Az otthoni automatizálás ( eng. home automation ), vagy intelligens otthon ( eng. smart house ) olyan otthoni eszközök rendszere, amely emberi beavatkozás nélkül képes műveleteket végrehajtani és bizonyos mindennapi feladatokat megoldani.
Az otthonautomatizálás modern körülmények között egy rendkívül rugalmas rendszer, amelyet a felhasználó önállóan , saját igényei szerint tervez és konfigurál. Ez azt feltételezi, hogy egy okosotthon minden tulajdonosa önállóan határozza meg, hogy mely eszközöket hova telepítse, és milyen feladatokat lát el.
Az okosotthon automatikus műveleteinek leggyakoribb példái a világítás automatikus fel- és kikapcsolása, a fűtési rendszer vagy a légkondicionáló automatikus korrekciója, valamint a behatolás, tűz vagy vízszivárgás automatikus értesítése.
Az otthonautomatizálást a tárgyak internetének speciális esetének tekintik , ide tartoznak az interneten keresztül elérhető otthoni eszközök, míg a tárgyak internete elvileg minden, az interneten keresztül csatlakoztatott eszközt.
Az első lépés az otthoni automatizálás felé az első olyan háztartási készülékek tényleges feltalálása volt , amelyek egyszerű főzési és tisztítási feladatok elvégzésére elektromos áramot használtak: porszívó (1901), kenyérpirító (1909), otthoni hűtőszekrény (1913), mosogatógép (1913), vasaló hőmérséklet szabályozható (1927), adagoló (1927), mosógép (1935), szárítógép (1935), mikrohullámú sütő (1945), rizsfőző (1945), elektromos kávéfőző (1952).
A 20. század közepén jelentek meg az első elszigetelt kísérletek a modern értelemben vett otthoni automatizálásra. A maguk idejében futurisztikus kísérleteknek és feltalálók szeszélyeinek tűntek, és nem kaptak gyakorlati elosztást. A leghíresebbek Emil Matthias amerikai mérnök „Gombos háza” (Push-Button Manor, 1950), ahol az egész házban elhelyezett gombok automatizálták az alapvető háztartási feladatok végrehajtását, valamint az amerikai Echo IV számítógépe (1966). James Sutherland mérnök, amely szabályozhatja az otthoni klímatechnika működését, be- és kikapcsolhat egyes készülékeket, és kinyomtathatná a bevásárlólistákat.
1975-ben a Scottish Pico Electronics kifejlesztette az első dedikált otthoni eszközök vezérlési szabványát: X10 . A jelátvitelhez hagyományos elektromos hálózatot használtak. Ezenkívül az alkotók vezeték nélküli vezérlést biztosítottak 433 MHz-es rádiófrekvencián (az Egyesült Államokban - 310 MHz). Az új rendszer lehetővé tette a készülékek be- és kikapcsolását, valamint a fényerősség módosítását, valamint a készülékek aktuális állapotára vonatkozó adatok fogadását. Az X10 vezérléséhez speciális konzolokat és számítógépes interfészt fejlesztettek ki. Az X10 alapú rendszerek széleskörű elterjedését a könnyű telepítés és az alacsony ár segítette elő.
Az 1980-as években az USA vált az X10 fő piacává, Európában pedig jóval kevesebben használták az X10-es készülékeket, elsősorban a kormányzati előírások miatt, amelyek nem tették lehetővé a készülékek teljes funkcionalitásának használatát. Ezzel egyidőben az európai elektromos cégek saját X10-es megfelelőiket készítették elő. Fejlesztéseik hatékonyabb elősegítése érdekében a német cégek a Siemens vezetésével végül egy egységes szabvány alkalmazása mellett döntöttek, amelyet European Installation Bus-nak (EIB, 1990) neveztek el. A francia Electricité de France vezette vállalatcsoport megalkotta a BatiBus szabványt . A holland Philips, a német Daimler Benz, a francia Thomson Consumer Electronics, a British Telecom és még sokan mások létrehozták az Európai Otthoni Rendszerek Szövetségét (EHSA, 1991) és a harmadik európai szabványt, az EHS-t.
1984-ben az Amerikai Házépítők Szövetsége megalkotta az "intelligens ház" kifejezést az automatizálást használó otthonokra, majd 1999-ben a Disney kiadta a Smart House című filmet, amely az okosotthon ötletét ismertette a nagyközönséggel.
1988-ban a Nippon Homes Corporation és 15 másik japán vállalat különböző területeken összefogott, hogy megépítse a jövő intelligens otthonát. Az általános irányítást, a tervezés és az építészet fejlesztését addigra a Japánban már jól ismert Ken Sakamura (坂村健) végezte. A projekt a TRON Intelligens Ház nevet kapta, és 1989 júliusáig valósították meg.
1999-ben a három európai szabványon alapuló eszközöket gyártó vállalatok megállapodtak abban, hogy egyesítenek és létrehoznak egy KNX protokollt , amelyet 2002-ben vezettek be, és nyitottá váltak .
A 2010-es években forradalom következett be az otthoni automatizálási technológiában az iPhone (2007) és más okostelefonok megjelenése miatt . Az otthoni automatizálási piacon egyszerre több áttörést hozó fejlesztés történt, amit több száz új eszköz követett. 2010-ben a Dropcam egy olcsó (200 dolláros) biztonsági kamerát mutatott be modern dizájnnal, online video-hozzáféréssel okostelefonról, valamint a felvételek felhőben való tárolásának lehetőségével . A Nest 2011-ben mutatta be a programozható termosztátot, amely a korábbiak problémáit hivatott megoldani: túl bonyolultak voltak, és a felhasználók nem tudták úgy beállítani, ahogyan akarták, és energiát takarítanak meg. [1] Velük ellentétben a Nest termosztát öntanuló volt, ráadásul okostelefonról is lehetővé tette a vezérlést. Mindkét céget a Google megvásárolta 2014-ben .
2012-ben a Philips HUE márkanév alatt bevezették a piacra a szabályozható lámpákon alapuló intelligens otthoni világítási rendszert . Ennek a rendszernek minden lámpája saját mikrokontrollerrel rendelkezik, amely ZigBee rádió interfésszel van felszerelve .
2012-ben egy másik szilícium-völgyi vállalat, a SmartThings áttörést jelentő otthoni automatizálási rendszert mutatott be, amely több százszor [2] [3] olcsóbb, mint elődei: egy hub 100 dollárért, érzékelők 30-40 dollárért, aljzatok és kapcsolók 50 dollárért. és számos más eszköz. Ezenkívül a SmartThings több mint 100 000 harmadik féltől származó eszközt és 8 000 harmadik féltől származó alkalmazást támogatott. [4] A Samsung 2014-ben vásárolta meg a céget .
2014-ben megjelent az első "okos hangszóró" Amazon Echo - egy kis eszköz, beépített intelligens asszisztens Alexa hangvezérléssel. Lehetővé tette a mindennapi kérdések megválaszolását és az otthoni eszközök kezelését. 2016-ban a Google Home analógja jelent meg a saját intelligens asszisztens Google Assistant alapján . 2017-ben az Apple kiadta a Siri hangasszisztensen alapuló Apple HomePod intelligens hangszórót . A kínai Xiaomi 2017-ben bemutatta a Xiaomi Mi Al Speaker intelligens hangszóró saját verzióját.
Oroszországban 2018-ban a Yandex piacra dobta a Yandex.Station nevű állomását hasonló funkcionalitással és az Alice hangsegéddel [5] . Különbsége a külföldi analógoktól abban rejlik, hogy 2019-ben ez volt az egyetlen intelligens otthoni platform, amely támogatja az orosz nyelvű hangvezérlést [6] [7] . Ezenkívül nyitott a platformja, amely lehetővé teszi a gyártó vagy fejlesztő számára, hogy saját okosotthon-ökoszisztémáit integrálja bele (például Xiaomi Mi Home, Samsung SmartThings, Redmond Ready for Sky stb. [8] ). A felhasználó hangfelülete nem változik, és Alice [9] vezérli .
Az okosotthon rendszer háromféle eszközt tartalmaz:
A legtöbb modern okosotthonban a vezérlő rádiójeleken keresztül kommunikál a rendszer többi részével. Az otthoni automatizálás leggyakoribb rádiós szabványai a Z-Wave (a frekvencia országfüggő, Európában 868 MHz, Oroszországban 869 MHz) és a ZigBee (868 MHz vagy 2,4 GHz), Wi-Fi (2,4 GHz), Bluetooth (2,4 ). GHz). Szinte mindegyik adattitkosítást ( AES-128 ), a Wi-Fi pedig WPA , WPA2 vagy WEP titkosítást használ .
A külvilággal való kommunikációhoz a vezérlő általában csatlakozik az internethez.
Ezek az eszközök lehetővé teszik a megfelelő biztonsági rendszer kialakítását, a viszonylag egyszerűtől a meglehetősen bonyolultig.
