Jak stworzyć inteligentny dom

Inteligentny dom sam ma wiedzieć, kiedy zapalić światło i kiedy zgasić. Ma też wiedzieć i robić za nas dużo więcej. Inteligentne rozwiązania domowe powinny same wybierać, kiedy taniej i szybciej jest wykorzystać do podniesienia temperatury w domu piec gazowy, a kiedy nagrzewanie z klimatyzacji. Alarm powinien się uzbrajać sam, zamykając przy tym okna. Ogród zapatrzony w inteligentne rozwiązania powinien sam się podlewać, ale oczywiście nie wtedy, kiedy rano padało, albo z 80 proc. pewnością będzie padać wieczorem. Wreszcie inteligentny dom powinien sam sprzątać po imprezie... no dobra przesadziłem.

Wszystko to, o czym napisałem, z wyłączeniem tego sprzątania (na to musimy jeszcze poczekać), jest już możliwe do osiągnięcia. Są obecne na polskim rynku firmy integrujące rozwiązania rożnych producentów, w celu uzyskania maksymalnej "inteligencji domowej". Niestety, nadal koszt takich systemów jest bardzo wysoki i potrafi wynieść nawet 10 proc. kosztu budowy domu. Chcielibyśmy przedstawić Wam dwa rozwiązania inteligentnego domu różniące się zdecydowanie sposobem podejścia do tematu.

Moim założeniem było stworzenie takiego projektu, w którym, co oczywiste, do sterowania naszym inteligentnym mieszkaniem będą użyte produkty Apple (iPhone, iPad, iPod Touch)
. Na warsztat poszło wykończone i zamieszkane mieszkanie o powierzchni ok. 80 m2, które miało być wzbogacone o nowe funkcjonalności, przy czym założeniem było to, że instalacja systemu ma przebiegać z jak najmniejszą ingerencją w istniejący stan oraz w życie domowników. Ma opierać się również na optymalnym wykorzystaniu istniejącego okablowania.

Tym co chciałem osiągnąć, jest integracja sterowania z poziomu iPoda/iPhone/iPada:

• ogrzewaniem opartym na piecu dwu-funkcyjnym, zasilanym gazem;
• światłem, sterowanie w całym mieszkaniu punktami świetlnymi ze ściemniaczami oraz gniazdami elektrycznymi;
• alarmem z możliwością sterowania funkcjami alarmu oraz odbierania informacji z czujników;
• domowymi multimediami, czyli sterowanie dwoma niezależnymi systemami multimedialnymi.

Produkty Apple zostały wykorzystane jako panele sterujące systemem. Cały system zaś opiera się na produktach firm zajmujących się automatyką domową. Do integracji wykorzystano urządzenia firmy Crestron, która specjalizuje się w profesjonalnych rozwiązaniach do sterowania wszystkich urządzeń elektronicznych i elektrycznych w inteligentnym budynku.

Do projektu wykorzystano również system firmy Moeller o nazwie X-comfort, który jest elementem wykonawczym oświetlenia. X-comfort pozwala na przekształcenie obecnej instalacji świetlnej na system, który możemy zintegrować z dowolnym systemem sterowania budynkiem.

System wykorzystuje technologię bezprzewodową do komunikacji, dzięki czemu ograniczamy prace w wykończonym już mieszkaniu. W tym celu wykorzystujemy odbiorniki ściemniające, które instalujemy w punkcie świetlnym, przy wykorzystaniu zwykłej puszki elektrycznej. Możliwości zastosowania systemu X-comfort są bardzo szerokie i może on zastąpić przewodowy system instalacji inteligentnego budynku. Zasięg urządzeń jest bardzo duży - każdy moduł działa na zasadzie routingu, czyli przedłuża zasięg.

System bezprzewodowy jest zabezpieczony i nikt, nawet sąsiad mający taki sam system za ścianą nie będzie w żaden sposób mógł ingerować w naszą instalację. Do komunikacji wykorzystujemy częstotliwość 868,3 MHz. Jest to pasmo wykorzystywane tylko i wyłącznie przez urządzenia z zakresu automatyki budynku. Częstotliwość 868,3 MHz i sposób jej wykorzystywania jest ściśle określony przez normy europejskie. Nie ma więc możliwości, aby urządzenia z zakresu sterowania bezprzewodowego były przypadkowo załączane przez telefony komórkowe, słuchawki bezprzewodowe lub inne podobne urządzenia stosowane w życiu codziennym.

