„Smart Home“ – eine Neubewertung

Auf Habré gab es bereits mehrere Beiträge darüber, wie IT-Profis sich Häuser bauen und was daraus entsteht.

Ich möchte meine Erfahrung teilen („Testprojekt“).

Der Bau eines eigenen Hauses (insbesondere wenn man ihn selbst in Angriff nimmt) ist ein äußerst umfangreiches Thema. Daher werde ich meine Erzählung mehr auf IT-Systeme konzentrieren (schließlich sind wir jetzt auf Habré und nicht auf FX, auch wenn es dort ebenfalls ein Thema gibt).

Hintergrund

Wir sind bereits vor einiger Zeit aus der Metropole „näher zur Natur“ gezogen. Ein Reihenhaus (unsere Wahl zu diesem Zeitpunkt) schien die ideale Lösung zu sein — es ist nicht mehr eine Wohnung in einem Mehrfamilienhaus, aber auch noch kein Landhaus — der perfekte „Test für das Leben auf dem Land“. Dabei hat man seinen eigenen „Stückchen Erde“ und alle zentralen Versorgungsleitungen, zwei Etagen und keine Parkplatzprobleme.

Doch bald hatten wir festgestellt, dass uns das Leben auf dem Land gut gefällt, aber die „nahe Nachbarn“ nicht.

Die langwierige und mühsame Suche nach einem passenden Grundstück begann (das ist überhaupt ein eigenes Thema — so viele Nuancen), aber „wer sucht, der findet immer“. Wir haben es gefunden (25 Ar, LPH, 3 Phasen (15 kW)). Gekauft.

Und hier begann es...

Kaufen und das Grundstück "wie es ist" lassen – das ist nicht unser Stil. Wir haben langsam mit der Gestaltung begonnen – überflüssige Bäume entfernt und die Zufahrt organisiert, einen Zaun gebaut (alles in Eigenregie, nach dem Kauf des Grundstücks war das Geld ja weg)...

Es war schnell klar, dass ich das Haus bauen muss – dafür musste ich das Reihenhaus verkaufen. Der Verkaufsprozess ist sehr langwierig (ländliche Immobilien sind wirklich kompliziert).

Um es "nicht langweilig" zu machen, haben wir uns entschieden, ein kleines Gästehaus zu bauen, das wir später während des Baus des Haupthauses anstelle einer Mietwohnung nutzen können und nach der Fertigstellung des Hauses als "Büro außerhalb des Hauses mit allen Annehmlichkeiten" (und natürlich auch als Gästehaus:)). Außerdem wollten wir an ihm die Bautechnologien ausprobieren und ein "Test"-Smart-Home schaffen.

Bau

Da dieses Häuschen ein "Gästehaus" ist und als "Aufwärmübung" vor dem Bau des Hauptgebäudes dient, haben wir uns entschieden, es nach der Rahmenbauweise (nordamerikanische Variante) zu errichten.

Die Wahl der Bautechnologie wurde auf der Grundlage zweier Hypothesen getroffen: "schnell" und "günstig".
Die Aussage "schnell" ist zutreffend (vorausgesetzt, die Finanzierung ist ausreichend), aber "günstig" hat sich überhaupt nicht bewahrheitet ("gut und günstig" gibt es nicht – wenn alles richtig technisch und "für sich selbst" gemacht wird, ist es definitiv nicht billig).

Heute sieht das Häuschen so aus:

Das Fundament ist noch nicht fertig – wenn der Schnee schmilzt und alles trocknet, werden wir uns darum kümmern.

Kurz zu den technischen Systemen des Häuschens:

• Zwangsbelüftung mit Wärmerückgewinnung.
• Heizung – (nur) elektrische Fußbodenheizung.
• Kaltwasser – aus einem Brunnen.
• Warmwasser – von einem elektrischen Boiler.
• Abwasser – Kläranlage.
• Klimatisierung – Split-System (noch nicht installiert, aber alle notwendigen Leitungen sind in den frühen Bauphasen verlegt).

Eigentlich ist während des Baus nichts "IT-Interessantes" passiert – ein normaler Bauprozess (obwohl ich lüge: als es auf dem Gelände noch nicht einmal eine provisorische Toilette gab, war bereits eine Glasfaser gelegt, ein Router stand da und das Überwachungssystem war aktiv).

Wenn Sie sich für den Bauprozess interessieren – hier ist mein Thema im FX.