A fő algoritmusok közül:
Ezenkívül az intelligens otthon biztonsági rendszerei olyan biztonsági rendszerekkel vannak integrálva, amelyek riasztásra reagáló csapatokat küldenek. A legtöbb országban a biztonsági rendszerek piaca már régóta létezik, míg az intelligens otthoni rendszerek csak a 2010-es években kezdtek elterjedni. Egyes biztonsági szolgáltatók engedélyezik riasztóik integrálását a felhasználó által telepített intelligens eszközökbe, vagy beleegyeznek abba, hogy válaszcsapatokat küldjenek az ilyen eszközökről érkező riasztásokra.
Az elektronikus zárak, a videó kaputelefonok és a videoszemek lehetővé teszik a beléptető rendszer megszervezését távirányító képességekkel, videórögzítéssel stb.
Az ilyen eszközök lehetővé teszik a fényszabályozás automatizálását, és leggyakrabban a következőkre használják:
Az intelligens otthoni eszközök fő feladata ebben az esetben a klímarendszerek működésének automatikus szabályozása oly módon, hogy egyszerre biztosítsa a kényelmes mikroklímát és csökkentse a fenntartási költségeket. A leggyakoribb intelligens otthoni funkciók itt találhatók:
Az otthonautomatizálással kapcsolatos fő kihívások az iparág széttagoltságához és az adatbiztonsághoz kapcsolódnak [10] [11] .
Az adatbiztonsági probléma súlyossága az eszközök használatától függ. Minél súlyosabbak a lehetséges következmények, annál veszélyesebb a feltörés. Míg a kockázatok rendkívül magasak lehetnek az ipari vagy orvosi automatizálás esetében, sokkal alacsonyabbak a fény- vagy érzékelőrendszerek vezérléséért felelős otthoni automatizálásnál.
A gyártók saját szoftverükön, saját mobilalkalmazásaikkal és vezérlőikkel hoznak létre eszközöket. Ez bonyolítja az eszközök interakcióját és a különböző gyártóktól származó eszközök egyetlen hálózatának létrehozását.
Extrém eset a zárt forráskódú szoftverek használata. Az ilyen szoftvereken futó eszközök gyakran egyáltalán nem tudnak kommunikálni más gyártók eszközeivel.
Számos protokollt hoztak létre, különösen a Z-Wave- et, hogy megoldják ezt a problémát, és lehetővé tegyék a gyártók számára, hogy olyan eszközöket hozzanak létre, amelyek képesek kommunikálni egymással. A ZigBee gyártói elkezdtek olyan eszközöket is tervezni, amelyek képesek egymással szabadon kommunikálni . A probléma megoldásának egyik módja a gyártók hajlandósága, hogy azonos szabványú eszközöket hozzanak létre, egyetlen konzorciumban (például Z-Wave Alliance ) egyesítik erőfeszítéseiket, és közösen fejlesztik ki a szabványt.
A második módszer olyan eszközök fejlesztése, amelyek képesek együttműködni a különböző szabványokkal. [12] Egyes gyártók beépítették a több szabványos eszközök, például a Z-Wave, a ZigBee, a Bluetooth LE és a KNX vezérlésének lehetőségét a fő otthoni hálózati vezérlőbe. Ebben az esetben az eszközök továbbra sem tudnak közvetlenül kommunikálni, hanem képesek együttműködni egymással egy hubon keresztül, amely az egyik szabványról a másikra fordítja a jeleket.
Az orosz szabályozó lehetővé teszi a 433 MHz, 868 MHz és 2,4 GHz-es rádiófrekvencián működő eszközök ingyenes használatát [13] .
A regisztrációköteles rádióelektronikai berendezések és nagyfrekvenciás készülékek listája szerint ezek nem regisztrációkötelesek, ingyenesen megvásárolhatók és használhatók a 868-868,2 MHz rádiófrekvenciás sávban távirányító, betörésjelző és riasztó készülékek. legfeljebb 10 mW megengedett adósugárzási teljesítménnyel, valamint a 433,075 - 434,790 MHz és a 868,7 - 869,2 MHz rádiófrekvenciás sávban nem speciális (bármilyen célú) eszközökkel, legfeljebb 25 mW megengedett adósugárzási teljesítménnyel.
Az eszközök jogosulatlan frekvencián történő használata pénzbírsággal és eszközelkobzással büntetendő [14] .
| otthoni automatizálás | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ellenőrzés | |||||||||
| Érzékelők | |||||||||
| Előadók |
| ||||||||
| Alkalmazások |
| ||||||||
| Protokollok | |||||||||
| Környezeti intelligencia | |
|---|---|
| Fogalmak |
|
| Technológia |
|
| Platformok | |
| Alkalmazás |
|
| Első felfedezők |
|
| Lásd még |
|