Pametni dom postaja realnost. V svoje stanovanje lahko ugodno in enostavno inštaliramo pametne naprave, senzorje in stikala. Vgradnja je možna v vsako hišo, ki ima elektriko. Montažo ponavadi prepustimo strokovnjakom, če pa imamo vsaj kanček veselja do elektronike in pametnih naprav, pa lahko svojo hišno avtomatizacijo izdelamo sami.
V trgovinah je z vsakim mesecem večja izbira pametnih naprav za domačo rabo, kar je dobrodošlo, hkrati pa moramo biti previdni čemu namenimo svoj denar. Tako kot ob digitalni transformaciji podjetja v pametno podjetje in svojega doma v pametni dom pa se moramo zavedati tudi, da ne drži vedno, da za več denarja dobimo tudi boljšo rešitev za naš pametni dom. Zato je pomembno glede pojma “pametni dom” razumeti vsaj osnovne pojme.
Kaj je pametni dom?
Pametni dom je programiran ekosistem senzorjev, stikal, pametnih naprav različnih proizvajalcev ter mrežno-komunikacijske opreme. V središču je centralna krmilna enota – računalnik, ki skrbi za povezljivost in avtomatizacijo prek programske kode, ki je prilagojena domu vsakega naročnika posebej. S centralno enoto je za enostavnejšo upravljanje pametnega doma priklopljen zaslon na dotik, preko katerega nadziramo pametne naprave ter izvajamo ročne prilagoditve temperature, svetilnosti, zračnosti, zatemnitev, varnosti in avtomatike.
Primeri uvedbe pametnega doma:
- odpiranje garažnih vrat, ko se avto približa 100 metrov do doma. In zapiranje, ko smo vrata pozabili zapreti.
- zagrnitev žaluzij, ko je zunaj sončno in temperatura preseže 28 stopinj celzija. Potreba po klimi bo manjša.
- prezračitev stanovanja, ko pade kvaliteta zraka v notranjosti. Ponavadi prepozno občutimo, da je zrak v stanovanju slab in pogosto ne zračimo.
- prižig bojlera v počitniški hiši, ko se odpeljemo od doma. Prijal bo toepl tuš, ko boste prispeli na cilj.
- obvestilo na telefon, ko nekdo odpre nek predal. Senzor odpiranja vrat, oken, omar sporoči centralni krmilni enoti, da je prišlo do spremembe.
- obvestilo na telefon, ko poštar vstavi pošto v poštni nabiralnik. Zakaj bi preverjali nabiralnik, če veste, da ni nove pošte?
- obvestilo na telefon, ko se pod pomivalnim strojem začne nabirati voda. Včasih celo nikoli ne pride do poplave, je pa za zdravje plesen zelo škodljiva.
- in še klasični primer: prižig luči, ko je v sobi zaznano gibanje. Pri čemer lahko luč gori z minimalno jakostjo, v kolikor je ura že pozna. Ali pa začne luč stroboskopsko utripati v različnih barvah, če gre za nepovabljenega vsiljivca.
- koristen primer uporabe pametnih naprav je tudi preprost izklop luči v sobi, ko zvečer nehamo brati knjigo in želimo zaspati. Brez, da bi morali vstajati.
- alarmna naprava narejena iz senzorjev, sirene, luči, kamer ter obveščanja na telefon. Preventivno se ponoči, ko nas ni doma, prižigajo luči, spuščajo rulete in podobno.
Primeri uporabe se lahko med seboj kombinirajo in so odvisni od želja lastnika pametnega doma. Vse pa je povezano prek centralne krmilne enote.
Centralna krmilna enota – srce pametnega doma
Lokacija centralnega računalnika, kjer je naložena vsa logika s pravili avtomatike delovanja pametnega doma, je lahko v stanovanju ali zunaj stanovanja, na primer v oblaku. Centralna krmilna enota skrbi za delovanje programa, ki podpira sistem za avtomatiko doma.
Kot računalnik centralne enote se ponavadi uporabi strojna oprema, ki se ne pregreva, ne potebuje posebenga zračenja in nudi stabilno delovanje, tako da dejansko po priklopu pozabimo nanjo. Uporabniki oziroma njihovi svetovalci za pametni dom se tako v praksi za postavitev centralne krmilne enota odločajo za:
- Raspberry Pi – preverjen in optimiziran Linux računalnik, ki je narejen za povezovanje z zunanjimi napravami. Zadnji model Raspberry Pi 3+ ponuja 1.4GHZ procesor, 1 GB rama, Bluetooth, Wifi dual band. Gre za eno bolj popularno opcijo strojne opreme pri avtomatizaciji doma, ki je tudi ena cenejših. Cena Raspberrija Pi je okoli 40 EUR, čemur moramo prišteti še okoli 15 EUR za ohišje in SD kartico, ki jo uprablja kot disk.
