Ahoj! Jsem Roman Lyukshin, systémový expertní analytik v BARS Group. S kolegy vyvíjíme a implementujeme IT řešení v oblasti stavebnictví, bydlení a komunálních služeb a sociální ochrany. Vzděláním jsem inženýrem ASOIU (automatizované systémy zpracování informací a řízení) a magistrem radiofyziky. A znalosti, které jsem získal na univerzitě, mě přiměly k provedení zajímavého inženýrského experimentu.
Před pár lety jsem se rozhodl vybudovat svůj vlastní systém chytré domácnosti. Začalo to jako experiment, takže jsem zaznamenával a zaznamenávám všechny dokončené kroky a jejich účinnost.
Rozhodl jsem se s vámi podělit o své zkušenosti a doporučení, jak takové SMART řešení vyvinout a implementovat u vás doma. Materiálu bylo dost na tři velké články. Dnes zveřejňuji první díl, ve kterém budu hovořit o výběru zařízení a plánování domácí sítě pro chytrá zařízení. V průběhu popisu mohou být v přeneseném smyslu použity pojmy známé každému IT specialistovi. Například frontend je jako softwarová konfigurace a backend je fyzická práce na instalaci zařízení.
1. Jak to všechno začalo
Před dvěma lety jsem měl potřebu upravit osvětlení v obývacím pokoji a kanceláři, protože. V noci byl jas velmi vysoký a nebyl příjemný pro oči. Vznikl dotaz na vylepšení osvětlení přidáním stmívače (nastavení jasu). Nejprve jsem nainstaloval zařízení s možností nastavení jasu osvětlení pomocí dálkového ovládání s dotykovou obrazovkou přes rádiový kanál.
Toto řešení však pokrylo pouze potřebu úpravy bez zohlednění pohodlí a automatizace, protože Musel jsem neustále volit požadovaný jas na dálkovém ovladači, který se také často ztrácel.
Původní myšlenkou bylo ovládat osvětlení ve více místnostech přes chytrý telefon, aniž by se v bytě dělaly zásadní změny. Ale nakonec se počet požadavků zvýšil na téměř úplnou automatizaci osvětlení, klimatizace a záclon.
2. Fáze realizace
Při návrhu SMART řešení jsem vycházel z očekávané funkčnosti. Koneckonců, zařízení a protokoly pro interakci s ním, technické plánování domácí sítě a integrace s Alicí jsou vybrány speciálně pro úkoly, které bude systém provádět.
2.1. Výběr zařízení
Musíte se rozhodnout pro funkce; to určuje, jak bude vaše zařízení komunikovat: přímo přes router nebo přídavné zařízení.
Dnes existují tři výměnné protokoly:
wi-fi. Interakce s routerem probíhá přímo bez dalšího vybavení a bez omezení počtu zařízení (jedinou výjimkou bude nastavení sítě vaší sítě, například maska). Vhodnější pro zařízení, která mají stálý výkon z elektrické sítě.
zigbee. Pro tento protokol je nutné dokoupit bránu, která převádí signály na „wi-fi“ a připojuje se k routeru. Také pro protokol zigbee existuje omezení počtu zařízení v závislosti na modelu a verzi. Navzdory tomu, že pro výměnu informací přes zigbee protokol je nutné dokoupit další bránu, má také hlavní výhodu v nízké spotřebě energie, která je pro zařízení velmi důležitá.
Vhodnější pro zařízení napájená bateriemi (čidla vlhkosti a teploty, pohybová čidla atd.). Dosah je výrazně větší (v průměru 10 m) ve srovnání s bluetooth, ale stále je horší než wi-fi.
bluetooth. Zde je také potřeba dodatečně zakoupit bránu. V současné době se používá v omezené sadě zařízení (první snímače teploty/vlhkosti a varné konvice). Ve skutečnosti je dnes aktivně nahrazován modernějším protokolem „zigbee“.
