Концепція розумного будинку 10 моментів

Я рекомендую цю статтю для тих, хто вперше стикається з розумним будинком і хоче зрозуміти основні переваги системи. У ній я поясню концепцію SmartESP і покажу які елементи управління матиме розумний будинок. Щоб заощадити Ваш час я не перераховуватиму абсолютно всі можливості, а зроблю акцент тільки на особливостях системи.

Перше. Розподілена система контролерів.

У SmartESP немає поняття головного контролера, до якого підключаються інші модулі або різні датчики та пристрої. Натомість використовується безліч недорогих і рівноправних контролерів, на яких встановлений модуль з чіпом ESP8266. До кожного з цих контролерів підключається свій набір датчиків та пристроїв.

Друге. Сегментація розумного будинку за проектами.

У SmartESP весь розумний будинок розбитий на окремі проекти. Кожен проект це окреме завдання. Наприклад, є проект «Клімат-контроль» і він займається обігрівом та вентиляцією. Зазвичай, це якесь приміщення. І скажемо, є інший проект «Сигналізація» і він займається контролем протипожежних датчиків та звуковими повідомленнями. Є інші проекти «Метеостанція», «Теплиця» тощо. Всі ці проекти самостійні розумні сегменти Вашого будинку, які можна збирати без певної послідовності.

Третє. Угруповання контролерів за проектами.

Кожен проект це група рівноправних, але необов'язково ідентичних контролерів. Припустимо, я вирішив зробити опалення квартири. У першій кімнаті у мене буде три обігрівачі, встановлені в різних місцях. Отже, у мене буде три окремі контролери, біля кожного обігрівача.

Крім цього, мені потрібно вимірювати температуру в кімнаті та керувати витяжкою чи вентилятором. У цьому випадку, я маю безліч варіантів. Я можу підключити лише один датчик температури до одного з контролерів для обігрівача, а можу використовувати три датчики температури, підключивши кожен до свого контролера. Тоді я отримуватиму більш усереднену та точну температуру по всій кімнаті.

Аналогічно і справа з вентилятором. Я також можу підключити його до одного з трьох контролерів, оскільки в проекті «Клімат-контроль» передбачено керування не лише обігрівачем, а й вентилятором або схожим на нього пристроєм. При цьому якщо вийшло так, що вентилятор знаходиться далеко від обігрівачів, то я можу додати ще й четвертий контролер, який керуватиме тільки цим вентилятором.

Звичайно такий стан речей поширюється не тільки на пристрої, але і на датчики температури. За бажанням, я можу додати і п'ятий, шостий, сьомий і так далі контролери, до яких будуть підключені тільки термодатчики та інші пристрої.

Всі ці контролери я можу об'єднати в рамках одного проекту, якби це був один універсальний контролер з різними датчиками та пристроями. Ось наприклад тут, для одного проекту визначено кілька контролерів і для кожного з них я можу задати якісь безпосередньо пристрої є на кожному. Коли йдеться про показники датчиків, то тут також задається і функція їх обробки.

Подібно я можу вчинити і коли перейду до опалення іншої кімнати. Я створю окремий проект і додам до цієї групи свій набір контролерів. У результаті маю кілька окремих проектів з опалення кожної кімнати зі своїм набором контролерів у кожній з них.

Однак, якщо скажемо я завтра передумаю, і захочу додати чи прибрати обігрівач чи вентилятор, то я зможу відповідно просто додати, видалити чи перенести контролери з однієї групи до іншої. Наприклад, можна за бажання об'єднати проекти. Або ж навпаки, винести окремий обігрівач у кімнаті в третій окремий проект, який працюватиме за особливим алгоритмом, відмінним від інших.

Що все це дає? Насамперед те, що ми отримуємо високу мобільність та динамічність проектів. Я можу розпочати проект опалення будинку з одного обігрівача, поступово додаючи інші у міру потреби та своїх можливостей. Плюс, я можу переміщати пристрої по кімнаті та виконувати різні перегрупування контролерів. Одним словом, мені необов'язковий генеральний проект всього одразу, де я повинен максимум передбачити і розрахувати. Це дуже зручно в тому випадку, коли Ви займаєтеся поступовим побудовою розумного будинку без капітального ремонту, просто автоматизуючи окремі функції у міру першочергової необхідності.

Четверте. Зручна та наочна автоматизація.

Як Ви вже зрозуміли, кожен проект має свою спеціалізацію і може поєднувати безліч однотипних контролерів. Крім цього, кожному проекту можна встановити свій набір режимів автоматизації. Власне, особисто для мене, сценарії автоматизації, це найголовніше в розумному домі. Мало толку бачити просто показники датчиків і вручну вмикати-вимикати пристрої. Першорядне завдання вдома стати розумним, а саме вміти досягати поставлених нами цілей.

І тут ключова особливість SmartESP полягає в тому, що він побудований за принципом спеціалізованих проектів. Наприклад, у нас є конкретний проект Клімат-контроль і відповідно для цього проекту розроблені як спеціалізована прошивка контролера, так і спеціальні форми, в яких зручно та наочно створюються конкретні завдання.

Це дуже важливий момент із моєї практики. Складання та встановлення контролерів, налаштування та підключення їх до сервера та інші складні процедури можуть виконувати технічні фахівці, але управління розумним будинком повинен здійснювати рядовий користувач. Причому можливості користувача не повинні зводитися до мінімуму, типу увімкнути-вимкнути або задати температуру.

Чесно кажучи, мене вкрай дратують огляди, коли при демонстрації розумного будинку показують: ось, дивіться тут, Ви можете змінювати температуру в будинку! Ви серйозно? Кому потрібно вручну туди-сюди міняти температуру в будинку? Усім нам потрібен насамперед комфорт та економія, а цього не можна досягти шляхом постійного сіпання терморегулятора, хай і дуже зручним способом.

Також не можна пропонувати користувачеві писати скрипти домашньої автоматизації, навіть якщо використовується наочна система їх візуалізації. Це складно і може викликати помилки недосвідченості. Саме тому в SmartESP і реалізовано концепцію спеціалізованих проектів. У цьому випадку користувач отримує готові складні алгоритми керування пристроями, а найголовніше бачить зрозумілі форми, де відображаються людські назви датчиків та пристроїв.

Ця форма називається завданням. Тут я можу визначити різні показники, які потрібно досягти або дотриматися. Цих завдань може бути декілька, кожна на відповідний час.

Наприклад, обігрівач може у різний час доби підтримувати різну температуру. Крім цього, може бути використана тактика поступової зміни температури, щоб уникнути дискомфорту перегрітого чи різкого холодного повітря. Не кажучи вже про те, що можна визначити складний механізм роботи обігрівача, щоб унеможливити інерційність його роботи та температурні стрибки.

У свою чергу управління кожним пристроєм об'єднуються в Режими. Ви можете створити ряд режимів для кожного проекту. Наприклад, це може бути звичайний режим, коли виконуються звичайні завдання зі створення комфортного клімату в кімнаті, а також інший режим, коли Ви не будете тривалий час. У цьому випадку завдання комфорту змінюються на завдання з економії.

Як ви вже зрозуміли, перемикання режимів миттєво змінює набір завдань для кожного пристрою. Це дійсно зручно і швидко робити скажімо через програму на смартфоні. Тому, якщо хтось запропонує Вам автоматизацію обігріву по простому принципу увімкнути-вимкнути обігрівач, виходячи з поточної температури, будьте обережні! Домашня автоматизація має бути функціональною і наочною, так щоб користувач зміг з нею швидко розібратися і керував насамперед стратегіями, а не показниками.

П'яте. Багаторівнева безпека.

У SmartESP реалізовано безпеку на різних рівнях. Насамперед, найменший рівень безпеки закладено у кожен контролер. Тобто, по суті, кожен керований пристрій має свій вузол безпеки, який не залежить від зв'язку з сервером або одного головного контролера.

Наприклад, якщо у Вас в кімнаті три контролери для трьох обігрівачів, то для кожного саме для кожного з них можна задати свій режим автономності. Він буде активуватися автоматично, коли перестане працювати будь-що: або Wi-Fi мережу або роутер, або кабель до роутера, або провайдер або сервер або щось інше.

