docVeč - Genergi
download 
Report Transcription
Več - Genergi
UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO Gregor Hrovatič INTEGRACIJA SISTEMOV V PAMETNO ZGRADBO DIPLOMSKO DELO UNIVERZITETNEGA ŠTUDIJA Ljubljana, 2012 UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO Gregor Hrovatič INTEGRACIJA SISTEMOV V PAMETNO ZGRADBO DIPLOMSKO DELO UNIVERZITETNEGA ŠTUDIJA Mentor: izr. prof. dr. Aleš Belič Ljubljana, 2012 ZAHVALA Najprej bi se želel zahvaliti mentorju, izr. prof. dr. Alešu Beliču za vsestransko podporo, strokovno pomoč ter nasvete pri izdelavi diplomske naloge. Zahvalil bi se tudi sodelavcema v podjetju ComfortClick d. o. o., Tadeju Saviču in Luki Peršiču, ki sta mi s strokovnimi nasveti stala ob strani ter mi omogočila vpogled v pametne sisteme. Hvala staršem, ki sta mi omogočila študij, me podpirala in verjela vame. Zahvala tudi Petri, prijateljem in sošolcem za pomoč tekom študijskih let. KAZALO VSEBINE 1 UVOD................................................................................................................................. 1 2 DELOVANJE SISTEMA ................................................................................................... 2 2.1 Topologija .................................................................................................................... 3 2.2 Komunikacija ............................................................................................................... 5 2.2.1 Komunikacijski protokol EIB/KNX OSI ............................................................. 6 2.2.2 Format sporočila EIB/KNX .................................................................................. 7 2.2.3 Naslavljanje naprav EIB/KNX ............................................................................. 8 2.3 3 Integracija naprav ........................................................................................................ 9 GRADNIKI SISTEMA EIB/KNX ................................................................................... 10 3.1 Osnovni elementi ....................................................................................................... 10 3.1.1 Napajalnik ........................................................................................................... 10 3.1.2 Dušilka ................................................................................................................ 11 3.2 Sistemski elementi ..................................................................................................... 12 3.2.1 BUS vmesnik ...................................................................................................... 12 3.2.2 Linijski povezovalniki ........................................................................................ 13 3.2.3 Vmesnik IP ......................................................................................................... 13 3.3 Vhodne enote ............................................................................................................. 14 3.3.1 Univerzalni I/O modul ........................................................................................ 14 3.3.2 Tipkalni moduli .................................................................................................. 14 3.3.3 Modul z analognim vhodom ............................................................................... 15 3.3.4 Modul z binarnimi vhodi .................................................................................... 15 3.3.5 Senzor za izliv vode............................................................................................ 16 3.3.6 Vremenska postaja .............................................................................................. 16 3.4 Izhodi ......................................................................................................................... 17 3.4.1 Relejski modul EIB/KNX................................................................................... 17 3.4.2 Modul za merjenje porabe EIB/KNX ................................................................. 18 3.5 Rolete in senčila ......................................................................................................... 18 3.5.1 Modul za senčila 230V ....................................................................................... 19 3.5.2 Modul za senčila 24 V ........................................................................................ 19 3.6 Osvetlitev in senzorji gibanja .................................................................................... 20 3.6.1 Univerzalni zatemnjevali modul EIB/KNX ....................................................... 20 i 3.6.2 DALI zatemnjevali modul EIB/KNX ................................................................ 20 3.6.3 Stropni 360 senzor PIR ...................................................................................... 21 3.6.4 Stenski 180 senzor PIR ...................................................................................... 21 3.7 4 3.7.1 Modul za ogrevanje ............................................................................................ 22 3.7.2 Termostati .......................................................................................................... 23 KOMUNIKACIJA Z NAPRAVAMI .............................................................................. 24 4.1 5 Ogrevanje in hlajenje................................................................................................. 22 ComfortClick Manager.............................................................................................. 25 4.1.1 Konfiguracijski program CMConfig .................................................................. 25 4.1.2 Strežnik in CMServer......................................................................................... 26 4.1.3 Vizualni vmesnik CMClient .............................................................................. 27 KONFIGURACIJA PAMETNE ZGRADBE .................................................................. 28 5.1 Konfiguracija sistema EIB/KNX............................................................................... 28 5.1.1 Konfiguracija relejskega modula ....................................................................... 29 5.1.2 Konfiguracija zatemnjevalnega modula............................................................. 30 5.1.3 Konfiguracija modula za krmiljenje senčil ........................................................ 30 5.1.4 Konfiguracija modula za ogrevanje ................................................................... 31 5.1.5 Konfiguracija termostata .................................................................................... 31 5.1.6 Konfiguracija vremenske postaje ....................................................................... 31 5.1.7 Izvoz ETS3 konfiguracije .................................................................................. 32 5.2 Konfiguracija vmesnika CMConfig .......................................................................... 32 5.2.1 Konfiguracija naprav.......................................................................................... 33 5.2.1.1 DSC alarm sistem ....................................................................................... 33 5.2.1.2 Sistem EIB/KNX ........................................................................................ 33 5.2.1.3 Avdio video sistem ..................................................................................... 34 5.2.1.4 SMS vmesnik .............................................................................................. 34 5.2.2 Logika pametne hiše .......................................................................................... 34 5.2.2.1 Avtomatika splošnih senčil ......................................................................... 35 5.2.2.2 Avtomatika pasivnih senčil......................................................................... 35 5.2.2.3 Avtomatika vklop/izklop naprav ................................................................ 36 5.2.2.4 Avtomatika ogrevanja ................................................................................. 36 5.2.2.5 Avtomatika razsvetljave ............................................................................. 37 5.2.2.6 Režim alarm ................................................................................................ 37 ii 5.2.2.7 Režim vremenski podatki ............................................................................ 37 5.2.2.8 Režim dneva ................................................................................................ 38 5.2.2.9 Splošni režim ............................................................................................... 39 5.2.2.10 Scenske tipke ............................................................................................... 39 5.2.2.11 SMS sporočila ............................................................................................. 40 5.2.3 6 Izdelava vizualnega vmesnika ............................................................................ 40 5.2.3.1 Oblikovanje glavne strani............................................................................ 40 5.2.3.2 Vstavljanje tlorisa ........................................................................................ 41 5.2.3.3 Ustavljanje menija za nadzor ...................................................................... 42 5.2.3.4 Meni za avdio-video nadzor ........................................................................ 42 5.2.3.5 Meni video nadzora ..................................................................................... 43 5.2.4 Nalaganje konfiguracije na strežnik ................................................................... 43 5.2.5 Končne ugotovitve .............................................................................................. 44 INTEGRIRANI SISTEMI ................................................................................................ 45 6.1 Integracija razsvetljave .............................................................................................. 45 6.1.1 Razsvetljava v stanovanjski enoti ....................................................................... 45 6.1.2 Razsvetljava v poslovni stavbi ........................................................................... 46 6.1.3 Zunanja razsvetljava ........................................................................................... 47 6.2 Ogrevanje ................................................................................................................... 47 6.2.1 Ogrevanje stanovanjskega objekta ..................................................................... 47 6.2.2 Ogrevanje poslovnih prostorov .......................................................................... 48 6.2.3 Ogrevanje apartmajskih zgradb .......................................................................... 49 6.2.4 Kotlovnice .......................................................................................................... 49 6.3 Hlajenje ...................................................................................................................... 50 6.3.1 Hlajenje stanovanjskih objektov......................................................................... 50 6.3.2 Hlajenje poslovnih prostorov.............................................................................. 50 6.4 Senčila ........................................................................................................................ 51 6.4.1 Senčila na objektu ............................................................................................... 51 6.4.2 Pasivno ogrevanje s pomočjo senčil ................................................................... 52 6.4.3 Pasivno hlajenje s pomočjo senčil ...................................................................... 52 6.4.4 Krmiljenje tende ................................................................................................. 52 6.4.5 Krmiljenje strešnih oken ..................................................................................... 53 6.5 Hišni kino ................................................................................................................... 53 iii 6.5.1 Integracija AV naprav ........................................................................................ 53 6.5.2 Integracija medija centra .................................................................................... 53 6.5.3 Scenske tipke...................................................................................................... 54 6.6 Varovanje .................................................................................................................. 55 6.6.1 Alarm senzorji .................................................................................................... 55 6.6.2 Vodni in požarni senzorji ................................................................................... 55 6.7 Video nadzorni sistem ............................................................................................... 56 6.7.1 Domofonski sistem ............................................................................................ 