«Smart Home» — una nuova interpretazione

Su Habr c'erano già stati diversi articoli su come i professionisti IT costruiscono le proprie case e quali risultati ottengono.

Voglio condividere la mia esperienza («progetto di prova»).

Costruire una propria casa (soprattutto se si fa da soli) è un argomento estremamente ampio, quindi nel mio racconto mi concentrerò più sui sistemi IT (dopotutto siamo su Habr, non su FX, sebbene anche lì si parli di questo tema).

Contesto

Ci siamo trasferiti da tempo da una metropoli 'più vicina alla natura'. Il townhouse (la nostra scelta a quel tempo) sembrava l'opzione ideale: non più un appartamento in un condominio, ma nemmeno una casa di campagna — una vera 'prova di vita in campagna'. Con un proprio 'pezzo di terreno' e tutti i servizi centralizzati, due piani e mai problemi di parcheggio.

Ma ben presto abbiamo capito che la 'vita in campagna' ci si addiceva perfettamente, ma la presenza di 'vicini' non ci soddisfava.

Hanno avuto inizio lunghe e laboriose ricerche di un terreno adeguato (questa è un'argomento a parte — ci sono così tante sfumature), ma 'chi cerca trova sempre'. L'abbiamo trovato (25 are, LPH, 3 fasi (15 kW)). Abbiamo comprato.

E qui è cominciato tutto...

Acquistare un terreno e lasciarlo "così com'è" non fa per noi. Abbiamo iniziato a svilupparlo un po' per volta: abbiamo abbattuto alberi superflui, organizzato l'entrata, costruito una recinzione (tutto fatto da noi, non ci sono rimasti soldi dopo l'acquisto del terreno)…

Fin da subito è stato chiaro che per costruire la casa era necessario vendere il townhouse. Il processo di vendita non è molto rapido (la proprietà immobiliare di campagna è piuttosto complicata).

Per non annoiarci, abbiamo deciso di costruire una piccola casa per gli ospiti, che in seguito si sarebbe potuta utilizzare come appartamento in affitto durante la costruzione della casa principale e, dopo la costruzione, come "ufficio esterno con tutti i comfort" (ovviamente anche come casa per gli ospiti:)). In questo modo abbiamo potuto testare le tecnologie costruttive e realizzare una "smart home" di prova.

Costruzione

Poiché questa casa è "per gli ospiti" e funge da "riscaldamento" prima della costruzione della casa principale, abbiamo deciso di costruirla con tecnologia a telai (versione nordamericana).

La scelta della tecnologia costruttiva è stata effettuata sulla base di due ipotesi: "velocemente" e "economicamente".
La premessa che "veloce" è vero (a condizione di un finanziamento adeguato), mentre "economico" non si è affatto giustificato ("bene ed economico non esistono" - se si fa tutto correttamente secondo la tecnologia e "per sé", allora non sarà affatto economico).

Oggi la casa appare così:

La fondazione non è ancora completata - aspettiamo che la neve si sciolga e tutto si asciughi, poi ci occuperemo di essa.

Una breve panoramica sui sistemi ingegneristici della casa:

• Ventilazione forzata con recupero di calore.
• Riscaldamento - (solo) pavimenti riscaldati elettrici.
• Acqua fredda - pozzo.
• Acqua calda - da un boiler elettrico.
• Fognature - impianto di depurazione locale.
• Condizionamento - sistema split (ancora non installato, ma sono stati tracciati tutti i canali necessari nelle fasi iniziali della costruzione).

In realtà, durante la costruzione non è accaduto nulla di "interessante IT" - è stato un normale processo di costruzione (anche se mento: quando non c'era nemmeno un bagno temporaneo sul cantiere, già era stata installata la fibra ottica, c'era un router e avevamo attivato il sistema di sorveglianza).

Se ti interessa il processo di costruzione - ecco il mio tema su FX.

In base alla mia (già consolidata) esperienza, pianifica tutti i tuoi sistemi con diverse iterazioni in anticipo, per non dimenticare di fare tutte le necessarie "preparazioni" (come i passaggi per i cavi, considera dove si trova l'attrezzatura e quanto ne serve; stima come si snoderanno i percorsi, ecc. — questo ti faciliterà notevolmente la vita quando si tratterà dei sistemi ingegneristici). Pensare a un "piano B" non guasta mai (meglio avere 1-2 opzioni di riserva, per poter rivedere rapidamente la soluzione se necessario).

