+420 608 707 236
kaisler@slaboproudy.cz

Aby chytrá domácnost nebyla tvrdohlavá

projekce-SLABOPROUD

Nezřídka jsem slyšel od zákazníků: „…jen ne tu chytrou domácnost“. Ano rozvoj automatizace domácnosti se v jednom časovém období opravdu trochu „zaškobrtnul“. Vývoj jde však dál a současné aplikace mohou revolučním způsobem zpříjemnit naše domácí pohodlí.

Odborníci, prosím nekamenujte mne za jistá zjednodušení v této oblasti, příspěvek má za cíl pomoci široké veřejnosti v orientaci okolo této problematiky.

Na začátek pár jednoduchých pojmů, pro snadnější orientaci

  • Spotřebič – zařízení které chceme ovládat (osvětlení, rolety, televize, lednička, topení, chlazení atp.)
  • Ovladač – médium, přes které je systém ovládán člověkem (vypínač, dálkový ovladač, řídící panel, aplikace v mobilním telefonu či tabletu, hlasový asistent atp.)
  • Stavový prvek – snímače stavů prostředí, tedy prvky, které snímají určité povětrnostní, pohybové, časové a jiné stavy (vypínač, pohybové čidlo, teplotní čidlo, přijímač GPS atp.)
  • Systém řízení – způsob, jakým způsobem jsou vyhodnocovány stavy mezi ovladači, stavovými prvky a spotřebiči
  • Přenos signálů – způsob, jakou cestou je zajištěna komunikace mezi výše uvedenými částmi systému (spínání napájecího napětí, analogový přenos stavů, datový přenos, atp.)
  • Automatizace – stav, kdy je technologie funkčně soběstačná, není zapotřebí manuálních zásahů

Pro jisté zjednodušení a strukturalizaci problematiky jsem si dále v tomto příspěvku dovolil rozdělení dle míry automatizace do několika vývojových generací:

0.generace – startovní čára

Charakteristika

  • Žádná míra automatizace.
  • Ovladače jsou jednoduché, slouží pouze pro ovládání jednoho spotřebiče či pevně definované skupiny spotřebičů.
  • Úplná absence systému řízení a stavových prvků.
  • Přenos signálů přímým spínáním napájecího napětí.

Jednoduché přehledové schema

Příklad

Příkladem ovládání je prosté sepnutí spínače pro ovládání daného spotřebiče, např. rozsvícení světla vypínačem, spuštěný žaluzie dálkovým ovladačem atp.

0.5 generace – touha po pohodlí

Charakteristika

  • Automatizace pouze lokální bez významných vazeb na ostatní zařízení.
  • Paralelně k jednoduchým ovladačům se začínají zapojovat stavové prvky, které na základě určitých stavů prostředí (teplota, pohyb) ovládají jeden či pevně danou skupinu spotřebičů.
  • Ovladače již mohou být sofistikovanější s ovládací klávesnicí a displejem, s možností dálkového ovládání (např. přes mobilní telefon atp.) – typickým příkladem jsou např. termostaty.
  • Již se zde vyskytuje systém řízení, ale tento je pevně spojen s určitým stavovým prvkem a má pevnou vazbu na ovladač a daný spotřebič, či danou skupinu spotřebičů. Nejde využít pro žádné další ovládání.
  • Přenos signálů je stále na základě spínání napájecího napětí.

Jednoduché přehledové schema

Schema 0,5.generace

Příklad

Příkladem ovládání je spínání topení a chlazení přes termostat, rozsvícení dané skupiny světel pohybovým čidlem, stažení žaluzií při soumraku atp.