56 6.8 Zalivalni sistem ......................................................................................................... 57 6.9 Bazenska tehnika ....................................................................................................... 57 7 PREDNOSTI PAMETNEGA DOMA ............................................................................. 58 8 VIZIJA PAMETNE ZGRADBE ..................................................................................... 60 9 SKLEPNE UGOTOVITVE ............................................................................................. 61 10 LITERATURA IN VIRI .................................................................................................. 63 iv KAZALO SLIK Slika 1: Povezava med elementi po topologiji vodila ................................................................ 2 Slika 2: Topologija linije EIB/KNX ........................................................................................... 3 Slika 3: Področje linij KNX........................................................................................................ 4 Slika 4: Hrbtenična povezava linij.............................................................................................. 5 Slika 5: Komunikacija med fizičnimi in skupinskimi naslovi.................................................... 5 Slika 6: Model plasti EIB/KNX.................................................................................................. 7 Slika 7: Primer napajalne enote proizvajalca ABB .................................................................. 11 Slika 8: Primer dušilnega člena proizvajalca ABB .................................................................. 11 Slika 9: Primer BUS vmesnika proizvajalca ABB ................................................................... 12 Slika 10: Primer linijskega povezovalnika proizvajalca ABB ................................................. 13 Slika 11: Primer IP vmesnika proizvajalca ABB ..................................................................... 13 Slika 12: Primer univerzalnega modula proizvajalca ABB ...................................................... 14 Slika 13: Primer tipkalnih modulov proizvajalca ABB ............................................................ 15 Slika 14: Primer analognih vhodov proizvajalca ABB ............................................................ 15 Slika 15: Primer binarnih vhodov proizvajalca ABB ............................................................... 16 Slika 16: Primer vodnega senzorja proizvajalca Siemens ........................................................ 16 Slika 17: Primer vremenske postaje proizvajalca ABB............................................................ 17 Slika 18: Primer relejskih izhodov proizvajalca ABB.............................................................. 18 Slika 19: Primer modula za merjenje energije proizvajalca ABB ............................................ 18 Slika 20: Primer 230 V modula za senčila proizvajalca ABB .................................................. 19 Slika 21: Primer 24 V modula za senčila proizvajalca ABB................................................... 19 Slika 22: Primer univerzalnega modula za zatemnjevanje proizvajalca ABB ......................... 20 Slika 23: Primer DALI modula proizvajalca ABB ................................................................... 21 Slika 24: Primer stropnega senzorja proizvajalca ABB ........................................................... 21 Slika 25; Primer stenskega senzorja proizvajalca ABB ........................................................... 22 Slika 26: Primer modula za ogrevanje proizvajalca ABB ........................................................ 22 Slika 27: Primer termostata proizvajalca ABB ........................................................................ 23 Slika 28: Shema povezovanja naprav v pametni zgradbi ......................................................... 24 Slika 29: Uporabniški vmesnik CMClient ............................................................................... 27 Slika 30: Drevesna struktura skupnih naslovov ....................................................................... 28 Slika 31. Integracijska tabela .................................................................................................... 29 Slika 32: Konfiguracija relejskega modula .............................................................................. 29 Slika 33: Konfiguracija zatemnjevalnega modula .................................................................... 30 Slika 34: Konfiguracija modula za krmiljenje senčil ............................................................... 30 Slika 35: Konfiguracija modula za ogrevanje .......................................................................... 31 Slika 36: Konfiguracija termostata ........................................................................................... 31 Slika 37: Konfiguracija vremenske postaje .............................................................................. 32 Slika 38: Izvoz ETS3 konfiguracije.......................................................................................... 32 Slika 39: Konfiguracija vmesnika CMConfig .......................................................................... 32 Slika 40: Konfiguracija DSC alarm sistema ............................................................................. 33 Slika 41: Konfiguracija sistema EIB/KNX .............................................................................. 33 v Slika 42: Konfiguracija avdio video sistema ........................................................................... 34 Slika 43: Konfiguracija SMS vmesnika ................................................................................... 34 Slika 44: Avtomatika splošnih senčil ....................................................................................... 35 Slika 45: Avtomatika pasivnih senčil....................................................................................... 35 Slika 46: Program pasivnih senčil ............................................................................................ 36 Slika 47: Avtomatika vklop/izklop naprav .............................................................................. 36 Slika 48: Avtomatika ogrevanja ............................................................................................... 36 Slika 49. Avtomatika razsvetljave ........................................................................................... 37 Slika 50: Režim alarm .............................................................................................................. 37 Slika 51: Režim vremenski podatki ......................................................................................... 38 Slika 52: Režim dneva ............................................................................................................. 38 Slika 53: Splošni režim ............................................................................................................ 39 Slika 54: Scenske tipke ............................................................................................................ 40 Slika 55: SMS sporočila ........................................................................................................... 40 Slika 56: Konfiguracija glavnega menija ................................................................................. 41 Slika 57: Oblikovanja tlorisa.................................................................................................... 41 Slika 58: Izgradnja menija za nadzor ....................................................................................... 42 Slika 59: Izgradnja panela za nadzor AV naprav ..................................................................... 42 Slika 60: Izgradnja menija za video nadzor ............................................................................. 43 Slika 61: Konfiguracija na strežniku ........................................................................................ 43 Slika 62: Konfiguracija na prenosnih panelih .......................................................................... 44 Slika 63: Nadzor ogrevanja na pametnem telefonu ................................................................. 48 Slika 64: Nadzor senčil preko zunanjih naprav ....................................................................... 51 Slika 65: Nadzor XBMC medijskega centra ............................................................................ 54 Slika 66: Video nadzor na CMClientu ..................................................................................... 56 Slika 67: Integracija bazenske tehnike ..................................................................................... 57 vi POVZETEK Namen naloge je predstaviti strojno in programsko opremo, ki je nameščena v pametnih zgradbah ter podrobno predstaviti krmilne sisteme. V delu je opisan sistem, ki deluje na evropskem standardu EIB/KNX ter predstavljena programska oprema, ki nadzoruje zgoraj omenjeni sistem. Poudarek na posameznem segmentu je varčevanje z električno energijo, kar opravičuje začetno investicijo. Uporabnik ima popolni nadzor nad krmilnimi napravami doma in po svetu, kaj pripomore k večji varnosti in udobju. Diplomsko delo je razdeljeno na štiri dele. Prvi zajema predstavitev standarda EIB/KNX in podrobnejši opis komunikacije ter povezovanja z inteligentnimi moduli. V drugem delu je predstavljena strojna oprema pametne zgradbe. Tretji del zajema programsko opremo za nadzor in krmiljenje celotnega sistema. Zadnji pa zajema opis posameznega sklopa integracije. Sklopi so opisani na podlagi že zgrajenih sistemov, ki pri nas in v tujini delujejo že nekaj let. Ključne besede: pametna zgradba, EIB/KNX standard, strojna oprema, programska oprema, vodenje, nadzor. vii ABSTRACT viii UPORABLJENE KRATICE Bci BatiBUS Club International BC Backbone coupler CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance DAF Destination Adress Flaf DALI Digital Addressable Lighting Interface EIB European Installation Bus EIBA European Installations Bus Association ETS Software with KNX- Standard EHSA European Home Systems Association IP Internet protocol KNX Konnex Networks LC Line coupler NO normally open NC normally closed RFID Radio Frequency IDentification TPC Transport layer Protocol Control information ix 1 UVOD Zgradbe vsebujejo vse več tehničnih naprav in sistemov, ki so med seboj povezljivi. Posledica tega trenda je obsežnost, kompleksnost in nepreglednost elektroinštalacij. Vodilni sistem EIB/KNX (angl. European Installation Bus/ Konnex Networks) za inteligentne elektroinštalacije je osnovni element vsake inteligentne zgradbe (t.i. pametne zgradbe) in dosega najvišje standarde. Primeren je tako za bivalne kot za industrijske zgradbe. Po združitvi EIBA z Bci (angl. BatiBUS Club International) in EHSA (angl. European Home Systems Association) je nastalo združenje Konnex, KNX pa novi, enotni standard na področju avtomatizacije zgradb. Vsak element standarda EIB/KNX mora pridobiti ustrezen certifikat o usklajenosti, kar zagotavlja visoko zanesljivost in kompatibilnost sistema. Danes je že več kot 200 evropskih proizvajalcev elementov EIB/KNX. Vodilo (”bus kabel”) povezuje naprave in sisteme, ki so prej delovali neodvisno drug od drugega (npr. razsvetljava, ogrevanje, itd.), v enoten sistem. Pri elektroinštalaciji EIB/KNX se električna bremena ne prižigajo oz. ugašajo neposredno s stikalom. Vhodne enote (npr. stikala, detektorji gibanja, itd.) pošiljajo impulze preko medija prenosa do izhodnih enot (t.i. aktuatorjev). Ti nato izvršijo določen ukaz (npr. sklenejo električni krog). Vhodne enote in aktuatorji lahko med seboj komunicirajo bodisi preko vodila (24V nizko napetostni kabel “bus kabel”) bodisi preko radio frekvenčne povezave. Enote v mreži EIB/KNX so med seboj lahko povezane v zaporedno ali zvezno strukturo. Obseg mreže EIB/KNX pa je razdeljen na linije, območja in področja. Eno linijo predstavlja napajalnik in do 64 vhodno/izhodnih enot. Do 12 linij skupaj tvori eno območje. Področje predstavlja 15 območij povezanih med seboj. V enem sistemu EIB/KNX je tako lahko do 14.000 modulov EIB/KNX , kar je dovolj tudi za najzahtevnejše objekte (celotni hoteli, poslovne zgradbe, itd.). Za stanovanjsko hišo, s približno 250 m2 površine, je potrebno okoli 40 enot torej zadostuje ena linija. Vsaka enota EIB/KNX ima svoj naslov, ki jim omogoča sprejemanje ali oddajanje impulzov preko omrežja EIB/KNX. Enote morajo biti za svoje delovanje programirane, kar pomeni, da mora biti v njihov pomnilnik shranjena posamezna aplikacija. Programiranje opravimo ob vgradnji sistema. Nadaljnji posegi v sistem tudi v primeru izpada električnega toka niso potrebni. 