Smart Home (& Office) - průvodce světem chytrých domácností a kanceláří

Autor: Ing. Vladimír Nepor
Datum publikace
Poslední aktualizace

Smart home, neboli chytrá domácnost, je koncept, ve kterém se domácí zařízení a systémy (osvětlení, vytápění, stínění, zabezpečení, zábava a další) dynamicky řídí za účelem zvýšení pohodlí, bezpečnosti a efektivity využití zdrojů.

Abstrakt

Dokážete si představit návrat k hloupému tlačítkovému telefonu? Dnešní doba je jinde, než tomu bylo před patnácti lety. Chytré telefony doplnily hodinky, náramky a prsteny. Ve vozech více interagujeme s hlasovými asistenty než fyzickými tlačítky. V práci je to samé AI, automatizace, produktivita…

…a pak se mnohdy vrátíme domů, …kde se toho za těch patnáct let mnohé nezměnilo. Jen televize jsou placatější a materiály umělejší.

Cílem této publikace je poskytnout čtenářům komplexní průvodce světem chytrých domácností (a kanceláří), od používaných senzorů, komunikačních protokolů až po konkrétní řešení a jejich aplikaci.

V úvodní části se zaměříme na to, co přesně smart home znamená, jaké jsou jeho hlavní cíle a jak může výrazně zlepšit kvalitu našeho života. Následně se podrobněji podíváme na různé protokoly, které umožňují zařízením komunikovat mezi sebou a vytvářet tak efektivní a spolehlivý systém. Z-Wave, Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth a další protokoly budou představeny s důrazem na jejich specifika, výhody a možné omezení.

Dále nabídneme seznam a popisy dostupných řešení pro smart home. Představíme různé výrobce i typy zařízení. Od základu ve formě inteligentního osvětlení a hlasových asistentů se podíváme rovněž na chytré termostaty, zabezpečovací systémy a podobně. Každé zařízení bude popsáno s ohledem na jeho funkčnost, kompatibilitu s různými protokoly a doporučení pro jeho optimální využití.

Závěrečná část publikace se zaměří na praktickou ukázku použití OS Home Assistant - jednoho z nejpopulárnějších nástrojů pro správu chytré domácnosti. Uvedeme kroky pro jeho nastavení a příklady konfigurace pro různá zařízení, což čtenářům poskytne reálnou představu o tom, jak mohou tuto platformu využít k integraci a automatizaci jejich vlastních smart home řešení.

Pohodlí Smart Home domácnosti

Doma trávíme velkou část dne, týdne, roku, života. Kvalita takto stávaného času zásadním způsobem promlouvá do pocitu spokojenosti. Správně navržená smart home řešení přicházejí s prvky starající se o pohodlí i zdraví všech členů domácnosti.

  1. Osvětlení

    Chytře navržené osvětlení se automaticky přizpůsobuje aktuálním potřebám a fázi dne. Funkce automatického nastavení intenzity a barvy osvětlení navodí pohodovou atmosféru, postupná redukce modrého spektra světla dopomůže s přípravou ke spánku.

    Noční cesty na toaletu mohou být zpříjemněny velmi jemným světlem spouštěným na detekci pohybovým senzorem.

  2. Kvalita vzduchu

    U moderních tepelně izolovaných nemovitostí je kvalita vzduchu přímo úměrná řízenému větrání oknem / ventilátorem / rekuperační jednotkou (nucené větrání). Automatizace větrání poté zaručuje udržování vzduchu definovaných kvalit bez zbytečných tepelných ztrát vlivem nadměrného větrání nebo vzniku zdravotních rizik z větrání nedostatečného.

    Nízké teploty mohou potlačit imunitní systém a napomáhat šíření virů.

    Příliš nízká i vysoká úroveň vlhkosti vede k nachlazení, příznakům chřipky a riziku toxických plísní.

    Vnitřní expozice oxidu uhličitému může zhoršit výkonnost a soustředěnost.

    Toxické chemikálie lze nalézt v každodenních materiálech. Mohou způsobit podráždění kůže a dýchacích cest.

