Technológie a rozhrania pre inteligentné domácnosti

V komunikačnej a výpočtovej technike sa za ostatné roky urobil obrovský pokrok. Telefóny aj počítače sú dostupné širokému okruhu ľudí a ich miniaturizovanie a sofistikovanosť sú také dokonalé, že sa stali prirodzenou súčasťou našich životov. Sprevádzajú nás aj v domácnostiach, ktoré sa postupne stávajú podľa našich predstáv inteligentnými.

Často používané spojenia ako inteligentný dom/byt, inteligentná domácnosť, Smart Home či automatizovaná domácnosť si interpretujeme rozlične. Stretávame sa však s nimi takmer u všetkých výrobcov technických zariadení budov alebo u výrobcov zábavnej audiovizuálnej techniky. V nadnesenom a veľmi zovšeobecňujúcom zmysle predstavujú najmä automatizáciu a zjednodušenie určitých procesov pri ovládaní a prevádzke týchto zariadení.

Pri najvyššom stupni inteligencie zariadenia nielenže zvyšujú používateľský komfort, bezpečnosť a pohodlie, ale môžu aj vzájomne komunikovať a v prípade potreby reagovať na novú situáciu, a dokonca ich možno diaľkovo ovládať prostredníctvom internetu. Nemenej dôležité je, že okrem zvyšovania pohodlia domáce automatizované systémy prispievajú aj k celkovej úspore peňazí potrebných na prevádzku domácnosti. Sú schopné jednotlivé zariadenia (osvetlenie, kúrenie, klimatizáciu, žalúzie, bezpečnostné systémy, A/V zariadenia a pod.) ovládať, zapínať a v prípade potreby vypínať.

Východiská pre vytvorenie inteligentnej domácnosti

Ak si chceme vytvoriť inteligentnú domácnosť, musíme si všetko dôkladne premyslieť už v prípravnej fáze projektovej dokumentácie. Potrebujeme na to vedieť, čo všetko chceme ovládať a na akom stupni to chceme ovládať (napríklad či majú byť jednotlivé zariadenia navzájom prepojené pomocou riadiacej jednotky, alebo stačí jednoduchší, decentralizovaný spôsob ovládania). Treba si však pritom uvedomiť, že každý takýto systém je vo svojej konečnej podobe jedinečný a šitý na mieru tak, aby vyhovoval životnému štýlu jeho používateľa, ktorý denne podvedome vykonáva mnohé (pre neho rutinné) práce.

Pri tvorbe projektu inteligentného ovládania treba poznať:

  • požiadavky, preferencie, predstavy a návyky užívateľa domácnosti, a teda aj používateľa jednotlivých zariadení,
  • funkcie a možnosti jednotlivých zariadení a spôsob ich použitia, 
  • možnosti vzájomného prepojenia zariadení a spôsob ich komunikácie.

V súčasnosti sa nachádzame v prelomovom čase nástupu novej generácie domov obsahujúcich inteligentné výrobky, ktorých vzájomná komunikácia bude onedlho štandardom.

V podstate každé elektrické zariadenie nachádzajúce sa v domácnosti môže byť zapojené do automatizovaného systému ovládania. Ide napríklad o:

  • bezpečnostné systémy,
  • zariadenia na otváranie a zatváranie dverí a brán,
  • svietidlá a svetelné zdroje nachádzajúce sa vnútri alebo vonku,
  • kúrenie, klimatizáciu, ventiláciu,
  • televíziu, videorekordér, CD rekordér, hifi zariadenia,
  • elektrické žalúzie, rolety,
  • elektrické okná,
  • zavlažovacie zariadenia a pod.

Pri automatizovanej, počítačom riadenej prevádzke menovaných zariadení sa na ich ovládanie používajú rozličné rozhrania, najbežnejšie:

  • dotykové obrazovky,
  • senzory (pohybové, IR, dymové, v závislosti od intenzity osvetlenia, multifunkčné – kombinácia IR – pohybového snímača a snímača intenzity osvetlenia),
  • tlačidlá,
  • vypínače,
  • diaľkové ovládače,
  • telefón,
  • časové spínače a pod.