Jako główna jednostka wykonująca, został zastosowany procesor Crestron MC3 i jest to najważniejszy element systemu sterowania. Wymaga on podłączenia do sieci LAN. Posiada szereg wyjść, takich jak podczerwieni, RS-232, Relay (przekaźnikowe) na dodatkowy mniejszy procesor QM-RMC do sterowania drugim pomieszczeniem z urządzeniami multimedialnymi. Celem jego wykorzystania jest ograniczenie potrzeby instalowania dodatkowego okablowania. Istnieje możliwość wykorzystania jednego procesora, ale wymaga to wykonania dodatkowego okablowania.

Całe sterowanie w tym systemie odbywa się, jak wspomniałem, za pomocą urządzeń Apple, aby było to wygodne dla każdego z domowników zastosowaliśmy ścienną stację dokującą do iPhone'a i iPoda Touch. Pozwala zamienić iPhone'a lub iPoda w pełnowartościowy naścienny panel dotykowy, do którego wkładamy urządzenie. Instalacja urządzeń jest bardzo prosta, jednym ruchem można wyjąć go ze stacji i używać jako panel sterujący oraz korzystać z jego podstawowych funkcji.

Urządzenie oczywiście ładuje baterię, ale pozwala też na synchronizację urządzeń z iTunes poprzez LAN, oraz, co najważniejsze, na przesył dźwięku oraz video z iPhone'a np.: do domowego stereo. Do prawidłowego działania niezbędne jest podłączenie go do sieci LAN, z wykorzystaniem technologii zasilania poprzez sieć komputerową.

Crestron planuje wprowadzenie na rynek takiej samej stacji dokującej dla iPada. Oczywiście na urządzeniu musi być zainstalowana specjalna aplikacja dostępna w AppStore pod nazwą Crestron Mobile. Są dostępne wersje dla iPhone'a i iPada w dwóch wariantach cenowych: darmowa (z pewnymi ograniczeniami, pozwala na sterowanie niewielkimi instalacjami) i płatna (100$, bez ograniczeń).

Mamy też aplikację x-Panel dla Mac OS, pozwalającą stworzyć na komputerze wirtualny panel do sterowania całym systemem. Aplikacja jest darmowa. Wykorzystując produkty Apple do sterowania domem, możemy uzyskać bardzo duże oszczędności. Zastępują one bowiem 6-krotnie droższe dedykowane panele Crestron.

Jak wspomniałem, system sterowania oświetleniem został w naszej instalacji zbudowany na bazie rozwiązania firmy Moeller o nazwie X-comfort. Wykorzystaliśmy bezprzewodowe ściemniacze podtynkowe X-Comfort CDAU-01-02, montowane w punkcie oświetleniowym. Pozwalają one na jego włączenie, wyłączenie oraz ściemnianie. Ściemniacz mieści się w standardowej puszce elektrycznej i - co najważniejsze - nie wymaga ciągnięcia kolejnych kabli.

Aby sterowanie światłem było możliwe także tradycyjnie, bez konieczności klikania po iPhone'ie, zainstalowaliśmy włącznik naścienny X-comfort CPAD-00/60 zasilany z baterii (żywotność ok. 5 lat). Zastępuje on tradycyjne włączniki świetlne. Dostępne są wersje jedno i dwu klawiszowe. Pozwala on na włączenie i wyłączenie świateł oraz ich ściemnianie. Możemy go także zaprogramować tak, aby np. dwukrotne kliknięcie wyłączało wszystkie światła w budynku. Jego budowa pozwala na zamontowanie go w każdym miejscu domu, wystarczy zwykła taśma dwustronna, którą przylepimy go do ściany.

