Smart home (inteligentny dom) - historia, standardy, przegląd rozwiązań, rzut oka na sytuację rynkową

Innym przykładem, tym razem z 1957 roku, jest dom przyszłości Monsanto, który przez 10 lat był atrakcją Disneylandu w Kalifornii. Projekt był dziełem nie tylko tej niezbyt obecnie lubianej korporacji chemicznej, ale także specjalistów z MIT oraz inżynierów Disneya. Parkowa wizja przyszłości pokazuje fascynację wszystkim, co automatyczne i elektryczne. Każdy mebel musiał się poruszać, od półek w kuchni do umywalki, która mogła dostosować się do wzrostu dzieci. Oprócz rzeczy zaskakujących, ale mało praktycznych dom Monsanto pokazywał tak popularne dziś wynalazki, jak elektryczna golarka, elektryczna szczoteczka do zębów oraz mikrofalówka. Była nawet ultradźwiękowa myjka do naczyń, choć akurat te urządzenia przyjęły się później w innej formie oraz innych zastosowaniach. Pewnym nawiązaniem do atrakcji Disneya jest dom zaprezentowany w filmie reklamowym firmy Philco z 1967 roku (wtedy wykupionej przez motoryzacyjnego Forda), który pokazuje przyszłość z rozmachem typowym dla kina science fiction, obowiązkowo dodając komputery z migającymi diodami oraz maszyny przygotowujące pełne posiłki.

Ostatni na liście, ale zdecydowanie najciekawszy i najbliższy współczesności, jest zarys Smart Home, zaprezentowany w 1999 roku przez Microsoft. Zamiast dziwacznych, ale mało funkcjonalnych bajerów mamy tutaj zaawansowaną integrację oraz komunikację – zarówno pomiędzy domem a urządzeniami, jak i pomiędzy samymi domownikami. Oczywiście, wygląda to trochę komicznie, szczególnie gdy widzi się interfejs rodem z Windows 98, który usilnie nas przekonuje, że jest wygodny w obsłudze, nawet na urządzeniach przenośnych. Mimo wszystko Microsoft jakoś bardzo się nie pomylił – po prostu pokazał, co będzie można już niedługo robić smartfonem, tabletem oraz inteligentnym telewizorem. Świat poszedł właśnie w tym kierunku, choć dobrze, że już zapomniano o stacjonarnych wideotelefonach.

Microsoft Smart Home – film promocyjny

Przeszłość inteligentnych domów to jednak nie tylko eksperymentalne instalacje. Automatyzacja domowa, bo tak się kiedyś mówiło o tym zagadnieniu, ma bardzo, bardzo długą historię, która sięga początków XX wieku, a dokładniej: 1901 roku. Wtedy światło dzienne ujrzała przerażająco wielka maszyna odkurzająca, wynaleziona przez Huberta Cecila Bootha. Jej rozmiar może zobrazować to, że wyglądała jak dyliżans i w istocie była ciągana przez konia. Brzmi to abstrakcyjnie, ale już kilka lat później Hoover zaprezentował pierwszy domowy odkurzacz w formie bardzo zbliżonej do tej, którą znamy dzisiaj. W międzyczasie i później pojawiły się takie nowości, jak: żelazko (elektryczne, bez duszy), toster, domowa lodówka, zmywarka, suszarka. Wszystko to było napędzane prądem lub gazem, trochę dziś zapomnianym jako paliwo dla urządzeń AGD. Rozumiem, że może się to wydawać oczywiste i niewarte wspominania, ale właśnie takie, z perspektywy czasu nieistotne, udoskonalenia poprawiały nasze życie. Pomyślcie: kiedy ostatnio kupiliście żeton, żeby zadzwonić z budki telefonicznej? No właśnie.

Jako pierwszy przykład automatyzacji domu w jej bardziej współczesnym znaczeniu, czyli wykorzystującej skomplikowany, inteligentny system, zazwyczaj podaje się komputer domowy ECHO IV (to skrót od Electronic Computing Home Operator). Była to szafa (dosłownie!), zajmująca część piwnicy, uruchomiona w 1966 roku przez Jima Sutherlanda, jednego z inżynierów firmy Westinghouse, z której zaczerpnął podzespoły do swojego projektu. Oprócz jednostki centralnej ECHO miał kilka domowych terminali, w tym klawiaturę IBM, która mieściła się w kuchni. Miał liczyć domowe finanse, robić listy zakupów, sterować temperaturą i wykonywać kilka innych domowych czynności. Nie wiadomo, ile w tym prawdy, tym bardziej że wspominano także o prognozie pogody. ECHO IV, mimo że jego funkcje skupiały się na gospodarstwie domowym, miał też procesor tekstu, przez co uważa się go za jeden z pierwszym komputerów domowych, w znaczeniu „osobistych”, jakkolwiek dziwnie to brzmi.

Rok po tym, jak Sutherland uruchomił swój system, na rynek trafiło pierwsze komercyjne urządzenie tego typu. Kitchen Computer, bo tak nazwano to ustrojstwo w formie futurystycznego stołu, był oparty na komputerze Honeywell i kosztował 10 600 dol. Był on bazą przepisów, którą reklamowano hasłem: „Ona może gotować tylko tak dobrze, jak liczy Honeywell”. Podobno nie sprzedała się żadna sztuka.

Prawdziwy start domowej automatyki jako systemu dostępnego dla każdego nastąpił dopiero w 1975 roku, gdy opracowano standard X10 – dzieło fachowców z Pico Electronics. Olbrzymią zaletą tego protokołu było i dalej jest to, że można go stosować we właściwie każdym lokalu – wszystko dzięki wykorzystaniu instalacji elektrycznej jako nośnika danych. Pierwsze produkty spółki X10, opracowane we współpracy z firmą Birmingham Sound Reproducers (BSR), trafiły do sklepów w 1987 roku. W skład systemu wchodziła wtedy konsola-kontroler, moduł oświetleniowy i moduł AGD.

