Интелигентни домове

Интелигентният дом представлява жилище, което използва свързани устройства, за да позволи дистанционното наблюдение и управление на уреди и системи, като осветление и отопление. Интелигентният дом не се свежда обаче просто до наличието на различни интелигентни устройства и уреди, те трябва да работят заедно, за да създадат мрежа, която да бъде управлявана дистанционно. Всички устройства се управляват от главен контролен център или хъб за домашна автоматизация, често наричан интелигентен център на дома. Хъбът за интелигентен дом е хардуерно устройство, което действа като централна точка на създадената в интелигентния дом мрежа и е в състояние да приема и обработва данни и да комуникира безжично. Той комбинира всички различни приложения на отделните устройства, които могат да имат различни производители, в едно приложение за интелигентен дом, което може да се контролира дистанционно от собствениците на жилището. Примери за интелигентни домашни хъбове включват Amazon Echo, Google Home, Insteon Hub Pro, Samsung SmartThings, Wink Hub и други.

Текст: списание Строители

Интелигентните технологии за дома, също често наричани домашна автоматизация, осигуряват на собствениците на жилища сигурност, удобство и енергийна ефективност, като им позволяват да контролират интелигентни уреди, често чрез приложение за мобилни устройства. Като част от интернет на нещата (IoT), системите и устройствата за интелигентно жилище често работят заедно, споделяйки помежду си данни за това, как са използвани от потребителите и автоматизирайки разнообразни действия, въз основа на установените предпочитания и навици на собствениците. Всяко устройство в дома, което използва електричество, може да бъде включено в домашната мрежа от интелигентни уреди и да бъде управлявано от разстояние. Командите могат да се подават по няколко различни начина - чрез глас, с дистанционно управление, таблет или смартфон.

В повечето случаи интелигентният дом обхваща основни системи, като осветление, охранителна система, отопление и климатизация, развлечение. Първоначално интелигентните домове представляват нишова индустрия, поради сложните и трудните за употреба продукти, но през последните години се превръща във водеща тенденция с развитието както на различни интелигентни уреди, които да бъдат включени в мрежата на дома, така и с подобрението на устройствата и софтуерът, които обединяват и контролират интелигентните уреди. В началото в сегмента преобладават стартиращи компании, но днес по-утвърдените технологични корпорации пускат най-различни нови продукти за интелигентни домове. Този успех до голяма степен се дължи на широкото разпространение през последното десетилетие на смартфоните и таблетите, чрез които собственикът може да управлява интелигентните устройства дори когато е извън дома си.

В много случаи малките компании, създали успешен продукт за сегмента на интелигентните домове, биват придобити от големи технологични корпорации, които решават така да навлязат на този пазар. Nest Labs е основана през 2010г. и пуска първия си интелигентен продукт, Nest Learning Thermostat, през 2011г. Компанията създава и интелигентни детектори за дим и въглероден оксид и охранителни камери. След придобиването й от Google през 2015г., компанията става дъщерно дружество на Alphabet Inc. През 2012г. SmartThings Inc. събира чрез интернет платформа 1,2 млн. долара за финансиране на системата си за интелигентен дом. След допълнително финансиране, компанията излиза на пазара през август 2013г. и е придобита от Samsung през 2014г. Големи компании, включително Amazon, Apple и Google, пуснаха свои собствени платформи за интелигентни домове - Amazon Echo, Apple HomeKit и Google Home. Новопостроените домове вече често имат изградена интелигентна инфраструктура за дома. От друга страна, по-старите сгради също могат да бъдат модернизирани с интелигентни технологии.