Podobnie rozwiązane jest sterowanie gniazdkami elektrycznymi. Tutaj zastosowaliśmy bezprzewodowy włącznik podtynkowy x-Comfort CSAU-01/01, pozwalający na sterowanie gniazdek elektrycznych 230 V. Instalowany jest przy gniazdku elektrycznym, pozwala na włączenie lub wyłączenie obwodu. Dzięki temu możemy zdalnie wyłączyć gniazdko, do którego włączone jest np. żelazko.

System możemy też wedle własnych życzeń doposażyć w ściemniacze zewnętrzne do lamp stojących X-comfort CDAP-01/12, są one wkładane do gniazdka, do którego podłączamy lampę. Za współpracę pomiędzy systemami X-comfort i Crestron odpowiada specjalny sterownik X-comfort CEKOZ-00/03. Chcąc dodać więcej inteligencji do systemu sterowania światłem, możemy go w prosty sposób spiąć z alarmem. Nasza domowa centralka alarmowa pracuje przez cały czas, nawet wówczas gdy alarm nie jest uzbrojony, możemy więc tak zaprogramować oświetlenie, aby gasło automatycznie w pomieszczeniu, w którym przez dajmy na to 30 sekund czujka alarmu nie wykryje żadnego ruchu. Zresztą oświetlenie, choć będąc dość trywialnym systemem, daje duże pole do popisu. Możemy go zaprojektować np tak, że w godzinach nocnych będzie się włączało z minimalnym natężeniem światła, mała rzecz, a cieszy.

Sterowanie ogrzewaniem powierzyliśmy bezprzewodowemu termostatowi Crestron. Zarządza on centralnym ogrzewaniem wykonywanym z pieca dwu-funkcyjnego. Komunikuje się dwukierunkowo z systemem sterowania, pozwala na odczyt temperatury i wilgotności na panelach dotykowych. Dzięki niemu mamy możliwość zmiany temperatury w pomieszczeniu wprost z tych urządzeń. Jeśli zastosujemy kilka czujników temperatury oraz bezprzewodowo sterowane głowice na kaloryferach, to będziemy mieli możliwość niezależnego sterowania temperaturą w każdym pomieszczeniu. Jeśli dodatkowo mamy już zainstalowany system klimatyzacyjny, nic nie stoi na przeszkodzie wpiąć go do systemu i sterować centralnie również nim, uwzględniając też możliwość ogrzewania mieszkania za jego pomocą.

Nasz system został zbudowany tak, aby jego rozszerzenie było bardzo proste. Procesor Crestron MC3 ma praktycznie nieograniczone możliwość rozbudowy. Możemy dodawać kolejne systemy sterowania, podlewaniem ogrodu, bramą garażu itp. Podobnie jest z dodawaniem sterowania kolejnymi gniazdkami elektrycznymi lub punktami oświetleniowymi. System X-comfort jest bezprzewodowy, więc zawsze można dołożyć kolejne urządzenie do systemu bez konieczności instalacji dodatkowego okablowania.

Przy wyżej opisanej instalacji nie powinniśmy napotkać większych problemów, choć nie da się ich oczywiście uniknąć. Czasem może się pojawić problem z instalacją ściemniaczy bezprzewodowych, ponieważ może być za mało miejsca w np. kinkiecie, wtedy wystarczy obok zrobić otwór wielkości standardowej puszki elektrycznej. Nie wszystkie centrale alarmowe możemy w pełni zintegrować z Crestronem. Dlatego czasami może zajść potrzeba wymiany płyty centrali alarmowej. Duże odległości odbiornika np. ściemniacza od włącznika zazwyczaj powyżej 35 m, mogą wymagać zainstalowania dodatkowego urządzenia, które zwiększy zasięg. Różne typu źródeł światła jak np. diody LED lub świetlówki mogą potrzebować dodatkowego osprzętu elektrycznego np. oswietlenie LED do ściemniania wymaga specjalnego zasilacza z wejściem 0-10 V. To jednak małe problemy w stosunku do tego, co możemy uzyskać.

Procesor Crestron MC3: 5600 zł

Termostat bezprzewodowy Crestron: 1758 zł

Naścienny włącznik bezprzewodowy X-comfort: 290 zł

Bezprzewodowy ściemniacz podtynkowy X-comfort: 330 zł

Moduł komunikacyjny RS232 do integracji: 520 zł.