Błyskawicznie pojawiły się następne: cześć instalowana dodatkowo przy urządzeniu i część działająca jako „przelotka” wkładana do gniazdka. Potem dołączyła do nich komunikacja radiowa, którą można było wykorzystać do sterowania pilotami. X10 dał początek innym, podobnym protokołom, a później – coraz nowocześniejszym, które wnosiły automatykę domową na nowe poziomy.

Smart home – wybrane standardy

X10

Omówienie standardów warto zacząć od wspomnianego X10. Pomimo upływu lat dalej jest on dość popularny, szczególnie na rynkach, na których zaistniał na samym początku: na Wyspach oraz w Stanach Zjednoczonych. Niewątpliwymi zaletami tego protokołu są jego prostota oraz wiele różnych modułów, które z czasem stały się powszechnie dostępne i względnie tanie. Spośród minusów należy jednak wskazać problemy z zakłóceniami, które występowały nawet pomimo kodowania domu oraz urządzenia, i właściwie brak zabezpieczeń (szyfrowania). X10 w Polsce i większej części Europy należy traktować tylko jako ciekawostkę

KNX

Nowoczesny, obecnie wdrażany standard KNX często jest porównywany do X10, ponieważ także umie wykorzystywać istniejącą instalację elektryczną. Oprócz tego protokół wykorzystuje do komunikacji skrętkę, fale radiowe oraz Ethernet. Ważne jest to, że może tworzyć system rozproszony, to jest taki, w którym poszczególne urządzenia mogą działać niezależnie. KNX jest oparty na trzech europejskich protokołach: EHS, EIB i BatiBUS, co przekłada się na jego bardzo dużą popularność na Starym Kontynencie. Warto jednak zaznaczyć, że ten standard cieszy się coraz większym wsparciem producentów urządzeń do automatyki. Można się spodziewać, że dalej będzie zyskiwał uznanie, szczególnie w rozwiązaniach profesjonalnych i przemysłowych.

ZigBee

Pierwszy popularny standard bezprzewodowy, który operuje na częstotliwościach 2,4 GHz oraz 784–915 MHz (w zależności od regionu). Został stworzony jako tani i energooszczędny zamiennik innych protokołów i urządzeń wykorzystujących fale radiowe. Jego cechą charakterystyczną jest to, że działa w modelu bezprzewodowej sieci kratowej (mesh) – czyli takiej, w której obustronna komunikacja może się odbywać w każdym wierzchołku. Należy jednak zaznaczyć, że powszechną praktyką jest stosowanie centralnego kontrolera. Spośród najważniejszych zalet ZigBee wymienia się także powszechne wsparcie ze strony producentów, mnogość kompatybilnych produktów, energooszczędność i stosunkowo dużą łatwość tworzenia rozbudowanych systemów, także w warunkach przemysłowych i wyspecjalizowanych zastosowaniach.

Film promujący standard ZigBee

Z-Wave

Nowszy standard bezprzewodowy, który jest głównym rywalem ZigBee. Jego ogólna zasada działania jest podobna, bo też opiera się na sieci kratowej (z centralnym sterowaniem), choć trzeba wskazać kilka istotnych różnic. Po pierwsze, działa tylko w niższych częstotliwościach, dzięki czemu nie ma problemów z zakłóceniami pochodzącymi z sygnałów Wi-Fi i Bluetooth, oraz ma lepszy zasięg. Eliminuje tym samym dwie wady, na które zwraca się uwagę przy ocenie konkurencyjnego rozwiązania. Z-Wave często określany jest też mianem prostszego, bardziej kompatybilnego i łatwiejszego w konfiguracji, szczególnie w warunkach domowych. Z drugiej strony jest to standard dość zamknięty, co oznacza konieczność korzystania z rozwiązań producenta, choć pod tym względem Z-Wave jest coraz bardziej transparentny.

Wymienione standardy są dobrze rozpoznawalne, ale są tylko małym wycinkiem tego, co faktycznie można spotkać na rynku. Spośród innych rozwiązań związanych z automatyką domową można wymienić choćby: BACnet, Insteon, EnOcean czy Thread firmy Google, który działa w częstotliwości ZigBee i jest z nim w pewnym stopniu kompatybilny. Liczba wykorzystywanych protokołów i środków komunikacji jest wręcz przytłaczająca, a wszystko komplikuje się jeszcze bardziej, gdy w użyciu jest sprzęt różnych firm. Część producentów stawia na przykład na swoje własne standardy, które najlepiej działają wtedy, gdy wszystkie urządzenia noszą to samo logo. Wynikająca z tego fragmentacja rynku oraz mała przystępność automatyki domowej dla zwykłego użytkownika przez lata sprawiały, że rozwiązania te były traktowane jako ekscentryczny, niepotrzebny wydatek lub funkcjonalność zarezerwowana tylko dla dużych inwestycji, w których trudność wdrożenia rekompensowały niższe koszty eksploatacji nieruchomości, na przykład biurowców.