    Částice (PM2,5) mohou cestovat do plic a vyvolat zdravotní problémy, jako je astma a alergie.

    Dlouhodobá expozice radonu, zvláště v kombinaci s kouřením, výrazně zvyšuje riziko vzniku rakoviny plic.

  3. Tepelný komfort

    Chceme-li šetřit náklady za energie (vytápění a chlazení) a současně naše zdraví, lze inteligentně využívat vlastností a vybavení nemovitosti.

    Máme-li nemovitost zděnou, můžeme v létě na noc automaticky otevírat okna a noční "chlad" akumulovat do zdí. Abychom o nasbíraný chlad brzy nepřišli, je nutné zabránit rozehřívání oken slunečními paprsky - s to venkovním stíněním. Pokud nemáme pasivní stínění přesahem střechy, případně je nedostatečné, lze stínit venkovními žaluziemi, kdy úroveň stínění je řízena polohou slunce.

    Dále lze ovládat prvky aktivního tepelného managementu nemovitosti - typicky podlahového vytápění / chlazení, chlazených stropů, klimatizace a podobně.

  4. Zabezpečení

    Senzor na dveřích a oknech vás může upozornit, kdykoli jsou otevřené. Pohybové senzory a kamery informovat o pohybu nevyžádaných osob. Chytré zámky zamezit se starosti s klíči, ať už v rámci vaší rodiny nebo zpřístuňení bytu na dálku například v případě poskytovávání krátkodobého ubytování.

  5. Kompletní dohled

    Na co si vzpomenete, na to existuje senzor. Senzory jsou malé, napájené bateriemi, poměrně robustní a odolné vůči vlivům prostředí. Umístit je lze kdekoli a díky tomu mít perfektní přehled o všem ve vaší nemovisti. Mít přehled nejen o stavu aktuálním, ale v podobě datového grafu i historickém. Například, moderní lednice teplotu neukazuje, nicméně miniaturní baterií napájený senzor v ní vložený vám ji v čase měří dokonale.

  6. Zábava a personalizace

    Váš dům váše členy může přivítat. Příjemnou teplotou díky tomu, že ve správný čas před před příchodem pustil topení. Otevřením vrat brány díky detekci vašeho přijíždějícího vozu. Na základě detekce osoby spustit oblíbenou hudbu / pokračovat v rozposlouchaném podcastu např. při jízdě autem domů. A mnoho dalšího!

Protokoly pro chytrou domácnost

Protokoly umožňují komunikaci a integraci různých chytrých zařízení a systémů v domácnosti. Veškerá komunikace se sbíhá v hubu, skrze nějž je zpřístupněné i grafické uživatelské prostředí pro kontrolu stavu a ovládání chytré domácnosti.

Nejběžnější protokoly pro Smart Home

  • Wi-Fi: Bezdrátový protokol vhodný pro chytrá zařízení, která vyžadují vyšší přenosovou rychlost, jako jsou kamery nebo hlasové asistenty.
  • Zigbee a Z-Wave: Protokoly známé pro svou energetickou účinnost a schopnost vytvářet rozsáhlé sítě mezi zařízeními. Jsou ideální pro senzory, zámky, osvětlení a jiná zařízení, která nepotřebují vysokou šířku pásma.
  • Bluetooth a Bluetooth Low Energy (BLE): Často se používají pro zařízení, která jsou v poblíž hlavního ovládacího zařízení, jako jsou chytré hodinky, termostaty nebo zámky.
  • Thread: Novější protokol zaměřený na zlepšení spolehlivosti, bezpečnosti a škálovatelnosti sítí chytrých domácností. Je kompatibilní se Zigbee a lze jej použít pro podobná zařízení.
  • Infrared (IR): Starší, ale stále používaný protokol pro dálkové ovládání televizorů, klimatizací a dalších zařízení.
  • HomeKit: Protokol od společnosti Apple, který umožňuje integraci chytrých zařízení s produkty Apple, jako je iPhone nebo Siri.
  • Hlasoví asistenti Google Assistant, Amazon Alexa... - I když nejsou technicky protokoly, tito hlasoví asistenti mohou sloužit jako centrální body pro ovládání a integraci různých chytrých zařízení.