Wyimek 1: Produkty Apple zostały wykorzystane jako panele sterujące systemem. Cały system zaś opiera się na produktach firm zajmujących się automatyką domową.

Wyimek 2: Nasz system został zbudowany tak, aby jego rozszerzenie było bardzo proste. Procesor Crestron MC3 ma praktycznie nieograniczone możliwość rozbudowy.

Wyimek 3: Trzeba pamiętać, że każdy dom, każde mieszanie jest inne. Dlatego do każdej instalacji trzeba podchodzić indywidualnie.

Wyimek 4: Tym, co na pewno zyskujemy po takiej instalacji, jest zdecydowanie wygodniejsze sterowanie sprzętami elektronicznych i elektrycznymi codziennego użytku.

Projekt drugi zakładał stworzenie automatyki domowej, instalowanej w fazie wykańczania domu jednorodzinnego o powierzchni około 150 - 200 m2. Oczywiście, podobnie jak w pierwszym projekcie, całość sterowania miała się odbywać z poziomu iPhone'a lub iPada. Tym razem jednak postawiliśmy na system automatyki budynkowej LCN, zintegrowanej z urządzeniami sterującymi polskiej firmy DOMIQ.

Jest to o tyle ciekawe rozwiązanie, że pomyślane od początku pod kątem iPhone'a. W AppStore możecie znaleźć program Domiq Remote, który steruje całym systemem. Program potrafi działać w trybie demonstracyjnym, symulując obecność urządzeń inteligentnego domu.

Połączenie produktów DOMIQ i LCN umożliwia nam bezprzewodowe sterowanie automatyką domową z poziomu naszych, znajdujących się w kieszeni, iPhone'ów oraz iPodów Touch. iUrządzenia przejmują funkcję rożnych pilotów - do bramy osiedlowej i wjazdowej, uchylnych okien, telewizora i klimatyzacji. Dzięki programowi Domiq Remote, można też błyskawicznie sprawdzić stan czujek alarmowych, przełączyć wybrane lampy czy sceny świetlne, ale również zobaczyć wizualizację swojego domu.

Oczywiście oprogramowanie pozwala sterowanie domem zdalnie poprzez internet. Dzięki temu, że aplikacja daje dostęp online do strumieni video z kamerek IP można np. będąc poza domem wpuścić dostawcę na podwórze, otwierając mu bramę wjazdową i np. garażową widząc go w kamerce, a po zostawieniu towaru pozamykać wszystko.

Dzięki przejrzystej i wygodnej w użyciu wizualizacji, możemy w dowolnym momencie, w ułamku chwili sprawdzić na zdalnej wizualizacji, czy nasze dzieci są np. w domu, a nawet, w których pomieszczeniach przebywają (obserwując stan czujek obecności). Osoby z firmy Silicon-Tech powiedziały nam, że są w stanie poznać będąc na piętrze w domu, czy pies potrzebuje wyjść na spacer. Po prostu często czujka ruchu sygnalizuje jego obecność w wiatrołapie.

Bardzo ciekawą funkcją systemu DOMIQ jest zaawansowana logika, niedostępna dotąd w innych systemach automatyki domowej. Można budować bardzo zaawansowane konstrukcje logiczne, których rezultat wpływa na system automatyki domowej. Parametrami do takich procedur mogą być zdarzenia, czas astronomiczny, sygnały z sensorów itp. Np. możemy jednym przyciskiem z wyłącznika lub iPhone'a zapalić odpowiednie oświetlenie, zasłonić rolety i włączyć TV, tuner satelitarny i sprzęt kina domowego lub włączyć tylko wzmacniacz kina domowego i uruchomić płytę DVD. Można też np. włączyć odpowiednią stację radiową, jeśli ktoś wchodzi do pomieszczenia (czujka ruchu) i wyłączyć, jeśli nie wystąpi ruch w ciągu np. 1 godziny.