Zariadenia používané v domácnosti môžeme rozdeliť do týchto základných skupín:

  • zariadenia s vlastným systémom ovládania, ktoré sú vybavené procesormi, majú tzv. vlastnú inteligenciu, a ktoré samy – bez pripojenia na systém riadenia – dokážu reagovať na vzniknuté situácie,
  • zariadenia, ktoré sa riadia prostredníctvom centralizovanej alebo decentralizovanej siete, pričom aj v prípade decentralizovanej siete sa môže použiť jedno centrálne riadiace zariadenie, ktoré spracováva údaje z jednotlivých skupín.

Dôležitou súčasťou systému sú senzory (pohybové senzory, senzory snímania intenzity osvetlenia, dymové senzory a pod.), ktoré sú zmyslovými orgánmi (očami, ušami), vysielajúcimi ovládacie a varovné signály do systému.

Čím je komunikácia a spolupráca medzi jednotlivými zariadeniami a technológiami dokonalejšia a automatizácia systému (funkčnosť bez zásahu používateľa) vyššia, tým je samotný systém ovládania zložitejší a náročnejší na jeho programovanie a projektovanie. Tým sa, samozrejme, zvyšuje aj jeho cena.

Riešenia integrovaných systémov riadenia

Vo svete je známych niekoľko konceptov riešenia integrovaných systémov riadenia, ktoré využívajú rozličné štandardy, technológie a komunikačné rozhrania. Iné sú pre Európu (ESPRIT-Projekt, GEADOMICS-Projekt, EHSA, EIBA, BATIBUS a pod.), USA (X-10, CEBus, Smart House, Echelon LonWorks) alebo Japonsko (HBS, TRON, NEC SSHS, HALS). V tabuľke je uvedený stručný opis vybraných technológií používaných jednotlivými výrobcami zariadení.

Príklady inteligentného ovládania 

Osvetlenie

Ako príklad inteligentného ovládania priblížime detailnejšie ovládanie osvetlenia, ktoré plní veľmi dôležitú funkciu pri architektonickom riešení celého priestoru, či už ide o interiér, alebo exteriér. Okrem významného vplyvu na samotný vnem architektúry je osvetlenie silným nástrojom dotvárania pohody a nálady, pričom priamo vplýva aj na výkon a pohodu používateľa. Rozličné činnosti vyžadujú inú hladinu a spôsob osvetlenia pri dodržaní hygienických podmienok a kvality videnia.

Samotné osvetlenie môžeme automaticky zapínať/vypínať (pomocou pohybových senzorov snímajúcich intenzitu osvetlenia, časovými spínačmi) alebo stmievať. Rozdelením do skupín môžeme jednotlivé skupiny aj samostatne ovládať, a tak vytvárať tzv. svetelné scény. Pomocou ovládača môžeme pri rôznych príležitostiach jednoducho nastaviť predprogramovanú scénu osvetlenia (napríklad tlmené osvetlenie pri pozeraní TV, slávnostné osvetlenie, bežné osvetlenie priestoru obývačky pri návšteve, osvetlenie jedálenského stola a pod.).

Svietidlá môžeme:

  • stmievať
  • v závislosti od intenzity denného osvetlenia – automaticky pomocou svetelných senzorov alebo manuálne,
  • v prípade navodenia atmosféry – naprogramovaním alebo manuálne,
  • automaticky, ak sa nezaznamená pohyb a chceme mať len základnú orientačnú hladinu osvetlenia a šetriť elektrickou energiou;
  • zapínať a vypínať
  • automaticky pohybovým senzorom v miestnosti alebo na chodbách (špeciálne koridorové senzory s iným pokrytím),
  • IR ovládaním, pričom v tomto prípade netreba viesť káble k vypínačom a montovať vypínače,
  • manuálne;
  • zoradiť do skupín a priradiť im adresy, čo umožňuje ľahké a jednoduché naprogramovanie ľubovoľných scén; stačí scénu naprogramovať a v prípade potreby jednoducho tlačidlom vyvolať; vhodne zvolený centralizovaný systém ovládania umožňuje, že napríklad stlačením jediného tlačidla (napríklad tlačidla s označením „sledovanie televízneho prijímača v režime kino“) sa
  • zapne celá sústava domáceho kina (TV, DVD rekordér, reproduktory),
  • stlmí osvetlenie na nastavenú hodnotu,
  • stiahnu žalúzie.