Una piccola (casa di prova) mi ha permesso di realizzare e provare l'approccio che si è formato nella mia mente negli ultimi 6-8 anni di vita in un townhouse (dove il costruttore ha effettivamente realizzato per me tutti i sistemi ingegneristici, il che imponeva alcune limitazioni al sistema di "smart home" (SH) che ho lentamente ma costantemente testato sulla mia "mezza parte meravigliosa"):

— Smettila di prendermi in giro: non so come usare gli interruttori — sono diversi ai vari piani — qui devi premere, e qui — appoggiare un dito.
— Se la luce si accende di nuovo di notte, strappo via qualcosa!
— Cambi i pulsanti più rapidamente di quanto io riesca ad abituarmi ad essi!
— A cosa ci serve il controllo vocale? Non lo userò!

Poiché qui non avevo più alcuna limitazione (da parte dell'appaltatore) — tutti i sistemi sono stati realizzati come ritenevo necessario.

Di conseguenza, tutta l'elettrica è stata realizzata in modo leggermente non tradizionale: in casa non c'è nessun "classico" interruttore e tutto il cablaggio è stato fatto a "stella" con un centro nel quadro elettrico.

Ecco come appare:
Sangue, budella…Il quadro è "piccolo", ma solo per l'installazione di 120 moduli standard (e questo per una casetta la cui superficie totale è di circa 30m2).

Ma dopo l'installazione di tutta l'attrezzatura necessaria non sembra affatto sovradimensionato:


La topologia a "stella" ha permesso di collocare nel quadro elettrico i moduli controllabili, e ora è possibile "pilotare" qualsiasi "raggio" a proprio piacimento (come si "pilota" — è un argomento a parte, di cui parlerò più avanti).

Certo, non tutte le carichi devono essere commutati attraverso moduli gestiti. Parte dell’attrezzatura passa attraverso normali 'interruttori' (frigorifero, piano cottura, 'server' (sì, non vogliamo 'spararci nei piedi'), lavatrice, ecc.)

Durante la costruzione e i lavori di finitura, ho semplicemente tolto la porta del quadro elettrico e ho premuto con il dito il pulsante necessario per accendere quel circuito.

Onestamente, ho un po' complicato il sistema — ora, dopo alcuni mesi di utilizzo, vedo che si sarebbe potuto fare un po' più semplicemente (alcuni dispositivi, per i quali avevo previsto una gestione separata, avrei potuto unirli in gruppi), ma nel complesso l'approccio si è rivelato del tutto efficace e ha risolto tutte le sfide emerse.

Quando quasi tutto era pronto, a casa ha cominciato a svilupparsi una vera infrastruttura IT:

• Router Mikrotik (canale di riserva tramite LTE, VPN, capsman, monitoraggio e tutto il resto).
• Due reti WiFi distinte — punti di accesso fisicamente diversi (una rete per dispositivi IoT e l'altra per utenti comuni, in realtà per gli 'utenti comuni' ci sono due reti: 2.4 e 5 GHz; sarebbe utile avere anche una 'rete ospite'…).
• Server di automazione domestica ('cuore' della 'smart home').
• NAS Synology.
• UPS …

La maggior parte dell'hardware era già disponibile e si è trasferita dalla townhouse.

E qui inizia già l' 'intelligenza' della casa:

Elencare tutto sarebbe molto lungo, ma il punto è sempre lo stesso: il sistema 'scopre' e reagisce a determinati eventi/parametri senza l'intervento umano. Ecco alcuni scenari ovvi (e non) che sono stati automatizzati:

«È arrivato da solo ©»

Clima

• Modalità 'giorno/notte' (con comandi comodi, sia per orari che per i livelli desiderati di riscaldamento/raffreddamento).
• Se i proprietari se ne sono andati, passare il sistema in 'modalità notte' per risparmiare elettricità.
• Termostato per la gestione del riscaldamento a pavimento (ovvero si impostano non solo la temperatura confortevole del pavimento riscaldato, ma anche la temperatura desiderata nell'ambiente).

Illuminazione

• Tutti se ne sono andati — spegnere le luci in casa.
• Di notte, nel bagno, accendere la luce quando viene rilevato un movimento (non accendere la luce di notte per non "svegliare" ;)).
• Accendere la luce notturna nell'entrata quando viene rilevato un movimento.
• Simulazione dell'"attività luminosa" normale dei proprietari in loro assenza (se necessario).
• Al ritorno dei proprietari di notte, accendere la luce di "benvenuto" sulla veranda e nell'entrata (l'ultima in base al sensore di apertura della porta).

Elettricità

• Se tutti sono partiti, spegnere le prese "non necessarie" (non è necessario ricordarsi se "ho spento il ferro da stiro o no?"). Al ritorno dei proprietari, "riportare tutto com'era".
• Accendere il radiatore elettrico per 2 ore se l'umidità nel bagno è superiore al 70% (qualcuno sta facendo la doccia e sicuramente asciugherà l'asciugamano dopo).
• Spegnere il cavo riscaldante nel tubo dell'acqua, se la temperatura esterna è superiore ai 5 gradi.

