Розумний будинок: час настав

Головна Огляди Розумний будинок: час настав

25.01.2018

З постійною періодичністю з’являються нові продукти, в описах яких є слова «розумний» і «будинок», але все ще дуже мало таких продуктів знаходяться в наших вітальнях, кухнях і спальнях. Розберемося у причинах.

Уявімо, яким має бути ідеальний розумний будинок, і які функції він повинен виконувати:

Давати відчуття фізичної безпеки. Цьому допоможуть датчики руху, датчики відкриття вікон і дверей, сирени, камери спостереження.
Давати відчуття безпеки життя: датчики рівня метану, датчики рівня чадного газу, датчики протікання води, актуатори перекриття води і газу.
Оточувати комфортом: датчики вологості повітря, датчики температури, датчик рівня вуглекислого газу, модулі відкриття і закриття штор, ролет.
Дарувати приємні емоції і економити час.
Управляти освітленістю в будинку залежно від часу доби і присутності людей у приміщенні.
Керувати різними пристроями з одного місця: ТВ, музичні центри, плеєри, кондиціонери, проектори, екрани тощо.
Автоматизувати деякі дії або зводити їх до натискання однієї кнопки, іконки на смартфоні чи планшеті, або голосових команд.
Заощаджувати гроші —управляти опаленням, кондиціонуванням, вентиляцією; підтримувати оптимальні температуру і вологість, поки в приміщенні хтось є, і економити ресурси, коли приміщення не використовується.

Коли всі ці завдання виконуються одночасно і працюють як єдиний, злагоджений організм, тоді це і є розумний будинок.

Передбачається, що кожний розумний пристрій, який ми згадали, має вміти спілкуватися будь-якою мовою, яка називається протоколом зв’язку.

Розглянемо, що є на ринку.

Wi-Fi

Найвідоміший протокол зв'язку — Wi-Fi. Його масове поширення зробило чипи дуже дешевими, але так як Wi-Fi створювався для передачі великих обсягів даних, то він дуже енерговитратний. А для більшості пристроїв, таких як датчик руху та датчик температури, немає необхідності передавати багато даних, але важливо працювати від батарейки рік, а краще два. Тому пристроїв Wi-Fi з міткою «розумний» дуже мало.

Найчастіше розумність будинку полягає в придбанні декількох розеток для праски, телевізора, і на цьому експерименти сходять нанівець. До того ж Wi-Fi працює на частоті 2,4 ГГц, а сигнал на такій частоті погано проходить через стіни, і розумна розетка не завжди може «достукатися» до роутера, який є головним і єдиним пристроєм у будинку (так звана — топологія «зірка»).

Wi-Fi — дешевий, але має невеликий радіус дії, підтримує небагато пристроїв, споживає чимало енергії.

Bluetooth

Другий за популярністю протокол — Bluetooth. На ньому зроблено багато пристроїв для HomeKit — платформи розумного будинку від Apple. Його великий плюс — енергоефективність. Але Bluetooth також використовує частоту 2,4 ГГц, а значить, не в кожному приміщенні зможе забезпечити дальність зв’язку 100 м, як заявлено в специфікації. Зазвичай, це від 6 до 10 м впевненого зв’язку.

Модулі Bluetooth, що існують, також працюють за топологією «зірка», коли є один головний пристрій, і кожен датчик відправляє дані тільки на нього.

Bluetooth споживає мало енергії, але підтримує небагато пристроїв; продукти для Apple дорожчі через ліцензії; має невеликий радіус дії через топологію «зірка».

ZigBee

Топологія «зірка», яку використовують Wi-Fi і Bluetooth, має обмежений радіус дії або ж вимагає встановлення додаткового обладнання (повторювачів), яке недешеве. Альтернатива такої топології — комірчаста, або в оригіналі mesh-мережа. Головною відмінністю такої мережі є те, що кожен пристрій може бути передавачем сигналу.

Приклади такої мережі — протоколи ZigBee і Z-Wave*.

ZigBee (або ж стандарт IEEE802.15.4) було розроблено для автоматизації житла і систем промислового моніторингу 2001 року. Перші пристрої з’явилися 2003 року, і це були саме сенсори, які можуть працювати від однієї батарейки ААА протягом двох років, відправляючи сигнал кожні 10 секунд.

ZigBee зазвичай працює на частоті 2,4 ГГц, але через використання mesh-мереж, якщо між датчиком і контролером відстань складає понад 15-20 м, досить посередині поставити будь-який пристрій, який працює не на батарейці (розетка, вимикач, контролер штор), і він автоматично стане «мостом» між контролером і віддаленим датчиком.

Сигнал, який проходить через мережу ZigBee, може шифруватися, але це не завжди потрібно (шифрування вимагає додаткових обчислень і зменшує час роботи від батареї). Плюсами протоколу ZigBee є також відсутність ліцензій для використання, що робить ціну кінцевого пристрою нижче.

Оскільки в пристроях, які ми зазвичай використовуємо: смартфонах, планшетах, ноутбуках, ПК, — немає чипів ZigBee, то необхідно придбати додатково контролер, який переведе всі сигнали в зрозумілий нашим пристроям сигнал.

ZigBee споживає мало енергії; працює з широким спектром пристроїв; завдяки mesh-мережі має впевнений прийом сигналу на великому радіусі дії; є шифрування.

Z-Wave

Z-Wave також з’явився 2001 року і до сьогодні пройшов п’ять оновлень. Останнє, п’яте покоління, було стандартизовано 2013 року і отримало розширення Z-Wave Plus з радіусом дії на 67 % більше і часом роботи від батареї на 50 % довше. Принцип роботи Z-Wave — mesh-мережа, у якій може бути об'єднано 232 пристрої. Відмінності: просунутий захист протоколу від злому; більша кількість компаній, які випускають продукти.

Z-Wave споживає мало енергії; працює з дуже широким спектром пристроїв, яку виробляє велика кількість виробників; завдяки mesh-мережі має впевнений прийом сигналу на великому радіусі дії; є просунуте шифрування.

Протоколи Z-Wave і ZigBee між собою не сумісні, але на ринку є контролери, які працюють з обома протоколами одночасно. Це дає ще більшу свободу в побудові розумного будинку і написанні сценаріїв.

Саме на протоколах Z-Wave і ZigBee можна побудувати недорогу, надійну, гнучку і ефективну систему розумного будинку.

З жовтня 2017 року зі складу ERC будуть доступні датчики і контролери Z-Wave та ZigBee таких брендів: FIBARO, AEOTEC, ZIPATO, ORVIBO, VERA. У наступному номері ми розповімо про продукцію цих брендів більш детально.

*Треба віддати належне Bluetooth: 18 липня вони представили оновлений стандарт Bluetooth Mesh, який дозволить після оновлення ПЗ працювати в mesh-мережі пристроям, які підтримують Bluetooth 4.0 і 5.0, але як усе буде насправді, побачимо з часом.

blog.bluetooth.com/introducing-bluetooth-mesh-networking

www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications