Pada artikel ini kita akan mengulas pengalaman mengembangkan dan mengimplementasikan rumah pintar di apartemen dua kamar. Di sini, pandangan penulis tentang pendekatan desain dan pengembangan rumah pintar akan disajikan, serta solusi turnkey yang telah berhasil bekerja selama 4 tahun.Selamat datang di mereka yang ingin menjadikan rumah mereka pintar.Apa itu rumah pintar? Kami akan menjauh dari definisi resmi dan melihatnya dari sudut pandang konsumen. Ketika penulis pertama kali membagikan idenya tentang rumah pintar dengan temannya, ia berkata, "Tidak bisakah Anda menyalakan saklar dan menyalakan lampu sendiri?" Dengan caranya sendiri, ia benar - penulis malas (lelucon). Gagasan tentang rumah pintar terdiri justru pada kenyataan bahwa dia sendiri akan melakukan manipulasi bagi kita untuk mengontrol pencahayaan, catu daya, dan pada saat yang sama, menghemat sumber daya dan memastikan keamanan. Dengan demikian, rumah pintar adalah kompleks perangkat lunak dan solusi perangkat keras yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas hidup mereka yang tinggal di rumah. Ya, itu benar, rumah pintar harus dianggap sebagai apa yang membuat hidup Anda lebih nyaman, dan bukan sebagai mainan yang besar dan mahal. Dalam konsep ini, penulis artikel mengakui kontrol suara rumah pintar sebagai hal yang tidak perlu dan dipertimbangkanapa yang harus disadari oleh rumah pintar, dan di masa depan, juga mengantisipasi perilaku khas manusia.Pola perilaku
Di mana untuk memulai ketika Anda berpikir tentang rumah pintar? Dengan pilihan teknologi, pengontrol pusat? Tidak dan tidak lagi. Pertama-tama, tanyakan pada diri Anda pertanyaan - mengapa saya perlu rumah pintar? Apa yang akan dia lakukan untukku? Menurut penulis artikel, ada empat kelompok fungsi yang dapat disediakan oleh rumah pintar:- Pola perilaku - mendukung perilaku khas tinggal di apartemen, dalam hal penggunaan peralatan listrik dan pencahayaan.
- Lingkungan yang nyaman - menciptakan kenyamanan tergantung pada kondisinya, misalnya, siang, malam, tamu, malam romantis, dll.
- Dukungan informasi - berbagai kiat untuk orang yang tinggal di apartemen tentang cuaca, kemacetan lalu lintas, peristiwa terkini, seperti ulang tahun teman, dll.
- Rumah aman - pencegahan darurat, pemadaman cepat peralatan listrik, fungsi keamanan.
Semua kelompok fungsi ini harus dipikirkan dengan hati-hati, dikoordinasikan dengan semua yang tinggal di apartemen, dan hanya setelah itu kita dapat berbicara tentang merancang sistem rumah pintar. Kami menunjukkan contoh desain seperti itu, menggunakan contoh fungsi rumah pintar dari penulis artikel.Jadi, mari kita mulai dengan pola perilaku. Untuk melihatnya, Anda perlu mengawasi diri sendiri dan keluarga Anda selama beberapa waktu. Dalam kerangka pengamatan, kami mencatat: jam berapa seseorang bangun, apakah ia selalu mengambil makanan pada waktu yang sama atau dalam interval tertentu, rute di sekitar apartemen, dari saat ia bangun untuk meninggalkan rumah, rute sepanjang apartemen dari saat ia tiba di rumah hingga akhir zaman. Sebagai hasilnya, kita mendapatkan beberapa gambaran yang penting bagi kita: sumber cahaya seperti apa yang digunakan seseorang, apa yang dibutuhkannya untuk kehidupan yang nyaman - pencantuman lantai hangat di kamar mandi, pencahayaan lembut, lampu redup di malam hari, dll. Pola seperti