Smart Home w technologii bezprzewodowej - przewodnik

Smart Home w technologii bezprzewodowej - przewodnik

Charakterystyczną cechą obecnie tworzonych systemów inteligentnego domu jest poszerzanie ich możliwości przy jednoczesnym ułatwianiu sposobu ich instalacji i konfiguracji. W tej chwili przeciętny użytkownik smartfona, potrafiący skonfigurować dostęp do sieci Wi-Fi, będzie mógł zautomatyzować swój dom bez kosztownego udziału specjalistów.

Stając się właścicielem mieszkania lub domu z rynku wtórnego, zostajemy dodatkowo obciążeni bagażem bardzo kosztownych remontów i przeróbek budowlanych, które pozwolą na uzyskanie zadowalającego nas poziomu jakości lokalu. Co w przypadku, gdy chcemy stać się posiadaczem zautomatyzowanego domu?
Miłośnicy technologii smart home decydujący się na instalację systemu inteligentnego domu, który nie wymaga rozprowadzenia okablowania na jego potrzeby, mogą zaoszczędzić setki złotych dzięki takiemu wyborowi.

Smart Home jak zacząć?`

Rynek systemów inteligentnego domu rozwija się dynamicznie. Obecnie w sklepach dostępnych jest przynajmniej kilka zestawów startowych pozwalających na rozpoczęcie przygody z automatyzowaniem domu i poprawą bezpieczeństwa domowników. Zestawy różnią się bogactwem wyposażenia i spektrum cenowym. Zestaw pozwalający na kontrolę temperatury, wilgotności, zawierający czujki ruchu, kontraktor można kupić za kilkaset złotych. Górnej granicy nie ma, systemy Fibaro rozpoczynają się od kwot grubo przekraczających 1,5 tysiąca złotych. Warto wybrać system, który będziemy mogli samodzielnie zainstalować, nie generując w ten sposób dodatkowych kosztów. W wielu wypadkach instalacja systemów jest bardzo prosta nie nastręcza kłopotów przeciętnemu użytkownikowi. Przyjrzyjmy się jak rozpocząć taką instalację.

Dlaczego technologia ZigBee?

Systemy alarmowe i systemy inteligentnego domu muszą być oparte o niezawodny protokół komunikacji poszczególnych urządzeń wchodzących w jego skład. System powinien zadziałać prawidłowo nawet w przypadku awarii jednego z jego elementów. By tak się stało, sieć którą tworzą węzły powinna być typu mesh. Zepsuty węzeł takiego systemu jest inteligentnie omijany i znajdowana jest alternatywna droga, dzięki czemu komunikacja i zarządzanie urządzeniami jest dalej możliwe. Protokół komunikacyjny ZigBee zapewnia właśnie tego typu łączenie urządzeń.
Kolejną charakterystyczną cechą, która przyświeca temu systemowi jest jego energooszczędność. Urządzenia końcowe, konkretne czujki dzięki minimalnym potrzebom energetycznym potrafią pracować bez zmiany baterii długie lata, zapewniając bezpieczeństwo domownikom i podwyższając komfort ich życia.


Serce systemu Smart Home - hub/centralka








Budowę każdego z systemów inteligentnego domu zaczynamy od omówienia jego serca, czyli huba często nazywanego bramką Urządzenie to często obsługuje kilka standardów komunikacji, które pozwalają z jednej strony panować nad systemem, a z drugiej umożliwiają na zdalne sterowanie nim przez użytkownika. Użytkownik kontroluje huba za pomocą aplikacji dostępnej na smartfony, łącząc się z nim za pomocą internetu i sieci Wi-Fi. Dodatkowo hub może pełnić rolę syreny i ostrzegać sygnałem świetlnym o wykrytych zagrożeniach.
Konfiguracja, zarządzanie, uzbrajanie systemu, odpytywanie czujek o ich stan, wszystkie te funkcje wykonywane są przez te urządzenie.

