Inteligentný dom Domasist
Obsah
Požiadavkou klienta je zabezpečenie vysokorýchlostného internetu, lokálnych kamerových záznamov a napojenia nového domu na smart ovládanie. Kontrola a manažment domu musí byť z jednej mobilnej aplikácie. Dom musí mať z veľkej miery automatizované riadenie bez zásahu majiteľa.
Internet s rýchlosťou 1 Gbit/s vzduchom
Keďže veľa dostupných senzorov je pripojených do lokálnej lan siete pomocou wifi modulov, je kvalitná wifi sieť základom spoľahlivej smart domácnosti. Nový dom je bohužiaľ na strane ulice s dsl prípojkami no v staršom byte oproti má majiteľ optiku s 1 Gbit/s. Rozkopanie ulice či vedenie ponad cestu by boli zbytočné komplikácie a tak je potreba prepojiť budovy vzduchom bez straty rýchlosti. Riešením je zariadenie Ubiquity UBB a pre šírenie signálu v celom dome inštalácia Ubiquity AP, ktoré boli spoločne so switchmi rovnakého výrobcu zapojené do aplikácie Unify network. Celá sieť manažovateľná z jednej aplikácie s výslednou rýchlosťou 1 Gbit/s od optiky až k užívateľom je tak realitou.
Inštalácia Home Assistanta
Home Assistant je možné inštalovať mnohými spôsobmi. Pre tento projekt vyberáme inštaláciu kontajnera Home Assistant Core pod linuxom pomocou Dockera. Potrebujeme inštalovať aj ďalšie kontajnery, ktoré nie sú štandardne k dispozícii medzi doplnkami pri inštalácii operačného systému Home Assistant OS na Raspberry Pi. Majiteľ požaduje kamerové záznamy so smart notifikáciou, takže pre hardvér volíme Intel procesor N100 osadený na doske ASUS MB PRIME N100I-D D4-CSM, ktorý dovoľuje hardvérovú akceleráciu pomocou integrovanej grafiky. Volíme 16 GB operačnej pamäte, 1 TB nvme ssd disk a na detekciu osôb, áut a zvierat pridávame Google Coral USB NPU.
Po úspešnej ištalácii musíme Domasist server s Home Assistant Core prepojiť na externú adresu, aby mohol majiteľ vzdialene kontrolovať inteligentný dom.
Vzdialené pripojenie Domasist
Jednou z výhod Home Assistanta je plne funkčné riešenie smart domácnosti na lokálnej sieti aj bez prístupu na internet. Náročnejší užívatelia majú viaceré možnosti vzdialeného pripojenia. Jednou z nich je pripojenie pomocou Home Assistant Cloudu. Ďalšími sú vpn alebo otvorenie portov na domácom routri. Nevyhnutnou podmienkou v druhom prípade je statická verejná ip adresa. Obe riešenia tiež vyžadujú znalosti pri nastavovaní pripojenia či pravidelný mesačný poplatok.
Domasist pre inteligentný dom manažovateľný na diaľku pridáva majiteľovi aj možnosť vzdialeného pripojenia aplikácie Home Assistant na externú adresu. Častokrát sa jedná o jednu z požiadaviek klientov, mať prehľad o stave inteligentného domu aj na cestách. Mobilná aplikácia Home Assistant vtedy automaticky prepne medzi lokálnou a externou adresou. Vďaka externému pripojeniu môže byť ich poloha odosielaná do domáceho servera Domasist.
Ak smart domácnosť pozná polohu užívateľov eviduje aktuálny počet obyvateľov v dome a vie to využiť pri nastavení automatizácií. Pri realizácii Inteligentného domu Domasist požaduje klient automaticky pri odchode zaalarmovať a znížiť teplotu kúrenia, pri návrate zas otvoriť bránu i garáž a zakúriť. Pri takomto nastavení nemusí vyťahovať mobil ani nosiť ovládač diaľkového otvárania brány. Všetko čo požaduje má funkčné pomocou Home Assistant a vzdialeného pripojenia Domasist.