2.2. Plánování domácí sítě
Bez ohledu na volbu provozního protokolu zařízení se musíte předem postarat o stabilní síť („wi-fi“ připojení). Stojí za zvážení, že není zcela správné určovat úroveň signálu pouze prostřednictvím smartphonu, protože Wi-Fi signál koncových zařízení chytré domácnosti je mnohem slabší.
V místnosti (bytu, domě) je nutné vyloučit „mrtvé“ zóny. V mém případě byl pro tento účel zvolen systém „seamless wi-fi“ (mesh systém) od výrobce „Keenetic“.
Pro vyvážení zařízení podle jejich umístění v bytě byla zakoupena tři síťová zařízení s podporou „Mesh system“ a gigabitovými porty:
Giga router (KN-1010) – hlavní zařízení, na vstup přichází ethernetové připojení od poskytovatele.
Zesilovač 1 Viva (KN-1910) и
Zesilovač 2 Buddy 5S (KN-3410) – obě přídavná zařízení jsou připojena kabelem k hlavnímu routeru a využívají jeho ethernetové připojení.
Kromě rozšíření oblasti pokrytí wi-fi signálem je výhodou „mesh systému“ to, že při změně umístění zařízení (například smartphonu) není nutné ručně přepínat mezi přístupy body, kdy se signál wi-fi zhorší – vše se děje automaticky.
Díky Keenetic získáme stabilní připojení s možností administrovat, logovat, monitorovat a řídit provoz, vytvářet zálohy a rozšiřovat domácí síť. Tato funkce „Keenetic“ byla použita k určení stabilního provozu zařízení a nalezení problémů při provádění scénářů chytré domácnosti.
2.3. Ovládání pomocí smartphonu
Předpoklad: v koupelně je osvětlení ovládáno dvouklíčovým vypínačem (jeden klíč zapíná noční osvětlení, druhý – štěrbiny s jasným denním světlem). Digestoř se ovládá pomocí jednoklíčového spínače.
ovládání přes smartphone,
provoz digestoře ne déle než 30 minut,
v 07:00 ve všední dny zapnout noční osvětlení.
Implementace, backend (fyzická práce):
Chytré zařízení se dvěma kanály (příklad zařízení na obrázku níže) nainstalujeme na dvouklíčový spínač v mezeře elektrického vedení.
Chytré zařízení s jedním kanálem na jednoklíčovém spínači instalujeme do mezery elektrického vedení.
Poznámka
Instalace zařízení do mezery elektrického vedení vyžaduje, aby technik měl odpovídající kvalifikaci a ve většině případů bude vyžadovat úpravy elektrického vedení. V mém případě jsem musel pro další údržbu zařízení přeříznout podhledy a prodloužit dráty ze spojovací krabice do nejbližšího vyjímatelného slotu/lampy.
Frontend (nastavení softwaru) podívejme se na příklad aplikace „Tuya“.
Aplikaci nainstalujeme do smartphonu -> zaregistrujte se -> projdeme autorizací v aplikaci -> přidejte zařízení do aplikace podle pokynů výrobce (např. stiskněte tlačítko na zařízení na 5 sekund, dokud LED nezačne rychle blikat ).
V důsledku toho byly do aplikace přidány dva programy „Osvětlení“ a „Kapota“.
Nastavení algoritmu „Osvětlení“ krok za krokem vypadá takto.
Stiskněte tlačítko „Osvětlení“ a přejděte do nabídky ovládání osvětlení. Na obrazovce se zobrazí dvě dotyková tlačítka (protože zařízení má dva ovládací kanály).
Klávesy lze ovládat buď jednotlivě, nebo dvě najednou – pomocí tlačítek „ON All/OFF All“.
V nabídce „Nastavení“ musíte vybrat příslušná nastavení: „Stav při zapnutí napájení“.
Přepnout provozní režim.
