V ekosystému chytré domácnosti existují desítky senzorů a aktuátorů odpovědných za bezpečnost, automatizaci domácích spotřebičů, osvětlení a ovládání klimatizace. Nový uživatel je v pokušení zavěsit byt senzory, jako vánoční stromeček s hračkami. Účelem článku je zdůraznit “hlavní složení” a zvážit aspekty jeho použití.
Jaké typy senzorů existují?
Senzory jsou určeny k přeměně fyzikální veličiny na elektrický signál. Díky tomu můžeme tuto hodnotu kvantitativně změřit (teplota, vlhkost) nebo zaznamenat její změnu (rozpoznat pohyb). Níže uvedené senzory jsou komerčně dostupné u většiny hlavních hráčů na trhu:
- pohyb/přítomnost;
- otevírání oken/dveří;
- osvětlení;
- environmentální parametry;
- netěsnosti;
- kouř;
- rozbíjení skla;
- úniky plynu;
- monitorování kvality ovzduší;
- videokamery.
Jaké typy pohonů existují?
Akční členy jsou chápány jako akční členy, které generují signály pro ovlivnění dalších prvků chytré domácnosti. Jedná se o přímé působení buď signálem (tlačítko) nebo pomocí akčního členu (elektronický ventil). Výkonným zařízením může být také domácí spotřebič ovládaný z chytrého telefonu, například chytrá klimatizace. Běžnou klimatizaci přitom můžete ovládat, ale pomocí chytrého dálkového ovladače, který se stane prostředníkem mezi zařízením a chytrým telefonem. Úkol je v tomto případě jeden, ale řešení jsou různá. Samostatnou třídou zařízení jsou inteligentní osvětlovací zařízení. Chytré světlo je podrobně popsáno v nedávném článku.
Seznam chytrých aktuátorů:
- multifunkční tlačítko;
- přepínač;
- relé;
- zásuvka;
- osvětlovací zařízení (lampa, základna, lampa, LED pásek);
- domácí spotřebiče (lednička, klimatizace, kávovar atd.);
- infračervené dálkové ovládání;
- elektronický ventil;
- závěsový pohon.
Podívejme se blíže na to, která zařízení jsou pro stavbu základního systému domácí automatizace nejnutnější. Existuje několik možností pro hotové startovací sady od výrobce.
Každý z nich zcela nepokrývá minimální potřeby a je zaměřen spíše na bezpečnost nebo pohodlí. Pojďme si sestavit stavebnici, která splní oba úkoly.
Snímače pohybu
Starobylé chytré domácnosti, známé již z dob prvních konzolových bezpečnostních systémů. Nejběžnější jsou pasivní infračervené senzory (PIR senzory). Obsahují citlivý pyroelektrický prvek, který registruje změnu infračerveného záření při pohybu objektu v kontrolní zóně. Poloměr takové zóny je 4-8 metrů, což umožňuje pokrýt místnost jedním senzorem. Standardní umístění je horní roh stěny naproti vstupu do místnosti.
Pohybové senzory jsou tak běžné, že jsou součástí jiných zařízení, jako jsou například žárovky. Takové senzory se nejaktivněji používají ve scénářích osvětlení: automatické zapínání a vypínání světla na základě aktivity v místnosti. Pokud jde o integraci se zbytkem systému chytré domácnosti, neexistují žádné problémy, protože existuje mnoho zařízení s různými rozhraními. Tyto senzory, které mají velké množství aplikačních scénářů, tvoří základ chytré domácnosti.
Senzory otevření oken/dveř
Senzory otevření dveří a oken se skládají ze dvou částí – jazýčkového spínače a magnetu. Instalují se na zárubeň/rám okna a křídlo a při jejich oddělení se spustí senzor.
Díky jednoduchému a odolnému designu jsou tyto senzory již dlouhou dobu nedílnou součástí bezpečnostních systémů. Jsou také široce používány v inteligentních světelných scénářích. Chytrý dům si bez těchto zařízení lze jen těžko představit.
Senzory úniku vody
Z velké části fungují díky rozdílu v elektrické vodivosti vzduchu a vody. Když voda narazí na jeden z kontaktů umístěných na spodní straně zařízení, zazní signál. Senzory jsou instalovány v těsné blízkosti pravděpodobných zdrojů úniku: pod hadicí pračky, vedle stoupaček, dřezu, radiátoru topení. Pokud je také mírný sklon, bude instalace úspěšná v nejnižším bodě z hlediska úrovně.