Basierend auf meiner bisherigen Erfahrung ist es wichtig, alle Systeme einige Iterationen im Voraus zu planen, damit man nicht vergisst, alle notwendigen "Vorkehrungen" ("Rohre" für Kabel) zu treffen. Überlegen Sie, wo verschiedene Geräte stehen werden und wie viele es sein werden; skizzieren Sie, wie die Leitungen verlaufen werden usw. — das wird das Leben erheblich erleichtern, wenn es um die technischen Systeme geht. Es schadet auch nicht, über einen "Plan B" nachzudenken — es ist besser, 1-2 Alternativen parat zu haben, um bei Bedarf schnell eine Lösung umsetzen zu können.

Ein kleines (Test-)Haus hat mir erlaubt, den Ansatz umzusetzen und auszuprobieren, der sich in den letzten 6-8 Jahren meines Lebens im Reihenhaus entwickelt hat (wo der Bauträger faktisch alle technischen Systeme für mich erledigt hat, was bestimmte Einschränkungen für das "Smart Home"-System (SH) mit sich brachte, das ich langsam, aber sicher bei meiner "schönen Hälfte" getestet habe):

— Hör auf, dich über mich lustig zu machen: Ich weiß nicht, wie man die Schalter benutzt — sie sind unterschiedlich auf verschiedenen Etagen — hier muss man drücken und dort — den Finger anlegen.
— Wenn das Licht wieder nachts angeht, reiß ich irgendetwas mit der Wurzel raus!
— Du wechselst die Schalter schneller, als ich mich an sie gewöhnen kann!
— Warum brauchen wir Sprachsteuerung? Ich werde das nicht benutzen!

Da ich hier keine Einschränkungen mehr hatte (seitens des Bauherrn) – wurden alle Systeme so umgesetzt, wie ich es für notwendig hielt.

Infolgedessen wurde die gesamte Elektroinstallation auf etwas unkonventionelle Weise durchgeführt: Im Haus gibt es keinen einzigen "klassischen" Schalter, und die gesamte Verkabelung ist als "Stern" mit dem Hauptverteilungskasten als Zentrum gestaltet.

So sieht das aus:
Blut, Eingeweide…Der Verteilerkasten ist "klein", er bietet Platz für nur 120 Standardmodule (und das ist für ein Häuschen mit einer Gesamtfläche von etwa 30m2).

Aber nach der Installation aller notwendigen Geräte scheint er in Bezug auf das Volumen überhaupt nicht überdimensioniert:


Die Stern-Topologie ermöglichte die Anordnung steuerbarer Einheiten im Verteilungskasten, und nun kann man mit jedem "Strahl" nach Belieben "steuern" (wie man "steuert" – das ist ein separates Thema, dazu später mehr).

Natürlich müssen nicht alle Lasten über verwaltete Module geschaltet werden. Ein Teil der Ausrüstung läuft über gewöhnliche „Automaten“ (Kühlschrank, Herd, „Server“ (ja, wir wollen uns ja nicht selbst ins Bein schießen), Waschmaschine usw.)

Während des Baus und der Innenausbauarbeiten habe ich die Tür vom elektrischen Kasten abgenommen und einfach mit dem Finger auf den gewünschten Knopf gedrückt, um den jeweiligen Stromkreis einzuschalten.

Wenn ich ehrlich bin, habe ich das System etwas überkompliziert — jetzt, nach mehreren Monaten des Betriebs, sehe ich, dass es ein bisschen einfacher hätte gemacht werden können (einige Verbraucher, die ich zur separaten Steuerung aufgeteilt habe, hätte ich in Gruppen zusammenfassen können), aber insgesamt hat sich der Ansatz vollkommen bewährt und alle auftretenden Aufgaben gelöst.

Als fast alles bereit war — begann sich zu Hause eine echte IT-Infrastruktur zu entfalten:

• Router Mikrotik (Backup-Verbindung über LTE, VPN, Capsman, Monitoring und all das).
• Zwei verschiedene WLAN-Netzwerke – physisch verschiedene Zugangspunkte (ein Netzwerk für IoT-Geräte, ein anderes für normale Benutzer (insgesamt für "normale" Benutzer – zwei Netzwerke: 2.4 und 5 GHz). Es wäre gut, noch ein "Gastnetzwerk" einzurichten…).
• Server für die Heimautomatisierung (das "Herz" des "smart homes").
• NAS Synology.
• USV-Geräte …

Der Großteil der Hardware war bereits vorhanden und ist aus dem Townhouse umgezogen.