itu harus ditemukan untuk setiap anggota keluarga dan dapatkan sesuatu di antaranya yang tidak akan mengganggu kenyamanan orang lain. Misalkan seorang suami bangun lebih awal dari istrinya setiap hari.Agar tidak membangunkan istri Anda, Anda dapat menyalakan lampu hijau yang lemah di langit-langit selama lima menit alih-alih pencahayaan di atas kepala, dan kemudian mematikannya (Dari pengalaman penulis, lampu hijau yang lemah tidak mengganggu tidur orang lain). Akibatnya, dua pola diwujudkan - pagi akhir pekan dan pagi minggu. Dalam kerangka pola-pola ini, rumah pintar itu sendiri menyalakan pencahayaan pada waktu yang tepat, radio mematikan dirinya sendiri dan memberi tahu dengan berbagai warna lampu langit-langit berapa banyak waktu yang tersisa sebelum pergi bekerja. Pola itu sendiri diluncurkan oleh rumah pintar berdasarkan perhitungan waktu yang diperlukan untuk prosedur pagi hari sebelum dimulainya acara dari kalender Google. Untuk ini, jam alarm cerdas khusus dikembangkan yang menganalisis data tentang acara mendatang.Untuk menciptakan lingkungan yang nyaman, perlu juga mengamati pencahayaan seperti apa yang nyaman bagi kita ketika kita pergi ke dapur di malam hari, apakah kita menyalakan lantai yang hangat di pagi hari setiap hari atau hanya di akhir pekan, pencahayaan seperti apa yang kita atur saat kita menonton TV? Sebagai hasil dari pengamatan tersebut, penulis menyadari lampu latar hijau di kamar, dan di tempat umum lampu overhead adalah 10% dari nominal, yang dinyalakan dan dimatikan oleh perintah sensor gerak. Ketika tamu tiba, Anda dapat menyadari perubahan halus dalam warna lampu latar, "memutar" video dengan perapian di TV, dan memutar musik yang menyenangkan dari kolom audio. Dan semua ini dengan satu perintah dari panel kontrol atau telegram. Dalam kerangka kelompok fungsi ini, penulis menyadari, selain mode malam, menyalakan lampu latar putih terang saat menyalakan TV,mode tamu dengan perubahan warna lampu latar yang halus.Dukungan informasi adalah opsional, tetapi menyenangkan. Bagaimanapun, itu baik, ketika Anda pergi bekerja, rumah pintar yang peduli dengan suara manusia mengingatkan Anda tentang perlunya membawa payung, karena hujan turun di luar. Dan di malam hari, setelah kembali ke rumah, selalu menyenangkan untuk mendengarkan musik yang tenang, setelah hari kerja yang panjang, yang termasuk rumah pintar yang sama secara otomatis untuk Anda.Dan akhirnya, rumah yang aman. Fungsi dasar dari setiap rumah pintar adalah mematikan lampu dan peralatan ketika orang meninggalkan rumah. Tetapi bagaimana jika Anda memiliki siswa yang ingin tahu di rumah yang dapat melakukan hal-hal sementara orang tuanya bekerja? Rumah pintar akan mematikan semua soket, sehingga hampir tidak ada peluang menyebabkan masalah. Dan ketika orang tua datang, sistem mengenali ini, dan menyalakan catu daya di seluruh apartemen. Penulis artikel memiliki kasus ketika ia lupa mematikan kompor listrik dan mulai bekerja. Dan hanya karena fakta bahwa rumah pintar secara otomatis mematikan semua peralatan tidak terjadi ketidakbahagiaan.Arsitektur