Na szczęście sytuacja zaczęła się zmieniać. Najpierw pojawiły się moduły, które pozwalały na łączenie elementów różnych systemów, a dziś coraz częstszą praktyką jest wbudowanie obsługi więcej niż jednego popularnego standardu. Oczywiście, zastanawiając się nad inteligentnym domem, dalej musimy postawić na wybrany system i standard oraz ich możliwości, ale z biegiem czasu przestaniemy być tak bardzo ograniczani przez konsorcja, które je tworzą. Niebagatelną rolę odgrywają tutaj: Ethernet, Wi-Fi oraz Bluetooth (szczególnie LE), które coraz częściej wykorzystywane są jako uniwersalny sposób na rozwiązanie problemu komunikacji tam, gdzie nieistotne jest zużycie energii. Można więc powiedzieć, że automatyka domowa przechodzi ewolucję podobną do tej, której podlegał monitoring wizyjny: dzięki wykorzystaniu skrętki sieciowej banalne stało się tworzenie i rozbudowywanie systemu, a to pociągnęło za sobą lepszą obsługę różnych protokołów, urządzeń oraz programów.

Smart home (inteligentny dom) – przegląd rozwiązań

Przekrój rynku zaczniemy od sprecyzowania kategorii, według których dokonaliśmy wstępnego zaszufladkowania produktów. Jest to istotne o tyle, że już na starcie pokazuje różne koncepcje stojące za ofertą poszczególnych dostawców rozwiązań do smart-domów.

• Systemy pełne – te które zapewniają bardzo duży wybór modułów, zaspokajający większość potrzeb związanych z inteligentnym domem.
• Systemy częściowe – rozwiązania składające się z kilku elementów, zazwyczaj skupiających się na jednym zagadnieniu, na przykład sterowaniu oświetleniem.
• Pojedyncze akcesoria – urządzenia zaspokajające jedną, wybraną potrzebę – nietworzące (jeszcze) systemu składającego się z wielu elementów.

Taki podział i kolejność jego prezentacji odwzorowują po trosze historyczne zmiany podejścia do tematu: od tradycyjnej automatyki domowej, opartej na zamkniętym systemie, poprzez nowszą, łatwiej adaptowalną i otwartą, po urządzenia uniwersalne, które próbują się wpisać w trend Internet of Things. Kolejne produkty staraliśmy się opisać tak, by przekazać o nich istotne informacje, ale także pokazać kontekst całej branży.

Fibaro (system pełny)

Fibaro to jeden z lepiej rozpoznawalnych systemów automatyki domowej, zwłaszcza w Polsce, ponieważ jest to rodzimy produkt. Jednak chyba nie będzie zaskoczeniem to, że produkty firmy są sprzedawane głównie za granicą, co przekłada się także na dużą popularność marki Fibaro poza granicami naszego kraju. System jest oparty na centralnym kontrolerze oraz szeregu czujników – komunikacja pomiędzy elementami odbywa się za pomocą protokołu Z-Wave. Jednostka sterująca ma oczywiście port Ethernet, który pozwala łączyć system z komputerem i urządzeniami przenośnymi.

Fibaro – centralki

• Home Center 2 – sztandarowa jednostka centralna systemu. Jest wyposażona w dwurdzeniowy procesor Atom, 1 GB pamięci operacyjnej i radio Z-Wave. Za boczną maskownicą obudowy kryją się: gniazdo zasilające, cztery porty USB (w tym jeden przeznaczony na obowiązkową pamięć recovery), gniazdo Ethernet oraz dwa minijacki – słuchawkowy i dla mikrofonu. HC2 jest zarządzane przez system operacyjny Fibaro, który steruje całym inteligentnym domem. Można za jego pomocą tworzyć tzw. sceny, czyli skrypty układane z użyciem edytora graficznego, które w określonych warunkach sterują zachowaniem czujników.
• Home Center Lite – „odchudzona” wersja głównego kontrolera. Główna różnica polega na tym, że architekturę pecetową zastąpiono układem Cortex A8, taktowanym z częstotliwością 720 MHz. Jest również radio Z-Wave, port Ethernet i gniazdo zasilania, tym razem ukryte pod maskownicą na spodzie urządzenia, co trochę przypomina stacje dokujące dla telefonów bezprzewodowych. Reszta portów została usunięta, co nie wpływa na funkcjonalność, w tym tryb recovery. Istotne jest to, że zmiana architektury została pozytywnie odzwierciedlona w cenie.

Fibaro – czujniki i akcesoria

• Swipe – panel sterujący reagujący na gesty, który może pełnić funkcję ramki na zdjęcia. Zasilany z sieci lub bateryjnie. Ciekawe jest to, że można go całkowicie ukryć, na przykład w ścianie.
• The Button – uniwersalny bezprzewodowy przycisk sterujący, który może inicjować różne funkcje systemu, w tym całe sceny.
• Motion Sensor – czujnik ruchu w formie oka ze źrenicą zmieniającą kolor. Ma czujnik światła, temperatury, akcelerometr (wykrywa ruch czujnika) oraz czujnik otwarcia obudowy.
• Smoke sensor – czujnik dymu, który reaguje nie tylko na optyczne wykrycie dymu, ale także na wysoką temperaturę. Oprócz tego ma czujnik informujący o zdjęciu z uchwytu. Ma też alarm świetlny i dźwiękowy.
• Flood sensor – czujnik wody chroniący przed zalaniem. Teleskopowe sondy są ukryte pod obudową, ale można korzystać także z dodatkowej sondy na kablu. Ma dodatkowo czujnik temperatury, akcelerometr, czujnik otwarcia obudowy i syrenę.
• Door/Window sensor – czujnik kontaktronowy, który może dodatkowo pełnić funkcję czujnika temperatury, wejścia do systemu (np. odbierać sygnał z tradycyjnego wyłącznika ściennego) oraz wyłącznika scen.
• Wall Plug – niewielka „przelotka” do gniazdka, której zadaniem jest zarządzanie urządzeniami elektrycznymi oraz monitorowanie zużycia energii. Ma kolorowy pierścień, który informuje o bieżącym poborze.
• RGBW Controller (dopuszkowy) – jak sama nazwa wskazuje, jest to kontroler czterokolorowych taśm ledowych. Ma jednak większe możliwości: może być ściemniaczem czterech kanałów światła, a także uniwersalnym wejściem dla czterech kanałów wejścia, również analogowych. Można więc podłączyć pod niego przełączniki lub czujniki.
• Pozostałe moduły dopuszkowe: Dimmer 2, Single Switch, Double Switch, Roller Shutter 2. Nazwy w większości przypadków wyczerpują temat, ale należy dodać, że moduły Fibaro mierzą też pobór energii.