Hier beginnt bereits der "Intelligent"-Teil des Hauses:

Alles aufzulisten würde sehr lange dauern, aber das Prinzip ist überall gleich – das System erkennt und reagiert auf Ereignisse/Parameter, ohne menschliches Zutun. Hier sind einige offensichtliche (und weniger offensichtliche) Szenarien, die automatisiert wurden:

"Es kam von selbst ©"

Klima

• Tag/Nacht-Modus (mit einer bequemen Steuerung, sowohl zeitlich als auch für die gewünschten Heiz-/Kühlstufen).
• Wenn die Besitzer abgereist sind – das System in den "Nachtmodus" versetzen, um Strom zu sparen.
• Thermostat zur Steuerung der Fußbodenheizung (d.h. es wird nicht nur die komfortable Fußbodentemperatur festgelegt, sondern auch die gewünschte Raumtemperatur).

Beleuchtung

• Alle sind weg – das Licht im Haus ausschalten.
• Schalten Sie im Dunkeln das Licht im Badezimmer ein, wenn Bewegung erkannt wird (nachts das Licht NICHT einschalten, um „nicht zu wecken”;)).
• Im Flur nachts das Nachtlicht einschalten, wenn Bewegung erkannt wird.
• Simulieren Sie die gewohnte „Lichtaktivität“ der Bewohner in deren Abwesenheit (falls notwendig).
• Beim Rückkehr der Bewohner in der Dunkelheit - das „willkommenheißen“ Licht auf der Veranda und im Flur einschalten (das letzte - per Türöffnungssensor).

Elektrizität

• Wenn alle weg sind - die „unnötigen“ Steckdosen ausschalten (keine Sorge, „habe ich das Bügeleisen ausgemacht oder nicht?“). Nach der Rückkehr der Bewohner - „alles zurücksetzen wie zuvor“.
• Den elektrischen Handtuchwärmer für 2 Stunden einschalten, wenn die Luftfeuchtigkeit im Badezimmer über 70 % steigt (jemand hat geduscht und wird definitiv nachher das Handtuch trocknen).
• Den Heizkabel in der zugeführten Wasserleitung ausschalten, wenn die Temperatur draußen über 5 Grad liegt.

Natürlich ist das nur „die Spitze des Eisbergs“ bei den genannten Teilsystemen, es gibt auch noch andere Bereiche wie „Sicherheit“, „Information“ usw.

Jemand könnte sagen, warum einen "intelligenten Raum" aufbauen — es reicht, ein paar Bewegungsmelder, Thermostate usw. bei Leroy Merlin (Obi, KRAUTA, OBI — nötiges unterstreichen) zu kaufen und die gleichen Aufgaben zu lösen (auch wenn nicht so elegant). Und in gewisser Weise hätte er Recht, aber wenn man es clever angeht, könnte es möglich sein, dieselben Dinge "doppelt" zu verwenden. Zum Beispiel kann ein Bewegungsmelder im Flur als "Aktivator" für die Nachtbeleuchtung dienen, wenn die Hausbesitzer zu Hause sind, und als "Bewegungsmelder" für das Sicherheitssystem (wenn die Hausbesitzer nicht da sind). Und der Appetit kommt ja beim Essen — ich bin mir sicher, dass noch lange nicht alle möglichen Szenarien entdeckt und automatisiert sind.

Übrigens ist die "schöne Hälfte" mittlerweile ein aktiver "Zugführer" in den Automatisierungsprozessen, und zwar bereits in den Formulierungen:

— Warum haben wir bis jetzt automatisch… (darauf folgt eine verbale Beschreibung eines Szenarios)?

Und was ist mit den Schaltern?

Obwohl es im Haus keinen einzigen physischen Schalter gibt (Sicherungsschalter und Tasten im elektrischen Schaltkasten zählen wir nicht), gibt es keine Schwierigkeiten beim Ein- und Ausschalten.

Das passiert, weil das Licht auf folgende Arten eingeschaltet werden kann:

• Ein kabelloser Schalter („kabelloser Knopf“), der an einer praktischen Stelle an der Wand befestigt ist (da, wo auch ein „normaler“ Schalter wäre).
• „Hallo Siri! Schalte die Deckenleuchte ein“ (gesagt über Apple Watch, MacBook, iPhone/iPad).
• „Hey Google! Schalte das Licht in der Küche ein“ (kann sowohl über ein Android-Telefon als auch über einen „intelligenten Lautsprecher“ — ich habe Google Home Mini — angefordert werden).
• „Alexa, schalte das Licht im Wohnzimmer aus“ (Echo Dot von Amazon).
• Die Home-App (iPhone/iPad/MacBook/Apple Watch).
• Die App auf Smartwatches.
• Die App auf Android-Telefonen/Tablets.
• … (Bestimmt habe ich noch etwas vergessen 😉

Das heißt, trotz des Fehlens eines Schalters — seine Funktionen sind verfügbar, und es gibt viel mehr Möglichkeiten zur „Schaltung“ als bei einer klassischen Lösung.