1 2 DELOVANJE SISTEMA Sistemski elementi nimajo centralnega krmilnega sistema pač pa je vsak element opremljen s svojim procesorjem, sistemskim ter aplikacijskim programom, ki ga programiramo po svojih zahtevah. Tak decentraliziran sistem je povezan med sabo z enim podatkovnim vodilom (BUS-om), po katerem komunicirajo vsi elementi sistema kot prikazuje Slika 1. Podatke si med seboj izmenjujejo v obliki večbitnih telegramov. Po isti povezavi dobijo elementi tudi enosmerno napajanje 28 V, ki je potrebno za svoje delovanje. Slika 1: Povezava med elementi po topologiji vodila V sistemu EIB/KNX inštalacij lahko uporabljamo elemente različnih proizvajalcev, zato ta protokol ponuja nešteto možnosti povezovanja različnih elementov med seboj. Številni proizvajalci integrirajo vmesnike EIB/KNX v svoje naprave, katere lahko upravljamo na daljavo ali pa preko logike, ki poteka v ozadju. Komuniciranje med napravami lahko poteka po naslednjih poteh [1]: povezava s sukano parico TP1 (Twisted Pair); hitrost 9600 bitov/s, po inštalaciji omrežne napetosti; hitrost 1200 bitov/s, brezžično (RF 868 MHz); hitrost 16.384 kbitov/s, IP/Ethernet. 2 Sistemske elemente EIB/KNX je potrebno predhodno programirati in vnesti logiko delovanja. Elemente programiramo s posebnim aplikacijskim programom, s pomočjo katerega vnesemo parametre v pomnilnik posameznega modula. Tako lahko poljubno nastavimo kaj naj element stori, ko dobi določen podatek na svoj vhod. To lahko razložimo s primerom tipkala, ki upravlja s pomočjo tipk različne funkcije, npr. vklop, izklop, preklop ob vsakem pritisku, regulacijo v odvisnosti od dolžine pritiska. Z izbiro funkcije moramo določiti tudi medsebojne povezave med vhodnimi in izhodnimi napravami sistema. Vnos aplikacij, parametrov, naslovov posameznih elementov ter logične povezave med senzorji in aktuatorji izvedemo z enotnim programom ETS4, ki deluje v okolju Windows na osebnih računalnikih. Posameznemu modulu s programom določimo naslov ter funkcijo delovanja. Naslov določimo pri prvem programiranju, vsako nadaljnje programiranje pa se samodejno izvrši in poišče modul na svoji liniji in tako ni potrebno ponovno iskati kje se modul nahaja. 2.1 Topologija Linija je najmanjši del v topologiji EIB/KNX. Na eni liniji je lahko največ 64 elementov, kar je dovolj za večino manjših projektov. Topologija je prikazana na Sliki 2. Slika 2: Topologija linije EIB/KNX 3 Dejansko število elementov na liniji je odvisno od moči izbrane napajalne enote in porabe posameznih elementov. Linijo lahko po potrebi podaljšamo na 4 segmente, v vsakem segmentu pa je lahko 64 elementov (4 x 64 = 255). Vsak segment mora imeti svojo napajalno enoto. Pri tem potrebujemo tako imenovane linijske repetitorje t.i. ojačevalnike. V primeru, ko potrebujemo več elementov raje naredimo več linij in jih med seboj povežemo preko linijskih vmesnikov ter tako naredimo področje. Če potrebujemo še več elementov pa na koncu iz linij z linijskimi repetitorji naredimo segmente. V kolikor potrebujemo več kot eno linijo ali če so elementi povezani v drugačno obliko, lahko do 15 linij povežemo v področje, kar prikazuje Slika 3. Slika 3: Področje linij KNX Posamezne linije med sabo povežemo v glavno linijo z linijskimi vmesniki LC. Tudi na glavni liniji lahko imamo do 64 elementov. Število elementov na glavni liniji se zmanjšuje z vsakim linijskim vmesnikom oz. linijo. Vsaka, tudi glavna linija, mora imeti svojo napajalno enoto. EIB/KNX inštalacijo lahko nadalje povečamo tako, da do 15 posameznih področij povežemo v več področij oziroma v hrbtenico (Slika 4). Posamezna področja med sabo povežemo s hrbtenično linijo s pomočjo hrbteničnih vmesnikov BC [2, stran 65-74]. 4 Slika 4: Hrbtenična povezava linij 2.2 Komunikacija Komunikacija med sistemsko tipko in aktuatorjem je zaporedje operacij, ki privede to reakcije, da določena tipka sproži določen izhod na aktuatorju. Z uporabo protokola EIB/KNX, lahko stikalo, ki je izključno definirano s fizičnim naslovom, komunicira z aktuatorjem preko skupinskega naslova (Slika 5). Slika 5: Komunikacija med fizičnimi in skupinskimi naslovi 5 Skupinski naslov temelji na izmenjavi kodiranega podatka med komunikacijskima objektoma tipko in lučjo. Izbrani komunikacijski objekt lahko pošilja telegrame znotraj enega skupinskega naslova. Nasprotno pa lahko komunikacijski objekt na aktuatorju sprejema telegrame več skupinskih naslovov. To pomeni, da vse naprave EIB/KNX znotraj skupnega naslova sprejmejo ukazna sporočila od stikal, ki so povezana na skupnem naslovu. Tako lahko z več stikali prožimo določen rele na aktuatorju. 2.2.1 Komunikacijski protokol EIB/KNX OSI Za nemoteno medsebojno komuniciranje vseh naprav pametnega sistema potrebujemo določen način sporazumevanja in upravljanja. Komunikacijski sklad protokola EIB/KNX je strukturiran na podlagi modela OSI. Fizična plast (angl. Physical Layer) in povezovalna plast (angl. Link Layer) sta odvisna od karakteristik fizičnega medija. Pri EIB/KNX se uporablja postopek dostopa na vodilo CSMA/CA. Funkcijo razvrščanja naslovov na skupinske ali fizične opravlja t.i. naslovna zastavica DAF. Omrežna plast (angl. Network Layer) ima funkcijo prenosa sporočila znotraj omrežja in funkcijo dialoga računalnika z omrežjem, v katerem določi naslov prejemnika sporočila in zahteva določeno ugodnost, kot je na primer prioriteta pri uporabi omrežja. Transportna plast (angl. Transport Layer) določa logično povezavo dveh komunikacijskih objektov, ki obsega izgradnjo, nadzor in porušitev njihove povezave in skrbi, da ne pride do podvojitve ali izgube informacij pri tej povezavi, ureja njihovo pravilno zaporedje in preprečuje prevelik dotok podatkov do sprejemnika. Plast seje (angl. Session Layer) določa način, organizacijo in sinhronizacijo dialoga. Vsebuje vse potrebne funkcije za začetek, urejeno izvedbo in zaključek komunikacije med dvema napravama. Predstavitvena plast (angl. Presentation Layer) ima vlogo zagotavljanja skupnih abstraktnih sintaksnih pravil za odprto povezovanje med napravami. Uporabniška plast (angl. Application Layer), kjer so zbrane funkcije, ki služijo kot vmesnik med lokalnimi uporabniškimi programi in procesi ter po omrežju porazdeljenimi 6 informacijskimi viri. Te funkcije določajo storitve, ki jih komunikacijski sistem omogoča uporabniku. Mednje spadajo npr. prenos in upravljanje dostopa do datotek. Slika 6: Model plasti EIB/KNX Poleg teh funkcij uporabniška plast omogoča še: prepoznavo komunikacijskega partnerja po imenu ali naslovu, določanje trenutne zmožnosti partnerja, ki želi komunicirati, vzpostavitev nadzora nad komuniciranjem, dogovarjanje o enkripcijskih mehanizmih (zaščito pred nepoklicanimi dostopi), izbiro vrste dialoga vključno s postopki njegove vzpostavitve in prekinitve, dogovor o odgovornosti za odpravljanje napak in prepoznavo zahtev pri sintaksi podatkov. 2.2.2 Format sporočila EIB/KNX Sporočila EIB/KNX pošiljamo v obliki serijsko kodiranih telegramov ali okvirjev, ki jih nato preko vodila pošiljamo želenim napravam. Odvisno od modulacijske tehnike ali od dostopa nadzora trkov izbranega medija so lahko definirane nekatere zaporedne ovojnice. 7 Zgradba okvirja je sestavljena iz večih polj. Kontrolno polje (angl. Control Field) določa prioriteto okvirja in razlikuje med standardnimi in razširjenimi okvirji. V vsakem primeru obstaja individualni izvorni naslov (angl. Source Address), ter individualni in skupinski ciljni naslov (angl. Destination Address); tip tega je določen v posebnem polju. TPCI (angl. Transport Layer PCI) nadzira transportni nivo komunikacijskih povezav (npr. za vzpostavitev in povezovanje »point-to-point« povezav). APCI (angl. Application layer PCI) lahko prisluškuje storitvam aplikacijskega nivoja, ki so na voljo naslovni shemi in komunikacijskim povezavam. Odvisno od naslovne sheme in APCI lahko standarden okvir prenese vse do 14 oktetov podatkov. Segmentacija za masovne prenose (angl. bulk transfer), kot je prenos celotne aplikacije, je odgovornost nadzornega klienta (angl. Management Client), npr. orodje ETS (programsko orodje za KNX standard). Standarden okvir zagotavlja direktno nadgrajeno skladnost nad EIB/KNX. Razširjen okvir pa lahko obvladuje do 248 oktetov podatkov. Na koncu kontrola okvirja (angl. Frame check) pomaga zagotoviti podatkovno konsekventnost in zanesljiv prenos podatkov [3, stran 6-14]. 2.2.3 Naslavljanje naprav EIB/KNX Naslavljanje vseh naprav na povezovalni liniji je eden od bistvenih vidikov protokola EIB/KNX. V telegramu sta za to predvideni dve področji: izvorni naslov (pošiljatelj) in ciljni naslov (prejemnik). Vsak naslov zajema 16 bitov, s katerimi lahko nedvoumno zagotovimo dodelitev. Pri tem ločimo dva različna tipa naslovov. Fizični naslov enoumno označuje povezovalno napravo, ki opisuje, na kateri poziciji v omrežju EIB/KNX (linija, območje) se nahaja naprava. Fizični naslovi so napravam določeni in se ne ponavljajo. Dodelitev naslovov se izvaja med samim načrtovanjem. Naslovno polje fizičnega naslova je sestavljeno iz treh področij: Območni naslov O3…O0, Linijski naslov L3…L0, Naslov naprave N7…N0. Skupinski naslov je logični naslov. Več naprav, ki se nahajajo na poljubnem mestu znotraj povezovalnega sistema, lahko povežemo v skupino, npr. skupina luč. Tem napravam se pri načrtovanju dodeli dodatni naslov t.i. skupinski naslov. Vsak telegram, ki naslavlja to 8 skupino, bodo sprejele in izvršile vse naprave te skupine. Logični naslov se ne vmešava v dodelitev v območja in linije, ker so lahko znotraj skupine udeleženci poljubno povezani v linije in območja. Kljub vsemu se pri dodeljevanju skupinskih naslovov ohrani določen red, se izvaja delitev razpoložljivih naslovov v štirinajstih glavnih skupinah. Izvorni naslov znotraj telegrama je vedno fizični naslov pošiljatelja. Ciljni naslov znotraj telegrama pa je lahko fizični naslov, ko naslavljamo samo eno napravo ali pa skupinski naslov, ko naslavljamo vse naprave skupine. Za označevanje tipa naslova se ciljnemu naslovu doda 17. bit: 17. bit 0 = ciljni naslov je fizični naslov: naslovljen je samo en udeleženec, 17. bit 1 = ciljni naslov je skupinski naslov: naslovljene so vse naprave s tem skupinskim naslovom. 2.3 Integracija naprav Sistem EIB/KNX omogoča napajanje povezovalnih naprav preko komunikacijskega medija, kot je dvo- ali štirižilna sukana parica (angl. Twisted Pair – TP) ali dvožilni kabel močnostne inštalacije (230 V~). Nekatere naprave potrebujejo tudi dodatno napajanje glavnega ali drugega napetostnega izvira. Inštalirana povezovalna napeljava skupaj z napajalnim kablom združuje naprave in sisteme, ki so prej obratovali ločeno drug od drugega, v bolj ekonomični sistem, ki je optimalno prilagojen glede na individualne zahteve. Rezultat tega je izboljšano običajno bivalno življenje, varnost in učinkovitost. Sistem EIB/KNX omogoča stalni nadzor zgradbe in izmenjevanje podatkov med napravami priključenih na vodilo. Ta sistem se implementira kot decentraliziran sistem, vendar pa ga je možno implementirati tudi povsem centralizirano, če je to potrebno. Decentraliziran sistem je lahko implementiran med naprave ne glede na to ali nekatere sprejemajo druge pa oddajajo signale. Naprave komunicirajo med seboj brez kakršnekoli hierarhije ali pa dodatne mrežne nadzorne naprave. Tak način izvedbe omogoča, da je sistem zelo prilagodljiv. V primeru implementacije centraliziranega sistema je možno nadzorno napravo (angl. Application Controller – ApC) umestiti kamorkoli v povezovalno linijo [4, stran 37-45]. 9 3 GRADNIKI SISTEMA EIB/KNX Sistem EIB/KNX je decentraliziran modularno grajen sistem, ki ne zahteva centralnega mesta krmiljenja in ga je možno skladno s kasnejšimi potrebami enostavno nadgrajevati. Deli se na vhodne (tipkala, senzorji, merilniki vlage, temperature, osvetljenosti, hitrosti vetra) in na izhodne enote (aktuatorje, regulatorje osvetljenosti, temperature, ventile, regulatorje konice). Naprave sistema nimajo centralnega krmilnega sistema, pač pa je vsak element opremljen s svojim procesorjem, sistemskim ter aplikacijskim programom, ki ga programiramo po svojih zahtevah. Tako lahko enako napravo uporabimo za različne funkcije, npr. tipkalo (navaden binarni vhod v prosto programabilnih sistemih) lahko uporabimo za vklop, izklop, preklop ob vsakem pritisku, regulacijo v odvisnosti od dolžine pritiska. Z izbiro funkcije hkrati določimo tudi medsebojne povezave med vhodnimi in izhodnimi napravami sistema. Sistem pametne inštalacije je trenutno najbolj razširjen sistem te vrste v Evropi. Več kot 100 največjih proizvajalcev (ABB, Siemens, Schneider Electric, itd.) električne opreme razvija in izdeluje elemente. S funkcijami, ki jih takšen sistem ponuja, lahko popolnoma avtomatiziramo zgradbo. Sistem lahko nagradimo s centralno nadzornim sistemom, ki omogoča popoln pregled ter uporabo vseh funkcij, ki jih inštalacija ponuja in nudi še dodatne funkcije. V naslednjem poglavju bodo predstavljeni elementi podjetja ABB [5]. 3.1 Osnovni elementi Zagotavljajo napetost na vodilu EIB/KNX, ter nemoteno komunikacijo med napravami EIB/KNX. So osnovni elementi vsake pametne zgradbe. 3.1.1 Napajalnik Napajalniki zagotavljajo napetost na vodilu EIB/KNX. Moduli se navadno napajajo kar preko komunikacijske linije, zato je pomembno izbrati napajalnik, ki bo zagotovil dovolj veliko napajalno moč. Napetost na vodilu je enosmerna in sicer 29 V. Takšna napetost je izbrana namensko, da napetost na koncu 350 metrov dolge linije predpisanega kabla ne pade pod minimalno vrednost 21 V. 10 Slika 7: Primer napajalne enote proizvajalca ABB Najbolj pogosto uporabljamo napajalnike z izhodnim tokom do 640 mA. Posamezni moduli EIB/KNX navadno porabijo okoli 10 mA, torej lahko tak napajalnik napaja do 64 modulov. V primeru večjega števila modulov, pa uporabimo dva napajalnika v kombinaciji z linijskim povezovalnikom [6]. 