być sterowanie i przesyłanie sygnałów, ale do elementów wykonawczych – takich jak napęd rolet – niezbędne jest zasilanie z sieci fot. Becker-Antriebe GmbH

Kiedy nie ma centrali, w systemie rozproszonym, awaria jednego elementu nie unieruchomi nam całości. No, może poza przerwaniem magistralnego kabla, za pomocą którego komunikują się wszystkie elementy systemu. Trzeba też, oczywiście, zdawać sobie sprawę, że jeżeli z sygnałów pochodzących z jednego urządzenia lub czujnika korzysta wiele innych, to awaria odbije się na nich wszystkich. W układzie bez centrali trudniejsze jest zaprogramowanie całości, chociaż to i tak zadanie dla fachowców, nie dla użytkowników. Ponadto każde urządzenie w systemie musi zawierać odpowiednią elektronikę, odbierającą sygnały i zmieniającą sposób jego pracy. Niestety, trzeba się w związku z tym liczyć z wyższą ceną. Ponadto zanim się na dany system zdecydujemy – sprawdźmy, jak duży jest wybór kompatybilnych urządzeń i ich ceny. Chociaż do tych popularnych i obecnych na rynku od lat rozmaite zgodne sprzęty oferuje wiele firm.

Gwoli ścisłości należy dodać, że jeżeli na etapie budowy systemu nie zadbano o zapewnienie możliwości alternatywnego ręcznego sterowania, to w razie awarii, rzeczywiście, czasem możemy być w kłopocie. Przykładowo, światło na schodach jest uruchamiane tylko przez czujnik ruchu. Jeżeli nie przewidziano zwykłego (ręcznego) łącznika oświetleniowego albo alternatywnego źródła światła, to do czasu wykrycia przyczyny kłopotów i wykonania naprawy – będziemy musieli zatroszczyć się o jakieś prowizoryczne oświetlenie. Ma się rozumieć, że ten problem będzie dotyczył zarówno instalacji scentralizowanych, jak i rozproszonych. Przecież przyczyną niesprawności może być wada nie tylko centrali, ale znacznie częściej czujnika, lamp lub połączeń w systemie.

Lepiej wybrać system przewodowy czy bezprzewodowy?

Dla możliwości systemu sam sposób komunikacji pomiędzy jego elementami – kablowo czy bezprzewodowo – nie jest specjalnie ważny. Jednak ma on ogromne znaczenie praktyczne, ze względu na trudności wykonania i zakres prac. Każdy wariant ma przy tym niewątpliwe zalety i zagorzałych zwolenników. Atutem układów przewodowych jest pewność działania, bo przesyłane sygnały są mniej podatne na zakłócenia. Nie ma też problemu zaniku zasięgu lub rozładowania się baterii. Część elementów, takich jak czujki ruchu, czy łączników ściennych, jest wyraźnie tańszych w wariancie przewodowym. Z drugiej jednak strony, kłopotliwe jest samo układanie przewodów. Szczególnie w już wykończonych, użytkowanych domach. W nowych – to znacznie mniej odczuwalne, bo przewody układa się na surowych ścianach przed ich otynkowaniem.

Systemy bezprzewodowe zdecydowanie łatwiej jest zamontować i rozbudować. Dlatego ich koszt może być ostatecznie nawet niższy fot. Yale

Z kolei największą zaletą układów bezprzewodowych jest właśnie prostota ich wykonania. Dlatego są one popularne szczególnie w domach modernizowanych. Ponadto niezbyt złożone systemy tego rodzaju jest w stanie wykonać i skonfigurować uzdolniony amator-majsterkowicz. Ewentualnie pomoc fachowca jest potrzebna w ograniczonym zakresie, a same prace można wykonać bardzo szybko. Dlatego, chociaż same komponenty bezprzewodowe są zwykle droższe, to ostateczny koszt materiałów i robocizny wcale nie musi być wyższy. Wszystkich tych, którzy myślą o samodzielnym wykonaniu instalacji bezprzewodowej, trzeba przestrzec, że bez fachowej wiedzy, umiejętności i narzędzi jednak się nie obejdzie. Bo przecież nawet w układach bezprzewodowych nie uniknie się doprowadzenia i podłączenia zasilania do elementów wykonawczych. Przykładowo, rolety mogą być opuszczane bezprzewodowym przyciskiem przyklejonym do ściany lub poleceniem wydanym na smartfonie, ale sam napęd rolety jest zasilany prądem z sieci i trzeba go połączyć z bezprzewodowym modułem sterującym.

Sterowanie elementami domu inteligentnego

We współczesnym, pełnym automatyki i komputerów świecie, bardzo wyraźnie widać pewną tendencję. Mianowicie im bardziej skomplikowane i o większych możliwościach są urządzenia, tym ich obsługa powinna być prostsza i bardziej intuicyjna. Producenci domowej automatyki również hołdują tej zasadzie i to nawet w bardzo rozbudowanych systemach. Mało który użytkownik jest przecież komputerowym magikiem, a nawet instalatorzy niekoniecznie mają wiedzę na poziomie elektronika-automatyka.

Jeśli to nam odpowiada, do sterowania wszystkimi funkcjami możemy użyć smartfona fot. Sukces Technology Group

Ponadto żeby trafić do szerokiego grona odbiorców, system powinien oferować różne możliwości sterowania. Dlatego mogą być dostępne wielofunkcyjne programowane przyciski, zwykłe łączniki ścienne jedynie z ukrytym w puszce instalacyjnej dodatkowym modułem komunikacyjnym, sterowanie za pomocą smartfona, jak i najzwyklejszego pilota. W efekcie każdy znajdzie coś odpowiedniego dla siebie. Przy czym różni domownicy mogą preferować odmienny sposób komunikacji.

Jarosław Antkiewicz

Fot. Yale/Fibaro Group/Sukces Technology Group/Satel/Somfy/Becker-Antriebe GmbH