Jak widać, Fibaro wydaje się systemem skończonym, o bogatych możliwościach. Zastosowanie protokołu Z-Wave i podłączenie do domowej sieci pozwala także sterować innymi urządzeniami (np. monitoringiem wizyjnym), choć producent nie sugeruje konkretnych wyrobów innych firm. Podobać się może również spora elastyczność systemu: początkujący użytkownicy mogą korzystać z elementów gotowych do działania zaraz po wyjęciu z pudełka, a bardziej zaawansowani lub korzystający z pomocy montera – z modułów wpinanych bezpośrednio w istniejącą instalację elektryczną. Ci drudzy będą mogli korzystać nie tylko z podstawowych funkcji, ale też z edytora scen, który pozwala na lepsze zaprogramowanie domu. Doceniamy także to, jak dobrze system wpisuje się w obecny trend smart-domów, który zakłada tworzenie modułów wyposażonych w wiele czujników. Dzięki temu nie trzeba kupować wielu elementów, bo przykładowy czujnik ruchu pełni też funkcję sondy termostatu.

Samsung SmartThings (system pełny)

Projekt SmartThings ruszył z rozmachem w 2012 roku, gdy udało mu się zdobyć 1,2 mln dol. w serwisie Kickstarter. Później firma została dodatkowo wsparta kapitałem funduszy oraz inwestorów Venture Capital. Pierwsze produkty pod marką SmartThings trafiły na rynek w 2013 roku, a w 2014 przedsięwzięcie zostało przejęte przez Samsunga. Rok później pojawiła się nowa linia produktów, od tego momentu oznaczona logo koreańskiej korporacji. Cechą charakterystyczną SmartThings jest to, że centralka systemu współpracuje zarówno ze standardem ZigBee (czołowym), jak i Z-Wave. To sprawia, że sprzęt Samsunga jest bardzo uniwersalny.

Samsung SmartThings – centralka

• Samsung SmartThings Hub – koncentrator, czyli mostek ZigBee oraz Z-Wave, a także Bluetooth… choć ten ostatni na razie jest wyłączony. Ma dodatkowo złącze Ethernet, gniazdo zasilania oraz dwa porty USB. Ciekawym rozwiązaniem jest to, że koncentrator jest zasilany awaryjnie z czterech baterii AA, co pozwala urządzeniu działać przez 10 godzin. Mimo że koncentrator nazywany jest przez producenta sercem systemu, w istocie jest nim zestawiony ze SmartThings smartfon, bo to w nim dokonujemy wszystkich zmian.

Samsung SmartThings – czujniki i akcesoria

• Multipurpose Sensor – czujnik kontaktronowy przeznaczony do monitorowania drzwi i okien, który dodatkowo mierzy temperaturę i wykrywa wstrząsy. Może działać także jako wyłącznik systemu.
• Motion Sensor – czujnik ruchu, który jest zarazem czujnikiem temperatury i automatycznym wyłącznikiem świateł.
• Outlet – „przelotka” do gniazdka elektrycznego, która umie sterować urządzeniami podłączonymi do sieci. Działa również jako wyłącznik czasowy.
• Water Leak Sensor – czujnik wykrywający wodę i monitorujący temperaturę.
• Arrival Sensor – inteligentny breloczek, który monitoruje wejścia i wyjścia oznaczonych osób oraz pomaga znaleźć zgubione klucze.

Na pierwszy rzut oka system Samsunga wydaje się mało rozbudowany. Wrażenie pogłębia to, że choć większość czujników pełni przynajmniej dwie funkcje, mają one mniej zaawansowane możliwości od Fibaro. Jest to jednak tylko czubek góry lodowej, ponieważ SmartThings jest z  założenia systemem otwartym, współpracującym z różnymi urządzeniami. Oprócz sprzętu AGD Samsunga (w przyszłości ma to być także RTV) można podłączać m.in. inteligentne żarówki Osram, moduły instalacji elektrycznych GE i kontrolery Honeywell. Oprogramowanie SmartThings pełni także funkcję platformy dla oprogramowania innych firm, co zapewnia lepszą integrację. Niestety, jest tutaj pewne ale, szczególnie z punktu widzenia polskiego użytkownika. Otóż Samsung jak dotąd wprowadził swój system tylko w Stanach, Kanadzie oraz Wielkiej Brytanii i Irlandii. Teoretycznie nic nie stoi na przeszkodzie, żeby podłączyć europejskie gniazdko Fibaro do SmartThings, ale w praktyce przeszkodą może być brak obsługi odpowiednich częstotliwości Z-Wave lub niedziałająca aplikacja. Akurat w tym przypadku użytkownicy potwierdzają, że taka współpraca jest możliwa, co jednak nie oznacza, że produkty wszystkich dostawców są ze sobą w pełni kompatybilne.

