Jak działa inteligentna automatyka budynkowa?
W systemie smart home zarządzanie procesami w budynku jest szybkie i intuicyjne. Oświetlenie, instalacje HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja), system audio, zacienienie okien – tymi oraz wieloma innymi instalacjami czy urządzeniami można zarządzać za pomocą wielofunkcyjnych paneli sterujących, które mogą mieć formę nowoczesnych przycisków ściennych. Automatykę budynkową można regulować również na odległość, np. za pomocą aplikacji mobilnej zainstalowanej w smartfonie lub oprogramowania komputerowego. Niemniej możliwość wygodnego manipulowania światłem czy ogrzewaniem to za mało, aby nazwać dom „inteligentnym”.
Kluczowe w smart home jest to, że procesy zachodzą w pełni automatycznie, czyli bez ingerencji użytkownika. Jak to możliwe? Otóż urządzenia wchodzące w skład systemu przesyłają sobie dane, które wywołują określoną reakcję. W zależności od rodzaju instalacji komunikacja może odbywać się przewodowo (czyli przez odpowiednio rozprowadzone okablowanie) lub bezprzewodowo (za pośrednictwem protokołów komunikacji, takich jak WiFi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, Matter). W systemach zdecentralizowanych dane przesyłane są bezpośrednio od urządzenia do urządzania, natomiast w systemach scentralizowanych występuje hub, który przechwytuje dane z jednego urządzenia i przesyła je dalej.
Oprogramowanie inteligentnego domu
Software to integralna część każdego systemu smart home. Wprawdzie urządzenia mogą przesyłać sobie dane „po kablu”, jednak to oprogramowanie decyduje o efektach tej komunikacji. Dzięki staraniom programistów system uczy się potrzeb użytkowników i dostosowuje się do okoliczności. Przykładowo oświetlenie w nocy będzie znacznie słabsze niż wieczorem (aby nie rozbudzić domowników), mimo że za uruchomienie tej funkcji odpowiada ten sam czujnik. Co ważne, software stosowany w inteligentnych instalacjach jest bardzo elastyczny, co oznacza, że można zmienić ustawienia w dowolnej chwili. Użytkownik może mieć również dostęp do interfejsu programowania aplikacji (API) i tym samym może współtworzyć oprogramowanie razem z producentem systemu.
Jeśli chodzi o oprogramowanie, można wyróżnić dwa rodzaje systemów smart home:
- sterowane lokalnie – wówczas oprogramowanie służące do automatyzacji procesów i zarządzania nimi znajduje się w budynku, nie wymaga zatem dostępu do internetu;
- oparte na chmurze – takie systemy korzystają z silnika oprogramowania udostępnionego przez internet, więc połączenie z siecią jest nieodzowne.
Z jakich produktów składa się system smart home?
Inteligentny system to zespół rozmaitych urządzeń i akcesoriów, które mogą działać bezprzewodowo lub za pomocą stałego zasilania (niektóre można zainstalować w puszkach elektrycznych, inne wymagają doprowadzenia przewodu zasilającego). Większość z nich odpowiada za komfort użytkowników, jednak część elementów dba również o bezpieczeństwo, a inne pozwalają zaoszczędzić na rachunkach za energię elektryczną i ogrzewanie.
Podstawowe elementy systemu smart home:
- jednostka centralna (w systemach scentralizowanych);
- czujniki, kontaktrony;
- urządzenia wykonawcza (tzw. aktory);
- elementy sterujące.
Jednostka centralna
W układach scentralizowanych kluczowym ogniwem systemu jest centralny sterownik, który odpowiada za poprawne działanie wszystkich funkcji. Centralka zbiera dane wysłane przez czujniki, a następnie przekazuje je do odpowiednich urządzeń wykonawczych. Wszystkie dane są przetwarzane w tym urządzeniu, dzięki czemu nikt spoza budynku nie ma do nich dostępu. Co ważne, dzięki sterownikowi wybrane funkcje mogą działać synchronicznie (np. w tym samym czasie uruchamia się oświetlenie, muzyka i zacienienie okien). Jednostki centralne działają przez 24 godziny na dobę i nie wymagają obsługi.