Технологията в основата на интелигентните домове

С разработването на X10 през 1975г. се дава началото на комуникационните протоколи за автоматизация на дома и това позволява появата на първите интелигентни домове. X10 изпраща радиочестотни излъчвания от 120kHz с цифрова информация през наличните електрически кабели в дома, като тези сигнали се получават от програмируеми контакти или превключватели. Тези сигнали предават до съответните устройства команди, определящи как и кога устройствата да се включат и да работят. Предавателите излъчват сигнали в цифров код, съобщаващ на системата, че издава команда, идентификационния номер на устройството, което трябва да получи командата, и код, съдържащ действителната команда. Въпреки възможностите, които предлага тази иновация, тъй като електрическите инсталации не са проектирани специално с това предназначение или или за да съвместяват и тази функция, по тях преминават различни смущения, поради което X10 не винаги е напълно надежден.

Сигналите могат да бъдат изгубени, заглушени, а от друга страна шумовете могат да бъдат възприети като команда, която някой от уредите да изпълни. Освен това X10 първоначално е едностранно насочена технология, което означава, че интелигентните устройства могат да приемат команди, но не могат да изпращат данни обратно към командния център. Едва по-късно се появяват и стават достъпни, но и съответно на по-висока цена, двупосочни устройства, работещи чрез протокола X10.

Вместо да преминават през електрическите проводници, много нови системи използват радиовълни за комуникация. Така работят сигналите на BlueTooth, WiFi и мобилните телефони. Когато компанията за домашна автоматизация Insteon се появява през 2005г., тя въвежда технология, която комбинира сигналите през електрическите кабели с безжични сигнали. Оттогава се появяват и други протоколи, включително ZigBee и Z-Wave, които успяват да преодолеят проблемите, свързани с използването на X10.

Въпреки всичко X10 и до днес остава широко инсталиран комуникационен протокол. ZigBee и Z-Wave са два от най-разпространените комуникационни протоколи за домашна автоматизация, които се използват днес. И двата представляват мрежови технологии, което означава, че има повече от един път, по който съобщението да стигне до определения приемник на сигнала. Тези технологии използват радиосигнали с малък обхват и ниска мощност, за да свържат системите в един интелигентен дом. Въпреки че и двете са насочени към едни и същи интелигентни домашни приложения, Z-Wave има обхват от 30 метра, а ZigBee само 10 метра, като ZigBee често се възприема като по-сложният. 

Всяко устройство за протокола Z-Wave има вграден код и когато устройството е включено в системата, мрежовият контролер разпознава кода, определя местоположението му и го добавя към мрежата. Z-Wave използва алгоритъм, чрез който да определи най-бързия маршрут за преминаването на едно съобщение. Тъй като това определяне на маршрутите може да заеме много памет в мрежата, Z-Wave разполага с разработена йерархия между устройствата - някои контролери изпращат съобщения, а други могат само да пренасят или да отговарят на отправени към тях от друг контролер съобщения. Името на ZigBee произлиза от избрания начин на преминаване на съобщението през мрежата - концепцията е вдъхновена от движението на пчелите в зиг-заг.

Сигналът се предава по същия начин, търсеййки най-добрия път до приемника. Докато Z-Wave използва собствена технология за работа на системата си, платформата на ZigBee се основава на стандарта, определен от Института на инженерите по електротехника и електроника (IEEE) за безжични лични мрежи. Това означава, че всяка компания може да изгради съвместим със ZigBee продукт, без да плаща лицензионни такси за технологията, на която е базиран, което в крайна сметка може да даде предимство на ZigBee на пазара. Подобно на Z-Wave, ZigBee има напълно функционални устройства (или такива, които изпращат съобщението) и устройства с ограничени функции.

Използването на безжична мрежа осигурява по-голяма гъвкавост при инсталирането на устройства, като в същото време се избягват и смущенията в сигналите по електрическите проводници. Insteon предлага начин домашната система да комуникира както през електрически проводници, така и чрез радиовълни, превръщайки я в двойна мрежа. Ако съобщението не премине през една платформа, ще бъде направен опит и през другата. Вместо да изпраща съобщението по определен маршрут, устройство на Insteon излъчва съобщението, след което всички други уреди го получават и на свой ред го излъчват, докато командата достигне конкретното устройство, за което е предназначена, и бъде изпълнена. Поради този начин на устройство на домашната интелигентна система, колкото повече устройства на Insteon са инсталирани в мрежа, толкова по-силно ще бъде излъчено съобщението.

