Протокол Z-Wave: і все буде smart

Головна Огляди Протокол Z-Wave: і все буде smart

15.01.2020

Організовуємо власний «розумний будинок»: особливості вибору, нюанси налаштування та переваги застосування.

За останні роки ринок електроніки заполонили різноманітні пристрої з приставкою «smart» у назві. Одні обіцяють зробити життя легшим, кращим, зручнішим… Інші прагнуть економити купу грошей на комунальних платежах… Треті покликані вберегти від неприємних несподіванок, як-от затоплення, пожежа, незаконне проникнення тощо. А додамо сюди ще кілька десятків виробників та кілька стандартів, за якими працюють подібні системи, і в пересічного користувача просто «закиплять» мізки: «Що обрати і як з усім цим потім жити»?

Тим, хто досі не проникся ідеєю зробити своє житло трішки «розумнішим», ця стаття може представити кілька контраргументів, щоб перейти на «smart-бік».

Перш за все — аргументуємо, чому саме Z-Wave? Адже на китайських «Алі-маркетах» повно різноманітних дешевих Wi-Fi-пристроїв та систем для «розумного будинку».

Однак, коли намагаєшся зв’язати такі пристрої в одне ціле — відразу згадуєш приказку про сир і мишоловку. Або ж доводиться задовольнятися тим, що в результаті на смартфоні декілька додатків, що абсолютно не обмінюються інформацією та кожен із яких керує окремим модулем. І про яку систему тоді можна говорити?

До того ж, частота мережі Wi-Fi, особливо в багатоквартирних будинках, так переповнена, що навіть якщо пощастить знайти виробника, який більш-менш якісно написав софт та розробив залізо, періодичні «вилітання» пристроїв через величезну кількість завад в ефірі — гарантовані.

У випадку з протоколом ZigBee, який також часто використовують для автоматизації будівель, ситуація краща. Проте є обмеження екосистемою одного виробника, що теж не дуже зручно.

Переваги систем на протоколі Z-Wave

Z-Wave — протокол бездротового зв’язку, який застосовують переважно в автоматизації будівель.

Бездротова технологія — немає необхідності в прокладанні додаткових кабелів, тобто можна зробити будинок розумним не «до», а вже будь-коли після ремонту.

Mesh-топологія мережі («сітка») — пристрої можуть зв’язуватися не тільки з контролером, а й безпосередньо один з одним; також пристрої можуть передавати сигнал на контролер через наявні пристрої мережі.

Mesh-топологія мережі Z-Wave: К — контролер; 1-7 — сенсори та виконуючі модулі

Контролер К має певний радіус покриття, до якого входять виконуючі модулі 1, 2 та 3. Модулі з 4 по 7 не можуть безпосередньо підключитися до контролера, оскільки він розміщений поза радіусом їх «бачення». Mesh-топологія мережі Z-Wave дає змогу надсилати інформацію з/на контролер не лише безпосередньо, але й із використанням інших пристроїв як своєрідних містків. Як приклад, сенсор 5, який розташовується поза межею радіусу покриття контролера. Він має можливість підключитися до пристроїв 4, 7 та 6. Проте жоден із них також не має прямого підключення до контролера. Але вони можуть це зробити через пристрої 1, 2 та 3. Отже, один із можливих шляхів комунікації між контролером К та пристроєм 5 відображено на малюнку червоною лінією.

Крім того, пристрої постійно перевіряють мережу та шукають оптимальні маршрути передавання даних. Тому, згодом, маршрут може змінитися на той, що відображено синьою лінією.

У такий спосіб пристрої 1-3, 6 та 7 діють у ролі повторювачів мережі, паралельно виконуючи свої основні функції. А отже, не потрібно витрачати додаткові кошти на пристрої, які будуть лише розширювати мережу. Єдина примітка: повторювачами можуть бути лише пристрої, що живляться від мережі 230 В.

Низька енергозатратність сприяє економії, адже пристрій може працювати 2 роки від 1 батарейки.

Кросплатформність — підтримання пристрою незалежно від виробника, що дає змогу не тільки комбінувати сенсори, контролери, виконуючі пристрої різних виробників, але й керувати ними з одного додатку, що дуже зручно.

Обираємо контролер і модулі

Наступний важливий крок — визначитися з контролером. Адже саме контролер окреслює той спектр налаштувань, які можна надалі реалізувати для «розумного будинку». Наприклад, контролер Home Center Fibaro допомагає створювати «сценарії» та «розклади» роботи пристроїв Z-Wave. На практиці це дає змогу керувати будинком, спираючись на час доби, сенсори, кнопки та багато іншого. Для невеликої оселі та заради тренування – те, що треба! Контролер може керувати до 230 Z-Wave пристроями, а отже, можна розширювати мережу ще довго — на кілька років точно вистачить.

А далі — вирішуємо, що саме хочемо автоматизувати та підбираємо необхідні модулі Z-Wave, яких на ринку величезна кількість. І створюємо «розумний будинок», керувати яким можете з одного додатку та автоматизувати:

клімат — керувати опаленням — радіатори, тепла підлога (водяна чи електрична), фанкойли, кондиціонери;
електрика — вмикати світло за рухом, вимикати без руху, змінювати яскравість освітлення або ж міняти колір (RGB), керувати будь-яким електричним пристроєм;
мотори — керувати шторами, воротами, екраном кінотеатру, краном перекриття води;
сенсори та накопичення даних — знати про свій будинок усе: температуру повітря, рівень СО2 і пилу, протікання води, споживання електроенергії та інше.

Для тих, хто вже налаштувався приєднатися до «smart-спільноти», але все ще не чітко уявляє, що саме можна автоматизувати, наведемо кілька прикладів цікавих рішень.

