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Por que lâmpadas inteligentes! = Casa inteligente ou um pouco sobre hubs e sistemas

Eu quero falar com você sobre dor. Sobre um tópico que tem sido muito popular ultimamente e que se tornou em parte um assunto de especulação, omissões e, muitas vezes, engano total. Eu quero falar sobre casas inteligentes.


O que é uma casa inteligente? Ao contrário das garantias de alguns fabricantes, essa não é "a capacidade de desligar a luz do telefone". Uma casa inteligente é algo que alivia a dor de cabeça daqueles que vivem nela. Qual é a inteligência de desligar a luz de um smartphone? Para o usuário, este é apenas mais um interruptor, o mesmo que um interruptor de parede, apenas toque e geralmente está no seu bolso. Se, para acender a luz na sala, o usuário ainda precisa perceber o fato de que “você precisa acender a luz”, entender, descobrir onde fica o interruptor e só então cutucá-lo, então a inteligência da casa não vale nada. E aqui não há diferença onde exatamente o interruptor está localizado, que deve ser espetado - na parede, pendurado nas chaves na forma de um chaveiro ou deitado como um smartphone no seu bolso.
Não. "Inteligência" em casa é quando uma pessoa nem precisa pensar em acender a luz, mas ela se acende.
Quando você não precisa se lembrar, ao sair de casa, diminua a temperatura do aquecimento e apague todas as luzes. Quando o ar condicionado no verão e o aquecedor no inverno são ligados um pouco antes de voltar para casa. Quando à noite, a caminho do banheiro, a luz se acende com um brilho baixo, para não atingir os olhos. Quando tudo isso é controlado a partir de uma única interface ... pare. Eu acho que corri um pouco à frente. Vamos falar um pouco sobre como você pode determinar aproximadamente o quão inteligente é sua casa.


Convencionalmente, a tecnologia de casa inteligente pode ser dividida em vários "estágios". Eu direi antecipadamente que essa distinção não é usada em nenhum lugar, exceto neste artigo, e serve apenas para demonstrar as diferenças entre os diferentes sistemas.
► Primeira etapa

O primeiro estágio são sistemas completamente "estúpidos", quando o interruptor controla o dispositivo diretamente. Nível "zero". O máximo em que você pode fazer algo inteligente aqui é através de interruptores , com os quais você pode fazer algo insanamente legal - descer o corredor, acender a luz com um interruptor no início e depois desligar no final. Moda sarcasmo.
O principal critério pelo qual os sistemas podem ser atribuídos a esse "primeiro estágio" condicional é que cada dispositivo tenha um comutador que o controla. Os dispositivos só podem controlar por si mesmos, com base na lógica interna (como o refrigerador liga e desliga automaticamente, mantendo a temperatura desejada).

► Segundo Passo

O segundo estágio pode ser chamado de circuitos em diferentes relés . Aqui já é possível tornar a lógica mais complicada, por exemplo, os botões "Ativar tudo" e "Desativar tudo". Isso também inclui lâmpadas com sensores de movimento ou, por exemplo, uma porta de garagem com controle remoto via rádio.
O critério para esta etapa é o controle separado de cada tipo de dispositivo. Se for um interruptor de luz, ele controla apenas a luz. Se houver um sensor de movimento na lâmpada, ele controlará apenas essa lâmpada e nada mais. Você deseja que o purificador de ar funcione apenas quando ninguém estiver no banheiro - é necessário comprar um purificador de ar com sensor de movimento e eles trabalharão com a lâmpada independentemente um do outro. Você pode controlar a porta da garagem somente a partir da porta da garagem. Se quiser desligar a luz remotamente, será necessário um segundo controle remoto para a luz. Se você tiver dois aparelhos de ar condicionado em casa - será forçado a controlá-los separadamente.
Usando, por exemplo, PLC , você pode fazer algo como 2.1 - com lógica simples e temporizadores, mas ainda não haverá um sistema único.