3.1.2 Dušilka Vsak enosmerni izvor napetosti 29 V, lahko uporabimo za komunikacijo in napajanje modulov EIB/KNX. Seveda moramo tak izvor napetosti ustrezno dušiti in očistiti nepotrebnih šumov, ki nastanejo pri glajenju enosmerne napetosti. Z vezavo zunanje dušilke (npr. ABB DR/S 4.1) na enosmerni izvor, zagotovimo napajanje in komunikacijo za module EIB/KNX ki so vezani v sistem. Slika 8: Primer dušilnega člena proizvajalca ABB 11 Nekateri napajalniki EIB/KNX imajo do dva napajalna izhoda (npr. ABB SV/S 30.640.5), pri čemer drugi izhod nima vgrajene dušilke. Uporabimo ga takrat, ko hočemo iz enega napajalnika napajati dve linije, pri čemer na nedušeni izhod vežemo dušilko [7]. 3.2 Sistemski elementi Komunikacija na liniji poteka preko vmesnikov BUS. Potrebujemo jih pri modulih, ki jih nimajo že sistemsko integriranega. Navadno so to stikala, termostati, senzorji PIR itd. Projekt je lahko zasnovan z več linijami, ki so med sabo povezane z linijskimi vmesniki. To lahko razložimo na primeru večstanovanjskega objekta, kjer so posamezna stanovanja povezana na glavno linijo, tako lahko nadzorujemo vsako stanovanje posebej na eni liniji. Več linij uporabimo tudi takrat kadar število modulov EIB/KNX presega 255, saj imamo omejitev pri naslavljanju ene linije. 3.2.1 BUS vmesnik Vmesnik skrbi za komunikacijo po vodilu EIB/KNX, kar pomeni, da pretvori informacijo iz tipke, termostata, senzorja itd. v EIB/KNX obliko in pošlje informacijo na linijo. Vgradimo ga v podometno dozo premera 60mm. Na vmesnik nato namestimo ustrezni modul [8]. Slika 9: Primer BUS vmesnika proizvajalca ABB 12 3.2.2 Linijski povezovalniki Komunikacijo med dvema linijama omogočimo z uporabo linijskega povezovalnika. V primeru da imamo dva napajalnika, ki napajata vsak svojo linijo ni potrebno uporabiti dušilnega člena. Priporočljivo je, da v večstanovanjskem objektu predvidimo vmesnik med vsakim stanovanjem in glavno linijo. Tako je vsako stanovanje na svoji liniji. Izpad ene linije tako ne vpliva na ostale [9]. Slika 10: Primer linijskega povezovalnika proizvajalca ABB 3.2.3 Vmesnik IP Vmesnik omogočata komunikacijo med računalnikom in sistemom EIB/KNX. Za komunikacijo uporablja IP protokol, tako ga je mogoče priklopiti na vsako mrežno napravo. Preko vmesnika je mogoče spremljati dogajanje na liniji EIB/KNX, prav tako lahko pošiljamo ukaze na linijo in tako obojestransko komuniciramo z napravo. Prav tako preko njega programiramo module, ter jim določimo naslove. Modul za svoje delovanje potrebuje enosmerno napetost od 10V do 30V, zato lahko uporabimo drugi izhod napajalnika EIB/KNX [10]. Slika 11: Primer IP vmesnika proizvajalca ABB 13 3.3 Vhodne enote V primeru, ko želimo neko vrednost poslati preko linije EIB/KNX na modul potrebujemo vhodne vmesnike. Ti nam pretvarjajo razne oblike vhodnih signalov v ustrezni signal katerega linija EIB/KNX podpira. Te informacije uporabljamo za varčno in pametno nadzorovanje našega sistema, oziroma logiko hiše, ki teče v ozadju ampak se uporabnik tega ne zaveda. 3.3.1 Univerzalni I/O modul Klasične tipke vežemo na univerzalni vhodni modul. Univerzalni vhodni modul se nahaja v dozi za tipkami. Vsak vhod lahko ustrezno sprogramiramo, tako lahko z tipko prižigamo luči, krmilimo senčila ali pa ustrezno zatemnjujemo razsvetljavo [11]. Slika 12: Primer univerzalnega modula proizvajalca ABB 3.3.2 Tipkalni moduli Za nadzorovanje naprav imamo na voljo različne vrste tipkal, ki se razlikujejo po zunanji obliki in barvi. Vsaki tipki moramo določiti funkcijo katero bo opravljala (prižiganje ali ugašanje, krmiljenje senčil, upravljanje z razsvetljavo itd.). Ena tipka se lahko pri razsvetljavi in sceni razdeli na dva dela, in sicer na dva med sabo nepovezana dela, tako lahko na eni tipki upravljamo z dvema napravama. Posebno je potrebno poudariti, da pri zatemnjevanju in upravljanju s senčili tipke ne moremo razdeliti na dva dela [12]. 14 Slika 13: Primer tipkalnih modulov proizvajalca ABB 3.3.3 Modul z analognim vhodom Uporabljamo ga kadar želimo neke analogne vrednosti odčitavati na vodilu EIB/KNX. To so senzorji PT100 ali kakšne linearne vrednosti, ki se preko tega modula pretvorijo v digitalne [13]. Slika 14: Primer analognih vhodov proizvajalca ABB 3.3.4 Modul z binarnimi vhodi Deluje na principu brez napetostnega kontakta in nam daje vrednosti 0 ali 1. Uporabljamo ga lahko na različnih področjih kot so senzorji odprtosti oken, končna stikala, razne prožilne tipke itd.[14] 15 Slika 15: Primer binarnih vhodov proizvajalca ABB 3.3.5 Senzor za izliv vode Uporabljamo ga v prostorih, kjer imamo opravka s tekočo vodo. Največkrat je to kuhinja, kopalnica ter utility. Senzor zazna vodo, pošlje podatek v sistem, ki na podlagi logike reagira ob alarmu izlitja vode. Uporabimo ga v kombinaciji z vodnim ventilom, ki se zapre ob alarmu [15]. Slika 16: Primer vodnega senzorja proizvajalca Siemens 3.3.6 Vremenska postaja Vremensko postajo (Slika 17) namestimo na južno stran objekta, tako da je izpostavljena največjim vremenskim spremembam. Naprava zazna hitrost vetra, padavine, svetilnost iz treh smeri, mrak in temperaturo. S pomočjo vremenskih podatkov lahko krmilimo senčila, tende, prižigamo zunanjo razsvetljavo, izvajamo pasivna ogrevanja in hlajenja zgradbe [16]. 16 Slika 17: Primer vremenske postaje proizvajalca ABB 3.4 Izhodi Vklop in izklop porabnikov krmilimo preko relejskega modula EIB/KNX. Na tak način lahko med drugim krmilimo razsvetljavo, vtičnice, naprave, pogone itd. Smiselna je priprava krmiljenja na vsej notranji razsvetljavi, zunanji razsvetljavi, za vtičnice nad kuhinjskim pultom in vtičnice za likalnik v utilityju. Omenjene vtičnice se izklopijo ob odhodu iz objekta ali ob proženju scene spanje. Močnejše porabnike in 3-fazne porabnike vežemo na omrežje preko dodatnega releja. 3.4.1 Relejski modul EIB/KNX Relejski modul nadomesti klasično stikalo. Omogoča vklop/izklop porabnikov preko relejskega kontakta. Ti kontakti se lahko programsko pred nastavijo, in sicer tako da imamo normalno odprt (v nadaljevanju NO) in normalno zaprt (v nadaljevanju NC), odvisno od namena uporabe. Pri vezavi uporabnikov moramo paziti, da na en relejski izhod ne vežemo uporabnika, ki ima večjo moč od dovoljene, navadno uporabimo 16 amperske izhodne module [17]. 17 Slika 18: Primer relejskih izhodov proizvajalca ABB 3.4.2 Modul za merjenje porabe EIB/KNX Modul je namenjen za merjenje porabe na posameznem izhodu. Te podatke primerno obdelamo in jih grafično prikažemo. Tako imamo popoln nadzor nad porabo po posameznih dnevih. Ugotovimo lahko kateri porabnik porabi največ energije in ga tako ob višji dnevni tarifi izklopimo, v nočni tarifi pa vklopimo. Pogost primer tega je električno ogrevanje v kombinaciji z zalogovnikom tople vode, ki se ponoči polni, podnevi pa z njim ogrevamo prostore [18]. Slika 19: Primer modula za merjenje energije proizvajalca ABB 3.5 Rolete in senčila Za avtomatizacijo senčil je potrebno vgraditi primerne motorje. Motorji se krmilijo preko posebnih relejskih izhodov, ki imajo časovno omejitev delovanja. Čas je odvisen od posameznega senčila, zato je potrebno izmeriti dinamiko posameznega senčila in ustrezen čas vnesti v krmiljeni izhod. 18 3.5.1 Modul za senčila 230V To je najpogostejši modul za krmiljenje senčil in rolet. Na en izhod vežemo določeno senčilo in mu določimo parametre (npr. ob močnem vetru se samodejno zapre). Krmiljenje je narejeno s pogonom, ki deluje na napetosti 230 V, pri tem pa moramo paziti, da ne združimo več motornih pogonov na en relejski izhod razen v primeru, ko je proizvajalec to tehnično omogočil [19]. Slika 20: Primer 230 V modula za senčila proizvajalca ABB 3.5.2 Modul za senčila 24 V S tem modulom krmilimo strešna okna in podobne pogone na 24 V napetost. Zgrajen je tako, da za obračanje smeri vrtenja pogona obrača polariteto na priključenih sponkah. Prav tako za delovanje modula veljajo enaki pogoji kot za delovanje modula 230 V [20]. Slika 21: Primer 24 V modula za senčila proizvajalca ABB 19 3.6 Osvetlitev in senzorji gibanja Za klasično prižiganje luči uporabljamo izhodne module. V primeru, ko želimo zatemnjevati luči pa imamo na voljo več vrst modulov. Ti se med sabo razlikujejo v odvisnosti od tipov razsvetljave. Na voljo imamo klasično zatemnjevanje, zatemnjevanje 1-10V ali pa DALI (angl. Digital Addressable Lighting Interface) zatemnjevanje, ki temelji na naslavljanju posamezne luči. 3.6.1 Univerzalni zatemnjevali modul EIB/KNX Modul omogoča zatemnjevanje inkandescentnih in 230 V halogenskih žarnic. Možno je krmiljenje tudi nekaterih 12 V halogenskih žarnic preko posebnih elektronskih transformatorjev [21]. Slika 22: Primer univerzalnega modula za zatemnjevanje proizvajalca ABB 3.6.2 DALI zatemnjevali modul EIB/KNX Modul omogoča vklop/izklop in zatemnjevanje svetil, ki se napajajo preko napajalnika z vhodom za krmilni signal DALI. Primer vezave modula je na Sliki 23, na katerega lahko priklopimo do 64 DALI luči [22]. 20 Slika 23: Primer DALI modula proizvajalca ABB 3.6.3 Stropni 360 senzor PIR Ta senzor je namenjen za stropno pritrditev, saj ima 360° kot zaznavanja. Uporabimo ga v prostorih, kjer hočemo imeti avtomatsko krmiljenje razsvetljave, klimatske naprave in ogrevanja. Na njem lahko s pomočjo potenciometra nastavimo občutljivost, čas ter svetlost [23]. Slika 24: Primer stropnega senzorja proizvajalca ABB 3.6.4 Stenski 180 senzor PIR Senzor je namenjen stenski pritrditvi in ima 180°-ski kot pokritosti. Uporabimo ga na stopniščih ter hodnikih, kjer prižigamo razsvetljavo. Največkrat ga uporabimo v paru (gospodar/služabnik), tako delujeta usklajeno in pokrivata večji prostor, da se ne zgodi, da se sredi spuščanja po stopnišču ugasne luč [24]. 21 Slika 25; Primer stenskega senzorja proizvajalca ABB 3.7 Ogrevanje in hlajenje Za sistemsko vodenje ogrevanja/hlajenja potrebujemo ustrezne module, ki krmilijo ventilne glave na zankah, ter termostate, ki komunicirajo preko vodila EIB/KNX. V ta sistem je mogoče povezati različne kotlovnice, split sisteme, prezračevanje, klime itd. Od vseh teh sistemov je mogoče dobiti razne informacije, kot je na primer zunanja temperatura, temperatura vode v primarnem/sekundarnem vodu itd. Tako lahko te informacije uporabimo za varčno in ekonomično ogrevanje objekta in s tem posledično zmanjšamo stroške ogrevanja. 3.7.1 Modul za ogrevanje Z ogrevalnim modulom EIB/KNX lahko krmilimo sobne temperature, talne zanke, stropno ogrevanje/hlajenje itd. Podatke o sobni temperaturi dobimo iz termostata, ki pošlje ukaz modulu, ta pa po potrebi odpre in zapre ventile na zankah [25]. Slika 26: Primer modula za ogrevanje proizvajalca ABB 22 3.7.2 Termostati Dajejo nam povratno informacijo o stanju temperature v sobi. Te informacije uporabljamo za krmiljenje ventilov, ki se na podlagi želene vrednosti odpirajo ali zapirajo. Termostat ima tri režime med katerimi preklapljamo ob različnih dogodkih. Tako režim Udobje vklopimo kadar smo doma in želimo nekoliko višje temperature, režim Noč je vklopljen ponoči, kjer imamo običajno nižje temperature ter režim Odsotnost vklopimo ob odhodu od doma [26]. Slika 27: Primer termostata proizvajalca ABB 23 4 KOMUNIKACIJA Z NAPRAVAMI V nadaljevanju se bomo osredotočili na ustrezno krmiljenje sistema EIB/KNX in ostalih komponent. To krmiljenje je izvedeno s strani CCManagerja pod blagovno znamko ComfortClick. Gre za programsko opremo, ki usklajuje delovanje vseh tehničnih sistemov in naprav inteligentne elektroinštalacije ter predstavlja možgane inteligentne inštalacije. Deluje kot vmesnik med različnimi napravami (PC, iPhone, iPad, naprave z Android operacijskim sistemom) ter EIB/KNX inteligentno elektroinštalacijo, DSC alarmnim sistemom, video nadzorom, hišnim kinom in drugimi sistemi v zgradbi. Programska oprema omogoča upravljanje objekta na daljavo in skrbi za samodejno izvajanje različnih opravil (časovna opravila, scene itd.). Slika 28: Shema povezovanja naprav v pametni zgradbi Celoten sistem deluje na namenskem strežniku, ki je lahko tudi stacionarni računalnik na katerem je nameščena CCManager programska oprema. Računalnik je preko mreže povezan z različnimi napravami, ki podpirajo mrežni protokol. Z nekaterimi napravami pa je komunikacija direktna preko USB in RS232 vhoda. CCManager vse te podatke obdeluje jih 24 shranjuje in izvaja različna opravila glede na zahteve ki jih predhodno vnesemo, hkrati pa skrbi za komunikacijo med prenosnimi napravami, na katerih je naložena vizualizacijska programska oprema. 4.1 ComfortClick Manager Programska oprema skrbi za nemoteno delovanje celotnega sistema in omogoča komunikacijo s prenosnimi napravami. Podjetje ComfortClick d.o.o je razvilo lastno programsko opremo, ki povezuje različne tehnične sisteme in naprave ter tako omogoča centralno upravljanje zgradbe in samodejno izvajanje različnih opravil. Ponuja napredno platformo samodejnega izvajanja opravil v pametni hiši, ki se izvajajo glede na zasedenost objekta, aktivnosti uporabnikov in časa v dnevu. Sistem vključuje odprti standardi EIB/KNX kar zagotavlja veliko izbiro med različnimi proizvajalci modulov za pametni dom. To omogoča visoko stopnjo prilagodljivosti vsakemu posameznemu uporabniku. Gre za uporabniku prijazen uporabniški vmesnik, ki omogoča enostavno upravljanje s pametno hišo, v slovenskem ali angleškem jeziku. Programska oprema je razdeljena na tri podprograme, ki so podrobneje predstavljeni v naslednjih poglavjih [27]. 