V praxi se zpravidla používá kombinace více protokolů - vždy dle toho, který konkrétní protokol koncové zařízení / senzor podporuje. Nejhojněji používaným při menších smart sítích je Wifi, pře větších Zigbee / do budoucna Thread.

Dostupná řešení

Ve Smart Home systémech se angažuje mnoho společností. Výsledkem jejich působení jsou uzavřené i otevřené systémy. Uzavřené systémy by měly být z podstaty věci odladěnější, avšak jsou omezené pouze na použití podporovaného spektra zařízení. Naproti tomu, při otevřeném systému lze používat komponenty různých výrobců - je potřeba si jen hlídat podporu otevřených systémů a používaný protokol.

  1. Snadno integrovatelná řešení

    Do této kategorie zařazuji Smart Home řešení s minimálními bariérami vstupu a používání. Typicky jde o první kontakt se Smart Home jako takovým. Ovládaní probíhá skrze přívětivou aplikaci v mobilním telefonu.

    Tuya Smart

    Tuya je globální platforma pro chytrou domácnost. Poskytuje komplexní řešení pro připojení a inteligentní řízení různých domácích zařízení. Je známá svou otevřenou platformou, která umožňuje výrobcům rychle integrovat chytré technologie do svých produktů. Díky tomu je možné zakoupit celou řadu zařízení různých kvalit / spolehlivosti, které je možné ovládat odkudkoli přímo z aplikace, a to prostřednictvím internetového propojení.

    Ústředním prvkem Smart Home na bázi Tuya řešení je mobilní aplikace Tuya Smart. Jde o uživatelské rozhraní, skrze nějž lze přidávat a ovládat jednotlivá Tuya kompatibilní zařízení. Při Tuya řešení je na pozadí cloudová platforma společností Tuya, na níž se sbíhá propojení mezi aplikací Tuya Smart a v ní přidanými zařízeními chytré domácnosti. Výhodou je možnost ovládání domu i vzdáleně, nevýhodou závislost na externím serveru - ať už z hlediska bezchybné funkcionality (výpadky komunikace) a bezpečnosti. Nevýhodou naopak závislost na připojení k internetu a obecné obavy kolem soukromí a bezpečnosti dat uložených v cloudových službách.

    Tuya podporuje širokou škálu zařízení a protokolů. Zařízení využívající Wifi protokol (typicky zařízení napojená přímo v síti - žárovky, zásuvky) lze integorvat s Tuya Smart aplikací přímo, pro bateriemi poháněná zařízení využívající protokoly Zigbee, Thread, Bluetooth a podobně je nutné do domácnosti přidat Tuya kompatibilní hub, jenž se stará o komunikaci s Tuya Severem namísto samotných zařízení.

    Vyjma aplikace, díky jednoduchému propojení s hlasovými asistenty, s veškerými Tuya zařízeními přidanými v aplikaci lze komunikovat i přes Amazon Alexa, Google Assistant nebo Siri.

    Apple HomeKit

    Platforma pro správu chytré společnosti Apple umožňuje snadno a bezpečně ovládat různá chytrá zařízení a příslušenství pomocí Apple výrobků, jako jsou iPhone, iPad, Apple Watch nebo Mac. Jak je u Apple zvykem, sílou systému je sladěnost, slabostí uzavřenost.