Czujniki, kontaktrony
W tej grupie znajdują się akcesoria peryferyjne, które zbierają dane z otoczenia, a następnie przekazują je dalej. Sensory umieszczone są w strategicznych miejscach w budynku i poza nim, np. w oknach i drzwiach, na ścianach, przy instalacjach. Akcesoria te „skanują” wybrany obszar przez cały czas. W razie wykrycia zmiany (np. po otwarciu okna lub drzwi), wysyłają sygnał do jednostki centralnej lub bezpośrednio do urządzeń wykonawczych w układach zdecentralizowanych. Dane z czujników stanowią zatem impuls do wykonania określonego zadania, np. włączenia oświetlenia lub zasunięcia rolet.
Sensory stosowane w systemach smart home:
- czujniki reagujące na ruch;
- czujniki obecności, reagujące na ruch i dźwięki;
- czujniki reagujące na zadymienie;
- czujniki reagujące na wyciek wody;
- czujniki reagujące na nadmierne stężenie gazu;
- kontaktrony reagujące na otwarcie drzwi i okien;
- stacje pogodowe mierzące temperaturę zewnętrzną, prędkość wiatru, światło i wilgoć;
- czujniki mierzące temperaturę w pomieszczeniu, wilgotność i stężenie CO2.
Urządzenia wykonawcze (tzw. aktory)
Nawet jeżeli czujnik wykryje nieprawidłowość, to sam zazwyczaj nie jest w stanie nic zrobić z pozyskaną informacją. Działaniem zajmuje się albo jednostka centralna, albo określone urządzenie wykonawcze. W zależności od sytuacji jednostka centralna może wysłać powiadomienie do użytkownika lub przesłać informację do urządzenia wykonawczego. Komunikacja może odbywać się zdalnie lub przewodowo, przy czym aktory mogą wymagać doprowadzenia stałego zasilania. Do aktorów należy wykonanie zaprogramowanego zadania – może to być na przykład uruchomienie ogrzewania, opuszczenie rolet czy stworzenie odpowiedniego nastroju oświetlenia.
Urządzenia wykonawcze to między innymi:
- silniki napędów (np. do rolet elektrycznych, bram garażowych);
- siłowniki (np. do ogrzewania, żaluzji);
- przekaźniki (np. do furtki, bramy, kotła);
- inteligentne gniazdka z czujnikiem temperatury;
- ściemniacze lamp;
- urządzenia alarmowe;
- zraszacze ogrodowe;
- systemy czyszczenia basenu.
Elementy sterujące
Inteligentny budynek sam dba o potrzeby mieszkańców, jednak czasami użytkownik musi zmienić zaprogramowany scenariusz i wprowadzić własne ustawienia. Zmiany można wprowadzać za pomocą rozmaitych elementów sterujących, które komunikują się z systemem zdalnie lub za pomocą okablowania. Tym sposobem można zarządzać budynkiem z dowolnego miejsca na świecie, oczywiście pod warunkiem dostępu do internetu i posiadania odpowiedniego oprogramowania.
Rozwiązania umożliwiające sterowanie systemem smart home:
- oprogramowanie komputerowe;
- aplikacje mobilne na telefon, tablet;
- asystenci głosowi (np. Amazon Alexa, Google Assistant);
- fizyczne panele sterujące (wolnostojące lub wymagające montażu);
- piloty zdalnego sterowania.
Inne produkty stosowane w systemach smart home
Inteligentny dom wszystko „widzi”, co jest zasługą nie tylko rozmieszczonych w strategicznych miejscach sensorów, ale również monitoringu. Dzięki kamerom użytkownik może w każdej chwili sprawdzić, co dzieje się w budynku lub na zewnątrz, a także porozmawiać z domownikami na odległość. Dostępu do budynku może bronić inteligentny wideodomofon, który można połączyć z kluczem na kod lub tagiem dostępu NFC. Popularnym rozwiązaniem jest również inteligentny system audio, który może przekazywać komunikaty głosowe lub emitować ulubioną muzykę w wybranych sytuacjach (np. przy porannej pobudce). W systemach smart home stosuje się również inteligentne liczniki energii, które pozwalają monitorować zużycie prądu przez urządzenia.