Nic nie stoi na przeszkodzie, żeby połączenie z systemu domofonowego przekierować na telefon i przeprowadzić rozmowę z gościem, nawet jak nas nie ma w domu, nagrywając go jednocześnie kamerą monitoringu. To właśnie jest kwintesencją inteligentnego domu, który ma nam ułatwiać życie - stosując opisane rozwiązania tylko tak naprawdę od nas zależy, jak bardzo.

System LNC bazuje na standardowej instalacji elektrycznej z niewielkim wyjątkiem, typowy przewód elektryczny zasilający łączniki i pośrednio obwody oświetleniowe jest trój-żyłowy. Ta dodatkowa żyła w kablu elektrycznym, to żyła komunikacyjna w inteligentnej instalacji budynkowej, po której moduły LCN porozumiewają się ze sobą. System jest odporny na zakłócenia i ze względu na brak centralnego elementu sterującego jest niezawodny jako całość. Odłączenie części modułów nie ogranicza zadań realizowanych przez inne.

Z systemem LCN współpracują dwa rodzaje włączników (przycisków). Pierwszy z nich, to tradycyjne przyciski dzwonkowe - powracające po naciśnięciu do swojej pozycji. Są one wygodne i tanie w instalacji. Drugie, to tzw. przyciski systemowe, posiadają one więcej możliwych do obsłużenia funkcji oraz dodatkowe diody sygnalizacyjne. Przyciski te są droższe od tradycyjnych, z uwagi na wbudowaną elektronikę.

Wszystkie przyciski rozpoznają trzy stany: przyciśnięcie krótko, przyciśnięcie długo i puszczenie. Rozpoznanie przez system określonego stanu może wywołać ściśle określoną funkcję, np. krótko - zapalenie lampy, długo rozpoczęcie ściemniania/rozjaśniania tej samej lampy, puść - zatrzymanie rozjaśniania na aktualnym poziomie. W systemie LCN nie ma przywiązania konkretnego przycisku do konkretnego odbiornika, jak lampa czy roleta. Moduł inteligentny rozpoznaje stan przycisku i zaprogramowany rozkaz wysyła do ustalonego celu. Czyli dowolny przycisk może sterować dowolną lampą lub innym odbiornikiem, pod warunkiem, że zarówno przycisk, jak i lampa są podłączone do systemu LCN.

W procesie programowania można przyciskom przypisać nie tylko proste rozkazy typu: zapal lampę, ale również bardziej zaawansowane jak np. sterowanie grupowe, ze zwłoką czasową, z wykorzystaniem regulatorów, itd. Wyłączniki mogą być wykorzystywane na wiele sposobów, ważne jednak, aby w domu przyjąć pewną zasadę, dzięki której nawet duża liczba funkcji zaprogramowanych będzie łatwa do zapamiętania. Najczęściej stosuje się wszędzie pewne powierzchnie w sposób podobny. Np. w każdym pomieszczeniu prawa dolna powierzchnia przycisku wyłącza całe oświetlenie w pokoju, sektorze lub piętra i wreszcie domu. Powierzchnie górne prawe przełączają oświetlenie sufitowe, a lewe kinkietowe itp.

Diody w wyłącznikach pełnią najczęściej funkcje informacyjne, mogą pokazywać wartość temperatury, którą system kontroluje w danym pomieszczeniu, informować o pracy rekuperatora, awarii czy też np. otwartej furtce. Do każdego domu można dobrać najciekawsze funkcje i najbardziej dopasowane do potrzeb użytkowników.

W systemie LCN efektowniej daje się rozwiązać sterowanie oświetleniem. Stosowanie obwodów ściemnianych daje dużo możliwości do zaprogramowania ciekawych funkcji. Oświetlenie uruchamiane w oparciu o czujniki obecności z płynnie rozjaśnianym i ściemnianym światłem eliminuje potrzebę używania przycisków w ciągach komunikacyjnych (WC, garderobach), oraz daje miły nastrój, gdyż przechodząc korytarzem czy schodami, światło płynnie podąża za nami i po pewnym czasie równie płynnie przygasa. Dodatkowo, aby system nie działał niepotrzebnie w dzień, czujki ruchu uaktywniane są po zapadnięciu zmroku.

