На вкус и цвет: градации подходов к Умному дому

Сегодня я буду Капитаном Очевидность и расскажу банальные вещи применительно к теме домашней автоматизации, он же “Умный дом”. Для чего? Чтобы показать новичкам, как глубока кроличья нора, скрывающаяся под этим названием, и облегчить (или усложнить) муки выбора в том или ином случае. Это не прямая протоптанная дорога, а ветвящаяся тропа, когда приходится выбирать, как поступить и куда пойти.

В приведенных подходах обозначены крайности, но не надо сразу бросаться в них — нужно искать компромисс, золотую середину. Помимо перечисления, я делюсь своим мнением — в пользу чего сделал выбор сам.

“Сам — Профессионалы”

Сделай сам (DIY) — очень популярный подход, когда над автоматизацией задумывается тот, кто будет жить в этом доме.

Доверься профессионалам — подход, требующий привлечения грамотных специалистов для реализации всех своих желаний.

Многие игроки, которые выходят на рынок всерьез и надолго, обзаводятся регулярными очными курсами обучения или множеством online-материалов. Это касается и промышленных компаний, которым надо постоянно воспитывать армию вендоров. Так можно найти, например, очные курсы по KNX или по программированию ПЛК.

В сети также очень много примеров и документации по системам домашней автоматизации или ее электронных компонентов (например, как прошить Sonoff). При этом блогеры в огромных количествах плодят ролики о работе их стиральных машин, пылесосов и прочих гаджетов.
Проходят регулярные конференции и выставки, представляющие оборудование и решения для автоматизации. Именно на таких мероприятиях можно познакомиться с компаниями, предлагающими свои услуги.

Лично я выбраю следующий вариант — всё сложное делают профессионалы, а координацию взаимодействия этих систем делаю я:

• Работы по отоплению, электрике, водоснабжению, вентиляции делаются наемными специалистами.
• Их оборудование должно быть максимально самодостаточными и работать без внешнего вмешательства.
• Но они должны использовать подходы, при которых их оборудование может интегрироваться с другими системами — для включения их в систему “Умный дом”.
• Небольшие автоматизации, не представляющие угрозы окружающим, (например, включение гирлянды на ёлке по сообщению в Телеграм или открытие гаражных ворот по команде голосовому ассистенту) я пробую делать сам.

“Железные — Программные”

“Железные” решения обычно представляют собой готовое устройство, которое выполняет указанную функцию.

Программные решения — софт, установленный где-то на сервере, телефоне, приставке.

Например, для включения лампы самым простым способом является реле, которому мы посылаем сигнал с выключателя. Это “железное” решение.
Но, если мы применим микроконтроллер, с помощью прошивки мы уже сможем задать некую логику включения. Например, управлять переключением двух реле с одного выключателя в зависимости от количества нажатий: одинарное нажатие переключает первое реле, а двойное — второе реле.

Ну а если применим хаб-контроллер, то сможем управлять включением реле голосом или в зависимости от определения номера автомобиля на изображении камеры.
Так увеличивается количество звеньев цепи, по которой проходит сигнал от источника переключения до исполнителя (реле).

Но, чем больше кода, чем сложнее программы, чем больше звеньев цепи между инициатором и исполнителем, тем больше зависимости от каналов связи, от качества того кода, который используется — тем больше вероятность ошибок и отказов.

Лично я выбираю следующий вариант — с программной системой автоматизации и железными контроллерами:

• Простые действия должны использовать как можно меньше промежуточных звеньев. Например, нажал кнопку — контроллер получил сигнал — переключил реле.
• Эти же простые действия должны иметь возможность выполняться по внешнему сигналу. Условная “Алиса” услышала команду — сообщила в систему автоматизации — система скомандовала контроллеру — контроллер переключает реле.
• “Железные” решения работают в режиме “по умолчанию”, а программные позволяют гибко настроить расписания, связи, интеграцию.

“Открытые — Проприетарные”

Открытые решения (Opensource) обычно можно доработать самостоятельно (если научиться разбираться в них) или сообществом.

Проприетарные решения дорабатываются и сопровождаются производителем или его представителями.

Под проприетарными системами я понимаю закрытые экосистемы, которые работают как черный ящик (возможно куда-то сливая данные пользователей), с которыми непонятно как интегрироваться, которые поддерживают только ограниченный набор устройств, и нет возможности самостоятельно добавить новое стороннее устройство.

Обычно экосистемы стараются быть замкнутыми на своих устройствах и на своих облаках.
Так, например предыдущие версии хабов Xiaomi имели техническую возможность интеграции в другие системы, а последние версии хабов уже такой возможности не имеют и работают только со своим облаком. Но, к счастью, хотя бы через облако можно интегрировать их устройства в Алису, в Google Home и другие экосистемы.

Открытые системы автоматизации поставляются с исходными текстами и открыты для доработок и интеграций (Home Assistant, ioBroker, Node-red, Majordomo и т.п.). Таким же открытым должен быть и протокол интеграции оборудования (например, ModBus или rest-api). А например, через MQTT можно организовать взаимодействие даже между различными системами. Все чаще коммерческие устройства начали получать возможность интеграции по этому протоколу — они сразу интегрируются в систему автоматизации.

Лично для себя я выбрал следующий подход: центральная система должна быть открытая с возможностью интеграции с другими системами, с другими устройствами и технологиями:

• Контроллеры управления отоплением, освещением, вентиляцией интегрируются в единую открытую систему посредством ModBus и MQTT.
• В системе реализуется интеграция с внешними интерфейсами взаимодействия: HomeKit, Алиса, Google Home, Telegram.
• Благодаря открытости, всегда можно дополнить и расширить функционал.

