Casa Inteligente - Repensando

Na Habré já havia várias publicações sobre como os especialistas em TI constroem casas para si e o que vem disso.

Quero compartilhar minha experiência ("projeto de teste").

Construir sua própria casa (especialmente se você fizer isso por si mesmo) é uma informação extremamente volumosa, por isso vou falar mais sobre sistemas de TI (somos todos iguais em Habré e não em FH, embora também exista um tópico) .

Antecedentes

Já faz algum tempo que nos mudamos da metrópole "mais perto da natureza". A moradia (nossa escolha na época) parecia ser a opção ideal - não um apartamento em um prédio de apartamentos, mas ainda não uma casa de campo - um "teste para uma vida no campo" ideal. Ao mesmo tempo, existe um “pedaço de terra” e todas as comunicações centrais, dois andares e sem problemas de estacionamento.

Mas logo percebemos que o "campo" é ótimo para nós, mas a presença de "vizinhos próximos" não nos convém.

Uma longa e minuciosa busca por um site adequado foi iniciada (esse é geralmente um tópico separado - existem muitas nuances), mas "quem procura sempre encontrará". Encontrado (25 acres, LPH, 3 fases (15 kW)). Comprado.

E aqui começou ...

Comprar e sair do site "como está" não é sobre nós. Eles começaram a dominá-lo lentamente - removeram as árvores extras, organizaram a entrada, construíram uma cerca (por conta própria, não havia dinheiro sobrando depois de comprar o local) ...

Ficou imediatamente claro para construir uma casa - você precisa vender uma casa na cidade. O processo de venda é muito lento (o imobiliário suburbano é muito difícil).

Para que “não fosse entediante”, eles decidiram construir uma pequena casa de hóspedes, que poderia ser usada mais tarde em vez de um apartamento alugado pelo período de construção da casa principal e depois que a casa foi construída como um “armário fora da casa com todas as comodidades” (bem, como uma casa de hóspedes também, é claro: )). Ao mesmo tempo, para testar as tecnologias de construção e fazer uma casa inteligente de "teste".

Prédio

Como esta casa é uma “convidada” e é um “aquecimento” antes da construção da casa principal, decidimos construí-la usando a tecnologia de estrutura (a versão norte-americana).

A escolha da tecnologia de construção foi feita com base em duas hipóteses: “rápida” e “barata”.
O postulado é “rápido” - sim, é verdade (sujeito a financiamento suficiente), mas “barato” - não se justificou (“o bem não acontece barato” - se tudo for feito corretamente de acordo com a tecnologia e “por si mesmo”, sairá muito caro).

Hoje a casa fica assim:



O porão ainda não foi concluído - aqui a neve derreterá e tudo secará, depois cuidaremos disso.

Brevemente sobre os sistemas de engenharia da casa:

• Ventilação forçada com recuperação de calor.
• Aquecimento - (apenas) piso radiante elétrico.
• Abastecimento de água fria - bem.
• A água quente vem de uma caldeira elétrica.
• Esgoto - VOC.
• Ar condicionado - sistema split (ainda não instalado, mas todas as linhas necessárias foram estabelecidas nos estágios iniciais da construção).

Na verdade, nada de interessante para a TI aconteceu durante a própria construção - o processo normal de construção (embora eu esteja mentindo: quando ainda não havia um banheiro temporário, a óptica já havia sido encaminhada, um roteador foi instalado e um sistema de vigilância por vídeo foi lançado).

Se você está interessado no processo de construção em si - aqui está o meu tópico sobre o SF .

De acordo com a sua experiência (já realizada) - pense em todos os seus sistemas várias iterações à frente, para não esquecer de fazer todos os "indicadores" necessários ("mangas" para a entrada de cabos, pense em onde os vários equipamentos estarão e quanto serão; descubra como os trilhos serão) etc. - facilitará bastante a vida quando se trata de sistemas de engenharia). Pensar no "Plano B" também não será prejudicial (é melhor ter 1-2 opções de fallback para que você possa reproduzir rapidamente a decisão).