Zabezpieczamy otwory okienne, drzwi, bramy




Sygnał o otwarciu okna lub drzwi w czasie naszej nieobecności w domu, świadczy o próbie włamania. W celu wykrycia tego typu nieautoryzowanych akcji, należy okna i drzwi zabezpieczyć czujnikiem wielofunkcyjnym. Kontaktron to niewielki element składa się z dwóch części, które mocujemy równolegle na ruchomym skrzydle okna/drzwi oraz jego framudze. Wielofunkcyjny czujnik inteligentnego domu nadaje się także do zabezpieczenia drzwi szaf biurowych, przechowujących ważną dokumentację firmową, drzwi garażowych, klap sufitowych prowadzących na strych itp.

Czujki ruchu

Sensory ruchu wykrywają obecność osób w strzeżonych pomieszczeniach. Dzięki nim użytkownik może uzyskać informację o zbliżającym się napastniku, a także potrafi określić zajętość pomieszczeń w domu. Ponieważ montaż czujnika sprowadza się do przyklejenia go do wybranego miejsca na ścianie, użytkownik musi pamiętać jedynie o jego obszarach detekcji, tak by optymalnie wykorzystać jego możliwości.



Czujka zalania - strażnik łazienki

Charakterystyczną ze względu na swoją konstrukcję jest czujka zalania. Składa się ona z czujki i sondy, która dzięki swoim niewielkim rozmiarom, może zostać umieszczona nawet w trudno dostępnych obszarach zagrożonych zalaniem. Tu po raz kolejny warto podkreślić atut bezprzewodowej komunikacji elementów systemu. Montaż czujki trwa sekundy, nie wymaga kucia, niszczenia płytek, struktury ścian, ani dodatkowego okablowania. Czujnikiem zalania warto zabezpieczyć wszystkie pomieszczenia, w których znajdują się zawory instalacji wodnej i kanalizacyjnej. Najczęściej jest to obszar podłogi w okolicach prysznica, wanny, umywalki, pralki, wc, ale także zmywarki i zlewozmywaka. W domach jednorodzinnych powinniśmy zastanowić się nad zabezpieczeniem piwnic. Szczególnie w trudno dostępnych lub rzadko odwiedzanych miejscach warto umieścić czujkę zalania, by zapobiec szkodom, jakie może spowodować wyciek wody.





Czujniki autonomiczne

W skład systemów alarmowych mogą wchodzić czujniki autonomiczne, które będą spełniały swoje zadanie także bez podłączenia ich do huba/centrali. Do tego typu urządzeń mogą należeć czujniki wykrywające czad i czujniki dymu. Autonomiczny sensor w takich wypadkach jest wyposażony w systemy ostrzegania użytkownika o zagrożeniu jakimi są syrena i diodowy sygnalizator świetlny. Minusem autonomicznego stosowania tych elementów systemu jest brak kontroli i monitoringu, dostępny w sposób zdalny z poziomu aplikacji zarządzającej hubem.





Zdalne zarządzanie systemem inteligentnego domu

O sile i użyteczności Smart Home decyduje możliwość jego zarządzania w sposób zdalny za pomocą urządzeń mobilnych. Administrator systemu dzięki odpowiedniej aplikacji potrafi monitorować środowisko domowe, a także zdalnie wydawać polecenia urządzeniom RTV/AGD. To w jak prosty sposób można za pomocą aplikacji dokonać konfiguracji czujki czadu i jego aktualizacji można obejrzeć na przykładowym filmie instruktażowym systemu SmartHome firmy Ferguson.


Link



Inteligentne gniazdko - zdalna kontrola nad urządzeniami elektrycznymi

Dzięki inteligentnym gniazdkom użytkownik uzyskuje możliwość zdalnej kontroli podłączonych do niego urządzeń. Staje się możliwe tworzenie harmonogramu działań tych urządzeń i kreowanie scen z ich udziałem. Dodatkowym plusem jest często możliwość monitorowania zużytej przez urządzenie energii elektrycznej.


Link


Kamery IP - zdalny monitoring domu

Administrator systemu Smart Home zaniepokojony sygnałami ostrzegawczymi z aplikacji, ma możliwość wglądu i rejestracji obrazu wideo ze swojego domu dzięki kamerom IP. Obecnie stosowane kamery zapewniają możliwość rejestracji obrazu w jakości Full HD, posiadają wbudowany mikrofon i głośnik oraz diody doświetlające pomieszczenie w warunkach nocnych. Dzięki silnikom zamontowanym w kamerze użytkownik może ze swojego smartfona lub tabletu obracać kamerą, monitorując pomieszczenie w którym została ona umieszczona.