Nest (system częściowy/pełny)

Wprowadzenie termostatu Nest, którego pierwsza generacja trafiła na rynek w 2011 roku, część obserwatorów ocenia jako punkt zwrotny dla segmentu automatyki domowej. Dlaczego? Trudno powiedzieć z perspektywy pominiętego rynku, ale zazwyczaj wskazuje się łatwość montażu, nowoczesny wygląd i rozbudowaną funkcjonalność, która faktycznie wpływa na sposób eksploatacji domu. Dziś Nest Labs jest spółką Google, a jej linia produktów wzbogaciła się o czujnik dymu i kamery przemysłowe – widać, że głównym kierunkiem rozwoju jest zapewnienie domowego bezpieczeństwa.

Nest – centralka

• Brak. Urządzenia Nest tworzą prawdziwy system rozproszony: mogą działać razem, ale także niezależnie. Jedynym warunkiem jest podłączenie do Wi-Fi – w takim połączeniu urządzenia działają po prostu w topologii gwiazdy i w ten sposób komunikują się pomiędzy sobą a oprogramowaniem mobilnym.

Nest – czujniki i akcesoria

• Nest Thermostat – pierwotny produkt Nest Labs. Obecnie jest dostępna jego trzecia generacja. Jest wyposażony w czujnik temperatury, wilgotności, zbliżeniowy oraz światła. Dzięki temu umie sterować ogrzewaniem, ale też reaguje na obecność człowieka i natężenie światła. Sukces Nesta opiera się na tym, że termostat korzysta z uczącego się algorytmu i danych, które podaje mu użytkownik – na tej podstawie zaczyna sam podejmować decyzje. Charakterystyczna jest także prostota instalacji: wraz z urządzeniem dostajemy śrubokręt i nalepki do oznaczenia przewodów, a sam montaż kabli jest ułatwiony dzięki nowoczesnej zaciskowej kostce.
• Nest Protect – czujnik dymu i dwutlenku węgla. Może być zasilany bateryjnie lub z sieci. Dodatkowo ma czujnik wilgotności, temperatury, obecności, światła oraz mikrofon i głośnik. Dzięki temu może być również rozwinięciem całego systemu bezpieczeństwa Nest. Przykładem jest oświetlanie drogi w nocy, gdy czujnik wykryje zbliżającego się domownika.
• Nest Cam Indoor i Nest Cam Outdoor – dwie nowoczesne kamery IP do domowych zastosowań wewnętrznych i zewnętrznych. Wyróżniają się wyglądem oraz takimi ułatwieniami jak magnetyczny uchwyt, ale reszta możliwości, chociażby mikrofon i głośnik, są podobne jak w innych urządzeniach do monitoringu. Z tego powodu traktujemy je jako dodatki do właściwego systemu.

Nest, podobnie jak SmartThings, może też współpracować z urządzeniami innych firm. Najlepszym przykładem jest jeszcze świeży Google Home, choć funkcjonalność całego systemu mocno wybiega poza głosowe wydawanie poleceń. Nest jest dla Alphabeta punktem startowym dla własnego protokołu firmy, wspomnianego Threada. Mimo że termostat oraz czujnik dymu działają dzięki Wi-Fi, oba urządzenia mają radia 2,4 GHz i BLE. Dzięki temu otrzymujemy system rozproszony i sieć kratową, które są w specyfikacji spójne z ZigBee i w istocie częściowo kompatybilne – dzięki partnerstwu z Google. To oznacza, że raczkujący standard już teraz jest obsługiwany przez bardzo wiele produktów innych firm. Jakby tego było mało, Nest zdaje się nie powtarzać błędów Z-Wave i od razu otworzył swoje rozwiązanie. Jeszcze nie wiadomo, czy Thread poradzi sobie jako samodzielny protokół, ale w przyszłości może wyrosnąć na niebezpiecznego rywala lub… integratora branży.

Philips Hue (system częściowy)

To system inteligentnego oświetlenia firmy Philips, który jest stosunkowo łatwo dostępny także w Polsce. Hue pokazuje ciekawą strategię Philipsa względem standardów w smart-domach: postawił on na jedno zastosowanie, jeden protokół i jedną, własną centralkę, ale jednocześnie otworzył się możliwie szeroko na integrację z innymi, większymi systemami oraz platformami.

Philips Hue – centralka

• Philips Hue Bridge – tym razem nazwa dokładnie odpowiada temu, czym faktycznie jest mostek Philipsa: łączy system oświetleniowy, który jest oparty na protokole ZigBee, z domową siecią podłączaną przez gniazdo Ethernet. To zapewnia możliwość sterowania z poziomu aplikacji mobilnej, ale także dużej integracji z innymi rozwiązaniami.

Philips Hue – akcesoria

• Żarówki i taśmy LED – Philips oferuje całą gamę różnych produktów, od światła białego po pełne RGB. Urządzenia są oferowane pojedynczo lub w zestawach, z różnymi gwintami i do różnych zastosowań. Jakby tego było mało, firma wprowadziła na rynek także gotowe lampy, głównie biurkowe, które współpracują z systemem.
• Tap Switch – bardzo ciekawy przełącznik, który umożliwia ustawianie różnych wcześniej zaprogramowanych scen. Wyjątkowe jest w nim również to, że nie wymaga baterii, bo jest zasilany energią kinetyczną pochodzącą z naciśnięcia.
• Dimmer Switch – bezprzewodowy ściemniacz zasilany bateryjnie. Ze względu na swój kształt polecany jest także jako pilot zdalnego sterowania.
• Motion Sensor – czujnik ruchu i zmierzchu, odpowiada za automatyczne włączanie świateł w określonych warunkach.