1.generace – ou, my chceme skutečné pohodlí

Charakteristika

  • V první generaci je do automatizace zapojeno více různých spotřebičů (světla, rolety, topení, chlazení atp.) a stavových prvků (pohybová čidla atp.) zapojených do společného systému, je však nutné, aby byly vybaveny jednotným rozhraním.
  • Stavové prvky slouží pro celý systém, nebo pro uživatelsky naprogramovanou množinu spotřebičů.
  • Ovladačem se nekomunikuje přímo se spotřebiči, ale do systému řízení se předává informace, jaká akce se má jednou či opakovaně provést a na základě jakých stavů prostředí. Tedy ovladačem se programuje systém řízení, a tento informace převede na povely pro jednotlivé spotřebiče. Ovladačem může být systémový dálkový ovladač, případně aplikace v tabletu či mobilním telefonu.
  • Systém řízení je v tomto případě hardwarový prvek (krabička s elektronikou), fyzicky umístěný v domácnosti, ve kterém jsou uloženy jednotlivé naprogramované vazby mezi stavovými prvky a spotřebiči.
  • Přenos signálů po jasně definovaném standardizovaném rozhraní, většinou v digitální (datové) podobě, odděleně od napájecího napětí. Je tedy nutné, aby všechny prvky zapojené do systému byly vybaveny tímto daným rozhraním. Rozhraní může být otevřeného standardu, většinou však bývá s vlastním protokolem výrobce.

Jednoduché přehledové schema

Schema 1.generace

Nevýhody

Dvě velké nevýhody systémů této generace vyústily v častý postoj uživatelů, kdy o něj ztrácí zájem, a raději si vystačí s „hloupou“ domácností, tedy s generací 0 a 0,5.
Jedná se o tyto nevýhody:

  1. Všechny spotřebiče a stavové prvky musí být vybaveny jediným jednotným rozhraním pro přenos signálů, což omezuje výběr prvků.
  2. I když jde systém řízení zhotovitelem předprogramovat, uživatel musí všechny své „uživatelské“ odlišnosti „doprogramovávat“. Pokud toto průběžně uživatel nedělá, s postupem času a změnou zvyklostí běžného chodu domácnosti se systém stane „zkostnatělým“. Dělá pak něco jiného, než by bylo aktuálně potřeba a uživatel raději volí pohotovostní manuální ovládání.

Příklad

Příklady se liší dle použitých standardů přenosu signálu, jedná se o standardy: ZigBee, Z-Wave, pokročilejší Crestron atp. Výrobci používají ještě spoustu dalších názvů, ale zde se jedná o obchodní názvy jejich systému, ne o standard datového přenosu signálu.

2.generace – dobrá cesta

Charakteristika

  • Plná automatizace nejen mezi spotřebiči a stavovými prvky, ale lze definovat i uživatele a skupiny uživatelů a sledovat jejich chování a pohyb jako vstupní data pro systém řízení
  • Stavové prvky i spotřebiče zcela libovolné, různého rozhraní
  • Systém řízení se z hardwarového prvku v domácnosti přesouvá do cloudu, tedy přímo k poskytovateli služeb. To znamená vaše data o domácnosti jsou uložena ne doma v nějaké krabičce (hardwarovém prvku, ale na serveru v datovém centru poskytovatele aplikace chytré domácnosti. Tím, že má poskytovatel aplikace chytré domácnosti k dispozici data od většího množství uživatelů, nastavené algoritmy „předvídatelnosti“ mohou mít větší přesnost (určitá množina lidí se chová velmi podobně). Systém řízení tímto nabývá zcela nové dimenze.
  • Ovladačem, který zároveň slouží pro uživatelská nastavení je tablet nebo mobilní telefon s nainstalovanou aplikací. Lokální dálkový ovladač pro daný spotřebič (např. dálkový ovladač od televize) neslouží jen k ovládání tohoto spotřebiče (televize), ale jsou provedeny vždy i následné úkoly z tohoto vyplývající pro celý systém.
  • Přenos signálů na různých fyzických vrstvách, tzn. přes tzv brány je možné sjednotit různá rozhraní do jednotné lokální datové sítě, či spotřebiče napojit přímo do lokální datové sítě. Přenos signálů je dále postoupen do sítě Internet.