“Уникальные-Популярные”

Уникальное решение обычно используют, чтобы выделиться среди остальных. Либо это — вынужденный шаг, и он вызван какими либо ограничениями.

Популярность — понятие, относящееся к сообществам. Может относиться к вашему окружению на работе, к территории проживания, стране, языку или ко всему миру.

В Америке популярна Amazon Alexa, а в России набирает популярность Яндекс Алиса. Но если вы привезете Алису в Америку, она там станет уникальной.

Умные устройства для освещения IKEA и Philips Hue очень популярны в Европе, но в России считаются уникальными.
А вот умные устройства Xiaomi/Aqara или Sonoff популярны везде.

Организация систем автоматизации на базе Home Assistant Core очень популярна во всем мире, но вот в Германии популярнее FHEM и ioBroker.

Вот именно в этом пункте желательно выбирать более популярные решения, т.к. они доступнее, в сети есть опыт пользователей, есть поддержка, документация и примеры.

Но на выбор может повлиять и заказчик, которых пожелает сделать что-то уникальное для себя. Или подрядчик, который умеет работать с определенным видом оборудования.

“Проводные — Беспроводные”

Проводные сети — это различные виды проводных соединений и протоколов взаимодействия (CAN, ModBus, Ethernet, KNX).

Беспроводные сети — это различные варианты радиосвязи между устройствами, на разных частотах (например: 433 Мгц, 868 Мгц, 2.4 Ггц, 5 Ггц) по разным протоколом (например: RF, Wifi, ZigBee, BLE, Z-Wave).

Конечно же будущее за беспроводными технологиями, но провода пока еще надежнее и долговечнее. Поэтому, жизненно важные элементы лучше соединить проводами. А вот второстепенные, удалённые или мобильные устройства можно подключить “по воздуху”.

Но иногда “воздух” может быть вынужденным решением: когда автоматизируемый объект временный или уже не подлежит ремонту для прокладки проводов. Тогда следует подбирать оборудование исходя из обстоятельств.

Самые простые беспроводные устройства — это устройства на базе WiFi. Но в последнее время набирают популярность устройства, работающие по протоколам Zigbee и Bluetooth.

Для себя решил так: делаем по возможности на проводах, а там, где не можем — беспроводные решения:

• основные узлы взаимодействуют с контроллерами по проводам.
• между контроллерами и системой автоматизации — ethernet.
• не особо критичные элементы (например, приводы ворот, подсветка периметра, комнатные умные устройства) — по WiFi или Zigbee.

“Локально — Облачно”

Локально — значит, что ваши устройства, контроллеры доступны и работают только на территории квартиры\дома\дачи, к ним ограничен доступ извне, они сами не пользуются интернет-сервисами.

Облачно — система автоматизации требует для работы доступ в интернет или развернута в облаке.

Чем больше будет “локального”, тем система будет работать быстрее и защищеннее.
Но большинство экосистем стараются затащить вас в облако. Этим они упрощают доступ в своё приложение обычным пользователям и усложняют работу интеграторам.

Можно основную логику сделать локальной и поднять собственное облако (или использовать облако от поставщика системы автоматизации) для интеграции в чужие экосистемы. Так, например, для большинства открытых систем есть интеграции с экосистемами HomeKit, Яндекс.Алиса, Google Home.

Для себя я выбрал полностью локальную логику с облачной интеграцией с голосовыми ассистентами и облачный mqtt-брокер для интеграции с мобильными клиентами.

“Привычное — Инновационное”

Привычное. Даже в теме домашней автоматизации можно сохранить привычные всем подходы взаимодействия с “умными” устройствами (интерфейс).
Например, оставить выключатели там, где переключение можно сделать с телефона, с датчика движения, по расписанию. Это может быть резервным способом в случае поломки датчиков или для работы вне расписания.

Еще примером консерватизма может служить использование привычного вам оборудования. Замена его может быть затратна или нецелесообразна. В таком случае нужно суметь интегрироваться с ним, сделать из “глупых” устройств — “умные” добавлением необходимых компонентов.

К инновационным подходам можно отнести голосовое управление, управление жестами или распознавание образов. Оно обычно вызывает wow-эффект у тех, кто не знаком с современными наработками.

Например, камера у ворот гаража может идентифицировать ваш автомобиль по номеру, а по количеству “морганий” фарами открыть или закрыть ворота.
Или распознать гостя, стоящего у дверей, жмущего кнопку звонка\домофона. Поприветствовать его и открыть дверь, если гость долгожданный.

Для себя выбрал подход с небольшими нововведениями — использование Telegram:

• Выключатели звонкового типа для привычного управления. Например: короткое нажатие переключает освещение, длительное — переключает режим (например, фоновая подсветка).
• Датчики движения включают свет на время (в коридорах, санузлах, прихожих)
• Нотификация в Telegram при возникновении важных событий (повышение температуры, срабатывание датчиков безопасности).
• Некоторые элементы выведены в дополнительные интерфейсы управления: HomeKit, Telegram.
• Срабатывание детекторов движения на камерах отправляет картинку с камеры в Telegram.

Эпилог

Идеала не существует — в зависимости от условий, навыков, знаний, средств, выбирается тот или иной подход к построению Умного дома. Лучший способ — комбинирование подходов.

Иногда выбор зависит от текущих обстоятельств (потребности заказчика, финансовая составляющая, наличие существующего оборудования и сетей).

Сделать свой выбор вам поможет как собственный опыт и разум, так и множество чужого опыта и вдохновляющие примеры, коих в Сети и на Хабре много.