Senza dubbio, questa è solo la "punta dell'iceberg" per i sistemi citati, e ci sono anche altri ambiti (come "Sicurezza", "Informazione", ecc.).

Qualcuno potrebbe dire, e perché dovremmo creare una "smart home" — basta comprare sensori di movimento, termostati e simili da Leroy Merlin (Obi, K-Rauta) — e risolvere le stesse problematiche (anche se non così elegantemente). E in parte avrebbe ragione, ma se facciamo le cose in modo intelligente, è possibile un "doppio" utilizzo delle stesse apparecchiature. Ad esempio, un sensore di movimento nell'ingresso può fungere da "attivatore" per la luce notturna quando i proprietari sono a casa e come "sensore di movimento" per il sistema di sicurezza (quando i proprietari non sono presenti). E poi, l'"appetito viene mangiando" — sono certo che non tutti i possibili scenari siano stati identificati e automatizzati.

A proposito, "la parte meravigliosa" è ora un attivo "locomotore" nei processi di automazione, e già nelle formulazioni:

— E perché noi fino ad ora automaticamente… (segue una descrizione verbale di uno scenario) ?

E per quanto riguarda gli interruttori?

Nonostante in casa non ci sia alcun interruttore fisico (non contiamo i disgiuntori e i pulsanti nel quadro elettrico), non ci sono difficoltà nell'accensione/spegnimento.

E questo perché la luce può essere accesa in diversi modi:

• Un interruttore wireless ("pulsante wireless") che è attaccato alla parete in un luogo comodo (lì dove sarebbe dovuto esserci un "interruttore semplice").
• "Ehi Siri! Accendi il lampadario" (pronunciato con Apple Watch, MacBook, iPhone/iPad).
• "Hey Google! Accendi le luci in cucina" (puoi chiedere sia con un telefono Android che con un "smart speaker" — io ho il Google Home Mini).
• "Alexa, spegni la luce nel soggiorno" (Echo Dot di Amazon).
• L'app Home (iPhone/iPad/MacBook/Apple Watch).
• L'app sugli smartwatch.
• L'app su un telefono/tablet Android.
• … (Sicuramente ho dimenticato qualcos'altro 😉

Cioè, nonostante l'assenza di un interruttore, le sue funzioni sono comunque disponibili e ci sono molti più modi di "commutazione" rispetto a una soluzione classica.

Naturalmente, tutto funziona sia localmente (all'interno della casa) sia da remoto (l'importante è che ci sia internet).

Google Assistant e Amazon Alexa, al momento, non padroneggiano ancora il 'grande e potente', ma penso che la situazione per Google cambierà presto: in 'modalità beta', la loro colonna riconosceva già abbastanza bene il russo e parlava in quella lingua. Tuttavia, il controllo della casa intelligente non funzionava in russo; probabilmente sono solo difficoltà temporanee.

Integrazione

Diventa ancora più interessante: i confini tra i sistemi hanno cominciato a 'sfumare' lentamente.

Sistema di videosorveglianza -> UD

Per esempio, ho (al momento) una capricciosa IP camera che può 'disconnettersi' in qualsiasi momento: in precedenza era stata impostata una regola per cui si riavviava da sola una volta al giorno. Così, è riuscita a andare in riavvio e non tornare più. Ovviamente ciò è accaduto quando mi trovavo a diverse migliaia di chilometri da casa...

Non potevo lasciare la situazione così.

È stata trovata la seguente soluzione: di recente, Synology ha introdotto nella sua sistema di videosorveglianza la possibilità di utilizzare richieste a sistemi 'esterni'.
Ho impostato una semplice regola: «se la connessione con la telecamera di destinazione è persa, invia una richiesta al sistema di home automation per riavviare l'alimentazione della telecamera» (in pratica, ho riavviato l'alimentazione del PoE injector con una «presa intelligente»).

E voilà! Funziona! Ho bloccato il riavvio automatico regolare della telecamera, ritenendolo superfluo.

Sarebbe stato più corretto……sostituire il PoE injector con un normale switch PoE e configurare le regole per eseguire il «Power Cycle» su una porta specifica, ma lo farò più tardi…

A proposito, seguendo lo stesso principio, si può configurare anche una telecamera di videosorveglianza come «sensore di movimento» nel sistema di automazione domestica.

Automazione domestica -> Videosorveglianza

Un altro compito illustra l'interazione «inversa»: quando i proprietari di casa vogliono disattivare le telecamere di videosorveglianza all'interno della casa (le telecamere interne sono installate perché ci piace viaggiare: è piacevole «sbirciare a casa» da lontano e verificare che tutto sia a posto e vedere che il robot aspirapolvere funziona, invece di bloccarsi in un angolo e rimanere inattivo;)).