4.1.1 Konfiguracijski program CMConfig CMConfig se uporablja za konfiguracijo in integracijo različnih naprav. Vsaki napravi je potrebno določiti naslove IP ali pa naslov COM, na katerega je priključena določena naprava. Prav tako vsaki napravi določimo tipe podatkov, s katerimi kasneje zgradimo programsko logiko. Po opravljeni konfiguraciji naprav se lotimo pisanja programa, ki bo povezoval posamezne naprave med sabo. Omogoča izvajanje različnih operacij, tako lahko naredimo logiko izvajanja opravil ob proženju določenega dogodka. S pomočjo omenjenega program naredimo logiko, ki spremlja vremenske podatke in ob določeni svetilnosti prižge zunanjo razsvetljavo. 25 Primer: Spreminjanje režimov v hiši Ob odhodu od doma vključimo alarm, ta je povezan s strežnikom, ki dobi obvestilo o režimu odsotnosti. Sprememba režima sproži program, ki poskrbi da se ugasne razsvetljava, izklopijo vtičnice, spustijo senčila ter se spremenijo nastavitve na termostatih. Tako je skrb, da smo pustili prižgan likalnik odveč. Ob prihodu domov alarm izklopimo, sprememba režima sproži program, ki poskrbi da se vklopijo naprave, dvignejo senčila ter se vklopi prezračevanje. Pred spanjem pa s pomočjo inteligentnih tipk preko strežnika vklopimo alarm v režim spanje, hkrati pa se bodo izvajala opravila povezana s tem režimom. CMConfig nam omogoča izgradnjo vizualnega okolja za pametno inštalacijo. Izgradnja navigacijskega menija omogoča hiter dostop do panelov z določeno funkcijo. Tako naredimo panel, ki vsebuje tipke za vso razsvetljavo, na naslednjem panelu so vsa senčila in na zadnjem je tloris z mikrolokacijami razsvetljave, senčil in ostalih naprav. Program omogoča izgradnjo panela, ki bo iz spleta pridobival vremenske podatke ali pa novice RSS, tako bomo vedno obveščeni o aktualnih novicah. Zgrajeni konfiguraciji dodelimo uporabnike ter jim določimo pravice. Tako lahko omejimo določenim uporabnikom kontrolo nad napravami. Celotno konfiguracijo naložimo na strežnik na katerem je nameščen CMServer [28]. 4.1.2 Strežnik in CMServer Strežnik je namenski računalnik, na katerem je naložena programska oprema CMServer. Predstavlja jedro pametne inštalacije, ki je nameščen v komunikacijski omari s priključkom na internet in statičnim IP-jem. Za strežnik ne potrebujemo zmogljive strojne opreme. Zadostuje že 1 GHz-čni procesor in nekaj GB velik SSD disk, kar se pozna pri porabi strežnika, ki v povprečju znaša 15 W električne energije. Lokalni računalniki ter prenosne tablice se povežejo s pomočjo programa CMClient na notranji IP strežnika na katerem je naložena aplikacija, ki smo jo predhodno s konfigurirali. Če pa želimo priti na strežnik preko interneta je potrebno nastaviti router, tako da je notranji naslov IP strežnika viden navzven. V tem primeru se na strežnik povežemo preko IP-ja, ki ga določijo ponudniki internetne storitve. Za povezavo pa uporabimo spletne brskalnike, kamor vpišemo https://mojnaslovIP. V tem primeru se v brskalniku odpre konfiguracija, ki je manj odzivna kot pa namenski CMClient program [29]. 26 4.1.3 Vizualni vmesnik CMClient CMClient je vizualni vmesnik, ki ga vidi končni uporabnik. Namestimo ga na naprave z Windows okoljem ter tako omogoča upravljanje s pametno instalacijo. Vmesnik nam omogoča grafični prikaz tipk, tlorisov ter izris aktualnih grafov, ki podatke shranjuje na strežnik. Grafika se samodejno prilagaja velikosti ekrana, tako ni potrebno izdelati konfiguracije za vsako ločljivost kar predstavlja bistveno prednost. Za Android naprave pa si lahko iz GooglePlay-a prenesemo namensko aplikacijo za pametne naprave. Za Apple-ove izdelke je na voljo iOS aplikacija. Pri ostalih pametnih telefonih se uporabijo spletni brskalnike, ki delujejo na enakem principu kot CMClient. Slika 29: Uporabniški vmesnik CMClient V pametnem domu se priporoča zidni panel, ki je vgrajen v dnevnem prostoru. Služi kot centralni nadzorni vmesnik, hkrati pa ima funkcijo notranje domofonske enote. Na panelu nastavimo scenske tipke in opravila, ki se izvajajo samodejno in spremljamo porabo energije vode ter plina v realnem času ali pa grafično za preteklo obdobje [30]. 27 5 KONFIGURACIJA PAMETNE ZGRADBE V nadaljevanju sledi konfiguracija pametne zgradbe s programsko opremo CCManager. Zgradba je grajena na sistemu EIB/KNX in ostalih sistemskih komponentah, ki omogočajo integracijo v pametni dom. Integrirali smo razsvetljavo, senčila, ogrevanje, alarmni sistem, audio-video sistem, vremensko postajo, video nadzorni sistem itd. Jedro sistema je CMControler, ki izvaja logična opravila ter nadzor nad vgrajenimi sistemskimi komponentami. Sistem je bil v celoti izveden in vzpostavljen marca 2012 v enodružinski hiši v Sloveniji. 5.1 Konfiguracija sistema EIB/KNX Konfiguracija sistema EIB/KNX je bila izvedena z programom ETS3 (engl. Engineering Tool Software). S pomočjo programa modulom določimo fizične in skupne naslove preko katerih se moduli med seboj povezujejo in komuniciraj ter nastavimo parametre posameznemu modulu in ga povežemo v celotni sistem. Na začetku je potrebno definirati skupne naslove. Ti naslovi so razdeljeni na različna področja, katera vsebujejo posamezne sklope za upravljanje. Slika prikazuje drevesno strukturo, ki vsebuje skupne naslove. Ti se določijo samodejno in jih je mogoče kasneje spremeniti. Slika 30: Drevesna struktura skupnih naslovov Skupni naslovi omogočajo komunikacijo med moduli, katerim določimo fizične naslove. Fizični naslov se modulu določi ob prvi vstavitvi v ETS projekt kasneje pa lahko ta naslov 28 ročno popravimo. V nadaljevanju je prikazana integracijska tabela, ki je različna za vsako posamezno napravo. Slika 31. Integracijska tabela Tabela nam poda objekte z njihovimi funkcijami. Omenjene objekte povlečemo na posamezni skupni naslov tako, da se nam v tabeli samodejno izpolni stolpec s skupinskimi naslovi. Vsakemu modulu je potrebno določiti parametre glede na funkcijo upravljanja, s tem pa se tudi določijo objekti v integracijski tabeli. V nadaljevanju sledijo uporabljeni moduli ki so bili vgrajeni na tem objektu. Predstavljeni bodo le aktorji sistema EIB/KNX, ker konfiguracija tipk ne vpliva na upravljanje pametne zgradbe preko nadzornih panelov. Statusne lučke na tipkah se spreminjajo zaradi skupnih naslovov. 5.1.1 Konfiguracija relejskega modula Relejskemu modulu nastavimo posamezni izhod glede na način delovanja. Na voljo imamo normalno odprte in normalno zaprte kontakte. Stikalne (angl. Switch) objekte povežemo z ustreznimi skupnimi naslovi, statusni (angl. Status Switch) pa so v našem primeru ostali prazni. Modul pošilja preko stikalnih objektov tudi podatke o statusnem objektu. Podatek, ki nam ga modul pošilja/sprejema je eno bitni. Slika 32: Konfiguracija relejskega modula 29 5.1.2 Konfiguracija zatemnjevalnega modula Ta modul se od stikalnega razlikuje po dveh dodatnih objektih, in sicer objektom zatemnjevanja (angl. Relative dimming), ki se uporablja za kontrolo svetilnosti preko pametnih tipk ter objektom svetilnosti (angl. Brightness value), ki se uporablja za krmiljenje svetilnosti preko nadzornega sistema. Podatek, ki nam ga modul pošilja/sprejema je osem bitni in nima predznaka. Slika 33: Konfiguracija zatemnjevalnega modula 5.1.3 Konfiguracija modula za krmiljenje senčil Modulu smo prilagodili izhode za krmiljenje žaluzij. Razlika je v tem, da pri krmiljenju žaluzij potrebujemo dva dodatna objekta, ki krmilita naklon lamel. Za centralni nadzor potrebujemo premik na pozicijo (angl. Move to position heigh) 0…255 in status pozicije (angl. Status height) 0…255. Modulom je potrebno izmeriti čas spuščanja in čas dvigovanja posameznega senčila. Ta podatek vnesemo v modul in s pomočjo njega modul preračuna čas v osem bitno vrednost. Podatek, ki nam ga modul pošilja/sprejema je osem bitni in nima predznaka. Slika 34: Konfiguracija modula za krmiljenje senčil 30 5.1.4 Konfiguracija modula za ogrevanje Modul za ogrevanje krmili elektrotermične ventile na posameznih ogrevalnih conah. Podatek, ki ga modul dobi od termostata ali nadzornega sistema je osem bitni, to vrednost preračuna v število impulzov na posamezni časovni interval. Večja kot je vrednost več je teh impulzov in ventil je posledično bolj odprt. Slika 35: Konfiguracija modula za ogrevanje 5.1.5 Konfiguracija termostata Nastavitve na termostatu lahko spreminjamo preko nadzornega sistema, zato je potrebno aktivirati objekte za kontrolo. Ti objekti so običajno dvo bitno predznačena števila, prav tako lahko spremljamo temperaturo v prostoru preko centralnega sistema. Slika 36: Konfiguracija termostata 5.1.6 Konfiguracija vremenske postaje Vremenski postaji določimo objekte za pošiljanje aktualnih vremenskih podatkov, ki so dvo bitna števila. Prav tako lahko določimo alarme na pred nastavljeno vrednost. Alarmi so eno bitna števila, ki jih uporabimo v logiki nadzornega sistema. 31 Slika 37: Konfiguracija vremenske postaje 5.1.7 Izvoz ETS3 konfiguracije Po končani konfiguraciji izvozimo skupinske naslove preko funkcije za izvoz podatkov (angl. Extract Data). Skupinski naslovi so shranjeni v datoteki z končnico .efs. To datoteko bomo kasneje uvozili v CMConfig, tako nam ne bo treba ročno pisati skupinske naslove ter njihova poimenovanja. Slika 38: Izvoz ETS3 konfiguracije 5.2 Konfiguracija vmesnika CMConfig Konfiguracijski program CMComfig povezuje sisteme v celoto hkrati pa omogoča izgradnjo vizualnega okolja, preko katerega bomo nadzorovali posamezne komponente in jih daljinsko krmilili. Program namestimo na osebni računalnik in ga zaženemo ter izberemo novo konfiguracijo. Na desni strani se nam pojavi meni Building, ki vsebuje podmenije Devices, Tasks in Themes. Slika 39: Konfiguracija vmesnika CMConfig 32 5.2.1 Konfiguracija naprav Naprave, ki so predhodno že nastavljene jih dodamo v podmeni Devices. Preko mreže ali preko vrat COM jih povežemo na strežnik, na katerega kasneje naložimo konfiguracijo. Vsaki določimo naslov in nastavimo parametre, saj se med seboj razlikujejo. 5.2.1.1 DSC alarm sistem Alarmna centrala DSC komunicira preko vmesnika PC5401, ki je preko serijske povezave priključen na vhod COM2 našega strežnika. Te podatke nastavimo v konfiguratorju, hkrati pa dodamo cone in področja. Številke posameznih con nastavimo pri programiranju DSC alarmne centrale, zato jih le prepišemo in tako dobimo podatke o senzorjih, ki so se sprožili in na katerem področju je alarm. Slika 40: Konfiguracija DSC alarm sistema 5.2.1.2 Sistem EIB/KNX V prejšnjem poglavju je bila predstavljena konfiguracija z ETS3 programskem orodju v katerem smo določili skupne in fizične naslove. Skupne naslove smo izvozili, sedaj pa bomo te naslove uvozili v CMConfig. Pred tem smo nastavili naslov IP vmesnika EIB/KNX preko katerega strežnik komunicira z sistemom KNX. Pri uvažanju se zgradi enaka drevesna struktura kot smo jo naredili v ETS3 programu. Skupne naslove lahko ročno spremenimo jih dodajamo in urejamo. Slika 41: Konfiguracija sistema EIB/KNX Sistem bo kasneje pošiljal ukaze na skupne naslove, zato je pomembno, da se dejanski naslovi ujemajo med seboj. 33 5.2.1.3 Avdio video sistem Za povezavo smo uporabili GC100 vmesnik IR proizvajalca Global Caché. Ta vmesnik komunicira preko računalniške mreže s strežnikom. V konfiguratorju smo nastavili naslov IP in dodali funkcijske tipke. V nadaljevanju na univerzalnem upravljalniku preberemo kode IR posameznih tipk in jih vnesemo v konfigurator. Slika 42: Konfiguracija avdio video sistema Strežnik bo kasneje te kode poslal preko mreže napravi GC100, na katero so priključeni oddajniki, ki pošiljajo signal AV napravam in jih tako nadzorujejo. 5.2.1.4 SMS vmesnik Hišo smo opremili z GSM vmesnikom preko katerega bomo sprejemali in pošiljali sporočila ob alarmu in drugih sproženih dogodkih. GSM komunikacijski vmesnik je vstavljen v USB vhod, ki ima svoj naslov COM. Nastavimo ga v konfiguraciji, prav tako tudi strežnik za elektronsko pošto ter naredimo dohodna in odhodna SMS sporočila. Vsakemu sporočilu je potrebno nastaviti pošiljatelja, ki ima pravice ukazovanja in prejemanja sporočil. Slika 43: Konfiguracija SMS vmesnika 5.2.2 Logika pametne hiše Programsko orodje nam omogoča pisanje različnih funkcij pametnih hiš. Na ta način lahko naredimo logiko hiše, ki bo delovala v ozadju. Zaradi ne zavedanja bo sistem omogočil večjo prilagodljivost in udobje uporabniku. Logiko pišemo pod meni Tasks. 34 5.2.2.1 Avtomatika splošnih senčil Senčila so združena v scensko funkcijo, ki nam hkrati zažene več opravil. Tako lahko z enim pritiskom krmilimo več naprav. Pri senčilih smo naredili sklop scen, ki se bodo krmilile glede na podatke iz vremenske postaje. Nastavili smo vrednost vsakemu senčilu ob določenemu dogodku. Na sliki je prikazana scena, ki bo aktivirana podnevi, ko nas ne bo doma. Zvečer se bo samodejno zamenjala sceno Odsotnost večer, ko bo vremenska postaja poslala podatek, da je mrak. Slika 44: Avtomatika splošnih senčil 5.2.2.2 Avtomatika pasivnih senčil S pomočjo pasivnih senčil ogrevamo ali hladimo stanovanje. Pozimi bomo dvignili senčila na tisti strani, ko je sonce, spustili pa na senčni strani. S pomočjo sončnih žarkov bomo na ta način segrevali prostor. V ta namen smo naredili navidezni termostat, ki bo spremljal podatke iz prostora, ki ga želimo ogrevati. Termostat bo na podlagi pred nastavljenih vrednosti sprožil Program pasivnih senčil. Slika 45: Avtomatika pasivnih senčil Ta bo preveril vremenske podatke, ki jih pošilja vremenska postaja in v primeru, da svetilnost zadošča pred nastavljenemu pogoju, bo dvignil senčila na sončni strani ter spustil senčila na senčni strani. Zagnal se bo le v primeru, ko sistem zazna odsotnost, tako bo delovanje nemoteče za uporabnika. 