Transmitter IR - jeden by rządzić wszystkimi

W skład systemów inteligentnego domu mogą wchodzić transmittery IR. Są to urządzenia, które można nauczyć obsługi i sterowania wszystkimi sprzętami RTV/AGD, którymi normalnie należy zarządzać pilotem IR. Korzystając z jednego transmittera możemy w sposób zdalny sterować umieszczonym w pokoju telewizorem, odbiornikiem telewizji DVB-T/S/C, kinem domowym, klimatyzatorem, roletami, oświetleniem LED i itp. Bardzo przydatną funkcją transmittera IR są timery i możliwość tworzenia scen.



Smart Home - to już teraźniejszość

Inteligentny dom powoli staje się wszechobecny. Technologia ZigBee stosowana do zarządzania urządzeniami AGD/RTV, wykorzystywana jest w tej chwili przez największe koncerny świata. Inteligentna lodówka LG, smart pralka Indesit’u to tylko nieliczne przykłady zastosowania tego bezprzewodowego protokołu. Rozwój samej technologii sprawia, że z roku na rok staje się on bardziej dostępnym i tańszy. Zarządzanie domem z poziomu smartfona przez Kowalskiego to nie odległa przyszłość, ale kolej rzeczy na którą już jesteśmy gotowi mentalnie. Zestawy inteligentnego domu typu SmartHome Security Kit pokazują jak łatwo można zrobić to samemu.

Artykuł sponsorowany //gulson

Cytat:

Inteligencja (od łac. intelligentia - zdolność pojmowania, rozum) – zdolność do postrzegania, analizy i adaptacji do zmian otoczenia. Zdolność rozumienia, uczenia się oraz wykorzystywania posiadanej wiedzy i umiejętności w sytuacjach nowych. Cecha umysłu warunkująca sprawność czynności poznawczych, takich jak myślenie, reagowanie, rozwiązywanie problemów.

BK_klp napisał:

Ten system (i chyba wszystkie inne dostępne na rynku) to co najwyżej system automatyki. Brak tu inteligencji.

Dla mnie komunikacja bezprzewodowa to zawsze temat do dłuższej dyskusji.
Z jednej strony obecnie można budować miniaturowe urządzenia, zasilane bateryjnie oraz komunikujące się bezprzewodowo z pozostałymi elementami systemu.
Z drugiej strony gdy mamy bezprzewodową czujkę alarmową, trzeba mieć pewność że czujka jest w zasięgu (np. nie jest zakłócana) oraz posiada sprawne baterie, a także że sygnał który odbieramy pochodzi z naszej czujki ruchu, czujki stłuczenia szyby czy też czujnika CO. Obecnie zadanie ułatwia kryptografia (a także sprzętowe rozwiązania kryptograficzne dla IoT np. ATSHA204A i wiele innych).

Ciekaw jestem jakie macie preferencje co do krótkozasięgowej technologii bezprzewodowej, dość dobrze znane jest wspomniane rozwiązanie ZigBee ostatnio coraz bardziej popularne jest BLE, można też znaleźć rozwiązania oparte o własnościowe (często dość proste) modulacje i protokoły działające w pasmach ISM.
Ciężko byłoby mi wskazać najlepszą technologię, każda ma swoje wady i zalety i może sprawdzić się w określonych warunkach, jestem ciekawy co o tym myślicie.

Moje zdanie jest takie, że odejście od Wi-Fi w najprostszych i energooszczędnych urządzeniach na rzecz Bluetooth low energy/ZigBee/XBee/6LoWPAN to doby pomysł, na większe odległości można wykorzystać LoRa.

Coraz więcej urządzeń staje się "smart" i w niektórych przypadkach jest to bardzo dobry pomysł, np. zdalny dostęp do systemu ogrzewania, w przypadku CO dostępne są nakładki na głowice pozwalające na regulację pracy grzejników.

Było by nieźle gdyby "smart" dom był bramą do internetu dla funkcjonujących urządzeń oraz platformą wzajemnej komunikacji urządzeń IoT. Możliwość dokładania kolejnych urządzeń to ciekawy pomysł na stopniowy rozwój systemu w miarę potrzeb.