In questa applicazione, la "smart home" (basata su dati geo) determina se ci sono membri della famiglia "nelle vicinanze" e, se è così, avvia la transizione del sistema di videosorveglianza in "Home Mode", durante la quale alcune telecamere vengono disattivate.

Analisi dei dati

Nessun sistema serio è senza sensori (di vario tipo) e un sistema di archiviazione dei loro dati — qui emerge la possibilità di un'analisi multifattoriale.

Ad esempio, in un certo momento, nella casa è emersa una situazione sgradevole: il basso delle finestre cominciava a "appannarsi", la condensa era visibile anche sul lato della porta d'ingresso (abbondante condensa). Si è iniziato a cercare la causa — la ricerca sui forum e l'applicazione di alcune misure preventive non davano risultati. Eppure, era tutto semplice: bastava guardare i dati del sensore di umidità nella stanza — l'umidità era aumentata di circa il 10-15% rispetto alla situazione normale. Con questi nuovi dati, diventò più facile trovare una soluzione — nel forum su ventilazione si è ipotizzato che ciò fosse dovuto alla presenza di un "ritorno" dell'aria all'interno del blocco di recupero, che portava a un eccesso di "conferimento" rispetto alla "estrazione". Un'altra possibile causa potrebbe essere un filtro intasato all'interno del sistema di ventilazione.

Si è rivelato proprio così: la sostituzione dei filtri e la sigillatura di alcuni punti critici con nastro adesivo nel blocco di recupero hanno completamente risolto il nostro problema — la condensa è scomparsa ovunque (e l'umidità è tornata ai valori abituali).

È interessante osservare come reagisce il sistema quando si modificano i parametri di automazione: ad esempio, come influirà la modifica del valore del termostato nel circuito del riscaldamento a pavimento sul suo consumo elettrico?

Purtroppo, al momento non ci sono attualmente dati per l'analisi, ma i dati si accumulano...

A dire la verità, vorrei già delegare cose di questo tipo all'IA 😉 — lasciarla analizzare e suggerire i valori ottimali.

Peccato che non sono questo sia solo un sogno.

Attrezzature e software

In questo articolo, volutamente evito alcuni dettagli tecnici e non fornisco raccomandazioni specifiche su hardware e software (anche se posso farlo, ovviamente) — non è molto importante, ciò che conta sono i principi (che possono essere applicati praticamente a qualsiasi sistema moderno con diverse modalità di attuazione).

Per me, le seguenti cose sono importanti in una «smart home»:

• Indipendenza dei processi di automazione dalle "cloud" esterne (tutti i processi automatici devono funzionare anche in assenza di accesso a Internet).
• Varietà di attrezzature (non limitarsi ai prodotti di un solo produttore - è fondamentale avere la possibilità di integrare dispositivi di diversi fornitori tra loro).
• Diversi metodi di gestione (web, app, controllo vocale (Siri, Google Assistant, Amazon Alexa) - chi può dire quale sarà il modo più comodo per utilizzarli nella vita reale e in un dato momento?).
• Flessibilità nella creazione di varie automazioni (un linguaggio di scripting avanzato - per assicurare che piccoli dettagli non possano offuscare la "libertà creativa" nella descrizione dei processi).
• Attualità degli stati all'interno del sistema (quando ho iniziato a "immergermi nell'argomento", alcuni dispositivi non avevano affatto feedback (livolo, ad esempio), poi è comparso il feedback (con il cambio dei dispositivi, ovviamente), ma spesso l'attualità degli stati era da mettere in discussione - era necessario controllare).
• Minimi ritardi (il tempo che intercorre dalla richiesta di comando/'pressione del pulsante' fino alla reazione visibile del sistema deve essere il più breve possibile, affinché non si creino disagi temporanei nell'utilizzo).
• Prevedibilità e stabilità (non devono esserci «fantasmi» non autorizzati che accendono/spegnono la luce, specialmente di notte;)).

Senz'altro, qualsiasi sistema di gestione dei dati (e qualsiasi sistema IT critico) deve essere sottoposto a backup e riservato (non tocca a me dirvelo;)).

Conclusione

In effetti, il termine «ri-pensare» non è del tutto corretto nel titolo, piuttosto si tratta di «sviluppo»: negli ultimi 6 anni da quando ho scritto:

Per me, una «casa intelligente» significa identificare un'area problematica nella vita domestica quotidiana, sviluppare una soluzione che funzioni senza l'intervento umano e consenta di dimenticare quel problema per un periodo prolungato, idealmente per sempre.

la mia opinione non è cambiata. Il principio è rimasto lo stesso,solo che i sistemi sono diventati più complessi e interessanti, l'hardware è cambiato (più volte) e la portata e la responsabilità della «casa intelligente» sono aumentate.

P.S. abbiamo venduto la townhouse e ci prepariamo a costruire la casa principale...

Fonte: habr.com