Setelah semua keinginan dirumuskan, Anda dapat mulai mengembangkan arsitektur rumah pintar. Di sini, penting untuk mempertimbangkan skala ruangan yang akan dikelola sistem. Anda harus memutuskan topologi saluran listrik dan kontrol terlebih dahulu. Pilihan ideal adalah topologi bintang, di mana setiap konsumen memiliki saluran catu daya sendiri, dan semua elektronik kontrol dirakit dalam satu panel, di sebelah panel klasik, di mana sakelar panel dipasang. Pilihan yang lebih ekonomis adalah ketika kabel "bus umum" digunakan sebagai pembangun di Rusia), dan relai kontrol terhubung ke sirkuit langsung di depan perangkat. Kerugian dari metode ini adalah kompleksitas pemeliharaan estafet berikutnya, karena kemudian dapat ditutup dengan plafon peregangan, ubin atau wallpaper.Sampai saat ini, ada relay yang dapat dipasang langsung di kotak pemasangan bersama dengan peralatan listrik, tetapi lebih dalam daripada yang dipasang secara masif di gedung-gedung baru di kota-kota Rusia.Poin penting berikutnya yang mendefinisikan arsitektur rumah pintar adalah kontrol komunikasi. Komunikasi manajemen terdiri dari dua jenis:- pisahkan jalur komunikasi ke setiap sakelar atau relai, atau grup relai yang dikendalikan oleh satu saluran komunikasi, misalnya MegaD-2561 (https://ab-log.ru/). Keuntungan - keandalan, kerugian - biaya tinggi untuk jalur komunikasi tambahan
- kontrol radio. Setiap relai dikendalikan oleh perintah yang dikirimkan melalui udara. Kelebihan dari metode ini termasuk kemudahan instalasi dan tidak adanya jalur kontrol tambahan. Kerugiannya adalah sinyal radio, yang dapat menipis karena gangguan eksternal dan kemudian perintah mungkin tidak mencapai relay. Sebagai contoh relay seperti itu, kita dapat mengutip sistem Noolite (http://noolite.by/), yang digunakan oleh penulis artikel
Berdasarkan pertimbangan ekonomi, penulis artikel untuk rumah pintar memilih saluran radio. Untuk meningkatkan fleksibilitas sistem, setiap "konsumen" memiliki saluran listrik sendiri.Keputusan paling penting dalam arsitektur rumah pintar adalah skema kontrol - terdesentralisasi atau terpusat. Kami akan menganalisis masing-masing secara rinciDalam skema kontrol terdesentralisasi, semua perangkat saling berhubungan dan tidak ada pusat keputusan tunggal dalam sistem. Di sini hubungan "masing-masing dengan masing-masing" diwujudkan. Sebenarnya, ini tidak berbeda dengan sirkuit kontrol pencahayaan yang biasa, kecuali bahwa sakelar dan relay sendiri menerima sedikit "kecerdasan" dan, misalnya, dapat mematikan lampu dengan batas waktu, atau dari satu sakelar, segera menyalakan beberapa sumber cahaya yang dikendalikan oleh berbagai menyampaikan. Dalam skema semacam itu, kehadiran pengontrol rumah pintar diperbolehkan, yang juga menerima pemberitahuan tentang keadaan sumber cahaya dan dapat, sesuai dengan logika yang disematkan, mengirim perintah kontrol ke relai.
Diagram menunjukkan bahwa perintah dari tombol (Tombol) dikirim langsung ke relay yang terkait dengannya, namun, perintah ini juga ditransmisikan ke controller, yang hanya diberitahu tentang fakta penekanan. Pada saat yang sama, relai, ketika mengubah kondisinya, juga memberi tahu controller tentang ini. Skema seperti itu benar-benar andal, karena jika terjadi kegagalan pengontrol, penerangannya tetap bekerja, tetapi tidak akan ada fungsi tambahan. Di sisi lain, skema semacam itu kurang fleksibel, karena akan lebih sulit untuk menerapkan perubahan dalam logika operasi satu switch dengan relay yang berbeda, misalnya, tergantung pada waktu hari. Untuk tugas seperti itu, skema terpusat cocok.