Sporo pracy pozostaje ze standaryzacją komunikacji oraz zapewnieniem bezpieczeństwa, zobaczymy co przyniesie niedaleka przyszłość.

Nie uważacie, że połowa to gadżety w ogóle niepotrzebne w dodatku bardzo komplikujące życie? Napchałem trochę elektroniki w domu a teraz jestem jej serwisantem widzę że większość to bezsens zupełnie bez sensu jest angażowanie do tego smartfona. Jeśli elektronika to mam sama działać i być zupełnie niewidoczna i niezauważalna, plątaniny kabli czy wieszanie skrzyneczek tworzą ogólny bałagan. Nawet te bezprzewodowe wymagają dostępu do zasilania a zazwyczaj nikt nie jest w stanie na etapie projektu przewidzieć co gdzie będzie zamocowane i już mamy kabelki i wtyczki...

Moim zdaniem najlepsze są (przy budowie nowego domu) czujniki i inne "smart" gadżety zasilane i komunikujące się za pomocą skrętki UTP. Odpada problem z zasięgiem, zasilaniem czy zakłóceniami. A sama skrętka jest na tyle tania, że położenie kilkuset metrów (jak nie powyżej 1km) przy budowie domu to znikome koszty.

@submariner czekałem na wypowiedź praktyka, który korzysta z podobnego systemu. To pewne że wiele gadżetów jest zbędnych, jednak każdy może mieć inne pomysły i potrzeby. Np. dla mnie zdalna informacja odebrana np. na aplikacji na smartfonie o tym że wystąpiło zalanie, lub wyciek gazu, uruchomienie podglądu z kamery byłaby dobra, podobnie jak możliwość zdalnej zmiany ustawień ogrzewania lub wyłączenie dopływu wody lub gazu.
Czemu smartfon? gdyż i tak go mamy, ma wygodny wyświetlacz łączność z internetem (ew. lokalną bluetoth/WiFi).
Oczywiście byłoby dobrze aby "smart" dom miał pewne autonomiczne zachowania w przypadku awarii/sterowania gdzie ani smartfon ani internet nie jest potrzebny.

@DamianG dla mnie jako osoby technicznej, przewodowa magistrala zapewniająca komunikację i być może zasilanie to doskonałe rozwiązanie. Natomiast znając rynek należy być otwartym na rozwiązania bezprzewodowe.
Dlaczego?
Gdyż klient oczekuje, że pudełko z czujnikiem wyjmie z pudełka i przyklei taśmą dwustronną w wybranym miejscu. Baterie wymieni raz na kilka lat, natomiast bramę dla urządzeń umieści gdzieś w niewidocznym miejscu zasilając ją z 230V i podłączając do domowej sieci LAN. Ma być wygodnie i łatwo.

Zbędne gadżety to np. sterowanie oświetleniem przez net: jak leżę w łóżku to nie bardzo chce mi się np szukać smartfona który zazwyczaj nie jest pod ręką w dodatku samo odpalenie aplikacji zajmuje czas. Odkurzacz ma swoje oprogramowanie więc nawet nie skorzystałem ze zdalnego sterownia, poza tym jego inteligencja tez pozostawia wiele do życzenia sam to może posprząta jak mu się pomoże co jakiś czas bo zapętli się pod jakimś stołkiem i krzyczy bezradny.
Sterowanie ogrzewaniem też nie za wygodne mimo iż jest to pompa ciepła bo bezwładność ogrzewania jest tak duża, że trzeba pomyśleć o tym dużo wcześniej, zastąpiłem to timerem żeby sobie głowy nie zawracać i nie myśleć o czym zapomniałem ... Sterowanie oświetleniem oraz wszystkim co ma podczerwień np odkurzacz jest zrealizowane na module http://www.ibroadlink.com/rm/ a nie drogich zigbee...
Jedynie zdalny monitoring się sprawdza, co prawda długo się loguje i nie zawsze
ale za bardzo wyjścia nie ma, sam smartfon ostatni nie jest bo to Note4 ale problemem jest za wolny mobilny internet.
Czasem załączę zdalnie oświetlenie potem coś się namiesza i przez parę godzin nie mogę tego wyłączyć (system sam się resetuje co kilka godzin).
Podtrzymam to co wcześniej napisałem , to musi działać samo, by nie zmuszać do myślenia co by tu jeszcze...
Alarmy owszem u mnie to inny system który wysyła sms i oddzwania ale i tak niewiele można zrobić będąc kilkaset km od domu, oczywiście zawsze wtedy mogę zobaczyć na kamerkach czy załączyć podsłuch ale to i tak musi zaangażować sąsiada by pomógł, hm raz nawet była taka konieczność...
Może jakiś android powinien krzątać się po domu? System Alexa całkiem dobrze radzi sobie z rozmową i jak najbardziej widziałbym go w takim androidzie.