Podobnie jak oświetleniem, możemy sterować także systemami rolet. Można sterować konkretną roletą (lub grupami rolet) z dowolnego przycisku. Na ogół programuje się sterowanie z przycisku w danym pomieszczeniu, oraz dodatkowo przycisk centralny przy wejściu do domu, który otwiera/zamyka wszystkie rolety. Ten sam może jednocześnie wyłączyć całe oświetlenie wewnętrzne, oraz załączyć alarm.

Sterowanie ogrzewaniem realizowane jest poprzez odczytywanie temperatury w każdym z monitorowanych pomieszczeń i przekazywanie rozkazów do elektronicznych zaworów na grzejnikach oraz do pieca. Zapewnia to możliwość dowolnego zdefiniowania temperatury w różnych pomieszczeniach.

Przykładowe ceny:

Moduł główny DOMIQ: 4000 zł

Instalacja LCN dla domu około 150-200 m2: 30 000 zł

Instalacja i konfiguracja systemu: 5000 zł

Wyimek 1: Urządzenia przejmują funkcję rożnych pilotów - do bramy osiedlowej i wjazdowej, uchylnych okien, telewizora i klimatyzacji.

Wyimek 2: Dzięki temu, że aplikacja daje dostęp online do strumieni video z kamerek IP można np. będąc poza domem wpuścić dostawcę na podwórze otwierając mu bramę wjazdową i np. garażową widząc go w kamerce, a po zostawieniu towaru pozamykać wszystko.

Wyimek 3: System LNC bazuje na standardowej instalacji elektrycznej z niewielkim wyjątkiem, typowy przewód elektryczny zasilający łączniki i pośrednio obwody oświetleniowe jest trójżyłowy.

Wyimek 4: Oświetlenie uruchamiane w oparciu o czujniki obecności z płynnie rozjaśnianym i ściemnianym światłem eliminuje potrzebę używania przycisków w ciągach komunikacyjnych, WC, garderobach oraz daje miły nastrój gdyż przechodząc korytarzem czy schodami światło płynnie podąża za nami.

Nie ważne, który z projektów wybierzemy do realizacji, czy zdecydujemy się na system, który możemy zainstalować w naszym istniejącym mieszkaniu, czy też budujemy inteligentny dom od podstaw, musimy pamiętać o jednym. Każdy dom, każde mieszanie jest inne, dlatego do każdej instalacji trzeba podchodzić indywidualnie. Sposób działania systemu jest zawsze ustalany z inwestorem, brane są pod uwagę wszystkie jego oczekiwania. Efekt końcowy jest wynikiem wielu spotkań i rozmów, na których omawiane są wszystkie elementy projektu

Koszt przedstawionych instalacji waha się w granicach 20 000 - 50 000 zł w zależności od ilości komponentów i od stopnia skomplikowania. Trzeba przyznać, nie jest to mały wydatek, ale co na pewno zyskujemy po takiej instalacji, to zdecydowanie wygodniejsze sterowanie sprzętami elektronicznych i elektrycznymi codziennego użytku.

Przede wszystkim, z jednego iPhone'a możemy zarządzać dowolnymi elementami, począwszy od alarmu, na ogrzewaniu skończywszy. Czyż nie kusi Was wizja zdalnego sprawdzania czy pies nie chce wyjść na spacer? Pewnie dałoby się również automatycznie otworzyć mu drzwi. Pozostaje przekonać domowników i siebie samego, że taki "inteligentny" dom jest fajniejszy niż nowa kanapa lub wakacje na Wyspach Kanaryjskich. Jeśli wizja automatycznego wypuszczania psa na nich nie działa, to można pokusić się o aspekt ekologiczno/oszczędnościowy. Za pomocą programów takich jak omiq Remote, można online obserwować stany liczników prądu, dzięki czemu widzimy od razu jeśli jakieś niepotrzebne lub prądożerne urządzenia są włączone. Taka świadoma kontrola sytuacji powoduje, że w praktyce oszczędza się energię.

(Norbert Cała)

oficjalne wydanie internetowe www.imagazine.pl
-/MN/GB/GB

​