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O que devemos construir uma casa inteligente?



Até recentemente, os conceitos exóticos de "dispositivos inteligentes" e "casas inteligentes" se espalharam em nossa vida cotidiana, simplificando as tarefas domésticas e agregando conforto. Embora, se você pensar bem, os engenheiros apenas concretizaram a história. Afinal, a primeira cabana inteligente já estava na Baba Yaga. Lembre-se - "cabana, cabana, vire-se para mim na frente, de volta para a floresta"? Sim, e "sim-sim, abra-se" de um conto de fadas sobre Ali Baba, o que não é um análogo ao grito do usuário moderno "Olá, Alice" ou "Tudo bem, Google"?  

Da cabana de Baba Yaga ...


Nos últimos anos, apareceu um grande número de dispositivos e assistentes "inteligentes" que permitem controlar qualquer dispositivo doméstico, iluminação, clima, monitorar a segurança de sua casa ou apenas entreter famílias e convidados. Não há escassez de publicidade para esses gadgets, mas como não podemos nos afogar nesse mar de informações? Com base em 20 anos de experiência em engenharia no setor de TI e em anos de automação de minha casa e casa de campo, quero compartilhar as habilidades adquiridas, que espero ajudar os iniciantes a resolver problemas de automação residencial e salvá-los de possíveis erros.

Em várias publicações, darei dicas sobre como implementar soluções baratas e eficazes de diferentes fabricantes e combiná-las em um sistema único e confiável, com base em projetos de código aberto. Sugiro uma imersão gradual no tópico com injeções financeiras mínimas. Então, começando do simples ao complexo, você poderá desenvolver o sistema quase infinitamente em qualquer cenário.

No primeiro artigo desta série, fornecerei uma pequena visão geral das abordagens básicas da automação usando coisas "inteligentes" e o que você pode fazer com elas pelo meu próprio exemplo. 

O que é importante entender antes de tudo, se você decidir comprar um "dispositivo inteligente" ou um kit pronto para uma "casa inteligente". O prefixo "inteligente" no marketing moderno, por via de regra, significa que você pode controlar este dispositivo remotamente ou em um horário. Existem dispositivos do mais alto nível, que, analisando suas preferências, podem lhe dar recomendações ou tomar decisões por si próprio, por exemplo, sobre a escolha do regime climático em salas diferentes em momentos diferentes.

Qualquer dispositivo "inteligente" deve estar conectado a uma rede / Internet local e ter algum tipo de interface de controle, por exemplo, um aplicativo no telefone. Do ponto de vista da transferência de informações, os dispositivos são divididos em com fio (como regra, a energia também pode ser fornecida por esses fios) e sem fio. A maioria dos dispositivos e assistentes "inteligentes" ativos vendidos (conectados à rede elétrica ou incorporados à rede elétrica) são conectados via Wi-Fi e usam seus próprios aplicativos vinculados aos serviços "em nuvem" do fabricante do equipamento para controle. Nesse caso, é mais fácil para o fabricante resolver problemas técnicos que surgem durante a operação de dispositivos inteligentes e é mais fácil monetizar seus serviços. Mas o principal sinal de menos é óbvio: assim que a Internet desligar, uma "carruagem" se transformará instantaneamente em uma "abóbora",e cavalos brincalhões - em ratos.

Dispositivos autônomos "inteligentes" alimentados por baterias e acumuladores usam vários padrões econômicos de conexão sem fio. Por exemplo: BLE (Bluetooth de baixa energia), Z-Wave, Zigbee, RF, etc. A vantagem do padrão BLE é a capacidade de conectar o dispositivo diretamente ao smartphone via bluetooth para configuração inicial e possível uso subsequente, mas em todos os outros casos, para garantir que os dispositivos se comuniquem com o dispositivo. Internet ou rede doméstica, você precisará de um gateway especial. O gateway, via de regra, vem completo com um conjunto de residências "inteligentes" ou é adquirido adicionalmente do mesmo fabricante. Como você sabe, mesmo dentro da estrutura de um padrão sem fio, nem sempre é possível conectar dispositivos de diferentes fabricantes ao gateway.