35 Slika 46: Program pasivnih senčil 5.2.2.3 Avtomatika vklop/izklop naprav Ustvarili smo dve sceni, katerima želimo dodati naprave, ki se bodo izklopile ob naši odsotnosti ter vklopile v prisotnosti. To sceno bomo prožili s splošnim režimom, ki bo predstavljen v nadaljevanju. Slika 47: Avtomatika vklop/izklop naprav 5.2.2.4 Avtomatika ogrevanja Pri tej avtomatiki bomo prožili posamezne scene v odvisnosti od splošnega režima. V scene povežemo temperaturne nastavitve termostatov. Tako se bo ob naši odsotnosti temperatura na termostatu znižala na nastavljeno vrednost. Slika 48: Avtomatika ogrevanja Prav tako imamo na voljo urnik, ki bo samodejno zvečer zagnal sceno Ogrevanje spanje, ki bo spustila termostate na nižjo vrednost, zjutraj pa zagnal sceno Ogrevanje prisotnost, ki bo posledično zvišala temperaturo. 36 5.2.2.5 Avtomatika razsvetljave Na voljo imamo več različnih sklopov prižiganja. Pri sceni Vse OFF se ob vklopu alarma pogasne vsa razsvetljava. Pri sprožitvi alarm se zažene scena Vse ON, ki prestraši potencialnega vlomilca. Zunanje luči se prižgejo ob pogoju, da je zunaj noč ter samodejno ugasnejo ob pogoju, da je zunaj dan. Slika 49. Avtomatika razsvetljave Na voljo imamo funkcijo Živa hiša, ki se proži ponoči ob režimu odsotnost, kar pomeni naključno prižiganje in ugašanje razsvetljave ter posledično dajanje občutka o prisotnosti. 5.2.2.6 Režim alarm Ta režim je namenjen shranjevanju stanja alarmnega sistema. Vrednost Splošni režim je nastavljena na 0 v primeru odsotnosti, v prisotnosti na 1 in v spanju na 2. Te vrednosti kasneje uporabimo pri logiki, ki izvaja različna opravila. Slika 50: Režim alarm 5.2.2.7 Režim vremenski podatki Vremenska postaja nam pošilja podatek Noč zunaj in Noč znotraj. Ta podatek uporabimo za nastavitev Režim dneva. Režim dneva Zora se nastavi na vrednost 0 v primeru, da je Noč zunaj False in Noč znotraj True. Režim dneva Dan se nastavi na vrednost 1, takrat ko sta obe vrednosti na False. Režim dneva Mrak se nastavi na vrednost 2, v primeru da je Noč zunaj False in Noč znotraj True. Režim dneva Noč se nastavi na vrednost 3, takrat ko sta obe vrednosti na True. 37 Slika 51: Režim vremenski podatki 5.2.2.8 Režim dneva Program je zasnovan, tako da spremlja spremembe na navideznem naslovu Režim dneva. Ob spremembi te vrednosti preveri spodnje ukaze in če kateri zadostuje pogoju ga izvrši. Slika 52: Režim dneva Na zgornji sliki lahko vidimo, da v primeru, ko je vrednost 0 na spremenljivki Režim dneva, hkrati pa izpolnjuje dodatnemu pogoju, da je Splošni režim enak 0, se sproži scena Razsvetljava\Zunanje OFF in scena Senčila\Odsotnost dan ter ustavi Simulacijo spanja. Program bo naredil enako pri ostalih dodatnih pogojih, če bodo le ta izpolnjena. 38 5.2.2.9 Splošni režim Splošni režim je povezan s spremenljivko Splošni režim, ko se spremeni vrednost tej spremenljivki preveri dodatne pogoje ter izpolni zahteve, ki so vpisane v programu. Slika 53: Splošni režim Tako v Splošnem režimu 0 (odsotnost) zažene sceno Razsvetljava\Splošne OFF, Razsvetljava\Dekorativne OFF, Razsvetljava\Nočne OFF, Naprave OFF in ob dodatnem pogoju, da je Režim dneva enak 0 (zora) zažene sceno Senčila\Odsotnost dan. Enako naredi pri ostalih dodatnih pogojih, če ustrezajo zahtevam. 5.2.2.10 Scenske tipke Scenske tipke izvedejo več opravil hkrati, zato jih postavimo v tiste prostore, kjer imamo veliko število posameznih naprav. V sceno lahko vključimo razsvetljavo, ogrevanje, senčila in podobne elemente, ki jih želimo krmiliti skupaj. 39 Slika 54: Scenske tipke Slika prikazuje sceno Branje, ki nastavi sobni termostat na 25 °C, spusti senčilo na 80 %, prižge desno nočno lučko, ugasne levo nočno lučko, glavno luč pa nastavi na 10 %. Na ta način si enostavno in hitro ustvarimo ambient za branje 5.2.2.11 SMS sporočila Sporočila se pošljejo ob dogodkih, ki so nastavljeni v nastavitvah. Na sliki spodaj vidimo kako pogoj, da je področje v alarmu sproži program, ki pošlje sporočilo Alarm sprožen vsem naslovnikom, ki so bili predhodno nastavljeni. Slika 55: SMS sporočila 5.2.3 Izdelava vizualnega vmesnika Vizualni vmesnik je namenjen daljinskemu nadzoru pametne hiše. Prikazal se bo na vsaki napravi, ki bo imela nameščen CMClient aplikacijo ali spletni brskalnik. Vsi ti vmesniki se povežejo na naslov IP našega strežnika. 5.2.3.1 Oblikovanje glavne strani Pod menijem Themes naslovimo zgradbo. Na glavnem meniju so ključne informacije upravljanje in nadzor naše pametne hiše. 40 Na prvi strani bo nameščena datum, ura in vremenski podatki, ki jih pridobimo iz Yahoo! Weather strežnika. Tu je potrebno nastavili lokacijo Ljubljana, ki je SIXX0002, saj se Yahoo koda razlikuje od geografske lokacije postavitve objekta. Slika 56: Konfiguracija glavnega menija Ustvarili bomo splošni okvir, kjer bomo imeli podatek iz alarmnega sistema in splošnega režima. Na daljavo bomo hitro zamenjali režim v hiši, da bo lahko izvajala samodejna opravila. Na naslednjem okvirju so podatki iz vremenske postaje, ki se osvežujejo ob spremembi vrednosti. Na ta način imamo vedno prave informacije o vremenskih razmerah v okolici hiše. 5.2.3.2 Vstavljanje tlorisa Tloris služi za hitri nadzor nad napravami v posameznem nadstropju. Tako lahko vidimo katera razsvetljava je prižgana, katero senčilo je spuščeno in kateri senzor za gibanje se je sprožil. Slika 57: Oblikovanja tlorisa Mikrolokacijo posameznega gumba poljubno nastavimo in s tem dejanjem dobimo dejansko razporeditev svetil po objektu. Vsakem gumbu lahko nastavimo barvo, zamenjamo ikono ali spremenimo velikost. Tloris se bo kasneje samodejno prilagodil velikosti zaslona iz katerega 41 bomo upravljali. Prednost takega vmesnika je v tem, da se samodejno prilagaja različnim resolucijam zaslona. 5.2.3.3 Ustavljanje menija za nadzor Ta meni je namenjen tipkam, ki bodo upravljale posamezno napravo. Meni je sestavljen po prostorih,tako da imamo toliko menijev kolikor imamo prostorov v stanovanju. Na meniju se nahajajo le tiste naprave, ki so dejansko v prostoru. Slika 58: Izgradnja menija za nadzor Na zgornji sliki je opisan primer dnevne sobe. Za stropno luč je uporabljena kontrola za zatemnjevanje, ki smo ji napisali enoto in nastavili ikono. Prav tako smo izbrali barvo statusni lučki, ki se bo obarvala le v primeru, da se luč prižge. Enako smo naredili za ostale kontrole. Vse skupaj smo postavili v tri okvirje za lepši pregled in hitrejši dostop preko mobilnih telefonov, ki imajo manjšo resolucijo od klasičnega ekrana. 5.2.3.4 Meni za avdio-video nadzor Meni je namenjen za kontrolo avdio in video naprav, ki so preko vmesnika GC100 povezana na strežnik. Pri gradnji takega menija smo gumbe razvrstili enako kot jih imamo na univerzalnem daljinskem upravljalniku. Slika 59: Izgradnja panela za nadzor AV naprav 42 5.2.3.5 Meni video nadzora Video nadzorni sistem lahko vključimo v nadzorni panel le v primeru, da uporabljamo kamere z mrežnim protokolom IP. Tako ustvarimo panel s kontrolo za IP kamere, pod nastavitve vnesemo mrežni naslov IP kamere. Na ta način bomo lahko imeli živo sliko na našem CMClientu, kadar se bomo povezali preko spletnega brskalnika pa bomo imeli slike, ki se osvežujejo na pet sekund, zato je potrebno podati naslov kamere preko katerega kamera pošilja slike (angl. Snapshot). Slika 60: Izgradnja menija za video nadzor 5.2.4 Nalaganje konfiguracije na strežnik Za komunikacijo s sistemi uporabimo namenski strežnik, ki se običajno nahaja v komunikacijski omari. Na tem strežniku je nameščeno programsko orodje CMServer, ki skrbi za izvajanje logike in povezavo prenosnih panelov s sistemi. Končano konfiguracijo preko CMConfiga naložimo na strežnik. Strežniku določimo profil in uporabnike, ki imajo pravico do nadzora in upravljanja s pametnim sistemom. Slika 61: Konfiguracija na strežniku 43 Strežniku nastavimo fiksni naslov IP, na rutarju pa ga omogočimo, da je viden na zunanji naslov IP. Tako se bomo lahko, kjer koli na svetu povezali z našim sistemom. Prav tako pa nam sistem omogoča daljinsko nudenje pomoči v primeru, da stranka želi spremeniti ali pa dodati funkcionalnost sistemu. To nam omogoči aktivirana pomoč na daljavo, zahtevek se pošlje pooblaščenemu podjetju, ki se nato preko oddaljenega namizja poveže na strežnik. Na strežniku izvede popravke in nadgradnjo sistema. Tako nam ni potrebno čakati kdaj se bo serviser pojavil na naših vratih. Storitev je hitrejša in prijaznejša do uporabnika. Slika 62: Konfiguracija na prenosnih panelih 5.2.5 Končne ugotovitve Pametni sistem je na koncu oživel in še danes deluje brez problema. Med tem časom smo sistem dvakrat nadgradili s strojno opremo, saj se je uporabnik odločil za integracijo toplotne črpalke ter integracijo bazenske tehnike, kar nam daje jasno vedeti o zadovoljstvu uporabnika. Prednost je tudi v prilagodljivosti željam uporabnika, saj lahko sistemu dodajamo manjše logične funkcije, ki uporabniku olajšajo vsakdanje življenje. 44 6 INTEGRIRANI SISTEMI V tem poglavju so predstavljene različne konfiguracije na posameznih področjih inteligentne inštalacije. Integracije sem izvzel iz posameznih projektov pri katerih sem sodeloval skupaj s podjetjem ComfortClick d.o.o., kjer sem pridobil znanja na področju integracij naprav v pametnem domu. Izpostavil sem le nekatere konfiguracijske sisteme, ki so ključnega pomena pri varčevanju, udobju in varnosti vsake pametne zgradbe. Omenjene sisteme smo vgradili v enodružinske hiše, večstanovanjske objekte, namestitvene objete, poslovne zgradbe in ostale samostojne projekte, ki so locirani v Sloveniji in tujini. Vsaka pametna zgradba je individualni projekt, ki je prilagojen željam posameznika, zato je težko napisati univerzalni recept za konfiguracijo, vendar pa vsi sistemi uporabljajo skupno logiko, ki se dopolni ter prilagodi napravam, ki so integrirane v sistem. 6.1 Integracija razsvetljave Razsvetljava stanovanj je izrazito individualna in je najprej namenjena dobremu počutju in šele nato varčni uporabi. V stanovanjskih prostorih se varčevanja z električno energijo ni mogoče lotiti z univerzalnim receptom. Svetila so vezana na relejske izhode EIB/KNX, katere krmilimo s pomočjo inteligentnih tipk, senzorjev ter s pomočjo programske opreme. S pomočjo CMConfiga lahko izvedemo različne logike prižiganja luči. Razsvetljavo prižigamo glede na podatke, ki jih dobimo iz vremenske postaje, ugašamo jo na podlagi podatka iz alarmnega sistema ali pa nastavimo urnik prižiganja/ugašanja luči. 6.1.1 Razsvetljava v stanovanjski enoti Ugašanje razsvetljave ob odsotnosti je izvedeno s pomočjo tipke, ki jo imamo pri vhodnih vratih. Ob pritisku na tipko bo sistem pogasnil razsvetljavo v hiši in prižgal zunanjo razsvetljavo za čas, ki ga potrebujemo, da zapustimo objekt. Zunanja razsvetljava se bo prižgala le ob manjši svetilnosti, ki jo zazna vremenska postaja. V primeru integriranega 45 alarmnega sistema ne potrebujemo tipke za odsotnost, zadovoljuje že vklop alarma in s tem sistemu sporočimo odsotnost. Ob prihodu domov izklopimo alarm in s tem aktiviramo režim prisotnost, ki prižge dekorativno razsvetljavo in aktivira senzorje gibanja. Ti pod pogojem manjše svetilnosti vklapljajo luči na objektu. Za prižiganje luči lahko uporabimo alarmne senzorje, ki so nameščeni na objektu. Zavedati se je potrebno, da zaradi sestave PIR senzorjev pride do zamika pri prižiganju, kar je lahko moteče in včasih neuporabno. Sistem nam omogoča blokado prižiganja razsvetljave preko tipk, ki so nameščene na objektu. Blokada je izvedena v času ko je svetilnost dovolj velika in prižiganje luči nepotrebno. Tak sistem nam omogoča nepotrebno prižiganje luči ob dnevni svetlobi. Funkcija žive hiše se izvaja ponoči ob odsotnosti, tako da se izmenično prižigajo luči v hiši, ter tako dajejo občutek prisotnosti stanovalcev. V primeru proženja alarma se prižge vsa razsvetljava in tako nepovabljenega gosta izžene iz hiše ter prepreči nadaljnjo škodo in krajo, ki bi jo z vlomom lahko povzročil. 6.1.2 Razsvetljava v poslovni stavbi Zavedamo se, da je svetilnost zelo pomembna v poslovnih stavbah. Vsaka nepotrebno prižgana luč predstavlja strošek, ki je lahko na kumulativni ravni relativno velik. V tem primeru s pomočjo pravilne konfiguracije in logike izvajamo različna opravila pri prižiganju kar pripomore k večjemu izkoristku svetlobe. Najpogosteje se poslužujemo notranjih senzorjev, ki zaznavajo svetilnost in na podlagi te svetilnosti krmilijo razsvetljavo v prostoru. Tako imamo vedno enako osvetljenost ne glede na to zunanjo svetilnost. Razsvetljava v skupnih prostorih se krmili s pomočjo senzorjev prisotnosti, ki imajo vgrajen senzor za zaznavanje svetilnosti ter tako prižigajo luči ob izpolnjenih pogojih. 46 6.1.3 Zunanja razsvetljava Pri zunanji razsvetljavi je potrebno upoštevati namembnost posamezne svetilke. Tako lahko določeni sklop razsvetljave prižgemo ko pade svetilnost pod določeno vrednost in ugasnemo ob določeni uri ali pa ko svetilnost doseže pred nastavljeno mejo. Osvetlitev parkirnih prostorov je lahko narejena na več nivojih. Prvi nivo minimalne osvetlitve je narejen, tako da se ob mraku prižge razsvetljava na določeno minimalno vrednost. Razsvetljava je vezana na module, ki omogočajo zatemnjevanje. Drugi nivo je zaznavanje premikov v okolici. Premike zaznamo s pomočjo PIR senzorjev, ki prižgejo razsvetljavo na maksimalno vrednost in jo po določenem času spustijo na minimalni nivo. Ob zori se razsvetljava ugasne, PIR senzorji se blokirajo in ne prižigajo luči po nepotrebnem. Dekorativna zunanja razsvetljava se prižiga ob mraku in gori do določene ure zvečer. Ponoči se razsvetljava ugasne in tako ne porablja nepotrebne energije. Zjutraj se prižge eno uro pred sončnim vzhodom, ugasne pa ob sončnem vzhodu. 