► Terceira etapa

A terceira etapa das casas "inteligentes" - casas construídas (no todo ou em parte) em diferentes ônibus - por exemplo, DALI, KNX, MODBUS, CAN e assim por diante (embora eu nunca tenha visto casas inteligentes no MODBUS e CAN - são protocolos industriais, afiado um pouco por outro). Esses sistemas já são muito mais inteligentes - devido ao fato de que todos os dispositivos têm uma única interface e padrão de comunicação, eles já podem se comunicar muito mais.
Por exemplo, interruptores, lâmpadas, controladores de persianas, controlador de portão, ar condicionado e irrigação automática podem ser conectados ao barramento KNX ao mesmo tempo.
O principal atributo dessa geração é o gerenciamento universal. Os dispositivos já podem controlar outros dispositivos. Não existe mais o conceito de "interruptor de luz", existe simplesmente um "interruptor". O mesmo controle remoto de parede pode controlar igualmente os lustres da sala de estar e a temperatura do ar condicionado ou do piso radiante. Com o mesmo controle remoto, você pode ajustar o volume do alto-falante e abrir a porta da garagem - tudo depende de quais endereços de controle são inseridos no controle remoto durante a configuração. E os dispositivos podem ser controlados não apenas pelo controle remoto - apenas o mesmo comando "acender a luz" também pode ser enviado pelo sensor de movimento.
A propósito, neste caso, apenas um precisará de um sensor de movimento e todos os outros dispositivos poderão usar seus dados, uma vez que estão no mesmo barramento com ele. A desvantagem desse sistema é que ele não é muito extensível - os endereços dos consoles e dispositivos executivos são codificados na memória de cada dispositivo e, sem o conhecimento do sistema e do software específico para configuração, você não pode mais alterar facilmente a configuração do sistema. Se você não entender isso, para alterar a função do comutador, será necessário chamar os instaladores do seu sistema doméstico inteligente.
Outra desvantagem é que esses sistemas geralmente são fragmentados - cada dispositivo sabe apenas o que precisa. O termostato, por exemplo, sabe sobre a temperatura na rua, sobre a umidade da casa, mas desconhece completamente o consumo atual de energia do apartamento e se o fogão da cozinha está ligado.
Parece, por que o termostato sabe se o fogão está ligado na cozinha? Mas não, no caso de uma casa grande com vários aparelhos de ar condicionado, pode ocorrer uma situação em que a inclusão de três aparelhos de ar condicionado, uma chaleira, uma bomba e ladrilhos simplesmente nocauteará a máquina na entrada da casa. Portanto, antes de ligar o próximo poderoso consumidor de energia, seria bom descobrir qual corrente todos os outros dispositivos já estão consumindo e desligar algo de pouca importância ou esperar.
As desvantagens deste sistema incluem o fato de que, para qualquer nova funcionalidade, é necessário adicionar blocos adicionais a ele. Queremos acender a luz de acordo com um cronômetro complexo - compramos, instalamos e configuramos um cronômetro. Queremos controle do telefone - precisamos de uma unidade adicional para fazer a interface do barramento com algum protocolo de rede - Ethernet ou WiFi.

Assim, estamos passando suavemente para o quarto estágio dos sistemas inteligentes - um sistema com um controlador central. É claro que essa divisão é muito arbitrária, porque na vida, como eu disse, na maioria das vezes existem híbridos das opções acima. Por exemplo, quando em uma sala os interruptores, controladores de iluminação e cortinas são conectados ao KNX, na cozinha uma lâmpada controlada por um smartphone, o PLC e um monte de relés controlam a caldeira no porão e, na varanda, a luz é ligada por um interruptor. Onde incluir esse híbrido - eu não sei.
Então, sistemas com um controlador central.