Natürlich funktioniert alles sowohl lokal (im Haus) als auch aus der Ferne (Hauptsache, das Internet ist vorhanden).

Google Assistant und Amazon Alexa beherrschen derzeit kein ‚großes und mächtiges‘, aber ich denke, die Situation könnte sich bald ändern — im ‚Beta-Modus‘ konnte die Spalte bereits ziemlich gut Russisch erkennen und auch auf Russisch sprechen, allerdings funktionierte die Steuerung des Smart Homes auf Russisch nicht, was wahrscheinlich nur vorübergehende Schwierigkeiten sind.

Integration

Es wird noch interessanter — die Grenzen zwischen den Systemen beginnen langsam, sich ‚aufzulösen‘.

Videoüberwachungssystem -> UVD

Zum Beispiel habe ich (bis jetzt) eine launische IP-Kamera, die jederzeit ‚ausfallen‘ kann — früher hatte ich für sie eine Regel eingerichtet, dass sie einmal am Tag selbstständig neu gestartet wird. Doch sie schaffte es, auf den Neustart zu gehen und nicht zurückzukehren. Natürlich passierte das in dem Moment, als ich mehrere Tausend Kilometer von zu Hause entfernt war…

So konnte ich diese Situation nicht einfach lassen.

Folgendes Lösung wurde vorgeschlagen: Bei Synology wurde vor kurzem die Möglichkeit eingeführt, Anfragen an ‚externe‘ Systeme im Videoüberwachungssystem zu nutzen.
Ich habe eine einfache Regel eingerichtet: "Wenn die Verbindung zur Zielkamera verloren geht, eine Anfrage an das Smart-Home-System senden, damit es die Kamera neu startet." (Ich habe einfach den PoE-Injektor mit einer "intelligenten Steckdose" neu gestartet.)

Voilà! Es funktioniert! Die regelmäßige Selbst-Neustart-Funktion der Kamera habe ich deaktiviert, da sie nicht mehr nötig ist.

Richtig wäre es natürlich…… den PoE-Injektor gegen einen richtigen PoE-Switch auszutauschen und dort Regeln festzulegen, um den "Power Cycle" für den jeweiligen Port auszulösen, aber das kommt später…

Übrigens kann man eine Überwachungskamera nach demselben Prinzip als "Bewegungsmelder" im Sicherheitssystem einrichten.

Sicherheitssystem -> Überwachung

Eine andere Aufgabe zeigt die Interaktion "in umgekehrter Richtung": wenn die Hausbesitzer die Überwachungskameras im Inneren des Hauses ausschalten (die Kameras sind innen installiert, da wir gerne reisen: es ist schön, von irgendwo aus der Ferne "nach Hause zu schauen" und sicherzustellen, dass alles in Ordnung ist, und zu überprüfen, ob der Saugroboter arbeitet und nicht irgendwo in der Ecke feststeckt und faul ist;)).

In dieser Aufgabe erkennt das "smart home" (basierend auf Geo-Daten), ob sich jemand in der Nähe der Bewohner befindet, und wenn ja, aktiviert es den "Home Mode" der Überwachungskamera, bei dem einige Kameras deaktiviert werden.

Datenanalyse

Kein ernsthaftes System kommt ohne Sensoren (vollständig unterschiedlicher Art) und ein Datenspeicherungssystem aus — hier entsteht die Möglichkeit zur multidimensionalen Analyse.

Zum Beispiel gab es in einem bestimmten Moment im Haus ein unangenehmes Problem – die unteren Fensterflächen begannen zu "schwitzen", und auch an der Eingangstür (massive Kondensation) wurde Kondensat festgestellt. Wir begannen, nach der Ursache zu suchen – Recherchen in Foren und die Anwendung präventiver Maßnahmen führten nicht zum gewünschten Ergebnis. Letztendlich stellte sich alles als recht einfach heraus – ein Blick auf die Hygrometeranzeige im Raum zeigte, dass die Luftfeuchtigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt um 10-15 % über dem normalen Wert lag. Mit diesen neuen Informationen wurde die Lösung einfacher. In den Foren zur Belüftung wurde angenommen, dass dies die Folgen einer "Luftumwälzung" innerhalb des Rekuperatorblocks war, die dazu führte, dass die "Zufuhr" die "Abluft" überstieg. Eine andere mögliche Ursache dafür könnte ein verstopfter Filter im Belüftungssystem sein.