Uma pequena casa (de teste) tornou possível implementar e testar a abordagem desenvolvida em minha cabeça nos últimos 6-8 anos da minha vida em uma casa da cidade (onde o desenvolvedor fez praticamente todos os sistemas de engenharia por mim, e isso impôs certas restrições ao sistema de “casa inteligente” (UD) que experimentei lenta mas seguramente na minha "bela metade"):

- Pare de zombar de mim: não sei como usar os interruptores - eles são diferentes em diferentes andares - aqui você precisa pressionar e aqui - coloque o dedo para baixo.
"Se a luz acender novamente à noite, vou arrancar algo!"
- Você muda os interruptores mais rápido do que eu tenho tempo para me acostumar com eles!
- Por que precisamos de controle de voz? Eu não vou usá-lo!

Como aqui eu já não tinha restrições (na forma de um construtor) - todos os sistemas foram feitos como eu entendi.

Como resultado, toda a eletricidade foi fabricada de maneira um pouco convencional: não há um único interruptor “clássico” na casa e toda a fiação é feita por uma “estrela” centralizada no painel elétrico.

É assim:


A topologia em “estrela” tornou possível organizar as unidades controladas no painel elétrico e agora você pode “dirigir” com qualquer “viga” que desejar (como “dirigir” é um tópico separado, mais sobre isso posteriormente).

Obviamente, nem todas as cargas precisam ser trocadas por módulos gerenciados. Parte do equipamento passa pelas habituais "máquinas" (geladeira, fogão, "servidor" (sim, não "atiramos em nossas próprias pernas"), uma máquina de lavar etc.)

Enquanto a construção estava em andamento e envolvida na decoração - tirei a porta da caixa elétrica e apertei o dedo no botão direito para ligar esta ou aquela corrente.

Em geral, para ser sincero, compliquei demais o sistema - agora, após vários meses de operação, vejo que era possível facilitar um pouco (alguns consumidores, que dividi pela possibilidade de gerenciamento separado, podiam ser combinados em grupos), mas em geral - A abordagem se justificou completamente e permitiu resolver todos os problemas que surgiam.

Quando quase tudo estava pronto, a infraestrutura de TI real começou a se desdobrar em casa:

• Roteador Mikrotik (canal de backup via LTE, vpn, capsman, monitoramento e tudo mais).
• Duas redes WiFi diferentes - pontos de acesso fisicamente diferentes (uma rede para dispositivos IoT e outra para usuários comuns (geralmente para usuários "comuns" - duas redes: 2,4 e 5 GHz)), você precisaria criar outra "rede de convidados". .).
• Servidor de automação residencial (o "coração" da "casa inteligente").
• NAS Synology.
• Ininterrupta ...

A maior parte do "ferro" já estava em estoque e foi removida da casa.

E aqui já começa a "mente" em casa.

Listar tudo levará muito tempo, mas a essência é a mesma em todos os lugares - o próprio sistema detecta e reage a alguns eventos / parâmetros sem intervenção humana. Aqui estão alguns cenários óbvios (e não tão) que foram automatizados:

"Ele veio" ©

Clima

• Modo dia / noite (com controle conveniente, de acordo com a programação e os níveis desejados de aquecimento / resfriamento).
• Se os proprietários saírem, coloque o sistema no "modo noturno" para economizar eletricidade.
• Termostato para controlar o piso quente (isto é, não apenas a temperatura confortável do piso quente é definida, mas também a temperatura ambiente desejada).

Iluminação

• Todos saíram - para apagar as luzes da casa.
• À noite, acenda a luz no banheiro quando detectar um movimento (NÃO acenda as luzes à noite para não “acordar”;)).
• No corredor à noite, acenda a luz noturna quando detectar movimento.
• Imitação da "atividade leve" usual dos proprietários na sua ausência (se necessário).
• Quando os proprietários retornarem no escuro - acenda a luz de "boas-vindas" na varanda e no corredor (o último - pelo sensor de porta aberta).

Eletricidade

• Se todos saírem, desligue os soquetes “desnecessários” (não lembre-se de “desligou o ferro ou não?”). Após o retorno dos proprietários - "volte como era".
• Ligue o toalheiro aquecido elétrico por 2 horas se a umidade do banheiro tiver aumentado acima de 70% (alguém entrou no chuveiro e definitivamente secará a toalha depois disso).
• Desligue o cabo de aquecimento no tubo de abastecimento de água se a temperatura externa estiver acima de 5 graus.

Obviamente, essa é apenas a “parte superior do iceberg” de acordo com os subsistemas fornecidos, mas existem outras áreas (como “Proteção”, “Informação” etc.).