Lokálne kamerové záznamy Frigate
Výrobcovia kamier dodávajú k svojim produktom sieťové rekordéry vo viacerých variantoch, ale máloktoré z nich je možné plhohodnotne a natívne integrovať do aplikácie Home Assistant. Majiteľ nechce byť zahltený množstvom notifikácií, ktoré systémy nastavené na detekciu pohybu posielajú aj pri pohybe tieňa pred kamerou. Chce byť informovaný iba v čase neprítomnosti a to v prípade ak na jeho pozemok vstúpi osoba, zviera či zaparkuje auto. Okrem neustáleho nahrávania, požaduje aj nočný monitoring pozemku a posielanie kritických notifikácií.
Na zabezpečenie požiadaviek volíme inštaláciu otvoreného softvéru Frigate NVR pomocou docker kontajnera. Vopred zvolený hardware nám dovoľuje kontinutálne nahrávanie až z ôsmych kamier a detekciu situácií popisovaných klientom. Do mobilnej aplikácie Home Assistant na telefóne iPhone mu v prípade narušenia objektu príde notifikácia s obrázkom, môže si prezerať záznamy aj jednotlivé detekcie, či pozerať aktuálny náhľad z každej kamery v dome. Na počítači alebo tablete si vie prezerať náhľad všetkých kamier naraz.
Meranie spotreby elektrickej energie
Majiteľ domu požaduje stále meranie spotreby elektrickej energie. Potrebuje merať spotrebu tepelného čerpadla vzduch-voda o celkovom výkone 7kW a mesačne vyhodnocovať jeho prevádzku. Energy dashboard v Home Assistante mu poskytne informácie o celkovej spotrebe za zvolené obdobie, vie porovnávať spotrebu za jednotlivé obdobia a tiež má prehľad o jednotlivých spotrebičoch.
Tepelné čerpadlo v inteligentnom dome je trojfázové značky Bosch a merať ho budeme modulom Shelly Pro 3EM, ktorý je pripojený do Home Assistanta pomocou wifi s natívnou integráciou. Produkty Shelly máme dlhodobo odskúšané, sú spoľahlivé a vieme napasovať vhodný modul k požiadavkám majiteľa. Trojfázové meranie je riešené pridaním prúdového transformátora CT na každú fázu a odosiela do Home Assistanta až 9 hodnôt na fázu. Okrem aktívnej či celkovej spotreby dokáže namerať aj hodnotu účinníka a zdanlivého výkonu.
Na meranie samostatných spotrebičov v inteligentnom dome sú použité wifi moduly Shelly Plus 1PM a Shelly Plus Plug S. Volíme v závislosti od záťaže 16A v prvom prípade respektíve 12A v druhom, čo bohate postačuje na chladničku, umývačku, práčku i varnú konvicu či mikrovlnku. Každý modul obsahuje relé, ktoré umožňuje spotrebiče manuálne alebo automaticky ovládať. Majiteľ to využije pre odložené pranie a umývanie riadu v časoch nízkej tarify elektrickej energie.
Ovládanie kúrenia a tepelného čerpadla
Kúrenie v inteligentnom dome je radiátorové a majiteľ požaduje umiestennie centrálneho termostatu a riadenie celého domu v závislosti na teplote v referenčnej miestnosti. Výrobca tepelného čerpadla Bosch poskytuje možnosť napojenia na ovládače a aplikáciu Bosh EasyControl pripojených do cloudu, ale majiteľ by stratil možnosť riadenia čerpadla pomocou Home Assistant. Výrobca totiž natívnu integráciu nepodporuje.
No práve integrácia tepelného čerpadla do Home Assistanta má veľkú výhodu pri automatickom riadení kúrenia. Ak by majiteľ ostal pri výrobcom dodávanej aplikácii prišiel by o možnosť nastavovať režim kúrenia mimo domu automaticky ak je dom prázdny. Home Assistant to urobí automaticky na základe počtu osôb v dome.