Hue wydaje się interesującym systemem. Obejmuje dużo produktów, działa w popularnym standardzie i zarazem ma centralkę komunikującą się z domową siecią. Teoretycznie można by używać samych żarówek, korzystając na przykład z ZigBee i koncentratora Samsunga. Taki układ działa, ale jest pewien haczyk: protokół Philipsa używa profilu LL (Light Link), a ten w SmartThings – ZHA (ZigBee Home Automation). Można je zamieniać, ale po takiej modyfikacji trudno zresetować żarówkę bez wyspecjalizowanego mostka lub innego urządzenia ZLL. Właśnie dlatego Philips zaleca stosowanie własnego koncentratora i komunikację z systemem za jego pośrednictwem. Jest też mocnym propagatorem platform programowych integrujących rozwiązania smart – jako jeden z pierwszych zaczął obsługiwać platformę Apple HomeKit, czyli aplikację sterującą całymi systemami bez dodatkowego osprzętu. Można powiedzieć, że mamy tutaj z jednej strony problemy z kompatybilnością, a z drugiej dążenie do integracji, ale już po wyjściu sygnału z zamkniętej linii produktów.

Amazon Echo i Google Home (pojedyncze akcesoria)

Artykuł o inteligentnym domu oraz IoT nie mógł się obyć bez omówienia Amazon Echo i Google Home. Jakkolwiek by było, inteligentny asystent głosowy to coś, co po części spełnia marzenie o robocie pomocniku. Należy jednak pamiętać, że zarówno Alexa Amazonu, jak i Asystent/Now Google to usługi, które są realizowane całkowicie w chmurze, niezależne od sprzętu. Działają na różnych urządzeniach, także telefonach, a Echo i Home to tylko jedne z platform, które w istocie są zaledwie trochę bardziej zaawansowanymi głośnikami Wi-Fi i Bluetooth. Mimo wszystko jest to ocena niesprawiedliwa, ponieważ właśnie taka świeża forma dla rozpoznawania komend, ich kontekstowego przetwarzania, a następnie syntezowania odpowiedzi sprawia, że inteligentny dom otrzymuje uniwersalny i bardzo naturalny interfejs oparty na sterowaniu głosem.

Amazon Echo – film promocyjny

Echo oraz asystentka Amazonu tworzą system zwany Alexa Smart Home. Sama firma traktuje rodzinę głośników jako rozwinięcie już istniejącego inteligentnego domu, ale zachęca do wypróbowania różnych pomysłów: oferuje zestawy startowe, w których jej produkt jest sprzedawany z dodatkami od partnerów. Na liście współpracujących marek, tych których urządzenia działają z Aleksą (poprzez dodatkowe aplikacje, zwane tutaj umiejętnościami), znajdują się m.in.:

• Caseta
• D-Link
• Ecobee3
• GE
• Honeywell
• Hue
• iDevices
• iHome
• Insteon
• LIFX
• Logitech
• Lutron
• Lyric
• Nest
• SmartThings
• TP-LINK
• Venstar
• WeMo
• Wink.

Google Home jest na rynku krócej i na razie jeszcze mu trochę brakuje do rywala. Home z jednej strony oferuje przyzwoitą integrację usług firmy oraz świetną wyszukiwarkę, z drugiej jednak czasem wydaje się ubogi w funkcje i obsługę usług innych firm. Widać to także po liście kategorii smart home, na której znalazły się jedynie:

• Chromecast
• Nest
• Hue
• SmartThings
• IFTTT (aplety łączące usługi).

Oceniając potencjał Google Home, należy jednak pamiętać o dwóch rzeczach. Po pierwsze, na liście jest Nest, a jak wspominaliśmy, Google będzie mocno rozwijało tę markę i swój standard, już teraz obsługiwany przez wiele urządzeń opartych na ZigBee. Po drugie, tylko kwestią czasu jest pojawienie się nowych partnerów, którzy będą chcieli dać swoim klientom możliwość kupienia głośnika innego niż Echo.

Google Home – film promocyjny

Pojedyncze urządzenia dla inteligentnego domu, spośród których obok głośników z wbudowanymi asystentami można wymienić chociażby działające niezależnie wyłączniki WeMo i TP-LINK czy uniwersalne piloty Logitech Harmony, starają się omijać problem obsługi konkretnego protokołu komunikacji. Zamiast tego ich producenci wybierają po prostu działanie w sieci Wi-Fi lub Bluetooth oraz integrację z już zastosowanymi mostkami innych, wyspecjalizowanych lub pełnych, systemów. Oczywiście, nie brakuje też urządzeń wyposażonych w radio ZigBee lub Z-Wave, ale zdrowy rozsądek podpowiada, że może to być spore ograniczenie. Potwierdzają to coraz nowsze urządzenia tego typu, szczególnie te, które mogą działać w sieci elektrycznej i ze względu na swój charakter nie muszą tworzyć sieci kratowych dla zwiększenia zasięgu.

Arduino, czyli zrób to sam

Wcześniej skupiliśmy się na gotowych produktach, ale warto wspomnieć, że istnieją także inne możliwości wdrażania automatyki domowej. Jedną z nich jest Arduino. To rozwiązanie dla tych, którzy są gotowi poświęcić trochę więcej czasu na instalację i konfigurację sprzętu. Dokładny opis tego systemu i pokazanie jego wszystkich możliwości to temat na oddzielny artykuł, albo nawet cykl artykułów. Nie mogliśmy jednak o nim nie wspomnieć, bo zapewnia ogromne możliwości i mnóstwo satysfakcji. Ale o tym za chwilę.