Alguém pode dizer por que se preocupar com uma "casa inteligente" - basta comprar sensores de movimento, termostatos etc. na Leroy Merlin (obi, codin terra, K-rauta - sublinhe conforme necessário). - e resolva os mesmos problemas (embora não tão elegantemente). E, de certa forma, estará certo, mas se for feito com sabedoria, é possível "dobrar" usar as mesmas coisas. Por exemplo, o sensor de movimento no corredor pode ser um "ativador" da luz noturna quando os proprietários estão em casa e um "sensor de movimento" para o sistema de segurança (quando não há proprietários). Sim, e "apetite vem com a comida" - tenho certeza de que longe de todos os cenários possíveis são identificados e automatizados.

A propósito, a “metade bonita” agora é uma “locomotiva” ativa nos processos de automação e, além disso, nas formulações:

"E por que ainda não temos automaticamente ... (a seguir é uma descrição verbal de algum cenário)?"

Então, com os interruptores, e daí?

Apesar de não haver um único interruptor físico em casa (não contamos interruptores e botões no painel elétrico), não há dificuldades em ligar / desligar.

E isso acontece porque a luz pode ser acesa das seguintes maneiras:

• Um interruptor sem fio (“botão sem fio”), colado na parede em um local conveniente (no mesmo local onde deveria estar o interruptor “simples”).
• "Oi Siri! Ligue o lustre ”(diz Apple Watch, MacBook, iPhone / iPad).
• “Ei, Google! Acenda as luzes na cozinha ”(você pode solicitar um telefone Android e um“ alto-falante inteligente ”- eu tenho um Google Home Mini).
• “Alexa, apague a luz na sala de estar” (Echo Dot da Amazon).
• Aplicativo doméstico (iPhone / iPad / MacBook / AppleWatch).
• Aplicativo Smartwatch.
• Aplicativo em um telefone / tablet Android.
• ... (Certamente esqueci outra coisa;)

I.e. apesar da ausência de um comutador, suas funções estão disponíveis e há muito mais maneiras de "alternar" do que quando se usa a solução clássica.

Naturalmente, tudo funciona localmente (dentro de casa) e remotamente (o mais importante, a Internet deve ser).

O Google Assistant e o Amazon Alexa - no momento não são donos dos “grandes e poderosos”, mas no lado do Google, acho que a situação mudará em breve - no “modo beta”, a coluna já reconhecia bastante o russo e falava em russo. o gerenciamento doméstico inteligente não funcionou, mas essas são provavelmente dificuldades temporárias.

Integração

Além disso, torna-se ainda mais interessante - os limites entre os sistemas lentamente começaram a "embaçar".

Sistema de CFTV -> UD

Por exemplo, eu (até agora) tenho uma câmera IP caprichosa que pode "cair" a qualquer período arbitrário de tempo - antes de ser configurada para a regra de reiniciar uma vez por dia por conta própria. Então, ela conseguiu sair para uma reinicialização e não retornar. Claro, isso aconteceu quando eu estava a vários milhares de quilômetros de casa ...

Então eu não poderia deixar essa situação.

A seguinte solução foi inventada: A Synology no sistema de videovigilância há pouco tempo teve a oportunidade de usar consultas em sistemas "externos".

Estabeleci uma regra simples: "se a conexão com a câmera de destino for perdida, envie uma solicitação ao sistema doméstico inteligente para que este reinicie a câmera com energia" (ele corrompeu a energia do injetor PoE usando uma "tomada inteligente").

Voila! Isso funciona! Auto-reinício regular da câmera - bloqueado por desnecessário.


A propósito, exatamente pelo mesmo princípio, é possível fazer uma câmera de vigilância - um "sensor de movimento" no sistema UD.

UD -> Vigilância por vídeo

Outra tarefa - ilustra a interação "na direção oposta": quando os proprietários da casa desligam as câmeras de CFTV localizadas dentro da casa (as câmeras são instaladas no interior porque gostamos de viajar: é bom "olhar para casa" de algum lugar distante e verificar se está tudo bem e espiar lá, que o aspirador de pó robô está funcionando, mas não encolhido em algum lugar no canto e está se afastando;)).

Nesta tarefa, a “casa inteligente” (com base em dados geográficos) determina se alguma família está “próxima” e, nesse caso, inicia a transição do sistema de vigilância por vídeo para o “Modo Casa”, no qual parte das câmeras é desligada.