Domasist preto odporúča majiteľovi implementovať ems-esp moduly komunikujúce s tepelným čerpadlom na zbernici EMS. Sú kompatibilné s výrobcami Bosch, Nefit, Buderus, Junkers, Worcester, Sieger, elm.leblanc, iVT a s Home Assistantom komunikujú pomcou protokolu MQTT. Kód ems-esp je rovnako ako Home Assistant zverejnený na GitHube a viete ho sami otestovať.
Pri Home Assistante je takmer štandardom, že integrácia vie okrem základných parametrov pripojených zariadení poskytnúť veľké množstvo rozširujúcich údajov, ktoré viete využiť pri automatizáciách. Integrácia ems-esp okrem nastavenia teploty kúrenia zobrazí napríklad aktuálnu teplotu bojlera či teplotu vody na výstupe, počet štartov a pre odborníkov poskytne aj veľa možností nastavenia hodnôt. Majiteľ tak dostane maximum údajov využiteľných napríklad pri diagnostike závady tepelného čerpadla.
Automatické ovládanie externých žalúzií
Pohodlie domácnosti vytvára nielen teplo ale tiež dostatočná intenzita svetla, či už prirodzeného alebo umelého. Kým dostatok slnka je nutné riešiť s architektom už pri projekte domu, s jeho zatienením počas letných mesiacov si Domasist hravo poradí autonómnym ovládaním zabudovaných externých žalúzií.
V realizovanom inteligentnom dome sú ovládané wifi modulmi Shelly Plus 2PM s natívnou integráciou do Home Assistanta. Uvedená kombinácia nielenže ponecháva majiteľovi možnosť manuálneho ovládania prepínačmi na stene, ale umožňuje napojiť tienenie domu na rôzne automatické režimy.
Majiteľ požaduje, aby boli žalúzie pol hodinu po západe slnka plne zatvorené a pol hodinu pred východom slnka otvorené. Rád by mal v noci maximálne súkromie a cez deň mohol obdidovať východy či západy slnka. Nechce však obchádzať každý spínač a manuálne nastavovať žalúzie na rovnakú hodnotu. Počas letných mesiacov chce natočením žalúzií tieniť a neprehrievať dom. Jeho požiadavky splní Domasist nainštalovaním senzorov tepoloty a intenzity svetla, údajmi o polohe slnka v oblasti inštalácie a nastavením rozšírených automatizácií.
Adaptívne ovládanie osvetlenia domu
Pri zatiahnutej zimnej oblohe alebo po západe slnka potrebuje človek pre svoje pohodlie kvalitné umelé osvetlenie. Inteligentný dom, musí poznať potreby majiteľa a vedieť ich v čase prispôsobovovať aktuálnym podmienkam. Potrebuje k tomu vstupné prvky, tj. senzory intenzity svetla v luxoch, ktoré priebežne ukladajú hodnoty do systému Home Assistant.
Majiteľ pracuje niekoľko dní v týždni z domu a počas týchto dní požaduje mať v pracovni stálu intenzitu svetla okolo 1000 luxov. Zároveň nebude priebežne svietiť a zhasínať podľa intenzity slnka. Domasist nastavením automatizácií a užívateľskou integráciou adaptívneho svietenia docieli, aby Home Assistent riadil osvetlenie podľa požiadaviek klienta počas celého dňa.
Na stmievané svetlá inštalujeme wifi modul Shelly Dimmer 2, obyčajné spínané svetlá ovládame malým wifi modulom Shelly 1 Mini Gen3 a led pásiky zas wifi modulom Shelly RGBW2. Natívna integrácia nielen prepojí moduly s Home Assistantom, ale vytvorí z modulov aj brány pre batériové bluetooth senzory. Takýmto modulom je Shelly BLU Motion, ktorý meria intenzitu svetla a detekciu osôb pomocou PIR senzora. Každá z izieb inteligentného domu má minimálne jeden takýto senzor, využiteľný aj pri detekcii osôb v zaalarmovanom dome.