hubertkoncki napisał:

BK_klp napisał:

Ten system (i chyba wszystkie inne dostępne na rynku) to co najwyżej system automatyki. Brak tu inteligencji.

Bo takowej jeszcze nie stworzono. Więc nie ma co się czepiać.
Jak telefony dotykowe nazywamy Mądrymi Telefonami to nikt nie krzyczy a jak automatyka jest nazywana inteligentną to jest dym.

DamianG napisał:

Moim zdaniem najlepsze są (przy budowie nowego domu) czujniki i inne "smart" gadżety zasilane i komunikujące się za pomocą skrętki UTP. Odpada problem z zasięgiem, zasilaniem czy zakłóceniami. A sama skrętka jest na tyle tania, że położenie kilkuset metrów (jak nie powyżej 1km) przy budowie domu to znikome koszty.

Każdy będzie oczekiwał innych funkcji, dlatego dobrze że dostępne są różne produkty. Np. dla mnie istotny byłby monitoring (np. zalanie/dym) pomieszczeń takich jak piwnica strych, oraz zdalne sterowanie urządzeniami np. w kotłowni. Dla mnie istotne jest też aby urządzenia były w wersji przewodowej i bezprzewodowej, wtedy można wybrać optymalne rozwiązanie.

BroadLink RM Pro to bardzo ciekawe urządzenie, szkoda że nie ma wersji ethernet najlepiej PoE. Jaka jest cena urządzenia na polskim rynku?

Cena na Allegro ok 160-170zł i już osiągalne co kiedyś było cudem.

Może to już starość, ale przyznam że dziwi mnie mający cechy owczego pędu, zachwyt nad możliwościami współczesnej elektrono-automatyki domowej. Tak jakby powstanie z krzesła i przełączenie światła było zadaniem ponad siły i konieczne było do tego celu używanie pilota a nawet smartfona. Od dawna zresztą głoszę pogląd, że współczesny człowiek po to różnymi wynalazkami ułatwił sobie życie aby po pracy gonić na siłownię (nie za darmo, tam trzeba zapłacić!) i tracił czas. Doby natomiast wciąż nie przybywa i od kilkuset lat pracownicy domagają się ośmiogodzinnego dnia pracy, ale postępów w tym temacie nie zanotowano do dziś.
Wracam jednak do meritum, czyli systemu Smart Home. Zachwyceni nowymi możliwościami hodowania tkanki tłuszczowej w biodrach (kobiety) albo na brzuchu (mężczyźni) mało zwracamy uwagi na niebezpieczeństwa i zagrożenia które wiążą się z wyposażaniem domu w nowoczesne gadżety. Nie będę tutaj przepisywał ciekawego artykułu który znalazłem w necie, zacytuję jedynie fragment:

Cytat:

Pierwszą i najprostszą formę zagrożeń, zagrożenia fizyczne. Elementy Smart Home są wrażliwe na fizyczne uszkodzenia, które mogą doprowadzić do zakłócenia w komunikacji pomiędzy różnymi komponentami. Cześć z elementów wyposażenia takiego domu jak smartfony czy tablety może zostać wyniesiona na zewnątrz, gdzie będzie jeszcze bardziej podatna na zagrożenia. Ponadto większość producentów takiego sprzętu zakłada, że będą one używane tylko przez domowników. Okazuje się jednak, że jeżeli osoba trzecia zdobędzie do niego dostęp może aktualizować oprogramowania, dodać nowe komponenty hardware czy zmienić ustawienia, a nawet wprowadzić szyfrowanie.