    • Správa všech zařízení kompatibilních s HomeKit je prostřednictvím aplikace Domácnost (Home) dostupné na iOS a macOS. Skrze ni lze nastavit automatizované scény a pravidla, které umožňují zařízením pracovat společně a reagovat na různé podmínky, jako je čas dne, poloha uživatele nebo detekce pohybu.
    • HomeKit podporuje pouze zažízení s certifikací pro kompatibilitu s HomeKit. Tu splňuje široká škála produktů od mnoha výrobců vyrábějících osvětlení, zámky, termostaty, kamery, žaluzie, a mnoho dalšího.
    • Centrální hub (brána / kontrolní jednotka pro komunikaci smart zařízení) v případě řešení Apple Homekit je převzata jiným Apple zařízením, konkrétně může jít o následující:
      • Apple TV (generace 4 nebo novější). Stálá dostupnost TV v síti umožňuje ovládat propojená HomeKit zařízení vzdáleně (mimo domov) a nastavovat automatizace.
      • HomePod (Inteligentní reproduktor). Kromě běžných funkcí inteligentního reproduktoru může HomePod umožnit ovládání zařízení pomocí Siri, vytváření automatizací a vzdálený přístup.
      • iPad s nejnovějším operačním systémem iOS/iPadOS a připojením k domácí Wi-Fi síti.
    • HomeKit klade důraz na bezpečnost a soukromí. Data jsou šifrována a zpracovávána přímo na zařízení uživatele, což minimalizuje riziko úniku dat.
    • HomeKit je úzce integrován se Siri, Applovým hlasovým asistentem, což umožňuje uživatelům ovládat zařízení pomocí hlasových příkazů.
    • HomeKit podporuje více uživatelům sdílet kontrolu nad zařízeními, což je ideální pro rodiny a spolubydlící.

  2. Řešení na klíč

    Řešení pro ty, kteří hledají komplexní a plně integrovaný systém chytré domácnosti, a jsou ochotni investovat do pokročilého a vysoce funkčního systému.

    Loxone

    Loxone je přední výrobce systémů pro chytrou domácnost. Produkty výrobce se používají v domácnostech, podnicích a veřejných prostorách po celém světě. Řešení je zaměřeno na rozsáhlou automatizaci a integraci různých aspektů. Jde o komplexní systém, který slouží k centralizovanému ovládání osvětlení, vytápění, bezpečnosti, zábavních systémů, stínění oken, a dalších prvků.

    Loxone je uzavřeným systémem, s vlastními kompatibilími zařízeními a uživatelským rozhraním. Je navržen tak, aby byl flexibilní se snadnou rozšiřitelností dle potřeb uživatele. Samozřejmostí je důraz na bezpečnost a možnosti komplexní integrace a automatizace.

    Z výše uvedeného vychází i několik vlastností / nevýhod:

    • Náklady: Počáteční náklady na instalaci Loxone mohou být vyšší ve srovnání s jednoduššími řešeními pro chytrou domácnost, zejména kvůli potřebě komplexní instalace.
    • Závislost na jednom výrobci: Loxone je uzavřenější systém, což znamená, že je většinou omezen na produkty a komponenty od stejného výrobce.
    • Instalace a údržba: Systém může vyžadovat profesionální instalaci a údržbu.
    • Komplexita: Vysoká úroveň integrace a automatizace může být pro některé uživatele příliš složitá, zejména pokud nejsou zvyklí na pokročilé technologické systémy.

  3. Pro hračičky / vyznavače otevřenosti

    Ve Smart Home světě se angažuje spousta firem vyrábějící řadu obdobných zařízení. Ty jsou dostupná jak pod vlastní aplikací pro řízení Smart Home, tak mnohdy aplikacemi třetích stran, jako je Tuya, Apple HomeKit nebo některém z integračních řešení. Přávě integrační řešení jsou nástroji pro hračičky - umožňují propojení mnoha systémů, avšak integrace jsou mnohdy poněkud krkolomné vlivem mnoha závislostí. Jednou z populárních platforem pro Smart Home integraci je Home Assistant.

    Nastavení a provoz Home Assistantu vyžaduje určité technické zdatnosti, avšak oplátkou poskytuje flexibilní a rozšířitelnou platformu pro automatizaci domácnosti, která může být přizpůsobena specifickým potřebám a preferencím. O tom, jak na Home Assistant, popisuji v sekci Home Assistant.

Potřebujete s něčím poradit?

Zjistěte, zda a jak vám můžeme pomoci.

Rezervovat schůzku