Aby systém událost nejen signalizoval, ale také zabránil jejím následkům, používají se zařízení, která uzavírají přívod vody. Obvykle se jedná o speciální elektronický ventil, ale existují také originální inkarnace čínského inženýrství ve formě elektrického pohonu pro rukojeť kulového ventilu.
Z hlediska integrace do chytré domácnosti není tento systém vždy vhodný, protože je dodáván jako samostatná sada. Proprietární ovladač se s běžnou bránou neskamarádí a zůstanou jen možnosti s prací přes chytrou zásuvku nebo podporou hlasového asistenta. Do hlavního vlaku tedy jdou pouze senzory a do náhradního vlaku akční členy.
Kouřové senzory
Podle principu činnosti jsou podobné standardním požárním hlásičům, které jsou povinně instalovány v nových domech. Když se částice kouře dostanou do pole fotodetektoru senzoru, změní se intenzita záření a dojde ke spuštění. V tomto případě je aktivována siréna, a pokud je hlásič adresovatelný, pak předá signál hasičům. S takovým vybavením nemá smysl další detektor kouře. V opačném případě je nutné čidlo.
Senzory úniku plynu
Reagují na zvýšení koncentrace domácího plynu ve vzduchu. Má smysl používat v přítomnosti plynového sporáku a (nebo) sloupu. Takové snímače je nutné instalovat v blízkosti plynových spotřebičů.
Senzory teploty a vlhkosti
Sledování parametrů prostředí je další důležitou funkcí chytré domácnosti. Dobré klima v domě je dobré pro zdraví rodiny, domácích zvířat a pokojových rostlin. Měření teploty a vlhkosti je stále více dostupné v rámci jediného zařízení. Bez těchto senzorů si nelze představit chytrý dům. K nim se přidává atmosférický tlak, ale tento ukazatel nelze ovlivnit, proto je pouze orientační. A dva hlavní parametry mohou a měly by být kontrolovány.
K tomu používáme klimatizace a zvlhčovače vzduchu. Jedná se již o dražší zařízení ve srovnání se senzory, o jejich koupi lze uvažovat dlouhodobě. Jsou také chytré a pomáhají plně automatizovat proces úpravy počasí v domě. Pokud teplota nebo vlhkost překročí stanovené prahové hodnoty, příslušné zařízení se zapne. Bude fungovat, dokud nebudou dosaženy požadované ukazatele.
Mimochodem, nezapomeňte na péči o vaše klimatizační zařízení. O klimatizacích jsme psali zde.
Jednání s akčními členy
Jako základní aktuátory doporučujeme zvážit chytré zásuvky, vypínače, tlačítka a lampy.
Některé chytré zásuvky umožňují nejen ovládat stav lamp a domácích spotřebičů, ale také sledovat spotřebu energie. Spínače a tlačítka jsou také užitečné pro implementaci scénářů osvětlení a zapínání a vypínání zařízení.
Další šikovnou věcí je chytrý infračervený dálkový ovladač. Mohou nahradit všechny ostatní dálkové ovladače pro TV, klimatizaci atd. Představte si, že je nyní nemusíte vůbec hledat!
Všechny sady pro chytrou domácnost mají povinný prvek – řídicí jednotku, známou také jako brána nebo řídicí centrum. Toto je „mozek“ systému, který je zodpovědný za správu všech zařízení chytré domácnosti a spouštění automatizačních skriptů. Přijímá data ze senzorů a přenáší je na server výrobce ke zpracování. Díky tomu můžete tato data sledovat v pohodlném formátu – v aplikaci na mobilním zařízení, odkud můžete posílat příkazy výkonným zařízením na pár kliknutí.
Brány podporují různé protokoly bezdrátového přenosu dat nezbytné pro výměnu dat se všemi komponentami systému: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, RF. Pokud je zařízení mnoho, sdružují se do skupin, pro které se používají rozbočovače.