Portanto, no primeiro estágio da criação de uma casa inteligente, quando você ainda não possui um conceito totalmente formado, é possível que você se torne o proprietário de um conjunto colorido de gadgets inteligentes controlados a partir de diferentes aplicativos sem a possibilidade de combiná-los em um único sistema lógico. E o que poderia ser mais triste do que quando você já gastou uma quantidade considerável de tempo, esforço e dinheiro e, como resultado, toda a sua casa inteligente se assemelha à famosa fábula de Krylov, na qual "o cisne quebra nas nuvens, o câncer recua e o pique entra na água" ?

Por onde começar?


Então, por onde começar o processo de automação da sua casa? Eu realmente quero escrever que primeiro você precisa decidir sobre o principal - e o que você realmente quer da sua casa “inteligente”, mas minha experiência pessoal me diz que, para um iniciante, este será um conselho absolutamente inútil! Essa pergunta pode ser respondida de forma clara e completa apenas por uma pessoa versada em tecnologias de automação e com ampla experiência prática em implementação. Nos primeiros estágios, você precisa se concentrar em algo completamente diferente e estar pronto para mostrar flexibilidade à medida que mergulha no tópico.

Considere duas condições básicas quando se pensa em introduzir uma casa inteligente:

  • Você vai iniciar o reparo ou já começou a fazê-lo

  • Você só pensa que depois de algum tempo isso terá que ser feito

No primeiro caso, você terá que mergulhar com força no tópico e mudar radicalmente o diagrama de fiação e fornecer pontos adicionais para a presença de cabos de energia e de dados. Porém, após o reparo, você poderá implementar os conceitos mais interessantes de uma casa inteligente e economizar seriamente em equipamentos.

No segundo caso, você pode estudar o tópico de maneira cuidadosa e descontraída, se possível, realizando alguns dos conceitos, dependendo dos esquemas atuais de seus sistemas de engenharia. No momento do reparo, porém, você terá sua própria experiência e entendimento das modificações necessárias e, ao final do reparo, terá idéias ainda mais interessantes para o próximo reparo.

Minha imersão em automação residencial começou de acordo com o primeiro cenário, mas com a grave circunstância "agravante" de que sou engenheiro (não importa se não é do campo da automação ou reparo), para que eu possa melhorar constantemente algo, mudar uma idéia por outra, não vendo o limite da melhoria. E, como resultado, somente no final do reparo, finalmente criei uma imagem de como tudo tinha que ser feito na realidade.

As restrições de orçamento e tempo nos permitiram formular as seguintes regras e o conceito de desenvolvimento de uma casa “inteligente”:

  • O sistema deve ser introduzido e desenvolvido gradualmente. Consequentemente, ele precisa colocar um sério potencial de expansão, dimensionamento e expansão adicional para a casa de campo, garagem, etc.
 
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Aqui estão os principais cenários de automação que, sem grandes investimentos financeiros, podem facilitar sua vida e aumentar seu nível de controle. Do funcional que eu pessoalmente implementei, destacaria várias áreas principais - conforto, segurança e eficiência de recursos. Por conforto, refiro-me às possibilidades de controlar luz, multimídia, cornijas elétricas, radiadores de aquecimento central e condicionadores de ar. Minha casa é meu castelo, então, por segurança, quero dizer o controle da porta da frente. Com a eficiência do consumo de recursos, quero dizer a capacidade de controlar os parâmetros da rede elétrica e o consumo de energia, consumo de água, detectar vazamentos em áreas úmidas com a possibilidade de bloquear o suprimento de água e o toalheiro aquecido.

Agora, vou falar mais sobre os cenários implementados. Alguns anos atrás, em relação à "casa inteligente", implicava a possibilidade de controle remoto da luz e vários cenários de iluminação. Hoje, a única limitação aqui é a sua imaginação. Eu implementei os cenários mais básicos em casa. Em todos os quartos, exceto nos quartos, instalou sensores de movimento. A luz acende dependendo do tipo de quarto e da hora do dia. Por exemplo, no corredor, banheiro e lavabo - o tempo todo, mas em momentos diferentes. Na cozinha e na sala de estar - somente após o pôr do sol e até o amanhecer. 