Zanim powiemy więcej o Arduino, wspomnimy, że najprostszym i najpopularniejszym przykładem systemów typu „zrób to sam” są systemy alarmowe i monitorujące. Nawet laik może kupić czujnik PIR (ten skrót oznacza pasywną podczerwień) i użyć go wraz z gotową centralką do zbudowania własnego alarmu. Taka instalacja wcale nie musi być prymitywna – może dla przykładu rejestrować zdarzenia i wysyłać powiadomienia SMS-em lub przez internet. Nic nie stoi na przeszkodzie, żeby ją następnie rozbudowywać, szczególnie jeśli użytkownik będzie korzystać z podzespołów przewodowych, które nie są zbyt skomplikowane w podłączaniu.

Uzupełnieniem alarmu lub alternatywną opcją może być wizyjny system monitorujący. W opisie kamer Nest specjalnie pominęliśmy ten aspekt, żeby nie sugerować wyboru konkretnej firmy. Nowoczesnych kamer IP, czyli takich, które działają w sieci (Ethernet lub Wi-Fi), jest na rynku naprawdę dużo. Możemy wybierać pomiędzy prostymi rozwiązaniami samodzielnymi, całymi liniami produktów uzupełnionymi o rejestratory i akcesoria czy kamerami oferowanymi wraz z usługami przechowywania strumienia w chmurze. Niezależnie od decyzji właściwie każdy produkt tego typu pozwoli na budowę takich rozwiązań jak prosta bramka wizyjna. Działa ona tak, że kamera zamontowana przy drzwiach wykrywa ruch i jeśli zostanie on zarejestrowany, dostaniemy mejlem stop-klatkę z nagranym obiektem. Trudno o prostszy i bardziej funkcjonalny system bezpieczeństwa.

Przejdźmy jednak do wspomnianego na początku tej strony Arduino (poza USA produkty firmy spotykane są również pod nazwą Genuino). Podejrzewamy, że sporej części Czytelników nie trzeba przedstawiać tej nazwy, ale dla pewności wyjaśnimy, że jest to otwarta platforma sprzętowa dla systemów wbudowanych. Przekładając to na uproszczony opis: Arduino to płytka drukowana, trochę przypominająca Raspberry Pi, która umie zbierać sygnały na wejściu i sterować wyjściami przy wykorzystaniu własnego programu użytkownika.

Jak nietrudno się domyślić, wykorzystanie tej platformy wymaga sporej wiedzy i umiejętności, ale zarazem zdecydowanie bardziej przybliża nas do idei naprawdę inteligentnego domu. To, co można osiągnąć dzięki Arduino, świetnie pokazują opisy, które można przeczytać w witrynie Instructables.com. Mamy tam zarówno rozbudowane systemy do pełnej automatyki, jak i rozwiązania pośrednie, zajmujące się tylko jednym aspektem funkcjonowania domu, czy ciekawostki w rodzaju inteligentnego wskaźnika dostępności toalety.

Trudno nie docenić własnych prób w budowaniu inteligentnego domu z wykorzystaniem rozwiązań typu Arduino – dzięki nim można się dużo nauczyć i jednocześnie lepiej zaspokoić swoje potrzeby w tej dziedzinie. Niestety, należy wyraźnie zaznaczyć, że takie rozwiązania pomimo nierzadko otwartego charakteru raczej w małym stopniu nadają się do łączenia z komercyjnymi systemami. Problemy z kompatybilnością potrafią się pojawić nawet w monitoringu IP wykorzystującym te same protokoły, już nie mówiąc o własnych systemach wbudowanych. Z tego względu nie będziemy w dalszej części tekstu traktować DIY jako opcji faktycznie alternatywnej do komercyjnych produktów Smart Home – tego typu projekty zostawiamy zapaleńcom.

Smart home – ceny, dostępność i przyszłość

Myślenie o inteligentnym domu już nie jest fanaberią, co udowadniają dostępne na rynku produkty. Choć nie zawsze wydają się tak dojrzałe jak chociażby dzisiejsze smartfony, to działają i zapewniają dużo zaskakujących możliwości. Ich kolejne wersje na pewno będą coraz lepsze, a rozwój całej branży wskazuje, że zobaczymy je już nawet za kilka, a na pewno kilkanaście miesięcy. Zainteresowani smart-domem zadają sobie jednak wiele pytań, między innymi o ceny, dostępność i ogólnie przyszłość całego segmentu.

Z założenia inwestycja w rozwiązania Smart Home nie powinna rujnować budżetu, ponieważ nie można wtedy mówić o jej powszechnej dostępności. Czy tak jest w istocie? I tak, i nie, bo zależy to od wybranych produktów i rozmachu, z jakim mieszkaniec domu chciałby zautomatyzować swoją przestrzeń. Dla przykładu: centralka Fibaro kosztuje około 2100 zł w wersji HC2 i niecałe 1100 zł w wersji Lite. Do tego należy dobrać kilka czujników, które zazwyczaj kosztują nie mniej niż 250 zł za sztukę. Jakkolwiek by zatem liczyć, trzeba być gotowym na wydatek co najmniej w okolicy 3000 zł. Całkiem sporo. Taniej byłoby w przypadku SmartThings: zestaw startowy (koncentrator, dwa czujniki kontaktronowe, gniazdko oraz czujnik ruchu) kosztuje 250 dol., a czasem nawet mniej, bo pojawiają się atrakcyjne zniżki.