Samozrejmosťou uvedeného ovládania svetiel je možnosť plne manuálneho režimu spínačmi na stene, slúžiaci návštevám alebo tým, ktorí s inteligentným domom skúsenosti zatiaľ nemajú. Smart spímače vedia poslúžiť aj ako kontrolný senzor v čase neprítomnosti, kedy nás upozornia na neštandardné zapnutie svetla.
Zabezpečenie domu integráciou Alarmo
Home Assistant okrem natívnych integrácií umožňuje nainštalovať a využívať komunitné integrácie HACS. Vďaka nim vieme rozšíriť funkčnosť inteligentného domu Domasist o ďalšiu úroveň. Jednou z týchto integrácií, ktoré Domasist inštaluje je aj prepracovaný alarm systém Alarmo, ktorý využitím už existujúcich PIR senzor urobí z aplikácie Home Assistant plnohodnotný alarm.
Na kontrolu otvorenia dverí či okien inštalujeme batériové bluetooth senzory Shelly BLU Door/Window začlenené do Home Assistanta pomocou integrácie BTHome. Ako brána na prenos bluetooth signálu výborne slúžia wifi moduly inštalované pod spínačmi svetiel. Inteligentný dom je tak pokrytý nielen wifi ale aj bluetooth signálom.
Samotná integrácia Alarmo má predefinované notifikácie aj situácie, kedy musí majiteľa upozorniť na narušenie objektu či zóny. Jednotlivé udalosti ukladá v systéme Home Assistant, aby mal majiteľ možnosť spätne analyzovať o aké narušenie išlo. Alarmovanie objektu chce majiteľ automaticky v prípade, že nik nie je doma. Takto sa nestane, že by odchádzajúci zabudol objekt alarmovať. Odalarmovanie realizuje každý člen rodiny pomocou aktívnej notifikácie, ktorá sa pri príchode na perimeter pozemku užívateľa opýta, či si praje odalarmovať.
Zhrnutie inštalácie inteligentného domu
Vyššie uvedené je len rýchlym zhrnutím toho čo bežný klient požaduje integrovať do svojej inteligentnej domácnosti. Zďaleka to nie je všetko čo Home Assistant dokáže. Každý dom je iný a každý klient má svoje vlastné predstavy o smart domácnosti a jeho rodina vlastné potreby. Pred začiatkom realizácie potrebujeme poznať klientove predstavy, aby sme mu vedeli nadefinovať inštaláciu, vybrať hardvér a integrovať jednotlivé softvérové moduly.
Uviedli sme ukážkový príklad, ako by bolo možné pri inštalácii inteligentného domu postupovať. Nie je to jediné riešenie aplikovanteľné pre všetky domy na Slovensku. Výhodou softvéru Home Assistant je rozsiahla škálovateľnosť vďaka integráciám, čím vie naplniť očakávania väčšiny klientov. Flexibilita pri výbere modulov od rôznych výrobcov je vo svete otvorených softvérov štandardom a vďaka Home Assistantu ju viete využiť aj vo vašej inteligentnej domácnosti.
Vzdialená podpora Domasist
Home Assistant je výkonný softvér, ale vďaka tísíckam možných rozšírení vie byť nielen robusný, ale tiež zložitý na nastavenie a správu. Častokrát ho inštalujú domáci kutilovia, či nadšenci open-source softvéru, ktorým vyhovuje responzívne ovládanie za minimálnu investíciu. Daňou pre nich je potreba starať sa o funkčnosť systému. Ak to zvládnu odmení ich funkciami, ktoré nemajú ani drahé riešenia na kľúč.
Vďaka Domasist môžete mať responzívny a moderný systém inteligentnej domácnosti postavený na softvéri Home Assistant a nemusíte doma po práci kutiť a nastavovať. Domasist vám navrhne, nainštaluje, pripojí a bude sa o váš inteligentný dom aj pravidelne starať vďaka vzdialenej podpore.
Demo Home Assistant
Môžete si vyskúšať a zhodnotiť Demo verziu Home Assistanta, ktorý viete používať aj vo svojom dome.