Кейс для турботливих сусідів

Беремо сенсор протікання води Fibaro Flood Sensor — компактний, стильний, бездротовий — пасуватиме до будь-якого інтер’єру.

Беремо кран Zipato valve controller, який можна легко встановити на вже наявний кран введення води, або ж «врізаний» кульовий кран з електроприводом від НС з реле на 230 В, наприклад, Fibaro Single Switch для ще більшої надійності всієї конструкції.

Налаштовуємо сценарій: «якщо сенсор протікання води видає тривогу, то відіслати команду на кран/реле, щоб перекрити воду». Саме середовище створення сценаріїв побудоване на основі візуальних блоків (Scratch-програмуванні) та умовних операторів сценарію: «якщо — то», що до снаги засвоїти навіть дітям. До того ж, є вбудовані розклади, які дають змогу прив’язати конкретну дію до конкретного часу.

Готово! Більше можна не перейматися, що у разі прориву водопроводу виникнуть проблеми на чималу суму за ремонт будинку, а, можливо, й пошкодження майна когось, можливо, із сусідів.

У разі виникнення такої ситуації можна налаштувати автоматичне отримання сповіщення на телефон, щоб одразу вжити всіх необхідних заходів.

Для бойлера

Дивимося на електричні параметри водонагрівача, а саме на потужність. Зазвичай там цифра орієнтовно 1 500 Вт (1,5 кВт). Озброїмося калькулятором і визначаємо, що за напруги в розетці 230 В, струму він споживатиме 1 500/230 ≈ 6,5 А. За потужності 2 500 Вт (2,5 кВт) споживання струму, відповідно до раніше згаданої формули, буде приблизно 11 А.

Тепер готові до автоматизації.

Беремо, наприклад, розумну розетку Smart Switch 6 Aeotec, просто вставляємо її у вже наявну розетку й підключаємо будь-яке навантаження зі споживанням струму <13 А (саме такий максимум підтримує ця розетка).

Налаштовуємо розклад роботи бойлера, наприклад: з понеділка по п’ятницю години роботи з 5:00 до 7:00 та з 17:00 до 22:00; у вихідні дні — із 7:00 до 22:00. І все. Можемо насолоджуватися відчутною економією в платіжках за електроенергію.

Крім того, є можливість дистанційно увімкнути/вимкнути розетку, якщо плани на вечір раптово змінилися, та моніторити, скільки саме електроенергії витрачає бойлер.

За наявності лічильника теплової енергії

Беремо розумні термоголовки Danfoss Living Connect Z і встановлюємо їх по одній на кожну батарею.

Налаштовуємо розклад роботи. Наприклад, з понеділка по п’ятницю з 5:00 до 8:00 та з 17:00 до 23:00 температура в оселі має бути 22 °C, а решту часу — 18 °C. У вихідні з 7:00 до 22:00 температура має становити 23 °C, а решту часу — 18 °C. До того ж це налаштування можна здійснити зонально, для кожної батареї (кімнати) окремо, а також є можливість дистанційно відкоригувати графіки, залежно від необхідності. Унаслідок маємо економію теплоенергії, яка ще й позитивно позначиться на кліматичному комфорті будинку.

Для забудькуватих

Беремо розумну розетку Smart Switch 6 Aeotec. Підключаємо через неї праску й більше не мучимося думками, на кшталт, а чи вимкнув я праску, коли пішов: відкрили додаток і все перевірили. За необхідності — вимкнули. Квартира ціла. Голова вільна. Усі щасливі. Крім того, ця розетка дає змогу моніторити кількість спожитої електроенергії пристроєм, що підключено, та має вбудований порт USB для заряджання гаджетів (більше не потрібно обирати між заряджанням телефону та прасуванням, наприклад).

Для спокою

Візьмемо сенсор відчинення вікон або дверей Aeotec ZW120 і встановлюємо його на вікна чи двері в будинку. Результат: маємо точну інформацію про зачинені вікна. Також можемо написати сценарій: якщо вікно відчинене і сьогодні обіцяють дощ, то надіслати сповіщення на смартфон (контролер дає змогу реалізувати сценарії навіть на основі отриманого з інтернету прогнозу погоди). Або такий: якщо температура зовні нижче 5 °C і вікно відчинене довше 30 хвилин, то надіслати сповіщення на смартфон. Або: під час відчинення чи зачинення дверей на смартфон надходитиме сповіщення, що дасть розуміння про те, що в будинку хтось є.

Якщо додати до такої системи ще й сенсор руху Fibaro Motion Sensor, то можна вигадати сценарій, на кшталт: якщо двері відчинилися і впродовж 10 секунд не зафіксовано рух у передпокої, то вимкнути електричні пристрої, знизити температуру в будинку тощо. Використовувати системи «розумного будинку» як охоронну систему не зовсім зручно, тому що такі системи охоронні компанії не беруть на обслуговування «на пульт». Сенсори руху й відчинення дверей, камери варто розцінювати як виключно інформаційні джерела та не покладати на них функції єдиного засобу збереження майна.

Нічого складного — у переважній більшості випадків не знадобиться жодного додаткового обладнання чи інструментів. Лише трішки натхнення, терпіння та уважності. А перелік подібних сценаріїв та розкладів обмежено, хіба що, фантазією та потребами. Додаємо ще можливості керування різноманітними джерелами освітлення (зокрема RGB-стрічками), різними типами теплої підлоги, ролетами (електрогардинами, віконницями, маркізами тощо) та електродвигунами (зокрема насосами) — маємо потенційно нескінченний перелік можливостей для автоматизації будинку.