► quarta etapa


Como reconhecê-los é claro pelo nome - eles são distinguidos por um determinado hub, um dispositivo central que contém toda a lógica. Os interruptores nas paredes não fornecem mais energia para a lâmpada e nem enviam o comando acender para a lâmpada. Eles informam o controlador "Pressionando um botão no interruptor número 1", e o controlador, recebendo esta mensagem, verifica sua lógica e envia um comando diretamente ao dispositivo: "fonte de alimentação número 2, acenda a lâmpada número 1".
E, é claro, a lógica do controlador não se limita à comparação primitiva do “botão número 1 - lâmpada número 3”. Ele pode incluir scripts arbitrariamente complexos que processam informações dos sensores, por exemplo: "SE o botão for pressionado, e o sensor na rua disser que está escuro lá, acenda a luz no corredor e na rua. Se o botão for pressionado, e o sensor na rua indicar que há luz lá, acenda apenas no corredor. Apague todas as luzes em cinco minutos.
Em geral, você pode simplesmente adicionar todas as saídas e todas as entradas ao controlador e simplesmente escrever qualquer lógica:
1) Processar dados dos sensores de movimento. Quando ninguém está em casa - funções de segurança. Quando a casa estiver desarmada, acenda automaticamente as luzes do vaso sanitário e do corredor.
2) Receba dados dos sensores de temperatura e controle a caldeira de aquecimento e o aquecimento do piso. Com as informações dos sensores de movimento, o controlador sabe se há pessoas em casa e, se não houver, reduz a temperatura para economizar combustível. E quando a caldeira quebra, ele percebe uma queda acentuada de temperatura e notifica o proprietário, impedindo o degelo do sistema de aquecimento. No verão, o mesmo controlador liga o ar condicionado uma hora antes da chegada do proprietário, por um lado economizando energia e, por outro lado, proporcionando um lar fresco.

Além disso, o controlador facilita a conexão (e mais barata) de sistemas diferentes - por exemplo, os sensores podem funcionar no Z-Wave, os botões nas paredes do EnOcean, os dados dos dispositivos do usuário podem ser coletados no BLE e as lâmpadas podem ser controladas no DALI.

O ponto negativo desse sistema, talvez, é apenas que, se o controlador central desligar, a casa não se tornará estúpida, torna-se impossível viver nela. Portanto, a estabilidade se torna um fator bastante importante na escolha do controlador. Pela estabilidade do trabalho, quero dizer tanto a suavidade da parte do software quanto o design do ferro no cálculo para o trabalho ininterrupto contínuo por muitos anos sem a necessidade de verificar e executar a manutenção.

É claro que, com vários truques, você pode evitar a situação "o controlador morreu, e agora não podemos acender a luz nem abrir a água (porque o sensor de vazamento também está ligado ao controlador)". A solução mais simples é adicionar comutadores “manuais” ao sistema, que enviará comandos aos sistemas, ignorando o controlador. Eles não serão usados ​​na vida cotidiana, mas em uma situação problemática, você sempre pode abrir o escudo e acender a luz.

Exemplo da vida real:
Mail.ru, : DALI , Logic Machine 2. :

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► O que fazemos

Na verdade, é hora de nos apresentarmos. Somos a empresa Embedded Systems, que desenvolve controladores para automação e residências inteligentes, conhecidos no mercado sob a marca Logic Machine.

Logic Machine Re: actor 3 controller

Fazemos isso há 18 anos e esperamos ter acumulado muita experiência tanto na compreensão de quais dispositivos e usuários precisam do mercado quanto no desenvolvimento de sistemas embarcados.
Agora, queremos falar sobre o nosso novo projeto - Logic Machine Wall, um controlador para automação residencial "pequena".
imagem
Diferentemente dos irmãos mais velhos, ele é mais focado em protocolos sem fio - Z-wave, BLE, EnOcean e, com fio, possui apenas OneWire e Ethernet. Devido ao abandono dos protocolos industriais (KNX, Dali, Modbus), seu custo diminuiu (se comparado com os controladores "seniores", quase dez vezes) e ficou disponível para qualquer casa inteligente entusiasta.

O que nosso controlador contrasta com os concorrentes - hubs da Archos, Z-Wave.Me , Prestigio, Wink, SmartThings, Iris e assim por diante?