Dari diagram ini jelas bahwa semua perintah dikirim ke pengontrol rumah pintar dan semua kontrol juga dilakukan oleh pengontrol ini. Kerugian utama dari skema semacam itu adalah satu titik kegagalan. Ketika controller gagal, seluruh sistem menjadi tidak beroperasi, namun, keuntungan penting dari solusi tersebut adalah fleksibilitas yang besar dalam manajemen perangkat, kemampuan untuk sepenuhnya mengubah logika kerja, tergantung pada preferensi penghuni. Berdasarkan fakta bahwa kemungkinan kegagalan pengontrol kecil (selama operasi empat tahun sistem hanya ada satu kegagalan serius karena kartu memori), penulis memilih skema arsitektur terpusat untuk rumah pintar.Penerapan
Untuk menerapkan rumah pintar, selain solusi perangkat keras, yang ulasannya bukan tujuan artikel ini, Anda harus memilih platform perangkat lunak. Sekarang di pasaran ada banyak solusi berdasarkan perangkat lunak bebas. Menurut penulis, proyek-proyek berikut ini layak dipertimbangkan (termasuk sistem yang digunakan penulis secara langsung):- Majordomo - sistem ditulis dalam PHP. Untuk pemrograman, konsep objek, sifat dan metodenya digunakan. Ini mendukung satu set besar perangkat dan memiliki komunitas besar Rusia. Ini baik untuk memulai dengan cepat, namun, penggunaan DBMS MySQL dan arsitektur aplikasi web klasik oleh sistem ini adalah kelemahannya yang signifikan. Sistem ini digunakan oleh penulis dalam versi pertama rumah pintar. Anda dapat menggunakan PHP atau Google Blockly sebagai alat pemrograman logika.
- OpenHAB — , Java. , . Google Blockly
- Node-red — , , (rest, mqtt . .). , , , . .
- ioBroker — JavaScript (Node JS). , . — . JavaScript, Google Blockly Node-red, ioBroker . , 2019 .
Rumah pintar itu sendiri saat ini diimplementasikan berdasarkan Rapsberry PI 3 dan sistem operasi Rapsberrian. Seperti yang telah disebutkan, sistem ioBroker digunakan sebagai sistem kontrol. Penerangan dan manajemen daya didasarkan pada teknologi Noolite. Sebagai tambahan perangkat keras, modul GSM digunakan, yang digunakan untuk pemberitahuan darurat tanpa adanya Internet, dan juga sebagai saluran kontrol sistem tambahan melalui SMS dari telepon tepercaya.Logika interaksi antar perangkat diimplementasikan berdasarkan skrip JavaScript, Google Blockly, dan Node-red.JavaScript adalah program reguler untuk NodeJS. Misalnya, bunyi genta lonceng diimplementasikan di rumah pintar penulis seperti ini:schedule('0 0,8-23 * * *',() =>
{
let currentTime = new Date();
let hour = currentTime.getHours();
if(hour > 12)
hour -= 12;
let file = hour.toString() + 'h.mp3';
playSound('audio/' + file);
});
Di sini, kode ioBroker memanggil setiap jam dalam interval 8: 00-23: 00 fungsi yang menghasilkan nama file di mana bunyi chime direkam untuk jam yang sesuai dan memutar file audio yang diperlukan pada perangkat eksternal.Google Blockly memungkinkan Anda untuk menulis kode dalam bahasa pemrograman visual tanpa masuk ke detail JavaScript. Sebagai contoh, ini adalah bagaimana cahaya dihidupkan di lorong menggunakan sensor gerak: ketika matahari telah terbenam, cahaya menyala pada 100%, dalam mode malam - pada kecerahan 10%:
Di sini kita melihat berlangganan untuk acara perubahan keadaan sensor gerak. Kode ini akan dipanggil ketika negara berubah dan mengandung "true".Menggunakan Node-red, kita dapat menerapkan skenario kontrol sederhana. Misalnya, di kamar mandi, kita dapat menggunakan kode sederhana untuk mengontrol cahaya dari sensor gerak:
Pada saat sensor gerak mengubah kondisinya, blok skrip Node-red secara otomatis dieksekusi. Ketika sensor gerak mengirimkan perintah "mematikan", skrip memberikan penundaan 5 menit, setelah itu mematikan lampu. Jika dalam 5 menit sensor gerak mengirimkan perintah "nyalakan", penundaan akan diatur ulang dan lampu akan tetap menyala. Diskusi detail implementasi untuk blok Node-red berada di luar cakupan artikel ini.Dengan demikian, berkat pendekatan rumah pintar sebagai sistem yang meningkatkan kualitas hidup, penulis proyek ini mampu mewujudkan mimpinya tentang rumah pintar tanpa mengalami biaya ekonomi yang signifikan. Pada saat peluncuran proyek untuk apartemen dua kamar, biaya mencapai sekitar 50.000 rubel ($ 811).