Podobné akce a nastavení je třeba provést pro zařízení „Hood“. Požadavek „ovládání přes smartphone“ je splněn.
Nyní nastavíme maximální dobu provozu odsavače na 30 minut. Přejděte do nabídky zařízení „Hood“ a stiskněte tlačítko „Timers“. Otevře se okno „Plán“, ve kterém přejdeme na kartu „Pulse“. Nastavte čas na „30m 00s“ a otočte přepínač do stavu „ON“.
Poznámka
Toto nastavení času funguje, i když není k dispozici připojení k internetu.
Požadavek „odsavač nepracuje déle než 30 minut“ byl splněn.
Obdobným způsobem je nakonfigurováno zapínání nočního osvětlení v 07:00 ve všední dny (viz schéma a popisek).
V aplikaci se vraťte na hlavní stránku a přejděte na záložku „Scénáře“.
Klikněte na tlačítko přidat skript.
Vyberte akci, když dojde k události.
Skript byl úspěšně vytvořen. Chcete-li scénář deaktivovat/povolit, musíte vybrat příslušný stav tlačítka „ON/OFF switch“.
Požadavek „zapnout noční osvětlení v 07:00 ve všední dny“ byl splněn.
V následujících dílech mluvím o navrhování různých scénářů ovládání chytré domácnosti (nastavení osvětlení v každé místnosti, ovládání záclon, teploty a dalších parametrů) a integrace SMART systému s hlasovou asistentkou Alice. také dám příklady možných problémů a poradím vám, jak si naplánovat chytrý život s ohledem na výpadky internetu či elektřiny, poruchy zařízení atp.
Ahoj! Roman Lyukshin, systémový expert-analytik skupiny BARS, je v kontaktu. Vzděláním jsem inženýrem ASOIU (Automatizované systémy pro zpracování a řízení informací) a mistrem radiofyziky.
Dnes budu pokračovat v příběhu o tom, jak vytvořit inteligentní domácí systém vlastníma rukama.
В první и druhý části článku si můžete přečíst o potřebném vybavení a nastavení různých scénářů chytré domácnosti pomocí hlasové asistentky Alice. Níže budu hovořit o schématech ovládání osvětlení, záclonách a podlahovém vytápění, stejně jako o nevyhnutelných potížích při implementaci systému SMART a jak je překonat.
Co by se mělo koupit?
1. Osvětlení
Nejprve bylo zakoupeno několik „chytrých přepínačů“, které fungovaly bez fyzických přepínačů, tzn. Napájení bylo napájeno pouze tehdy, když bylo zařízení zapnuté.
Protože toto rozhodnutí bylo nepohodlné a nelze jej nazvat „chytrým domem“, byl proveden první upgrade zařízení, které muselo neustále pracovat (napájeno z obecné elektrické sítě, nikoli z přepínačů).
Zařízení bylo zakoupeno s novým firmwarem a novými režimy provozu:
Spínače inteligentního relé:
Smart Dimmer (nastavení jasu LED):
Správa/inicializace prostřednictvím aplikace “Tuya”.
2. Záclony
Byly vybrány garnýže od Onvizu s wi-fi ovládáním.
Správa / inicializace prostřednictvím aplikace “Mi Home” pouze prostřednictvím regionu “Čína”.
3. Regulace podlahového vytápění
Správa/inicializace prostřednictvím aplikace “Tuya”.
4. Chytré rozšíření
5. Vybavení Zigbee
Senzory vlhkosti a teploty, chytré tlačítko:
Problémy při výběru vybavení
Nyní popíšu slibovaná „úskalí“, na která jsem při realizaci projektu narazil. Poučte se z mých chyb a nepříjemných zjištění.