Samostatně stojí několik cloudových systémů chytré domácnosti, které nevyžadují řídicí jednotku. Jedná se o platformy Apple HomeKit, Google Home a Yandex Smart Home. V tomto případě příkaz z aplikace letí rovnou do cloudu, kde je zpracován pomocí knihovny funkcí od výrobce konkrétního zařízení. Na příkladu Yandexu to schematicky vypadá takto:
Aplikace pro smartphony
Každý výrobce má vlastní aplikaci pro ovládání chytré domácnosti. Všechny jsou schopny zobrazit seznam zařízení, naměřené hodnoty senzorů a odesílat příkazy. Příklad nastavení Mi Home je zde a Rubetek je zde. Z pohledu podpory třetích stran se Mi Home osvědčil dobře.
Hlavní funkcí aplikací je vytvářet automatizační skripty pro dosažení daných podmínek. Právě v nich spočívá hlavní „finta“ chytré domácnosti – automatické provádění akcí bez lidského zásahu. Existuje další “čip”, o kterém bude řeč později.
Být slyšet
Hlasové ovládání je úzce integrováno do chytré domácnosti. Všichni tři výše zmínění vývojáři cloudových platforem vyvíjejí své vlastní hlasové asistenty: Siri, Alexa a Alice. Ruštině plně rozumí pouze Alice. Hlasové ovládání posouvá systém chytré domácnosti na úplně jinou úroveň, ale má i některé nevýhody.
V porovnání s aplikacemi od výrobců chytrých zařízení mají hlasoví asistenti menší schopnost podporovat zařízení a jejich funkce. Seznam zařízení, která lze spárovat s Mi Home, je mnohem širší. Alice navíc zatím nepřijímá všechny příkazy pro zařízení dostupná v aplikaci. Seznam se však rozšíří a pohodlí hlasového ovládání tyto nedokonalosti odstraní.
Aby Alice viděla vaše zařízení, stačí nainstalovat aplikaci Yandex do smartphonu a přejít do nabídky „Zařízení – Smart Home“.
Dále je třeba vybrat výrobce a na příslušné záložce zkombinovat účty například s Mi Home. Zařízení se poté zobrazí s dostupnými hlasovými příkazy.
Můžete spravovat jednotlivá zařízení a spojovat je do skupin. Pro pohodlnější komunikaci s Alicí použijte chytrý reproduktor.
Video ukazuje několik scénářů chytré domácnosti Xiaomi + Alice.
Chytrý domácí tým
Pojďme si shrnout výběr minimální sady chytrých zařízení:
- Pohybový senzor;
- senzor otevřených dveří;
- snímač úniku vody;
- zásuvka;
- přepínač;
- knoflík;
- IR dálkové ovládání;
- svítilna;
- Brána;
- sloup s Alicí.
Pokud stále není jasné, které scénáře budou použity, můžete vzít všechna zařízení v jedné kopii. Jednou z výhod systému je škálovatelnost. Většina senzorů je na baterie a připevněna 3M páskou, takže přidání takových prvků není obtížné. Nezapomeňte si předem přečíst o kompatibilitě zařízení a aplikace nebo hlasového asistenta. Pokud plánujete instalaci ve fázi opravy, zvažte možnosti s inteligentními relé a předem určete elektrické zásuvky pro zařízení chytré domácnosti.
Přidání senzorů a akčních členů do systému od všech výrobců je maximálně zjednodušeno a skládá se z několika kroků:
- Připojte zařízení ke zdroji napájení (je-li to nutné).
- Spusťte přidání zařízení do aplikace. Dále postupujte podle pokynů aplikace. Obvykle stačí stisknout tlačítko na zařízení několikrát.
- Po spárování se zařízením se v aplikaci objeví seznam dostupných funkcí. Mohou být použity samostatně nebo zahrnuty do scénářů automatizace spolu s dalšími prvky chytré domácnosti.
Chytrý dům je samostatný inženýrský systém, který si zaslouží promyšlený designový přístup. Chytrá zařízení se v tomto případě stanou vašimi spolehlivými pomocníky po celém domě.
Chytrý dům dnes není jen o bezpečnostních alarmech a ovládání osvětlení. Patří sem také řízení mikroklimatu, požární hlásiče, sledování stavu inženýrských sítí, úspora energie a ovládání domácích multimediálních systémů. Funkčnost chytrých domácností neustále roste díky rostoucí rozmanitosti různých senzorů.