A luz do apartamento não é apenas lâmpadas, então automatizei as cortinas. Em todos os quartos, eles fecham automaticamente ao pôr do sol e abrem durante a semana pelo despertador, nos finais de semana manualmente - por meio do aplicativo ou do controle remoto. Enquanto meus filhos eram jovens, usei o cenário para desligar as luzes dos viveiros à meia-noite. Falando de crianças. Como chamar uma criança para o café da manhã no quarto, se você não estiver com vontade de gritar ou se estiver ouvindo música em fones de ouvido? Faço o seguinte: inicio um cenário em que um dos dois circuitos da luz superior pisca três vezes em intervalos de um segundo. Da mesma forma, você pode remotamente "sugerir" a uma criança que ela não ouve uma chamada quando tenta alcançá-la.

Controle de TV. Eu tenho duas TVs em casa - analógica e digital, previamente controladas por um controle remoto infravermelho. Sua integração ao sistema geral de uma casa “inteligente” ofereceu algumas vantagens: na aplicação por telefone, é mais conveniente selecionar o programa desejado nas listas categorizadas e, para a antiga TV analógica, também carregar os programas atuais. E, é claro, não havia necessidade de procurar controles remotos sempre perdidos.

"Sim-Sim, abra."


O controle do clima no meu apartamento é implementado através da automação e integração em um sistema comum de baterias centrais. Graças a isso, tornou-se possível esquecer uma tarefa tão desagradável, como apertar as baterias no modo manual, dependendo do clima e das condições das janelas (ventilação, despressurização ou firmemente fechadas). Uma grande vantagem é definir o seu próprio regime de temperatura confortável em cada ambiente através da aplicação.

Além disso, é possível implementar vários cenários de mudança automática de temperatura, dependendo da hora do dia e da presença / ausência de famílias.

Para controlar a porta da frente, um bot do Telegram foi instalado no sistema de controle doméstico inteligente, que publica mensagens importantes, por exemplo, todos os eventos de abertura e fechamento da porta da frente com uma foto da câmera do painel na porta na hora de abrir e fechar. Assim, recebo mensagens em tempo real com fotos sobre quem veio ou foi. É muito conveniente controlar quando e com que composição as crianças vieram da escola, porque muitas vezes esquecem de ligar. Também de várias maneiras, a qualquer momento, você pode verificar a presença de familiares em casa.

O monitoramento dos parâmetros da rede elétrica e do fluxo de água me dá a oportunidade de visualizar gráficos e parâmetros históricos de consumo a qualquer momento. Outra pergunta, o que você fará com isso mais tarde? Muito mais úteis foram os relatórios diários com informações sobre os custos diários de eletricidade e água calculados em rublos. Às vezes, faz com que você procure por algum dispositivo ligado esquecido que consome inutilmente eletricidade. Além disso, através do aplicativo, você sempre pode ver as leituras atuais de medidores de eletricidade e água, o que simplifica um pouco o processo de pagamento. 

Como resumo


Também forneci um sistema autônomo para monitorar vazamentos de água, parcialmente integrado ao geral. No entanto, um pequeno comentário é necessário aqui sobre o monitoramento de sistemas críticos, como alarmes ou sistemas de controle de vazamento de água. Eu prefiro usar sistemas comerciais de energia própria. Minha experiência operacional confirmou a regra geral: o problema não vem sozinho. Por exemplo, os casos de vazamentos foram acompanhados por uma queda de energia e, como resultado, uma falha do sistema de controle central devido à ausência de uma fonte de alimentação ininterrupta.

Resumindo, observo que a construção de uma casa "inteligente" é uma tarefa interessante e fascinante, que, com a abordagem correta, pode se tornar seu hobby por um tempo e tornar sua casa mais confortável e segura. No próximo artigo, descreverei mais detalhadamente quais tecnologias e dispositivos podem ser usados ​​para automatizar a residência e com que software é possível combinar tudo isso em um sistema lógico único e conveniente, com custos financeiros mínimos.

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