Jednoduché přehledové schema

Schema 2.generace

Výhody

Tato generace ve velké míře eliminuje výše uvedené nevýhody systému 1.generace, čímž se stává uživatelsky příjemná:

  1. Poskytuje aplikační nadstavbu pro stavové prvky a spotřebiče s různým rozhraním datového přenosu signálu a tím zásadním způsobem zvyšuje možnost výběru toho kterého spotřebiče
  2. Na aplikační vrstvě disponuje určitou vrstvou inteligence, která na základě množství nashromážděných dat dokáže do určité míry předvídat vaše chování a tedy i potřeby v domácnosti v reálném čase i budoucnosti.

Příklad

Například, při zapnutí televize systém předvídá, že nebudete chtít být rušeni a v místnosti dočasně, po dobu sledování vypne všechny spotřebiče s hlukem pozadí, které jsou ve stejné místnosti s televizí. Třeba myčku, pračku atp. Tedy automaticky vám zajistí potřebné pro vaše pohodlí a nemusíte nic předem programovat. Dokonce ani k tomu nemusíte mít nějaký sofistikovaný ovladač (mobilní telefon či tablet), stačí vzít dálkový ovladač od televize. Televize přes přenos signálů „řekne“ systému řízení „byla jsem zapnuta“ a systém řízení zadá povely všem dotčeným spotřebičům co mají udělat.

2.generace, která je teprve v začátcích (start by se dal datovat do roku 2019), se dále bouřlivě vyvíjí.
Typickým příkladem je aplikace smartthing do Samsungu (škoda, že český trh je na okraji zájmu této korporace)

Jak se nám to míchá s „Internetem věcí“

Do problematiky si nám vkrádá další pojem „Internet věcí“ ve zkratce „IoT“. Toto je velmi nešťastný pojem, ale již je zažitý, tak si ho trochu vysvětlíme.

Od ovládání jednoduchých spotřebičů…

Na začátku vývoje byly automaticky ovládané pouze spotřebiče, které měly jen dva či o něco málo více stavů: světlo rozsvěceno/zhasnuto, žaluzie staženy/vytaženy atp.
Celkem logicky by nebylo vhodné přenášet datové signály pro tyto spotřebiče přes klasickou domácí datovou síť, která je primárně určena pro vysokorychlostní přenos dat, např. stahování a sdílení filmů, hudby atp.,
Pro ovládání spotřebičů tedy byly správným směrem vyvíjeny samostatné standardy pro datových přenos signálů (ZigBee, Z-Wave atp.).

… které postupně nestačí…

S postupem času, pro větší pohodlí domova bylo zřejmé, že do chytré domácnosti nestačí začlenit pouze světla, rolety, vrata od garáže atp.). Předpokládalo se zapojení i složitějších spotřebičů (televize, pračka, lednička, myčka, domácí kino atp.). Zde je přenášená množina stavů již obsáhlejší, není to jen stav zapnuto/vypnuto. Tedy bylo nutné již kapacitnější datové rozhraní. Vyvíjet další standard by byla asi cesta špatným směrem, proto se v tomto případě „sáhlo“ po klasické datové síti.

… až k „Internetu věcí“

Složitější spotřebiče se tedy staly začátkem toho, co je v teorii již dávno předvídáno, ale ještě ne zcela v praxi zavedeno, tj. „Internet věcí“ („IoT“). Tedy to, že každý stoj, přístroj a spotřebič bude vybaven možností zapojení do společné sítě (v tomto případě globální sítě Internet) a přes inteligentní řízení být ovládán ke své dokonalé funkci. V končené podobě zmiňme klasický případ, lednička, co si sama „nakoupí“, respektive, umí si samaobjednat docházející proviant přes nalezený nejlevnější internetový obchod.

3.generace – uvidíme

Necháme se překvapit… snad nedopadneme jako ve filmu „Důvěrný nepřítel“ z roku 2018 (čsfd).