Системи и устройства

X10, Insteon, ZigBee и Z-Wave предоставят само основната технология, наречена протоколи, за изграждането на системата за интелигентен дом. Компаниите на електроника, които всъщност произвеждат устройства за крайни потребители, сътрудничат и използват тези базови технологии. Някои интелигентни системи за дома могат да бъдат създадени от нулата, например с помощта на Raspberry Pi или други подобни устройства. В други случаи уредите могат да бъдат закупени като пакет за интелигентен дом или платформа за интелигентен дом, съдържащ основните компоненти, необходими за стартиране на проект за автоматизация на дома. В по-просто изграден интелигентен дом, т.нар. събития могат да бъдат предизвикани в определено време или да бъдат задействани от определено обстоятелство.

Времевите събития се основават на зададен час, например спускане на щорите в 6ч., докато задействаните събития зависят от това какво се случва в автоматизираната система, за да ги предизвика, например, когато смартфонът на собственика се приближи до вратата, интелигентните ключалки на входната врата се отключват и интелигентното осветление се включва. Машинното обучение и изкуственият интелект стават все по-популярни в системите на интелигентните домове, което позволява на приложенията за автоматизация на дома да се адаптират към средата си и навиците на собствениците. Например гласово активирани системи като Amazon Echo или Google Home се учат чрез регистрираните данни и персонализират интелигентния дом според предпочитанията и моделите на тези, които живеят в него.

Досега интелигентните технологии за дома се развиват модулно и освен няколко експеримента или специализирани проекта, тепърва ще бъдат създавани цялостно изградени интелигентни домове. Това модулно развитие, станало възможно благодарение на програми, които позволяват на собствениците на жилища да добавят или изваждат от мрежата интелигентни уреди в съответствие със своите нужди и появата на нови продукти, предоставя възможността за безкраен брой комбинации от интелигентни технологии, чрез които да се отговори на всеки вкус, предпочитания, начин на живот. Това също позволява постепенното, поетапно изграждане или преминаване на обикновен дом в интелигентен, да се правят проби и грешки, да се правят малки инвестиции, преди собствениците да се убедят, че са открили правилните продукти и наистина ще имат полза от тях.

Почти при всеки аспект на домашното пространство, в който са навлезли технологиите (осветление, отопление, кухненски уреди и т.н.), се наблюдава въвеждането на интелигентни алтернативи. Освен че могат да бъдат контролирани дистанционно и персонализирани, интелигентните системи за осветление могат да установят, кога в стаята действително има хора и да настройват осветлението според нуждите. Интелигентните електрически крушки също могат да се регулират въз основа на наличността на дневна светлина. Интелигентните отоплителни системи се предлагат с интегриран Wi-Fi, който позволява на потребителите да планират, наблюдават и дистанционно да контролират температурите в дома. Тези устройства също научават поведението на собствениците и автоматично променят настройките, за да осигурят на обитателите максимално удобство и ефективност. Интелигентните отоплителни системи също могат да отчитат потреблението на енергия, да напомнят на потребителите да сменят филтри и т.н.

Използвайки интелигентни брави и отварящи се гаражни врати, потребителите могат да предоставят или да откажат достъп на различни посетители. Интелигентните ключалки също могат да установят кога собствениците приближават и автоматично да отключат вратите. С интелигентни охранителни камери собствениците могат да наблюдават домовете си, когато заминат за определен период от време. Интелигентните сензори за движение също са в състояние да различават обитатели, посетители, домашни любимци и крадци и могат да уведомяват силите на реда, ако бъде регистрирано подозрително поведение. Грижата за домашни любимци може да бъде автоматизирана със свързани устройства за хранене и поене. Стайните растения и тревните площи в двора могат да се поливат чрез свързани таймери. Предлагат се кухненски уреди от всякакъв вид, включително интелигентни кафемашини, които могат да сварят чаша кафе веднага щом алармата за събуждане бъде изключена.