1. Integrace s Alicí
Ne všechna zařízení jsou integrována do aplikace Smart Home. Pokud je uvedeno, že existuje wi-fi, neznamená to, že existuje podpora Alice. Například senzor vlhkosti a teploty Tuya se neintegruje s Alice:
2. Povrchový popis funkčnosti zařízení
Tuto nevýhodu nejčastěji najdeme u zařízení spojených s osvětlením. Při výběru chytrých minispínačů pro mě byla důležitá jedna z funkcí, která nebyla v popisu charakteristik – jedná se o provozní režim spínače “impulsní spínač”:
Proč je pro mě tento parametr důležitý? Pokud má fyzický spínač více než jednu klávesu, pak při vypnutí osvětlení prostřednictvím aplikace nebo Alice zůstane stav kláves nezměněn, tj. jedna klávesa bude ve stavu „zapnuto“ a druhá „vypnuta“. Stává se nejasným, kterou klávesu stisknout pro zapnutí / vypnutí. Příklad je na obrázku níže (osvětlení je vypnuté, ale klávesy zůstávají v této poloze):
Proto jsem se rozhodl převést fyzický spínač na samovratný (typ vyzvánění), abych nepřemýšlel, kterým směrem klávesu stisknout. V “pulsním režimu” jsou tlačítka vždy ve stejné poloze (například vždy vypnuto).
3. Design
Je těžké vybrat vybavení podle designu (i jen podle barvy), v podstatě se vše vyrábí v bílé barvě. Místo vypínačů se proto při stavbě chytré domácnosti zvolila chytrá relé.
4. Zapojení s “nulou nebo bez”
V zásadě jsou všechna zařízení vyráběna s napájením přes “fáze” a “nulu”. Ale ve standardním zapojení pro spínače podle klasického schématu se zobrazuje pouze „fáze“, to znamená, že ve standardním spínači není žádný nulový vodič.
Pokud se byt stále rekonstruuje, je lepší okamžitě položit další “nulový” drát. Pokud ne, pak navrhněte a vyberte zařízení podle vaší elektroinstalace – to je buď chytré relé ze spojovací krabice, nebo spínače bez nulového vodiče přes bypass (ale je lepší ho nepoužívat).
5. Rychlost aktualizace dat (senzory)
Mnoho výrobců neuvádí frekvenci aktualizace dat ze senzorů. V prodeji je například mnoho senzorů vlhkosti a teploty, které by podle popisu měly fungovat ve scénářích chytré domácnosti. Napadlo mě ale pouze jedno čidlo „Aqara Temperature and Humidity Sensor“, které přenáší data v reálném čase:
Zbývající senzory vysílají informace každých 30 minut nebo jednou za hodinu, což je velmi důležité při provádění scénáře.
Problémy a potíže při budování „chytrého domu“
1. Negativní vliv zařízení na sebe
Pro testování bylo instalováno asi tucet „chytrých mini relé“ pro ovládání osvětlení. Zkušební provoz trval několik měsíců a nebyly zjištěny žádné nedostatky.
Poté, během přechodu na „průmyslový provoz“ a nárůstu několika zařízení, došlo k neočekávanému a práce na modernizaci chytré domácnosti se na téměř dva měsíce zastavily.
Problém byl v tom, že některá zařízení v náhodném časovém úseku samovolně zapínala a vypínala osvětlení. Téměř dva měsíce jsme zjišťovali důvod tohoto chování (kontrolovali jsme každé zařízení, volali zapojení, měřili napětí a proudy v různých intervalech), dokonce jsme museli otevírat stropy, abychom se dostali ke každému spoji.
Ukázalo se, že důvodem tohoto chování byl negativní vliv zařízení na sebe, pracujících podle níže uvedeného schématu:
V tomto obvodu jsou nulové kontakty “N” (příchozí), “N” (výstup do lampy / zařízení) a signální kontakt “S1” paralelní. V součtu všech připojených zařízení prošel signálnímu kontaktu impuls, který stačil k samovolnému zapnutí / vypnutí zařízení.