Niestety, jest pewien problem. Otóż Samsung, podobnie jak większość światowych dostawców, nie oferuje swojego systemu SmartThings w Polsce. Jak wspominaliśmy, oznacza to problemy tak banalne jak brak stosowanego u nas gniazdka! Oczywiście, można próbować sprowadzić produkty korzystające z jednego standardu i liczyć na łut szczęścia przy ich zestawianiu, ale warto wcześniej zwrócić uwagę na kilka istotnych kwestii. Po pierwsze, najbardziej uniwersalny jest ZigBee o częstotliwości 2,4 GHz, ponieważ działa na całym globie. W przypadku niższych częstotliwości, a w takich pracuje Z-Wave, urządzenia z różnych regionów mogą być niekompatybilne. Po drugie, napięcie instalacji 240 V nie jest powszechne na całym świecie i część urządzeń, chociażby zasilany z sieci Nest Protect, nie zadziała w polskim domu. Oczywiście, takich niuansów jest więcej, więc lepiej nie kupować pochopnie.

Mamy na rynku przynajmniej kilka liczących się protokołów, które pomimo stabilnej sytuacji wciąż ze sobą rywalizują. Nadal nie można wykluczyć, że nagła zmiana doprowadzi do odejścia jednego z nich, co pokazuje chociażby nowy Thread i nadzieje, jakie wzbudza w jego promotorach. W pesymistycznym scenariuszu może się okazać, że kupione akcesoria staną się bezużyteczne w ciągu następnych paru lat. Z drugiej strony w zasadzie każdy nowy system stara się otwierać na świat z wykorzystaniem powszechnego narzędzia, którym jest domowy router. W takim przypadku, niezależnie od protokołu stosowanego do tworzenia połączeń pomiędzy czujnikami, dalej można liczyć na możliwość komunikacji z innymi rozwiązaniami.

To jest właśnie kierunek, który powinien być dalej rozwijany i który wart jest miana Internet of Things. Choć pojęcie to funkcjonuje w żargonie od dawna, do tej pory sprowadzało się do tego, że dany gadżet po prostu łączył się ze smartfonem. To trochę za mało, by można było mówić o prawdziwym internecie rzeczy. Racjonalne jest więc integrowanie różnych urządzeń na wyższym poziomie, z pominięciem stosowanych standardów. Mogą być w tym pomocne platformy takie, jak: Apple HomeKit, Google Weave/Brillo czy Building Management Platform Intela – rozwiązania, które też starają się wyjść ponad fizyczne produkty oraz ich zestawy. To oprogramowanie, które ma być dla takich urządzeń czymś w rodzaju uniwersalnego API lub ogólnego systemu operacyjnego. Takie kroki podejmowane są już teraz, co widać chociażby dzięki platformie SmartThings, ale ciągle brakuje jakiegoś czołowego rozwiązania, lub przynajmniej kilku powszechnie stosowanych i ze sobą kompatybilnych. Dopiero wtedy będzie można mówić o inteligentnym domu odpornym na fragmentację rynku.

Smart home (inteligentny dom) – podsumowanie

Na koniec zostawiliśmy najważniejsze pytanie: czy warto inwestować w Smart Home już teraz? Odpowiedź nie jest łatwa, bo zależy tak naprawdę od potrzeb. Jeden będzie potrzebował pełnej domowej automatyki, którą zaprojektuje się raz, by zapomnieć o jej rozbudowie po wdrożeniu. Pomijając koszty, już teraz można się o to pokusić, bo gotowe rozwiązania w istocie funkcjonują na rynku od wielu lat, a teraz są po prostu bardziej przystępne niż kiedyś, szczególnie w naszym regionie. Dla innego inteligentny dom może oznaczać chęć połączenia wszystkich swoich fajnych gadżetów. Chociaż zaczyna się to zmieniać, jeszcze trudno mówić o pełnej integracji i uniwersalnej komunikacji. Radzimy więc poczekać, tym bardziej że większość ciekawych urządzeń nie jest oficjalnie dostępna w Polsce.

No i w końcu nasz trzeci użytkownik Smart Home, który chciałby te rozwiązania sprawdzić w wybranym zastosowaniu. Tutaj odpowiedź wydaje się najprostsza, bo gdy zaspokaja się konkretną potrzebę, łatwiej znaleźć i sprawdzić coś, co będzie zarazem odpowiadało użytkownikowi i zapewniało możliwości rozbudowy. Dobrym przykładem są inteligentne żarówki. O ile mamy do czynienia z czołowym producentem i systemem, który ma mostek łączący z domową siecią, możemy bezpiecznie założyć, że będzie on obsługiwany przez inne rozwiązania do smart-domów. Zalecamy właśnie takie racjonalne podejście, bo niezależnie od tego, która część życia jest automatyzowana, użytkownik nie powinien w przyszłości czuć się przez to ograniczony. A może się przecież zdarzyć, że złapie bakcyla i na tej podstawie stworzy cały system.

Jest też alternatywna ścieżka, która powoli zaczyna rysować się na horyzoncie i która ma potencjał, by dotrzeć, niejako tylnymi drzwiami, pod strzechy. To oferowanie rozwiązań inteligentnego domu jako usługi. Jako przykład podamy usługę Tauron Smart Home, oferowaną przez polskiego dostawcę energii elektrycznej. Na początku tego roku uruchomiony został pilotażowy program Smart Home. Na starcie dostępne było tylko inteligentne gniazdko, ale harmonogram projektu zakładał wdrożenie następnych składowych całego systemu. Podsumowanie pilotażu jeszcze nie jest dostępne, ale samo jego przeprowadzenie może sugerować, że już niedługo inteligentny dom nie będzie musiał być dużą jednorazową inwestycją, lecz zapewni go na przykład dodatkowa opłata doliczana do rachunku za prąd, telewizję lub telefon. Jeśli jesteś ostrożny, cenisz sobie komfort i nie ekscytujesz się za bardzo kwestiami technicznymi, to warto, żebyś poczekał tych kilka miesięcy i obserwował dalszy rozwój wypadków.