►Em primeiro lugar, uma solução elegante para transferir dados dentro do sistema é uma tecnologia de objetos retirada do protocolo industrial KNX. Sem variáveis, bancos de dados de acesso direto, arquivos para manter o estado entre as reinicializações, nada a observar. Mas, ao mesmo tempo, flexibilidade e conveniência.
Objetos, para simplificar, são variáveis ​​globais do sistema que possuem um endereço, nome, tipo de dados, conteúdo e mais algumas configurações.

Exemplo: página de objeto no painel de controle do meu LM residencial

O que é importante: os objetos têm tipos estritamente definidos (por exemplo, booleano, 2 bits, escala, ângulo, cor RGB, data de 3 bytes e assim por diante) que determinam parcialmente o que pode ser feito com esse objeto: se for booleano, poderá ser switch, if scale - defina o valor de 1 a 100, se RGB color, selecione uma cor. Isso permite criar e modificar visualizações de maneira rápida e fácil, além de transferir dados dentro do sistema, sem se distrair criando seus próprios padrões.

► Em segundo lugar, uma solução muito flexível para criar lógica personalizada é um sistema de script. Scripts são programas na linguagem Lua , que são bastante simples e já conseguiram obter reconhecimento em vários campos - de sistemas embarcados a mecanismos de jogos.

Exemplo: parte de um script que processa a lógica de acender a luz em casa.Por

um lado, essa maneira de programar a lógica é mais difícil de aprender do que escolher em um menu, como o descrito aqui . Por outro lado, os scripts completos oferecem uma flexibilidade muito grande na construção da lógica - em um script você pode coletar uma dúzia de parâmetros, solicitar um servidor externo, calcular imediatamente tudo e acender a luz ou o aquecimento.

►Em terceiro lugar, o sistema de criação de visualização. Devido a soluções interessantes (que discutirei mais adiante), é simples e flexível. A visualização mais simples pode ser feita em literalmente 5 minutos, e ficará bem em um computador e em um telefone. Para fazer isso, basta indicar quais objetos devem estar presentes nele e o próprio sistema fará o resto.

Exemplo: a chamada "visualização por toque", que levou cerca de 10 minutos para ser criada. Um

nível mais alto fornece um campo no qual você pode organizar imagens, objetos, texto, links externos, fluxos mjpeg de câmeras de vigilância, quadros e assim por diante.
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Exemplo: visualização customizada complexa

Bem, finalmente, se você precisar de algo mais, poderá gerar páginas HTML manualmente usando a mesma linguagem Lua e gerenciar o conteúdo que desejar, até sites multiusuários complexos com o Ajax.

► Quarto, para conectar dispositivos externos, existe uma interface de driver universal que permite (usando o mesmo Lua) escrever interfaces de interação fáceis com outros sistemas e dispositivos que se conectam via BLE, TCP, HTTP e outros protocolos. Certamente o consideraremos nos seguintes artigos.

Resumindo o exposto, é possível imaginar um sistema doméstico “inteligente” de uma forma muito simplificada com o seguinte esquema:

Vemos aqui várias tarefas diversas que podem ser facilmente resolvidas com a ajuda do LM. O primeiro é a integração de diferentes protocolos. O sensor de luz é conectado via Z-Wave e o dimmer sem fio é conectado via BLE. Um servidor de estatísticas / monitoramento externo recebe dados via TCP e a visualização de dispositivos conectados funciona via HTTP. E no nível mais baixo, tudo se transforma em objetos universais com os quais você pode fazer qualquer coisa.