Struktura chytré domácnosti
Jedním z důvodů popularity chytrých domů je jejich otevřená struktura. Systém, který začíná jedním chytrým pohybovým senzorem, může časem vyrůst v plnohodnotnou chytrou domácnost s desítkami senzorů a akčních členů. K dnešnímu dni bylo vyvinuto několik metod pro konstrukci takových systémů.
Za prvé se jedná o autonomní chytré senzory. Připojí se k internetu přes domácí Wi-Fi, přenesou informace do cloudové služby výrobce senzoru, poté informace o stavu senzoru putují do mobilní aplikace uživatele.
Tento systém se snadno instaluje a je vysoce spolehlivý – porucha jakéhokoli prvku neovlivní činnost ostatních senzorů.
Ale autonomní senzory mají také nevýhody:
- Každý výrobce propaguje svou vlastní mobilní aplikaci, takže pokud si koupíte více senzorů od různých výrobců, budete si muset nainstalovat několik aplikací pro jejich ovládání.
- Všechny senzory musí být umístěny v oblasti spolehlivého Wi-Fi příjmu.
- Rozsah autonomních senzorů je malý.
- Mobilní aplikace pro autonomní senzory jsou jednoduché, není možné na nich vytvořit komplexní řídicí systém.
- Samostatné senzory jsou dražší.
Za druhé se jedná o systémy chytré domácnosti se samostatným řídicím centrem, postavené na jednom ze specializovaných standardů výměny dat: ZigBee, Z-wave, Thread atd.
V takovém systému jsou všechny senzory propojeny s řídícím centrem a to přenáší nasbíraná data přes Wi-Fi.
Tyto systémy se obtížněji instalují a konfigurují, ale poskytují uživateli mnohem více možností:
- Jedna mobilní aplikace pro celý systém.
- Je možné vytvářet složité algoritmy pro ovládání chytrých zařízení.
- V oblasti spolehlivého příjmu Wi-Fi by mělo být pouze ovládací centrum, chytrá domácnost má vlastní síť, která nepřetěžuje domácí Wi-Fi.
- Velký rozsah senzorů.
U takových systémů je však relevantní problém kompatibility zařízení – ne každý senzor lze připojit ke stávajícímu řídicímu centru. Tento problém neexistuje pouze u Z-wave zařízení – všechna jsou mezi sebou kompatibilní, bez ohledu na výrobce.
Ale senzory fungující pomocí jiných protokolů by měly být nakupovány pouze ty, které jsou kompatibilní s již nainstalovaným systémem.
Existuje třetí, smíšená možnost – když je několik senzorů autonomních a může samy přistupovat k internetu a zbytek senzorů se připojuje k autonomním senzorům a používají je jako routery. Takovými jsou například senzory Rubetek: modely s funkcí Smart Link mohou přes Wi-Fi přenášet nejen „své“ informace, ale i další senzory Rubetek k nim připojené.
Nevýhody jsou stejné jako u samostatných snímačů – vazba na jednoho výrobce, malý rozsah atp. Jediný rozdíl je v tom, že nyní není nutné, aby všechna čidla byla v oblasti příjmu Wi-Fi, stačí, aby v ní byly „routery“.
Snímač pohybu
Pohybové senzory vysílají paprsek infračervených paprsků a detekují jejich odrazy od okolních objektů. Když se přeruší několik paprsků za sebou, senzor se spustí.
Bez ohledu na způsob montáže – na strop nebo na stěnu, pohybové senzory ovládají určitý sektor 90-180° a mají určitý rozsah odezvových vzdáleností – obvykle 5-10 m, maximálně 20 m.
Pohybová čidla se běžně používají pro signalizaci a ovládání osvětlení. Systémy chytré domácnosti vám umožňují zpracovávat signály z pohybových senzorů různými způsoby: v bezpečnostním režimu odezva senzoru spustí odpovídající scénář, což má za následek zapnutí sirény nebo automatické volání na soukromou ochranku. Když je bezpečnostní režim deaktivován, chytrá domácnost zapne osvětlení v těch místnostech, kde je detekován pohyb, a vypne ho v těch, kde se delší dobu nehýbal.
snímač vibrací
Vibrační (otřesový) snímač obsahuje akcelerometry – elektronické součástky reagující na změny zrychlení. Podle počtu akcelerometrů ve snímači dokážou rozlišit vibrace, otřesy a náklony.