- Mini pc – računalnik, ki poganja Linux ali Windows. Dober predstavnik mini pc-jev je Intel NUC. Brez rama in spomina nas bo stal okoli 150 EUR. Kot računalnik zahteva nekoliko več prostora kot rapsberry, vendar ponuja večjo zmogljivost, ki jo bomo potrebovali zgolj v primeru zelo zahtevnih avtomatizacij doma.
- NAS – ali “Network Attached Storage”. Gre za računalnik, ki ga sicer uporabljamo kot domači oblak za varno trajno shranjevanje domačih posnetkov, fotografij in ostalih datotek. Za varno shranjevanje podatkov uporablja NAS večinoma najmanj 2 diska, ki se konstantno replicirata (Raid način). Ima pa NAS še ostale uporabne funkcije, kot sta multimedijski center ter kapaciteto, da nastopa kot centralna krmilna enota pametnega doma. Najbolj znana proizvajalca NAS računalnikov sta Qnap in Synology, lahko pa izdelamo NAS tudi sami na osnovi operacijskega sistema FreeNAS.
- Centralna krmilna enota v kompletu pametnega doma – gre za strojno opremo pametnega doma, ki ga kupimo v kompletu od enega proizvajalca. Ta izbira ni najboljša, če bomo želeli v svoj pametni dom dodajati naprave različnih proizvalacev, ki podpirajo različne komunikacijske tehnologije.
- Katerikoli drugi računalnik – nekateri žrtvujejo svoj domači računalnik, ki je vedno prižgan. Ali pa za krmiljenje pametnega doma namenijo odsluženi laptop. Pametni dom ne potrebuje veliko procesorske moči, električne energije, grafične kartice in veliko diska, zato mogoče takšna rešitev na dolgi rok ni ustrezna.
Od finačnih zmožnosti, potreb in varnostnih zahtev lastnika stanovanja (oziroma hiše) je odvisno, ali bo osrednja enota v omarici stanovanja ali pa bo celotni sistem ločen ter z domačimi pametnimi napravami povezan iz oblaka.
Centralna krmilna enota v oblaku?
Veliko bolj preprosto je zakupiti storitev iz oblaka, na katero priključimo pametne domače naprave. Za fizični računalnik tako ni potrebno skrbeti, niti za njegovo prezračevanje, lokacijo in neprekinjeno napajanje.
Ima pa rešitev s priključkom na oblak to slabost, da mora biti priključena na internet, kamor se podatki lahko prenašajo brez našega nadzora. Dober primer za lažjo odločitev je preprosta pametna žarnica, ki jo naročimo iz Kitajske: ko žarnico prek telefona prižgemo ali ugasnemo gre ukaz s telefona v oblak in nato nazaj v stanovanje do žarnice. Pri tem pride tudi do nekaj zakasnitve.
Sistemi za avtomatiko doma
Sistem za avtomatiko je program, ki je nameščen na osrednjem računalniku oziroma v oblaku. Odločitev, ali boste centralni sistem gostili znotraj vašega doma oziroma boste uporabljaji programsko rešitev iz oblaka, je odvisna od vaših potreb in varnostnih zahtev. Na trgu se pojavlja veliko programskih rešitev, od katerih so nekatere vezane zgolj na določenega proizvajalca, drugi pa so odprti in podpirajo naprave različnih proizvjalcev. Kateri sistem za avtomatiko doma boste izbrali, je stvar odločitve vašega izvajalca oziroma vas samih – če imate to možnost, da se lahko odločite.
Centralna krmilna naprava poganja enega od programov, ki ga izberete glede na svoje potrebe in želje:
- Domoticz – razširjen odprtokodni program z mnogimi moduli za povezljivost z različnimi napravami.
- OpenHAB – odprtokodna rešitev za preproste implementacije pametnega doma. Z nekoliko manj možnosti za povezljivost.
- Home Assistant – fleksibilna rešitev za pametni dom z veliko skupnostjo razvijalcev, z zadostno dokumentacijo in svežimi posodobitvami za povezljivost z različnimi pametnimi napravami, različnih proizvajalcev. Podpira znane komunikacijske protokole.