Spôsob ovládania svietidiel závisí od druhu použitých svietidiel. V domácnostiach sa používajú najmä:

  • žiarovkové svietidlá (klasické alebo halogénové) – pri ich použití možno svietidlá zapínať/vypínať a rovnako aj plynulo stmievať; v prípade, že nahradíme žiarovky so závitom E27 za úsporné svetelné zdroje (žiarivky), treba mať na pamäti, že sa nedajú stmievať;
  • svietidlá s halogénovými žiarovkami na 12 V – možno ich zapínať/vypínať a plynulo stmievať, pričom typ stmievača treba vybrať v závislosti od použitého transformátora;
  • svietidlá s lineárnymi žiarivkami (nesprávny názov neónky) alebo s kompaktnými žiarivkami s kolíkmi – spôsob ovládania závisí od použitého predradníku, ktorý môže byť
  • štandardný – dá sa zapínať/vypínať bez možnosti stmievania,
  • elektronický – dá sa zapínať/vypínať bez možnosti stmievania,
  • elektronický stmievateľný – dá sa zapínať/vypínať a možno ho plynulo stmievať v rozsahu od 1, resp. 3 až do 100 %;
  • svietidlá s novou LED technológiou – umožňujú okrem stmievania aj plynulú zmenu farby svetla v prípade, že svietidlá majú farebné LED svetelné zdroje; označenie týchto svietidiel býva často RGB alebo AWB. 

Vykurovanie

Ovládacie systémy nájdu svoje uplatnenie aj pri vykurovacích systémoch, kde  umožňujú používateľovi naprogramovať vykurovacie systémy s definovaním požadovaného rozsahu a výšky teploty v jednotlivých časových intervaloch. Moderné vykurovacie systémy umožňujú optimálne nastavenie prevádzky a teploty na základe merania teploty vonkajšieho a vnútorného vzduchu senzormi. Domáci zbernicový systém umožňuje na základe snímania aktuálnej teploty v miestnosti pomocou nainštalovaných senzorov porovnávať skutočnú a naprogramovanú teplotu. Používateľ tak získava prehľad o momentálnom stave a vie z jedného miesta automaticky nastaviť požadované vykurovanie.

V letných mesiacoch pri vysokej teplote dokáže centrálny systém automaticky ovládať vonkajšie žalúzie alebo rolety slúžiace na zatienenie pred nežiaducim intenzívnym slnečným žiarením a zabezpečiť automatické vetranie. Ak však ani to nepomáha, zapne sa klimatizácia.

(pre lepšie zobrazenie, kliknite na tabuľku)

Ing. Zuzana Szárazová
Foto: Dano Veselský, Pro JGS

Autorka pôsobí v spoločnosti pro JGS, s. r. o., ktorá projektuje a realizuje profesionálne technológie, ako sú osvetlenie, ozvučenie, konferenčné systémy, kamerové systémy, videotechnika, programovateľné ovládanie pre divadlá, TV, zábavu a špeciálne architektonické riešenia.
Recenzoval: prof. Ing. Pavol Horňák, DrSc.

Literatúra
1. Odborné materiály Philips, systém riadenia Pronto.
2. Schleuder, M.: Expertensysteme und neuronale Netze im intelligenten Wohnhaus der Zukunft. Metropolis-Verlag, 1994.
3. Seyer, R.: Geadomics – Systemkonzept und Szenario für das intelligente Haus der Zukunft. Zeitschrift elektrotechnik, Nr. 2, 1994.
4. Jedamzik, M.: Intelligentes Haus.
5. Webová stránka HAUS informationssysteme.