Кожен із цих трьох обігрівачів працюватиме незалежно один від одного і до тих пір, поки на нього подається харчування. Так, звичайно, це буде аварійний режим підтримки якоїсь температури в критичному інтервалі, але в будь-якому випадку — Ви уникнете катастрофи.

Наступний рівень безпеки полягає в тому, що кожне включення-вимикання пристрою практично завжди обмежується за часом. Дуже часто, коли Ви створюєте якесь завдання, то в цьому вікні є поле «Час максимальної роботи». Таким чином, практично будь-яке увімкнення пристрою можна обмежити за максимальним часом роботи на той випадок, коли подальші команди раптом перестануть проходити.

Але це ще не все. У SmartESP кожен режим проекту може містити свій набір сповіщень. Як показує практика, важливо своєчасно та швидко отримувати попередження на смартфон про можливі порогові значення.

І нарешті найцікавіший рівень безпеки розумного будинку, це можливість одних контролерів стежити за іншими та автоматично змінювати режими роботи один одного.

Власне, це буде вже шоста особливість. Називається вона «Розумна мережа». Як Ви пам'ятаєте у проекті SmartESP, ми маємо справу з набором спеціалізованих проектів, а не єдиним супер контролером покликаним правити всіма.

Шосте. Розумна мережа контролерів.

Отже, ми поступово створюємо проект за проектом, а потім, коли приходить час об'єднати їх у щось ціле, щоб вони працювали узгоджено один з одним, ми об'єднуємо їх через «Розумну мережу». Це унікальна особливість дає можливість настроїти взаємозв'язки між проектами. Наприклад, для цього проекту я можу встановити особливий режим на підставі показників іншого проекту. Тобто при виконанні цього ряду умов автоматично буде встановлено потрібний мені режим.

Знову ж таки, інший проект, показники якого ми перевіряємо, може мати свої правила, які, у свою чергу, перемикають режим і для нього. Просто уявіть якусь складну стратегію поведінки всіх проектів Ви зможете створити і причому крок за кроком, додаючи цілком конкретні та зрозумілі прив'язки. По суті, Ви ніби вручну створюєте свою нейромережу розумного будинку протягуючи логічні ниточки від кожного проекту до інших. В результаті певна подія може стати тригером, що спричинив ланцюг змін режимів проектів, який було б дуже складно прорахувати та організувати за класичного структурного програмування сценаріїв.

Сьоме. Єдина панель керування для різних будинків.

А якщо у Вас кілька розумних будинків? Чи, якщо різні проекти одного будинку, або навіть контролери одного проекту знаходяться на значній відстані один від одного? Цікава особливість SmartESP в тому, що якщо Ви використовуєте хмарний сервер, то завдяки Маршрутизації можна об'єднувати контролери, які знаходяться в різних мережах і відповідно місцях дислокації.

Наприклад, у мене є мій туристичний контролер, який часто беру при поїздках. Навіть будучи в орендованій кімнаті, мені зручно керувати якимось пристроєм, коли я поза домом. І мені не потрібен окремий сервер або окремий обліковий запис, все знаходиться прямо тут в одному місці і доступне для керування як з комп'ютера так і зі смартфона.

Звичайно, це може бути особливо зручно, коли ми стикаємося з великим об'єктом автоматизації, де в рамках одного об'єкта нам не вистачає одного роутера.

Восьме. Суперпозиція сервера SmartESP

Розумний будинок SmartESP містить поняття «Сервер». Отже, усіма контролерами всіх проектів управляє один комп'ютер на якому встановлено спеціальне програмне забезпечення. Це головний "мозок" розумного будинку, який розмірено раз на хвилину посилає "нервові імпульси" і опитує всі контролери, надсилаючи їм необхідні команди.

У цьому є плюс у тому, що не потрібна надмірна потужність сервера, ніби на ньому було встановлено брокер. З брокером датчики та пристрої працюють у режимі підписки та асинхронно, що означає, що проектувальнику системи треба закладати підвищену продуктивність. Робиться це для підтримки великої кількості сокетів або одночасного звернення всіх контролерів до сервера. Власникам таких серверів доводиться вибирати між неефективними витратами чи небажаними ризиками.