Es stellte sich heraus, dass es tatsächlich so war: Der Austausch der Filter und das Abdichten einiger kritischer Stellen mit Dichtungsband im Rekuperatorblock haben unser Problem vollständig gelöst – die Kondensation ist überall verschwunden (und die Luftfeuchtigkeit ist wieder auf normale Werte zurückgekehrt).

Es ist auch interessant zu beobachten, wie das System auf Änderungen in den Automatisierungsparametern reagiert: Zum Beispiel, welchen Einfluss hat eine Veränderung des Thermostatwerts im Fußbodenheizkreis auf den Stromverbrauch?

Leider gibt es derzeit kaum eine Analyse, aber die Daten sammeln sich…

Um ehrlich zu sein, möchte ich solche Dinge schon gerne der KI anvertrauen 😉 — sie soll analysieren und die optimalsten Werte vorschlagen.

Schade, dass sind zurzeit das nur aus dem Bereich der Fantasie stammt.

Ausrüstung und Software

In diesem Artikel vermeide ich absichtlich einige technische Details und gebe keine spezifischen Empfehlungen zu Hardware und Software (obwohl ich das natürlich auch könnte) — das ist nicht so wichtig, die Prinzipien sind entscheidend (die man praktisch auf jedem modernen System mit unterschiedlichem Umsetzungsgrad anwenden kann).

Für mich sind folgende Aspekte in einem "intelligenten Zuhause" wichtig:

• Die Unabhängigkeit der Automatisierungsprozesse von externen "Clouds" (alle automatischen Prozesse müssen auch ohne Internetzugang funktionieren).
• Variabilität der Geräte (sich nicht nur auf Produkte eines einzigen Herstellers zu beschränken — es muss möglich sein, Geräte verschiedener Anbieter miteinander zu integrieren).
• Vielfältige Steuerungsmöglichkeiten (Web, Apps, Sprachsteuerung (Siri, Google Assistant, Amazon Alexa) — wer weiß, auf welche Weise es im realen Leben (und im konkreten Moment) am bequemsten ist, damit umzugehen?).
• Flexibilität beim Aufbau unterschiedlicher Automatisierungen (eine ausgeklügelte Skriptsprache für Szenarien — damit dieser Aspekt den "Flug der Fantasie" bei der Beschreibung der Prozesse nicht trübt).
• Aktualität der Zustände innerhalb des Systems (als ich gerade erst anfing, mich mit dem Thema zu beschäftigen, waren viele Geräte überhaupt ohne Rückmeldung (zum Beispiel Livolo), später gab es Rückmeldungen (natürlich mit dem Wechsel der Geräte), aber oft war die Aktualität der Statusanzeige fraglich — man musste selbst überprüfen).
• Minimale Verzögerungen (die Zeit vom Geben des Befehls / "Drücken der Taste" bis zur sichtbaren Reaktion des Systems sollte so gering wie möglich sein, um vorübergehenden Unannehmlichkeiten bei der Nutzung vorzubeugen).
• Vorhersehbarkeit und Stabilität (es darf keine unbefugten „Störungen“ geben, die das Licht ein- und ausschalten, insbesondere nachts).

Zweifellos muss jede UД-System (und jedes kritische IT-System) regelmäßig gesichert und revidiert werden (das sollte ich Ihnen wirklich nicht sagen müssen).

Fazit

Generell ist „Neuentwicklung“ nicht ganz das richtige Wort im Titel, eher „Fortschritt“: in den letzten 6 Jahren, seitdem ich schrieb:

mein Verständnis ist, dass ein „Smart Home“ eine Problemzone im gewöhnlichen Familienleben umfasst, für die eine Lösung erarbeitet wird, die ohne menschliches Eingreifen funktioniert und es ermöglicht, dieses Problem für längere Zeit zu vergessen, idealerweise sogar für immer.

meine Meinung hat sich nicht geändert. Das Prinzip bleibt unverändert, einfach sind die Systeme komplexer und interessanter geworden, die Hardware hat sich mehrmals verändert, der Einflussbereich und die Verantwortung des „Smart Homes“ sind gewachsen.

P.S. das Reihenhaus haben wir verkauft und bereiten uns darauf vor, das Hauptgebäude zu bauen…

Quelle: habr.com