6.2 Ogrevanje Za ogrevanje uporabljamo različne energetske vire. Ogrevanje prostorov je t.i. kompenziranje toplotnih izgub v okolico, ki v naših gospodinjstvih znaša približno 70 % celotne porabe energije v industrijskih okoljih pa so številke znatno večje. 6.2.1 Ogrevanje stanovanjskega objekta Pri bivalnih prostorih prihranek energije dosežemo z ustrezno optimizacijo delovanja toplotnih sistemov. S pomočjo pametne instalacije spremljamo zasedenost objekta ter ustrezno reguliramo termostatske nastavitve. Pri odsotnosti zmanjšamo termostate iz optimalne temperature, ki je 21° C na 18° C, prav tako v nočnem času prilagodimo temperature glede na zasedenost prostorov. Ob sproženju režima spanje se termostati v spalnih prostorih zmanjšajo na pred nastavljeno vrednost, v ostalih prostorih pa se spustijo na minimalno vrednost. Prav tako s pomočjo urnikov nastavimo čas, ko se termostati spremenijo na bivalno temperaturo. Tako nam ni potrebno skrbeti, da se bomo zjutraj zbudili v hladnem 47 okolju, med odsotnostjo se ne bo ogrevalo, ko se pa bomo vrnili iz dela pa bomo prišli v topel prostor. Sistem nadzorujemo na daljavo tako termostate spremenimo preko pametnega telefona, kar prikazuje Slika 63. Tak sistem nam pomaga privarčevati od 7 - 17 % ogrevalne energije [31, stran 12]. Slika 63: Nadzor ogrevanja na pametnem telefonu 6.2.2 Ogrevanje poslovnih prostorov Poslovni prostori so običajno zasedeni ob delovnikih, tako nam izgube predstavljajo vikendi in nočni čas. Z ustrezno nastavljenim urnikom krmilimo radiatorske ventile, tako jih ob nezasedenosti objekta zapremo in jih ponovno vklopimo nekaj ur pred začetkom delovnika. Sistem nam omogoča spremljanje temperature v prostoru in z ustrezno PI regulacijo poskrbi, da temperatura ne odstopa od nastavljene temperature. Med delovnikom sistem s pomočjo detektorjev gibanja izklaplja ogrevanje v prostorih, kjer je sekvenca ljudi manjša. Tako se čajna kuhinja ogreje le v primeru, da senzor zazna prisotnost, sprejemni prostor pa se segreje le v primeru, če sistem zazna daljšo prisotnost. Novejši ogrevalni sistemi so zgrajeni s štiri-cevno instalacijo. Omenjeni sistem omogoča ogrevanje in hlajenje s pomočjo konverterjev. Ogrevalni režim se samodejno zamenja v primeru, da se zunanja temperatura spusti pod določeno mejo in vztraja dalj časa. Tako ni potrebno skrbeti kdaj zamenjati režim in kdaj nastaviti termostate, da delujejo v ogrevalnem ali ohlajevalnem režimu. 48 6.2.3 Ogrevanje apartmajskih zgradb Prostori, ki se oddajajo za krajše obdobje predstavljajo velik problem zlorabe energije in nepotrebnih energetskih stroškov. Zaradi najemnikove zasebnosti ne moremo neposredno nadzorovati naprave v tem prostoru, zato pa s pomočjo pametne inštalacije nadzor izvajamo na daljavo ter z ustrezno samodejno regulacijo. V te prostore vgradimo posebne naprave, ki javljajo zasedenost prostora. Običajno se poslužujemo RFID (angl. Radio Frequency IDentification) kartic, ki služijo odklepanju vhodnih vrat ter vrat stanovanja. Čitalec kartic sporoči zasedenost, pri tem aktivira ogrevalni ali hladilni sistem in omogoči vklop razsvetljave ter naprav instaliranih na pametni sistem. Ta v primeru odsotnosti in odprtega okna izklopi ogrevanje v prostoru, v primeru puščanja vode samodejno zapre ventil ter obvesti odgovorno osebo. V primeru požara, detektorji za zaznavanje dima poskrbijo, da se zaustavi prezračevalni sistem in aktivira potrebne sisteme za gašenje. Večina takih zgradb ima recepcijo, ki sprejema rezervacije, ki so vnesene neposredno v urnik pametnega sistema, ki poskrbi za ogrevanje in prezračevanje pred prihodom stanovalcev. Ob odhodu pa sistem poskrbi, da se ogrevanje/hlajenje spusti na minimalno vrednost, naprave se izključijo in ugasne razsvetljava. To omogoči popolni nadzor nad celotnim kompleksom, kar omogoča prihranek časa in denarja. 6.2.4 Kotlovnice Sodobne kotlovnice vsebujejo kombinacijo ogrevalnih naprav. V tak sistem je lahko vgrajena toplotna črpalka, ki v prehodnem obdobju skrbi za ogrevanje prostorov in v poletnem času za ogrevanje sanitarne vode. V zimskem času najpogosteje uporabljamo peči na trda ali tekoča goriva, zadnji trend pa predstavljajo tako imenovane GEO sonde, ki črpajo toploto iz vrtin v zemlji. S pametnim sistemom vklapljamo te naprave, spremljamo temperature, obratovalne ure ter porabo električne energije. Pametni sistem poskrbi, da se poleti ogreva sanitarna voda, vklaplja/izklaplja obtočno črpalko za sanitarno vodo v odvisnosti od zasedenosti objekta. Tako nam izključi cirkulacijo vode v času ko ni prisotnosti ter v nočnem režimu ni nepotrebnih izgub na sistemu. 49 6.3 Hlajenje Izgube nam predstavljajo tudi sistemi za hlajenje. Za te veljajo enake predpostavke kot pri ogrevanju, saj jih krmilimo preko termostatov, ki se preklapljajo med režimi v odvisnosti od zasedenosti objekta. Termostati, ki delujejo v režimu hlajenja so nastavljeni na nekoliko višji temperaturi, ki se giblje med 23° C in 25° C. Nižanje te meje predstavlja večje energetske zgube na sistemu. 6.3.1 Hlajenje stanovanjskih objektov Za hlajenje najpogosteje uporabljamo klimatske naprave. Te s pomočjo pametne instalacije nadzorujemo, jih daljinsko vklapljamo ter spremljamo porabo. Napravo priključimo preko ustreznega vmesnika EIB/KNX v pametni sistem, ki za samodejno vklapljanje hlajenja na podlagi zasedenosti ter skrbi za optimalno uporabo hlajenja. V primeru odprtosti okna se sistem samodejno zaustavi in počaka da se okno zapre. V nasprotnem pa uporabnik onemogoči funkcijo preko kontrole nadzora v našem primeru CMClient-a. 6.3.2 Hlajenje poslovnih prostorov Pri industrijskih zgradbah se uporabljajo t.i. klimati, ki prostor hladijo ali ogrevajo s pomočjo kroženja zraka. S pomočjo ustreznih filtrov se prefiltrira, izmeri kvaliteto zraka ter po potrebi doda svež zrak, nato se ohladi/ogreje ter vrne v prostor. Preko pametnega sistema je mogoče spremljati vse temperature na klimatu, ter ga ustrezno vklapljati glede na potrebo v prostoru. S pomočjo termostatov je mogoče krmiliti pretok zraka v prostoru. Tako lahko nastavimo odprtost loput v prezračevalnem kanalu s pomočjo katerih reguliramo temperaturo prostora. S pomočjo prenosnih naprav daljinsko nastavimo vrednost na termostatu, kar pripomore k večjemu udobju v prostoru. 50 6.4 Senčila Senčila so nujni dodatek v vsaki hiši, ki skrbijo za regulacijo svetlobe ali pa preprečujejo nezaželene poglede. Senčila na motorni pogon je mogoče nadzorovati s pomočjo pametnih sistemov. Olajšajo nam bivanje v prostoru, saj lahko preko prenosnih naprav krmilimo senčila in jih prilagajamo dejanskim potrebam. Senčila se regulirajo tudi samodejno v odvisnosti od zasedenosti ter namembnosti objekta. Tako je mogoče samodejno regulirati svetlobo na pred nastavljeno vrednost s pomočjo dvigovanja ali spuščanja senčila. Slika 64: Nadzor senčil preko zunanjih naprav 6.4.1 Senčila na objektu Na voljo imamo žaluzije ali rolete, ki jih krmilimo preko prenosnih naprav. Sistem samodejno poskrbi, da zaspimo v temnem prostoru zjutraj pa se zbudimo ob naravni svetlobi. To naredi s pomočjo podatkov, ki jih pridobi iz vremenske postaje. Zjutraj samodejno dvigne senčila ob mraku pa jih samodejno spusti na pred nastavljeno vrednost. Prav tako nam ob odhodu senčila spusti ter dvigne, ko se vrnemo domov. Če nas dalj časa ni doma nam sistem ponoči dvigne senčila ter prižiga naključno razsvetljavo pri hiši, tako daje občutek zasedenosti objekta. Uporabnik ima popolni nadzor nad senčili, saj jih lahko preko prenosnih naprav nastavi na želene vrednosti. Tako lahko onemogoči premikanje določenih senčil ter nastavi na kakšno vrednost se spustijo ob določenem režimu v dnevu. 51 6.4.2 Pasivno ogrevanje s pomočjo senčil Pozimi s pomočjo senčil dodatno segrejemo prostor. Pametni sistem spremlja svetlobo ter z njeno pomočjo preračuna katero okno more odpreti in katero zapreti. Podatek dobi iz vremenske postaje, ki meri svetilnost iz treh strani neba. Ob sončnem vzhodu dvigne senčila na vzhodni strani objekta, ostala senčila pa spusti. Prostori se na vzhodu segrevajo s pomočjo sonca ostali prostori pa nimajo velikih toplotnih izgub na oknih, ker spuščeno senčilo predstavlja dodatno izolacijo. Ob menjavi položaja sonca se spreminjajo posledično tudi položaji senčil glede na trenutne vrednosti. Gre za sistem, ki deluje le v primeru odsotnosti, saj bi tako dejanje lahko motilo vsakdanja opravila. 6.4.3 Pasivno hlajenje s pomočjo senčil Enako kot za ogrevanje velja za hlajenje, le da se uporablja poleti in deluje v obratni smeri kot ogrevanje. Sistem samodejno zazna poletni čas in spusti senčila na tisti strani, kjer se nahaja sonce. Tako prepreči dodatno ogrevanje prostora, na nasprotni strani pa senčila dvigne in omogoči hlajenje prostora. Sistem nam omogoča samodejno dviganje senčil v primerih ko imamo zelo vetrovno vreme. Podatke, ki jih dobi iz vremenske postaje ustrezno obdela ter preveri ali je hitrost vetra večja od nastavljene. V primeru, ko je hitrost vetra večja od nastavljene se senčila samodejno zaprejo ter tako sistem prepreči poškodbe na senčilih. 6.4.4 Krmiljenje tende Tenda je neke vrste senčilo, le da je veliko bolj občutljiva na vremenske razmere. V primeru vetra, ki presega hitrost 15m/s jo je potrebno zložiti. Prav tako je potrebno tendo pospraviti v primeru dežja, saj se napije vlage posledično, poveča se ji masa in pride do poškodb. Tenda se krmili preko pametne inštalacije glede na podatke iz vremenske postaje. Ob jutranji rosi oziroma megli se tenda pospravi in počaka na ugodnejše vreme. Sistem je mogoče popolnoma nadzorovati preko prenosnih naprav in onemogočiti samodejno delovanje. 52 6.4.5 Krmiljenje strešnih oken Strešna okna predstavljajo posebno področje krmiljenja senčil. Okno se samodejno zapre ob dežju ali pa ob proženju režima odsotnost. Pametni sistem v primeru požara zapre okna, da ne pride do nepotrebnega dotoka svežega zraka, kar bi posledično privedlo do hitrejšega razširjenja požara. Prav tako se strešna okna poznajo pri ogrevanju in hlajenju prostora. Z ustrezno regulacijo prezračimo in ohladimo/ogrejemo prostor glede na podatke iz termostatov in zunanje temperature. 6.5 Hišni kino Pametna inštalacija povezuje avdio in video naprave v celoto. Tako lahko s pomočjo tabličnega računalnika nadzorujemo različne AV naprave. Za upravljanje ne potrebujemo daljinskih upravljalnikov, tako z enim pritiskom nastavimo želeno vzdušje v prostoru. Pritisk scenske tipke nam nastavi predhodne položaje senči, svetilnost se zniža na minimalno vrednost, prižgejo se vse potrebne avdio in video naprave. 6.5.1 Integracija AV naprav Avdio naprave med sabo povežemo preko IR vmesnika (primer vmesnika Global Caché’ GC100). Preko mreže je povezan v sistem pametne inštalacije. Daljinskim upravljalnikom poberemo IR kode za vsako tipko na daljincu in jih s pomočjo programske opreme CMConfig vnesemo v sistem pametne instalacije. V konfiguratorju ustvarimo teme za vsak posamezni daljinec. To nam omogoča, da se na strežnik povežemo z različnimi prenosnimi napravami s katerimi upravljamo AV naprave. 6.5.2 Integracija medija centra Medijski strežniki so vse pogostejše naprave v našem domu. Na njem imamo knjižnico določenih multimedijskih vsebin, ki jih preko mreže predvajamo v prostoru. Z integracijo teh 53 predvajalnikov v pametno inštalacijo omogočimo nadzor nad vsebino. ki se predvaja. S pomočjo CMClienta lahko integriramo XBMC, ter tako preko prenosnih naprav ukazujemo medijskem strežniku katero vsebino naj predvaja. Slika 65: Nadzor XBMC medijskega centra 6.5.3 Scenske tipke Tipke služijo za proženje pred nastavljenih scen, tako je mogoče z enim pritiskom krmiliti senčila, nastaviti ogrevanje na želeno vrednost, nastaviti ambientalno razsvetljavo ter prižgati vse potrebne avdio in video naprave. Scenskih tipk je lahko več in vsaka lahko služi svojemu namenu, tako je mogoče naučiti tipko da nastavi program na TV sprejemniku, ter pripravi prostor za gledanje TV oddaje. Scenska tipka je lahko virtualna na tabličnih računalnikih, hkrati pa lahko pametno tipko spremenimo v scensko in upravlja enako funkcijo kot virtualna. 54 6.6 Varovanje Alarmni sistem nam omogoča varovanje doma, hkrati pa lahko s pomočjo pametne instalacije krmilimo različne naprave. S pomočjo alarma sistem ugotavlja zasedenost objekta. Ob vklopitvi alarma sistem zazna odsotnost in proži vse scene, ki so vezane na ta dogodek, enako velja za prisotnost ter režim spanja. Pametni sistem nam omogoča, da se ob alarmu izvedejo različna opravila, ki pripomorejo k zmanjšanju materialne škode na objektu. 6.6.1 Alarm senzorji Senzorji, ki zaznavajo premike v prostoru, pošiljajo podatke alarmni centrali, ta pa jih preko vmesnika posreduje centralnemu nadzornemu sistemu. Omogoči nam, da s pomočjo alarmnega senzorja prižgemo razsvetljavo v prostoru pod pogojem, da je v vremenski postaji svetilnost padla pod določeno mejo. Alarmna centrala pošilja podatke v zamiku, tako da prihaja od nekaj sekundnega zamika in s tem posledično kasnejšega prižiganja svetil. S pomočjo vizualnega panela spremljamo kateri senzorji se trenutno prožijo in imamo popolni nadzor nad domom. 6.6.2 Vodni in požarni senzorji Vodni senzorji so nameščeni v prostorih, kjer se nahaja tekoča voda. Najpogosteje se nahaja v kuhinji ter pralnici. Ob proženju alarma se izvedejo različna opravila. Zaprtje glavnega dotoka vode je najpogostejše opravilo, hkrati pa nas sistem preko kratkega sporočila ali elektronske pošte obvesti o dogodku. Požarni senzorji se nahajajo v kurilnicah, kuhinji ter mansardi. Ob proženju alarma pametni sistem zapre vsa strešna ter tako prepreči dotok svežega zraka v prostor. Prav tako lahko izklopi elektriko v hiši ter nas obvesti o požaru. 