Крім цього, є інше важливе питання: а де ж має бути цей сервер? І відповідь на нього потішить усіх. Сервер SmartESP може бути як у хмарі, так і у Вас вдома.

Перший хмарний варіант зручніший і універсальніший. Він відмінно підходить для простого користувача, який не має достатньо знань для облаштування домашнього сервера або просто не хоче з ним возитися на початковому етапі. Саме тому з хмарним сервером можна дуже швидко запустити свій перший розумний будинок і провести низку експериментів.

З іншого боку, чим більше і критичнішим стає Ваш розумний будинок, тим частіше виникає питання: а хто насправді контролює мій будинок? Плюс, виникають сумніви щодо надійності далекої хмари або провайдера Інтернету. Це все зрозумілі мені питання, тому так, у Вас завжди є можливість встановити сервер SmartESP та локально у себе вдома.

Хоча, в принципі, для себе я обрав одночасно два варіанти. Тобто зазвичай я використовую хмарний сервіс, але при цьому я налаштував і свій локальний сервер на невеликому комп'ютері, який виконує ряд інших функцій домашнього сервера. Наприклад, він також містить у собі мережеве сховище, міні-АТС і звичайно ж завдяки docker-технології, він включає в себе резервний сервер SmartESP.

Що ще досить важливо, це те, що завдяки розділу «Обслуговування» можна не тільки здійснювати резервне копіювання Розумного дому, а й швидко перекидати всі проекти з одного сервера на інший. Відповідно з хмарного сервера на локальний та з локального в хмару.

Дев'яте. Використання звичної мережі Wi-Fi.

Контролери SmartESP засновані на недорогому чіпі ESP 8266, який використовує популярну мережу Wi-Fi, яка, швидше за все, вже є у Вас вдома. Так, зараз є альтернативні варіанти використання Bluetooth-контролерів, але насправді не все однозначно.

По-перше, Вам потрібно придбати спеціалізований шлюз певного виробника, який має обмежену сумісність з іншими пристроями та датчиками.

По-друге, для стабільної роботи відстань між пристроями та шлюзом або проміжним ретранслятором має бути невеликою. Це відразу вимагає покупки безлічі контролерів, щоб покрити відстані.

По-третє, міні контролери використовують слабкий блютуз, тому що розраховані для роботи від батарейок. З одного боку, це зручно, але на практиці не завжди. Коли Ваш розумний будинок стане середнього розміру і у Вас буде півсотні контролерів, то в кожному з них буде батарейка, яка працює один рік. Виходить якщо 365 днів розділити на 50 і якщо пристрої розряджатимуться по черзі, то кожні 7 днів треба буде десь поміняти батарейку. Звичайно, так не буде, але все одно доведеться міняти батареї по кілька штук і щомісяця.

Тому SmartESP використовує більш звичний та універсальний WiFi сигнал, запитуючи контролери від мережі. Ця схема впевнено працює і в однокімнатній квартирі, так і в заміському будинку, де до того ж особливо часто потрібна тривала автономність.

Єдине, що я рекомендую, по можливості не використовувати домашню WiFi мережу Вашого роутера для випадку, якщо в ній знаходяться споживачі з високими обсягами передачі даних. Загалом подібні домашні пристрої як телевізор або стаціонарний комп'ютер завжди краще підключати через кабель. Якщо ж у Вас немає такої можливості, то недорогим та оптимальним рішенням буде використовувати окремий маршрутизатор для Розумного будинку, який потрібно просто підключити до основного. Дві роздільні WiFi-мережі, це більш стабільне та професійне рішення.

Десяте. Відкрита проектна документація

SmartESP надає відкриті креслення для своїх проектів. Завдяки цьому, у Вас як у користувача завжди є вибір, зібрати контролер самому або купити готовий у майстра. Кожен варіант має свої плюси та мінуси, тому я не стану агітувати Вас на користь одного чи іншого варіанту, просто скажу, що у Вас, як і з сервером SmartESP, реалізовано право вибору.