Obvykle se instaluje na sklo a dveře pro signalizaci vloupání.
Detektor kouře
Kouřový senzor obsahuje dvojici LED + foto senzor a reaguje na změny průhlednosti vzduchu. Proto jsou možné falešné poplachy senzoru na prach a páru – mějte to na paměti při výběru místa instalace.
Kouřové hlásiče se používají jako prvek požární signalizace. Jejich aktivace, kromě standardního upozornění na uživatele, může dát povel ke spuštění hasicích modulů a přivolání hasičů. Kouřové hlásiče jsou často vybaveny místním zvukovým a světelným alarmem, který rychle upozorní na incident.
Klimatické senzory
Klimatické čidlo (termohygrometr) přenáší informace o teplotě a vlhkosti v místě instalace. Samostatné snímače teploty nebo vlhkosti jsou však vzácné. Termovlhkoměry se používají ke sledování klimatických podmínek v různých částech domu.
Takové senzory pomáhají šetřit energii a zvyšují pohodlí domova tím, že udržují požadovanou teplotu a vlhkost tam, kde je to potřeba a když je to potřeba.
Světelný senzor
Senzor měří úroveň osvětlení v místě instalace a obvykle se používá k ovládání svítidel.
Prostřednictvím systému chytré domácnosti může senzor ovládat stmívač a udržovat konstantní úroveň světla v místnosti bez ohledu na jas vnějšího osvětlení.
Takové senzory vám umožňují šetřit energii zapínáním a vypínáním osvětlení v závislosti na denní době.
Světelná čidla se často používají ve spojení s pohybovými čidly a signál k rozsvícení lamp při pohybu v kontrolovaném prostoru je dán pouze v noci. Některé pohybové senzory již obsahují světelný senzor.
Senzor otevření
Senzor otevření se skládá ze dvou částí, které do sebe těsně zapadají. Když jsou od sebe odděleny určitou vzdáleností, spustí se senzor a vyšle signál do řídicího centra.
Typicky se senzory otevření používají v poplašných systémech ke sledování otevření dveří a oken. Je také běžné používat senzor otevření okna k zablokování zapnutí klimatizace.
Senzor úniku
Snímač úniku obsahuje ve spodní části dvojici holých kontaktů. Když se voda dostane dovnitř senzoru, mezi kontakty začne protékat proud, což způsobí jeho spuštění.
Sdílení s chytrými zásuvkami vám umožní vypnout pračku nebo vypnout čerpací stanici, když se spustí senzor, čímž se zastaví přívod vody.
Spolehlivější možností, jak zastavit přívod vody při spuštění čidla úniku, je použití elektrického kohoutku. Když je instalován pro zásobování bytu vodou a je připojen k jednotnému systému chytré domácnosti, senzor úniku zabrání zaplavení bez ohledu na to, kde a jak se voda dostala na podlahu.
Senzor úniku plynu
Senzor reaguje na přítomnost nebezpečných plynů ve vzduchu – hořlavé plyny (metan, propan) nebo oxid uhelnatý.
V závislosti na konfiguraci systému chytré domácnosti může dojít k uzavření plynového potrubí, zapnutí digestoře nebo přivolání záchranné služby.
Taková čidla jsou často vybavena sirénami a světelnými alarmy – to umožňuje rychlejší detekci úniku plynu.
Další prvky chytré domácnosti
Chytrý dům se neskládá pouze ze senzorů – jinak se všechny jeho funkce omezí pouze na ovládání. K ovládání osvětlení, klimatizací a vodovodních systémů jsou potřeba také akční členy – chytré zásuvky, vypínače, univerzální IR dálkové ovladače, závěsové pohony, elektrické baterie atd.
Důležitý je také prvotní výběr samotného systému chytré domácnosti – je nutné, aby podporoval různé možnosti pro chytrá zařízení a byl dostatečně výkonný a flexibilní pro jejich plné společné využití. Pouze v tomto případě bude potenciál pro rozšíření možností vašeho chytrého domu skutečně neomezený.