Интелигентни хладилници могат да следят сроковете на годност на съхраняваните в тях продукти, да правят списъци за пазаруване или дори да предлагат готварски рецепти въз основа на продуктите, които в момента съхраняват. Перални, миялни, сушилни също могат да бъдат задействани с таймер или управлявани от разстояние. Сензори могат да засекат електрически пренапрежения и да изключат уредите или да установят повреда на водопровода или замръзнали тръби и да спрат водата, така че да не бъдат наводнени приземни помещения. Камерите следят пространството около дома, дори през нощта, засичайки всичко, което се случва. LED светлините позволяват програмиране на цвят и яркост или в следствие на дистанционни команди, или въз основа на засечените условия като наличието на дневна светлина. Автоматичните сигнали от системата за сигурност незабавно биват изпращани към смартфона, чрез който се управлява системата, така че собственикът незабавно да разбере дали в дома му е възникнал проблем. Много устройства се предлагат и с вградени уеб сървъри, които позволяват достъп до информация от тях онлайн.

Предимства, недостатъци и бъдещо развитие

Едно от най-често споменаваните предимства на интелигентни домове е осигуряването на спокойствие на собствениците, позволявайки им да наблюдават домовете си дистанционно и да не се притесняват, че са оставили някой кухненски уред включен или са забравили да заключат входна врата. Смята се, че от автоматизацията на дома ще имат голяма полза възрастните хора, защото така ще им се осигурява мониторинг, който може да помогне да създадат удобна и безопасна жилищна среда, вместо да се преместват в старчески дом или да прибягват до денонощни грижи на личен асистент. Различни компоненти от интелигентния дом на един възрастен човек могат да напомнят за взимането на лекарства, да изпращат съобщение до болница, ако той падне или се нарани, както и да следят колко и с какво се храни обитателят. Интелигентният дом може също да предотврати аварии, като спре водата или изключи забравен електроуред.

Домашната автоматизация също помага на собствениците да подобрят ефективността при потреблението си. Вместо да оставят климатика да работи през целия ден, интелигентната система може да научи навиците им и да се увери, че къщата е достатъчно охладена или отоплена точно преди обитателите да приберат от работа. А с интелигентна система за напояване, моравата ще бъде поливана, само когато е необходимо и с минималното необходимо количество вода. С автоматизацията на дома енергията, водата и други ресурси се използват по-ефективно, което помага да се спестят както природните ресурси, както и финансовите ресурси на собствениците. 

Производителите на интелигентни системи работят върху намаляването на сложността им, за да бъдат те по-лесни за управление от различни потребители, независимо от нивото им на техническа компетентност. За да бъдат системите за автоматизация на дома наистина ефективни, устройствата трябва да са оперативно съвместими, независимо кой е техният производител, използвайки един и същ протокол или поне такива, които са съвместими. Тъй като това е зараждащ се пазар, все още няма приет универсален стандарт за домашна автоматизация. Оперативна съвместимост и безпроблемно използване от потребителите се гарантират благодарение на различни сътрудничества.

Друг основен проблем, който тревожи потребителите, е сигурността на интелигентния дом. В зависимост доколко са взети мерки, хакери могат да получат достъп до мрежата на дома, съответно контрол над нея и по този начин да позволят обир или да извършат кражба на данни. Докато производителите на интелигентни домашни устройства и платформи могат да събират потребителски данни, за да адаптират по-добре своите продукти или да предлагат нови и подобрени услуги на клиентите, прозрачността е от решаващо значение за производителите, за да могат техните клиенти да им имат пълно доверие и да разчитат, че тези нови технологии ще им осигурят не само удобство, но и сигурност.