Análise de dados

Nenhum sistema sério pode ficar sem sensores (tipos completamente diferentes) e um sistema de armazenamento para seus dados - eis a possibilidade de análise multivariada.

Por exemplo, em algum momento da casa, uma coisa desagradável foi descoberta - o fundo das janelas começou a "suar", também foi encontrada condensação no final da porta da frente (condensação pesada). Eles começaram a procurar um motivo - uma pesquisa nos fóruns, a aplicação de algumas medidas preventivas - não deu resultado. Mas tudo acabou sendo simples - bastava olhar as leituras do sensor de umidade na sala - a umidade em algum momento aumentou de 10 a 15% em relação ao estado usual. Com os novos dados, a solução ficou mais fácil de encontrar - no PF no tópico sobre ventilação, sugeriu-se que essas são conseqüências da presença de "excesso" de ar no interior da unidade recuperadora, o que levou a um excesso de "entrada" sobre o "escape". Outra razão possível para isso é um filtro entupido dentro do sistema de ventilação.

Aconteceu que é exatamente assim: substituir os filtros e dimensionar alguns locais críticos com fita de vedação no bloco do recuperador resolveu completamente o nosso problema - o condensado desapareceu em todos os lugares (e a umidade voltou aos valores normais).

Também é interessante observar a reação do sistema ao alterar os parâmetros de automação: por exemplo, como a alteração no valor do termostato no circuito de aquecimento de piso afeta seu consumo elétrico?

Infelizmente, no momento, praticamente não há tempo para análise, mas os dados estão sendo acumulados ...

Para ser sincero, já quero dar algumas dessas coisas à IA;) - deixe-as analisar e sugerir os valores mais ideais.

É uma pena que até agora isso seja apenas do reino da fantasia.

Hardware e software

Neste artigo, evito deliberadamente alguns detalhes técnicos e não dou recomendações específicas sobre hardware e software (embora eu possa, é claro) - isso não é muito importante, o principal é os princípios (que podem ser aplicados em praticamente qualquer sistema moderno com vários graus de conveniência implementação).

Para mim, na “casa inteligente”, as seguintes coisas são importantes:

• Independência dos processos de automação das “nuvens” externas (todos os processos automáticos devem funcionar mesmo se não houver acesso à Internet).
• Variabilidade do equipamento (não se limite apenas a produtos de apenas um fabricante - você deve poder integrar dispositivos de diferentes fornecedores entre si).
• Uma variedade de métodos de controle (Web, aplicativos, controle de voz (Siri, Assistente do Google, Amazon Alexa) - quem sabe como na vida real (e em tempo real) será mais conveniente usar?).
• A flexibilidade de criar várias automações (linguagem de script de script desenvolvida - para que essa pequena coisa não possa ofuscar o "vôo da fantasia" na descrição dos processos).
• A relevância dos estados dentro do sistema (quando eu estava começando a "mergulhar no tópico", alguns dos dispositivos geralmente não tinham feedback (livolo, por exemplo), depois houve feedback (com uma mudança de dispositivo, é claro), mas muitas vezes a relevância dos status era uma grande questão - teve que verificar).
• Atrasos mínimos (o tempo entre dar um comando / "pressionar um botão" e a reação visível do sistema deve ser o menor possível, para que isso não cause desconforto temporário da operação).
• Previsibilidade e estabilidade (nenhum "tambor" não autorizado ligando / desligando a luz (especialmente à noite;)) não deve ser).

Obviamente, qualquer sistema UD (e qualquer sistema crítico de TI) deve ser copiado e copiado (não preciso falar sobre isso;)).

Conclusão

De um modo geral, "repensar" não é a palavra certa no nome, é "desenvolvimento": nos últimos 6 anos, a partir do momento em que escrevi :

Para mim, uma “casa inteligente” é quando existe algum tipo de área problemática na vida cotidiana, pois é feita uma solução que começa a funcionar sem intervenção humana e permite que você esqueça essa área problemática por pelo menos um longo tempo e, idealmente - para sempre.

minha opinião não mudou. O princípio permaneceu o mesmo , apenas os sistemas se tornaram mais complexos e interessantes, o hardware mudou (várias vezes), a esfera de influência e a área de responsabilidade da “casa inteligente” aumentaram.

PS e vendemos a moradia e estamos nos preparando para construir a casa principal ...