Niebezpieczeństwo może już powstać w fazie projektowania lub budowania narzędzi typu Smart Home. Nieodpowiedni lub zły projekt może stanowić źródło zagrożenia i negatywnie wpłynąć na poszczególne elementy Smart Home, ale również na cały system. Na poziomie konkretnych rozwiązań, mogą zostać zaimplementowane niewystarczające rozwiązania bezpieczeństwa. Przykładowo, źle skonfigurowane protokoły SSL mogą oznaczać, że informacja będzie przekazywania w niezaszyfrowany sposób.

Obecnie nie istnieje standaryzacja tworzenia inteligentnych urządzeń w ramach Smart Home. Dlatego jest wiele ścieżek projektowania takich rozwiązań. Każda z nich ma inne standardy bezpieczeństwa i ochrony prywatności. Niektórzy producenci mogą nie mieć doświadczenia w tworzeniu bezpiecznych rozwiązań, a część z nich lekko zmodyfikuje tylko gotowe rozwiązania, bez usprawniania mechanizmu bezpieczeństwa. Programy takie jak Security by Design czy Privacy by Design mogą być dla nich kompletnie obce i nie stosowane na etapie projektowania urządzeń.
Kolejnym problem są często używane, proste, fabryczne hasła, których nie można zmienić. W przypadku inteligentnych żarówek, hasłem może być ich rok produkcji, co znacznie ułatwia pracę hakerom. Wprowadzenie możliwości zmiany hasła nie jest drogie, ale jak podkreślają producenci, nie ma zainteresowania klientów tym rozwiązaniem, co wynika z dość niskiego stopnia świadomości zagrożenia wśród kupujących.

Podstawowe kwestie jeśli zabezpieczamy tak dom, bo chcemy na systemie alarmowym zaoszczędzić:
- odporność na zakłócenia, działanie w przypadku braku łączności z elementem, czas odpytywania elementów, itd.
- podejście ubezpieczyciela. Żaden z elementów takiego systemu nie spełnia norm, więc nie może być traktowany jako system alarmowy oraz zgłaszany do polisy celem pozyskania zniżki na ubezpieczenie. W przypadku zdarzenia z takim "systemem" ubezpieczyciel może spokojnie się na nas wypiąć. Ale tego żaden sprzedawca Wam nie powie.

Sam na swoim domu eksperymentuję i na chwilę obecną prowizorycznie montuję różne "dodatki". Taka automatyka moim zdaniem jest bez sensu. Docelowo bardziej nas angażuje niż odciąża. Dobra drogą są niezależne "klocki", bez centralek, sterowników itd. Jak padnie to jedno a nie wszystko. Ale to dyskusja na inny temat.

retrofood napisał:

Może to już starość...

Erbit napisał:

Postępu (jaki by on nie był) kolega nie zatrzyma. Niebezpieczeństw jest dziś dużo więcej - choćby jedzenie wysoko przetworzonych produktów, choćby jazda samochodem czy zwykły spacer chodnikiem.

Pomimo tego, że kolega napisał o realnych zagrożeniach a ja "nie mam smartfona" oraz "nie mam konta na facebook" czy innych dziwnych dla mnie wynalazków współczesnego społeczeństwa to jednak uważam, że kolega przesadza.

retrofood napisał:

...
Nie walczę z postępem, zwracam jedynie uwagę, że czasami zachowujemy się jak dzieciaki, które usłyszały o pokemonach. Milion lat przeżyła ludzkość bez pokemonów aż nagle zmasowana reklama przekonała przedszkolaki, że żyć się bez nich nie da.
My, niby mający już własny rozum, często jesteśmy tutaj głupsi od przedszkolaków i dajemy się wodzić za nos jeszcze bardziej. Bo przecież nie chodzi tutaj o jakikolwiek zysk. Nie uzyskujemy go wcale, w przeciwieństwie do wielu wynalazków ułatwiających pracę czy przedłużających życie i dających zdrowie. To tylko gadżet, wciskany reklamą i przekonujący niczym panienki do modnej bluzki czy spodni. "Musisz to mieć!" - oto dewiza szczęścia której ulegamy. "Musisz mieć!" Nie ważne, że to zbędne niczym palenie papierosów, ale "Będziesz nowoczesny!".
Tak... to tyle, więcej nie będę się wygłupiał.