Netvrdím, že tento problém je spojen se všemi zařízeními pracujícími podle tohoto schématu.
Řešením bylo nahradit značný počet zařízení jinými fungujícími podle klasického „fázového“ schématu ovládání (na přepínači):
2. Nekompatibilita hardwaru
Při návrhu schématu zapojení je nutné vzít v úvahu, jaké napětí bude mít ovládání zapnutí/vypnutí z fyzického spínače. Pokud má například dvoučlenný spínač standardní kabeláž (přicházejí tři vodiče: společná fáze a fázový zlom pro každou linku / klíč), pak je nepřijatelný pro střídavé proudy (připojení přímo ze sítě) a stejnosměrné proudy ( připojení přes napájecí zdroj, např. LED osvětlení zdroje 12V).
Ale v tomto případě nebylo možné současně připojit chytré relé (220V, AC napětí) k jednomu klíči a stmívač (12V, DC napětí) k jinému klíči k fyzickému dvoudílnému spínači (pro ovládání zařízení).
3. Umístění zařízení:
Obrázky a návod naznačují vhodné umístění zařízení, ale ve skutečnosti je téměř nemožné je takto nainstalovat.
Například inteligentní relé doporučuje výrobce k instalaci do spínací/zásuvkové skříňky. Ve skutečnosti však standardní krabice “klasické” elektrické krabice mají zpravidla malou hloubku. V důsledku toho musíte hledat alternativní způsoby umístění (například pod napínacím stropem v blízkosti odnímatelné lampy).
Závěry / Doporučení / Life hacky
1) Systém “Smart Home” je třeba považovat za alternativní / doplňkový způsob ovládání zařízení, nikoli za hlavní.
Při navrhování, výběru vybavení, psaní scénářů je třeba počítat s negativními situacemi. Minimálně simulujte scénáře:
vypnout elektřinu a zapnout ji,
některé zařízení není k dispozici (například brána pro provoz zařízení využívajících protokol „zigbee“),
zařízení chytré domácnosti je mimo provoz.
Pokud je například skript nakonfigurován pro vypnutí digestoře v koupelně v případě změny vlhkosti ze senzoru, pak při absenci dat ze senzoru je nutné zajistit, aby digestoř nefungovala po neomezenou dobu. .
2) Je nutné si okamžitě udělat seznam úkolů, které je potřeba vyřešit. Nemá smysl automatizovat každou zásuvku v bytě / domě – to povede pouze ke zvýšenému zatížení sítě a negativnímu vlivu zařízení na sebe navzájem.
3) Při výběru finálního vybavení (TV, klimatizace apod.) je vhodné volit modely, které podporují některý z výměnných protokolů (například „wi-fi“) s možností ovládání přes vlastní aplikaci výrobce . I když v tuto chvíli Alice nepodporuje integraci s tímto modelem, je pravděpodobné, že v budoucnu výrobce pro Alici naprogramuje příslušnou dovednost.
Poznámka
Donedávna nebyly v aplikaci Smart Home detekovány senzory teploty a vlhkosti.
4) Pokud na zařízení běží aplikace podobná „Tuya“, pak budou s vysokou pravděpodobností přidány do jedné z aplikací „Tuya/SmartLife/Digma SmartLife“ (lze například přidat chytrou prodlužovací šňůru od EKF přímo do aplikace “Tuya”, obcházení vlastní aplikace).
5) Zařízení je nutné umístit s ohledem na jeho další údržbu (např. zařízení se odpojilo od účtu a pro opětovné navázání je třeba podržet tlačítko na zařízení po dobu pěti sekund), musí být přístup k zařízením.
6) Zařízení se během provozu zahřívají, s tímto faktorem je třeba počítat a zajistit ventilaci / ventilaci, tedy neumisťovat je v uzavřeném, stísněném prostoru.
K těmto závěrům jsem došel v současné fázi projektu. Budu rád za dotazy a rady od odborné komunity!