- Apple Home Kit – digitalni ekosistem, ki ga vzdržuje družba Apple. Predvsem cloud rešitev optimirana za dostop z napravami Apple.
- Google Home – enostavno upravljanje različnih naprav iz ene aplikacije, v povezavi z govornimi asistenti oziroma prepoznavo ukazov prek mobilne naprave.
- Ikea Tradfri – Ikein sistem za pametni dom, ki nima prave centralne krmilne enote. Na srečo se je Ikea odločila za Zigbee protokol, ki je povezljiv z napravami Xiaomi, ki jih je možno lokalizirati in povezati z domačim krmilnim sistemom.
- Philips Hue – tudi Philips temelji svoje pametne naprave (predvsem žarnice) na Zigbee standardu, s čimer ostaja združljiv s Xiaomijem in Ikeo.
- Xiaomi Mi Home – podobno kot Philips in Ikea je poleg ostalih velikanov tudi Xiaomi član družine Zigbee. Prednost Xiaomija je tudi ta, da uporabnika ne sili v oblak, pač pa mu prešušča odločitev za postavitev pametnega doma v mejah domačega omrežja.
- IFTTT – Platforma “If that then that”, ki ni nujno namenjena upravljanju pametnega doma, se jo pa da v tej smeri sprogramirati.
Povezljivost med pametnimi napravami (IOT)
Povezljivost med napravami temelji na različnih standardih, ki jih lahko procesira vaš centralni sistem:
- Kabli – napeljane žice po stanovanju. Gre za najbolj varno obliko povezljivosti, pri čemer pa na trgu skorajda ne najdemo več pametne naprave, ki bi bila žično povezljiva. Današnje pametne naprave so
lahke, majhne, s centralnimi enotami pa se povezujejo brezžično. - Wifi – najbolj znani standard brezžičnega prenosa podatkov na manjše razdalje. Deluje na frekvencah 2.4Ghz ali 5 Ghz.
- Bluetooth – priročna komunikacija na kratke razdalje z učinkovitim načinom upravjevanja povezav.
- Mobilno omrežje – UMTS, LTE, 3g, 4g. Za komunikacijo je potrebna aktivna SIM kartica.
- Radio frekvenca 433 Mhz ali 866 Mhz – velik domet in nizka poraba brezžičnih naprav. Ena AAA baterija lahko zdrži tudi do 2 leti.
- Zigbee – v zadnjih časih doživel preporod, ko so ga javno podprle družbe Ikea, Philips, Amazon, Bosch, Samsung in Xiaomi.
- Z-wave – nekoliko starejša alternativa zigbeeju. Ker ga največji proizvajalci ne podpirajo, ga začenja nadvladovati Zigbee standard.
- Infrardeči žarki – za povezavo s klimo, televizijo in hifi napravami, s čimer lahko nadomestimo in avtomatiziramo njihovo upravljanje namesto z daljinskim upravljalcem, ki pride z napravo.
Virtualni asistenti in govorni vmesniki
Namesto ali kot dopolnitev krmiljenju pametnega doma prek pametnega telefona ali tablic je upravljanje pametnih naprav z glasom. Predstavniki govornih vmesnikov so Amazonova Alexa in Echo dot, Appleova Siri, Google-ov asistent ter Microsoftova Cortana. Govorni vmesniki so lahko pametni zvočniki, telefon, pametne ure ali mikrofon računalnika.
Virtualnega asistenta je potrebno pripraviti (naučiti) za delovanje v našem pametnem domu z veščinami – definicijami akcij, ki naj se zgodijo na določene prepoznane govorne ukaze. Prepustitev vsega samo virtualnem asistentu ne bo najboljša rešitev, kar zelo dobro prikaže spodnji video:
Pametne žarnice
Pametne žarnice delujejo na 220 voltih ter komunicirajo s centralno enoto večinoma prek Wifi ali Zigbee standarda. Ko takšno žarnico kupite bo delovala verjetno že kar takoj po priklopu, brez podrobnejših nastavitev. Na pametni telefon ali tablico boste namestili mobilno aplikacijo (Ios ali ndroid) ter že po nekaj klikih imeli žarnico pod nadzorom. Gre za preprosto namestitev, v primeru, da vas ne moti, da potuje ukaz od vašega telefona še na drug konec sveta preden prispe do žarnice.
Ta čas so proizvajalci uspeli zoptimizirati na manj kot sekundo. V primeru, da želite v ekosistem svojega doma povezati tudi pametne žarnice, pa je potrebna lokalizacija delovanja žarnice. Z njo boste lahko upravljali iz centralne enote ali pa se bo prižigala, ugašala, spreminjala svetilnost in barve glede na programirano avtomatiko po vašihželjah.