No final, deixei mais alguns "chips" da nossa empresa, o que, para mim, será interessante para os usuários em potencial do nosso sistema:

► Soluções industriais
Inicialmente, chegamos a esse mercado com soluções industriais e, para nós, uma das características mais importantes dos dispositivos é a confiabilidade. Em condições em que a luz, o ACS e os sistemas de suporte à vida útil do edifício estão funcionando no seu equipamento, a falha do equipamento resulta em capacidade ociosa (seja uma instalação em que o sistema de ventilação falhou ou um escritório em que não há iluminação). Qualquer tempo de inatividade grave é uma reclamação ao instalador / integrador, que reduz automaticamente a confiança nos dispositivos do fabricante.
Em tais circunstâncias, qualquer fabricante aprende a tomar decisões confiáveis ​​ou sai do mercado e morre. Ainda estamos vivos.
Obviamente, para uso doméstico, a confiabilidade não desempenha mais um papel como, por exemplo, uma planta. Se o controlador quebrar em sua casa, quase sempre haverá tempo para substituir ou comprar um novo. No entanto, você deve admitir que é muito mais agradável perceber que o equipamento em sua casa tem a garantia de viver 10 anos do que pensar na obsolescência planejada.
Além disso, o conceito de confiabilidade implica não apenas a confiabilidade do ferro como tal, mas também a capacidade de restaurar o sistema mais rapidamente em caso de problemas. Isso também inclui ferramentas de backup / recuperação que permitem encomendar rapidamente um substituto para equipamentos mortos ou mortos.

► Suporte local
Uma das coisas mais importantes a aprender sobre as novas tecnologias é a documentação e o suporte. E com isso, e com outros, está tudo bem conosco: existem guias bastante detalhados para programadores e desenvolvedores, uma biblioteca de exemplos de código e soluções desenvolvidas, e os pontos principais da documentação existem em russo.

Nosso wiki local de documentação (estará disponível em breve).
Além disso, os principais desenvolvedores falam o russo ou entendem o idioma russo, o que tem um efeito muito positivo na velocidade da reação a perguntas realmente difíceis ou relatórios de erros.

► Não é um produto, mas uma plataforma
E não estamos limitados a simplesmente produzir um produto personalizado. Estamos criando uma plataforma, um ecossistema, dentro do qual os desenvolvedores podem criar projetos usando nossos controladores. Nunca diremos "aqui está a interface do usuário, mas tudo isso é mais profundo - você não pode tocá-la". Prestamos atenção às necessidades de cada desenvolvedor e estamos prontos para aceitar ofertas, ajudar, treinar e tomar decisões personalizadas (tanto no sentido do software quanto no hardware) para as necessidades dos clientes. Queremos oferecer aos desenvolvedores uma ferramenta que lhes permita ganhar dinheiro criando casas inteligentes para os clientes em nossas soluções - essencialmente, transformando as pessoas interessadas em mini-instaladores que podem fazer projetos interessantes de automação e residências inteligentes. Felizmente (como mostraremos em artigos futuros), isso não é nada difícil.

►Melhor ligar para Saul
Se você é desenvolvedor de hardware para uma casa inteligente e seu hardware já está à venda, escreva uma mensagem para mim em vvzvlad@gmail.com. Como parte do nosso programa Compatível e Compatível, celebramos parcerias com fabricantes e fornecedores de dispositivos domésticos inteligentes, fornecendo APIs e SDKs para drivers de gravação, aconselhamos no processo de gravação de drivers e, após o término do trabalho, adicionamos o driver ao suprimento de controlador padrão e seus dispositivos à lista de compatíveis. Depois disso, você também pode colocar a placa de identificação “Compatível com LM” em seus produtos.
Se você possui apenas planos para o desenvolvimento de dispositivos domésticos inteligentes, escreva-me para vvzvlad@gmail.com. Diremos a você como criar dispositivos com a funcionalidade máxima, ajudamos com conselhos, responderemos a perguntas frequentes para que esses dispositivos não funcionem :)
Se você é um instalador ou planeja se tornar um ... sim, adivinhou. Escreva! Temos cursos de treinamento em programação LM, onde você pode aprender e praticar o desenvolvimento.

Se você está interessado nos tópicos da Internet de dispositivos e casa inteligente, bem-vindo ao canal no telegrama: telegram.me/IOTandSmarthome

Source: https://habr.com/ru/post/pt390947/

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