Протоколы передачи данных для технологии «Умный дом»

Реализация работы технологии «умный дом» осуществляется через протоколы передачи данных. Основными из них являются:

• Zigbee
• Z-wave

Сравнение протоколов Zigbee и Z–Wave

Zigbee и Z–Wave являются двумя наиболее распространенными протоколами связи домашней автоматизации, которые используются на сегодняшний день. Оба протокола с сетчатой ​​сетью используют низкочастотные радиосигналы для подключения интеллектуальных домашних систем.

Хотя оба они нацелены на одни и те же интеллектуальные домашние приложения, Z–Wave имеет дальность до 30 метров, а Zigbee — до 10 метров. Для использования протокола Zigbee доступны чипы от компаний – Chipcon и Freescale, а для применения протокола Z–Wave возможно использование чипов только от Sigma Designs.

Cравнение технологий ZigBee и Z–Wave

Центр управления умным домом — домашний сетевой концентратор

«Умный дом» – это не разрозненные, а работающие вместе интеллектуальные устройства, с целью создать удаленно управляемую сеть. Все устройства контролируются главным контроллером домашней автоматизации, который часто называют интеллектуальным домашним центром.

Интеллектуальный домашний сетевой концентратор – это аппаратное устройство, которое выступает в качестве центральной точки интеллектуальной домашней системы и способно воспринимать, обрабатывать данные и общаться по беспроводной сети. Он объединяет все разрозненные приложения в одно интеллектуальное домашнее приложение, которым удаленно управляют домовладельцы.

Примеры интеллектуальных домашних сетевых концентраторов включают Amazon Echo, Google Home, Insteon Hub Pro, Samsung SmartThings и Wink Hub.

Варианты домашних интеллектуальных систем

Некоторые интеллектуальные домашние системы могут быть созданы с нуля, например, с использованием Raspberry Pi (небольшой компьютер с размером с банковскую карту) или другого мини–компьютера. Другие могут быть приобретены в виде комплекта смарт–дома, также известного как интеллектуальная домашняя платформа, которая содержит части, необходимые для запуска проекта домашней автоматизации.

В простых сценариях смарт–дома события могут быть синхронизированы или запущены.

Временные события привязываются к часам, например, опускание жалюзи в шесть вечера, а инициируемые события зависят от действий в автоматизированной системе.

Например, когда смартфон владельца приближается к двери, смарт–замок автоматически разблокируется.

Машиноведение и искусственный интеллект – будущее технологии «умного дома»

Машиноведение и искусственный интеллект становятся все более популярными в интеллектуальных домашних системах, позволяя приложениям домашней автоматизации адаптироваться к их среде. Например, системы с активацией голосом, такие как AmazonEcho или Google Home, содержат виртуальных помощников (рис.5), которые обучают и настраивают «умный дом» согласно нашим предпочтениям.

Комплексная система «умный дом» для дома

В настоящее время существует несколько технологических решений, благодаря которым можно реализовать систему «умный дом» в домашних условиях. На рынке представлены готовые системы «умный дом», так называемые коробочные решения. Также возможна разработка собственной системы с покупкой всех составляющих отдельно, коммутирование всех систем и элементов систем «умного дома» и их последующее подключение и установка.

Возможности умного дома: преимущества и недостатки

Одним из главных преимуществ систем домашней автоматизации для ее владельцев является обеспечение их безопасности. Система безопасности «умного дома» позволяет дистанционно контролировать свои дома, противостоять опасностям и бытовым рискам, таким как включенная кофеварка или открытая входная дверь.

К преимуществам функций умного дома можно отнести:

• безопасность дома;
• комфорт;
• экономия по оплате коммунальных услуг;
• организация охраны.

Технология «Умный дом» будет очень полезна для пожилых людей, так как способна обеспечить родственникам мониторинг всего происходящего в доме.

Теперь пожилые люди не будут нуждаться в круглосуточном уходе на дому, смогут оставаться дома в комфорте и безопасности, а не переезжать в дом престарелых.

Неудивительно, что «умные дома» способны «угадывать» предпочтения пользователей. Например, когда хозяин приходит домой, перед ним открывается дверь гаража, включается свет, камин обогревает комнату, а из «умных» динамиков начинают звучать любимые мелодии.

Домашняя автоматизация также помогает потребителям повысить эффективность домашних устройств и оборудования. Так, оставляя включенным на весь день кондиционер, можно не беспокоиться: интеллектуальная домашняя система, зная привычки и расписание хозяев, будет охлаждать дом к их возвращению.

«Умная система» орошения будет поливать домашние растения только нужным количеством воды и только когда это будет необходимо.

С домашней автоматизацией эффективнее расходуется энергия, вода и другие ресурсы. Это помогает снизить материальные затраты и экономить сами ресурсы.

К недостаткам «умных домов» можно отнести:

1. стоимость их устройства;
2. недостаточный опыт установщиков;
3. качество оборудования;
4. гарантия, автономность;
5. ограниченность функций у концентратора управления;
6. невозможность интеграции в некоторые системы дома;
7. сложность при первичной настройке устройства;
8. отсутствие унификации протоколов;
9. проблема защиты персональных данных пользовательских устройств;
10. домашняя безопасность (конфиденциальность данных).

Для того чтобы системы домашней автоматизации были действительно эффективными, устройства должны взаимодействовать независимо от производителя, используя тот же протокол или, по крайней мере, дополнительные.

Поскольку в настоящее время это только зарождающийся рынок, пока не существует золотого стандарта для домашней автоматизации. Тем не менее, стандартные программы являются партнерами для производителей протоколов, что должно обеспечивать совместимость и беспрепятственное использование потребителями.

Согласно опросу, проведенному в 2016 году, аналитиками исследовательской компании NTT Data Corp., 80% потребителей США обеспокоены безопасностью своих интеллектуальных домашних данных.

Хакеры могут проникнуть в интеллектуальное устройство. Потенциально хакеры способны отключить свет и сигналы тревоги, разблокировать двери, оставив дом беззащитным для взлома. Кроме того, хакеры могут получить доступ к сети домовладельца и извлечь необходимые данные.

К примеру, в октябре 2016 года бот–сеть MiraiIoT смогла сбить части Интернета в серии распределенных атак типа «отказ в обслуживании» (DDoS) с использованием плохо защищенных камер, видеорегистраторов и маршрутизаторов в качестве точек входа.

Помимо безопасности самих устройств потребители беспокоятся и о конфиденциальности данных. Так в том же отчете NTT Data Corp. указано, что 73% потребителей США обеспокоены сохранностью конфиденциальных данных, содержащихся в их интеллектуальных домашних устройствах.

Но нужно учитывать, что, несмотря на сбор обширной информации о пользователях, компании-производители домашних устройств и платформ стремятся сохранить столь важное для них доверие своих потребителей.

Екатерина Казначеева

Меня зовут Екатерина Казначеева. Я закончила бакалавриат и магистратуру по направлению «Информационные системы и технологии» в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им.проф. М.А. Бонч-Бруевича. Свою магистерскую диссертацию я посвятила современной технологии – «Умный дом» и продолжаю работать над этой темой.

Екатерина Казначеева 

• IT-координатор компании «Amrest»;
• Аспирант СПбГУТ им. проф.М.А.Бонч-Бруевича по направлению «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»;
• Участник стипендиального фонда В. Потанина, участник программы World Skills, а также участник ежегодных университетских олимпиад, конкурса Графикон.