55 6.7 Video nadzorni sistem Integracija video nadzornega sistema nam omogoča lažji nadzor pametne zgradbe. Za integracijo uporabljamo ustrezne IP kamere, ki se preko mreže komunicirajo s pametnim sistemom. Ta nam omogoča spremljanje kamer v živo ne glede to kje se nahajamo. Potreben je le internetni dostop preko katerega se povežemo na domači strežnik in že lahko spremljamo dogajanje okoli doma. Slika 66: Video nadzor na CMClientu 6.7.1 Domofonski sistem Novejši domofoni uporabljajo za svojo komunikacijo računalniško mrežo ter VoIP telefonsko centralo. Centrala poskrbi, da ob pritisku tipke na domofonu vzpostavi video klic na določen SIP račun. Tako za notranje enote ne potrebujemo klasične domofonske slušalke ampak uporabimo pametne telefone ali ostale prenosne naprave. V primeru zgrešenega klica se klic posreduje preko operaterja na določeno telefonsko številko. Pametni sistem z integriranim IP domofonom nam omogoča prikaz žive slike iz domofona, odpiranje vhodnih vrat ter samodejno prižiganje razsvetljave pred vhodom. 56 6.8 Zalivalni sistem Zalivanje zelenic je odvisno od podatkov iz vremenske postaje. Ti se s pomočjo pametne inštalacije beležijo na strežniku in se na podlagi ustrezne formule pretvorijo v časovne operacije zalivanja. Pametni strežnik preračunava povprečno temperaturo zadnjih nekaj dni, spremlja padavine v določenem obdobju in na podlagi teh podatkov izračuna koeficient, ki se pomnoži z pred nastavljenim časom za določeno zalivalno zanko. Ti časi so odvisni od rastline katere zaliva namakalni sistem, hkrati pa omogoča spremljanje porabe vode ter zaznava napako na zalivalnem omrežju ter ustrezno ukrepa. 6.9 Bazenska tehnika Integriranje bazenskega sistema v pametno instalacijo pripomore k optimizaciji porabe. Bazeni se običajno ogrevajo s pomočjo toplotnih konvertorjev, tako je mogoče s pomočjo temperaturnih senzorjev zaznati kdaj so konvertorji segreti. Sistem omogoči kroženje vode preko konvertorjev in posledično segreva bazen. V poletnem času nastane problem pregrevanja konvertorjev, zato se s pomočjo pametnega sistema izvede samodejno ogrevanje bazena, kar posledično ohladi strešne konvertorje. Samodejno se konvertorji ohladijo ob določeni temperaturi Tak sistem nam omogoča tudi nadzorovanje koncentracije klora ter redoksa. Vsi ti podatki se shranjujejo na strežnik. S pomočjo urnikov nastavimo čas kdaj naj se voda začne pripravljati za uporabo. Slika 67: Integracija bazenske tehnike 57 7 PREDNOSTI PAMETNEGA DOMA Pametna zgradba nudi uporabniku večje udobje, boljši nadzor in enostavnejše upravljanje ter varčevanje, ki je v teh časih ključnega pomena. Pri sistemih pametne zgradbe skrbi za vsakodnevna opravila tehnologija, ki samodejno izpolnjuje zahtevane naloge (prilagajanje senčil, nastavitev svetilnosti razsvetljave, toplotno regulacijo, nadzor kurilnih naprav, krmiljenje avdio in video naprav in drugih električnih predmetov itd.) Tak nadzor je zelo enostaven za uporabo saj preko računalnika, prenosnega ali zidnega panela na dotik, pametnega telefona in internetnega omrežja izvajamo poljubne zahteve nad napravami. Sistem je prilagodljiv željam posameznika, kar pripomore kvečjemu zaupanju uporabnikov v take integracije. Naslednja prednost pametnih inštalacij ter pametnega doma sta varnost in predvsem nadzor funkcij, kot so protivlomna in protipožarna zaščita, simulacija prisotnosti, pasivno ogrevanje ali hlajenje ter izklop naprav ob odsotnosti. Naprave nadzorujemo tudi na daljavo, tako ni pogoj da smo fizično prisotni na objektu, potrebujemo le internetno povezavo in že lahko preverimo če smo ugasnili vse luči, izklopili naprave ter preverili trenutno porabo vode in elektrike. Sistem poskrbi za samodejno obveščanje o pomembnih dogodkih v obliki SMS-a ali sporočila v elektronski obliki. Ne smemo pa pozabiti na glavno prednost pametne zgradbe, ki je varčnost, prihranek pri naložbi zaradi lažjega projektiranja in enostavnejše izvedbe. Pametna zgradba privarčuje do 30 % energije letno in s tem zniža stroške bivanja. Potencialni prihranki glede na znanstvene študije znašajo [31, stran 12]: konfiguracija ogrevanja 14 % do 25 %, pasivno ogrevanje/hlajenje 7 % do 17 %, konfiguracija senčil 9 % do 32 %, konfiguracija razsvetljave 25 % do 58 %, konfiguracija klima naprav 20 % do 45 %. V celoti so bili povprečni prihranki energije, ki so posledica optimizacije in konfiguracije pametnega sistema v razponu od 11 do 31 %. Če vzamemo enodružinsko hišo z površino 120 58 m2, ki se ogreva s pomočjo toplotne črpalke in porabi letno za 1050 € električne energije. Lahko kmalu ugotovimo da pri 24 % prihranku privarčuje 255 € zgolj na električni energiji. 59 8 VIZIJA PAMETNE ZGRADBE Pametna zgradba spremlja vsa dogajanja okrog sebe, tako bi lahko preko GPS sistem zaznal lokacijo avtomobila in na določeni razdalji od zgradbe bi se sprožila scena, ki bi odprla garažna vrata, prižgala bi se zunanja razsvetljava, izklopil bi se alarm ter prižgala glasba. Druga smernica razvoja je možna v smeri prstnih odtisov. Tu bi lahko sistem na vhodnih vratih prebral prstni odtis in prepoznal osebo in njej prilagodil stanje zgradbe z vsemi vključenimi režimi v povezavi z svetili, senčili, temperaturo, AV naprav itd. To lahko razložimo na primeru družine z otroci, kjer starši ob prihodu iz dela želijo svoje nastavitve na senčilih in glasbo, ki se predvaja v ozadju. Otroci pa imajo popolnoma različne zahteve in bi se sistem z prstnim odtisom prilagodi pred nastavljenim režimom. Sistem se bo v prihodnosti najverjetneje nadgradil z glasovnim ukazovanjem tako bi lahko z govorjenjem upravljali celotno zgradbo. To bi predvsem olajšalo bivanje starejših oseb in invalidov, ki potrebujejo posebno prilagojene prostore. S pomočjo senzorjev prisotnosti in premika bi sistem samodejno zaznal premikanje in prilagodil razsvetljavo, gledanje televizije bi samodejno sprožilo sceno za hišni kino. Z nadgradnjo sistema v prihodnosti, ki bo omogočala samo učenje vsakdanjih opravil in navad bo možna prilagoditev in navidezno sledenje posamezniku. S tem bo možna večja varnost, varčnost in udobje. 60 9 SKLEPNE UGOTOVITVE Trendi vgrajevanja pametne instalacije v zgradbe počasi naraščajo. Dejstvo je, da so ti sistemi še vedno cenovno prevelik zalogaj za večino investitorjev novih gradenj. Predvsem je treba izpostaviti stanovanjske objekte, ki so v Sloveniji pod evropskim povprečjem. Vse večji trend pa predstavljajo večstanovanjski objekti ter poslovne zgradbe, ki se zadnje čase hitreje avtomatizirajo. Iz tega lahko ugotovimo, da se k avtomatizaciji nagiba višji sloj prebivalcev, ki imajo svoje zahteve glede integracij naprav. Običajno so to ljudje, ki so nekoliko bolj tehnično podkovani in imajo nekaj znanja in zaupanja v take sisteme. Manj računalniško in tehnično podkovano ljudstvo pa nima zaupanja in noče biti odvisna od računalnika, ter je tako prepričana v klasično izvedbo inštalacij. Taki investitorji so težko zaupljivi in ne zaupajo v inteligentno rešitev doma pa čeprav vedo, da bi privarčevali na inštalaciji ter porabi. Drugi problem pa predstavljajo elektroinštalaterji, ki z nepoučenim znanjem o pametni inštalaciji prepričajo investitorja v klasično inštalacijo, namesto izvedbe pametne inštalacije. Inštalaterji so običajno prvi stik z investitorjem in tako je vse odvisno od pristopa, večina strank pri katerih sem delal je potožila o nepristranskosti elektroinštalaterja do pametne instalacije. Tako je električar postavil kar desetkratno večji vložek od dejanske pametne inštalacije. Srečeval pa sem se z ljudmi, ki so imeli klasično inštalacijo že izvedeno in niso vedeli ničesar o obstoju pametne inštalacije. Iz teh dveh primerov lahko rečem, da bi z dobro ozaveščenost ljudi pridobili dodatno zaupanje v te sisteme, ki olajšajo in povečajo kakovost bivanja v prostoru. Elektroinštalaterje bi bilo potrebno ustrezno izobraziti in predstaviti na kakšen način sistem deluje. S tem bi v prihodnje bodočim investitorjem pravilno razložili kakšne možnosti imajo ob vgraditvi pametnega sistema. Pri tem pa je treba opozoriti, da je ključnega pomen pri integraciji pametne zgradbe izdelava projekta, ki je pokazatelj koliko in kakšne tipe stikal bomo uporabili. V projektu se določijo tudi mikrolokacije inteligentnih tipk ter ostali mrežni razvodi. Tako nas investicija v izgradnjo inteligentne grobe inštalacije ne stane več kot klasična groba inštalacija. Razlika nastane le pri montaži stikal, ki za enkrat še držijo ceno pri proizvajalcih. Predvidevam da se bo trend integracij pametne inštalacije v prihodnosti povečeval, saj bo na trgu prisotnih vedno več ponudnikov sistemov in opreme za hišno avtomatizacijo. Več ponudnikov pomeni večjo konkurenco, kar posledično lahko privede do nižjih cen na tem 61 področju. Zavedati pa se moramo, da investitorji v prihodnosti ne bodo izbirali med klasično in pametno instalacijo, ampak bodo postajali vse bolj zahtevni in osveščeni na tem področju. Vse to bo privedlo do napredka v razvoju tovrstne tehnologije in na trgu bodo preživela le podjetja, ki bodo pospešeno vlagali v razvoj tovrstnih sistemov. Vse to rivalstvo na trgu pa bo posledično spodbudilo javnost, da bo na take sisteme gledalo drugače in bo taka integracija dobila na zaupanju. Investitorji se ne bodo več zgledovali na udobje in prestiž ampak na varčnost in varnost, ki bodo ključnega pomena pri gradnji zgradb v naslednjih letih. 62 10 LITERATURA IN VIRI [1] Comunication media, Pridobljeno 23. septembra 2012 na spletnem naslovu http://www.knx.org/knx-standard/communication-media/ [2] H. Merz, T. Hansemann, C. Hübner, Building Automation Communication systems with EIB/KNX, LON und BACnet, Springer, Berlin, 2009. [3] D. Maleš, Pregled standardov na podrocju inteligentnih sistemov v zgradbah, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana [4] G. W. Schneider, Handbook for Home and Building Control, ZVEH, Frankfurt, 2006 [5] Smart Home and Intelligent Building Control, Pridobljeno 25. septembra 2012 na spletnem naslovu http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_tree.htm [6] Power Supply, 640 mA, Pridobljeno 23. septembra 2012 na spletnem naslovu http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_GHQ6310048R0111.htm [7] Choke, Pridobljeno 24. septembra 2012 na spletnem naslovu http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110029R0011.htm [8] Flush-mounted bus coupler 6120 U-102, Pridobljeno 24. septembra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_9AAC132213.htm [9] Line Coupler, Pridobljeno 24. septembra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110027R0011.htm [10] IP Interface, Pridobljeno 27. septembra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110098R0011.htm [11] Universal Interface, Pridobljeno 27. septembra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_GHQ6310070R0111.htm [12] Touch sensor, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_9AAC168802.htm [13] Analogue Input, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110030R0011.htm [14] Binary Input, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110092R0011.htm 63 [15] Water sensor, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.relkocz.com/dt/siemens/instabus-eib-delta-profil-anthracite-water-sensor-fm272/5wg1272-2ab21.html [16] Weather Station, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110032R0011.htm [17] Switch Actuator, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110082R0011.htm [18] Blind / Roller Shutter Actuator with Manual Operation, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110122R0011.htm [19] Energy Actuator, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110136R0011.htm [20] Blind / Roller Shutter Actuator with Travel Detection and Manual Operation, Pridobljeno 3. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110128R0011.htm [21] Universal Dim Actuator, Pridobljeno 7. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110074R0011.htm [22] DALI Gateway, Pridobljeno 7. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110026R0011.htm [23] Busch-Watchdog Presence, Pridobljeno 7. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knx-gebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_9AAC132182.htm [24] Busch-Watchdog(R) sensor, Pridobljeno 11. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knx-gebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_9AAC168774.htm [25] Electronic Switch Actuator, Pridobljeno 11. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_2CDG110058R0011.htm [26] Touch sensor with 2/4gang with thermosta, Pridobljeno 11. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.knxgebaeudesysteme.de/sto_g/English/_HTML/product_9AAC168753.htm [27] ComfortClick Manager, Pridobljeno 13. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.comfortclick.com/en/comfort-products/comfortclick-manager.html [28] CMConfig, Pridobljeno 13. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.comfortclick.com/comfort-products/comfortclick-manager.html#CMConfig 64 [29] CMServer, Pridobljeno 13. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.comfortclick.com/comfort-products/comfortclick-manager.html#CMServer [30] CMClient, Pridobljeno 13. oktobra 2012 na spletnem naslovu, http://www.comfortclick.com/comfort-products/comfortclick-manager.html#CMClient [31] KNX-Flash ABB i-bus® KNX, ABB, 2011 65