Pametne vtičnice
Na pametne vtičnice lahko priklopimo vse klasične naprave. Na primer lahko prižgemo električni bojler, ko se z morja usedemo v avto in čez 2 uri bo voda že topla in primerna za tuširanje. Prižigamo in ugašamo lahko prezračevalne naprave in klime, ki delujejo takoj že ob dovodu električne energije.
Zmogljivejše pametne vtičnice imajo tudi možnost poročanja porabe električne energije v vaš centralni sistem, v kolikor se zanj odločite. Upravljanje pametnih vtičnic prek oblaka (“tako kot želi proizvajalec”) pa po vsej vrejetnosti ne bo omogočalo spremljanja porabe energije ali povezave v vaš domači ekosistem.
Pametna stikala
Pametna stikala nudijo pretok tudi 20 amperov ali več, primerno tudi za velike porabnike energije, kot so pralni stroj, klimatska naprava in električni bojler. Sonoff ponujajo tudi stikala za šibki tok (5-24V), s katerimi lahko na primer upravljamo trakove iz LED diod, odpiranje vrat v bloku, jakost zvočnikov, prižigane naprav, ki delujejo na USB napajanje in podobno.
Tako Shelly kot Sonoff imata tovarniško povezavo do upravljanja iz oblaka, vendar omogočata namestitev netovarniške programske opreme, s katero se ju lokalizira v domače okolje. Takšne naprave sicer ne bi smele imeti neposrednega dostopa do spleta.
Senzorji
Senzorji sporočajo v centralno krmilno napravo podatke o okolju. Sistem avtomatike lahko na podlagi teh podatkov reagira in sproža vnaprej programirane akcije v pametnem domu. Primeri senzorjev:
- za čistost zraka (vsebnost formaldehida, PM2, PM10 delcev in podobno)
- za svetlost (v lumnih)
- za hitrost vetra
- za poplavo
- za premikanje v prostoru
- za tresljaje
- za odpiranje oken, predalov ali vrat
- za dim in ogljikov monoksid
- za temperaturo
Najbolj razširjen komunikacijski protokoli senzorjev so Zigbee, radifrekvenca 433 Mhz, Wifi in redko še Z-wave. zaradi manjše porabe energije in dosega brezžičnega signala sta najbolj primerna Zigbee in 433 Mhz. Za na primer delovanje senzorja z radiofrekvenčnim 433 megaherčnim protokolom potrebujemo zgolj 2 AAA 1,5 voltni bateriji, kar zadostuje za več kot 2 leti življenja.
Kamere
Za pametni dom so najbolj uprabne IP kamere. Gre za kamere, ki se s centralno krmilno enoto povezujejo prek Wifi signala ali mrežnega kabla. Povezljivost je lahko problem, saj že dve full HD kameri zapolnita kapaciteto domačega omrežja in vplivata na uporabniško izkušnjo ostalih naprav, ki uporabljajo wifi omrežje. Pri IP kamerah je pomembno, da se na prenos posnetka lahko priklopimo neposredno. To omogočajo že zelo poceni kitajske kamere, ki stanejo nekaj deset evrov. Pri izbiri je koristno preveriti, ali se kamera nahaja na seznamu kompatibilnih kamer za naš izbrani sistem za pametni dom. Bližnjica pri tem je, da preverimo ali kamera podpira ONVIF standard. Omrežne kamere se med seboj ločijo glede na različne karatkeristike:
- prenos signala prek Wifi ali mrežnega (UTP) kabla
- nočno ali dnevno snemanje (ali oboje, z avtomatskim preklopom)
- PTZ zmogljivost (pan, tilt, zoom kot možnosti premikanja kamere in povečevanja slike). Takšne kamere lahko tudi samodejno sledijo zaznanemu predmetu ali osebi in opozorijo pametni dom na premike.
- Ločljivost (hd, full hd). Pri ločljivosti ni smiselno pretiravati, saj bo full hd zavzel dobršen del prenosne hitrosti domače mreže.
- Kompresija (za primerjavo med standardoma h.264 in h.265 si oglejte posnetek)
- zunanja ali notranja kamera, vodotesnost
- kot snemanja kamere
- prenos ali oddajanje zvoka
- možnost vstavitve SD kartice
- napajane (5v (usb), 12v ali POE (power over ethernet – napajanje prek mrežnega kabla))
