Okosotthon

Az okos otthon technikai megoldások együttese, amelyek többé kevésbé egymással együttműködve lehetővé teszik a házban működő különböző rendszerek és alrendszerek központi irányítását. A technikai megoldások alapulhatnak elektronikán, építészeti megoldásokon, automatizáción, informatikán, távközlésen stb, ezek segítségével irányíthatják akár távolról, az interneten keresztül a hűtő- és fűtőrendszert, a garázsajtót, az ablakredőnyt, a különböző háztartási gépeket, a biztonsági rendszert stb. Ezt az egymással és a működtető személlyel hálózati kapcsolatban álló egyes fizikai tárgyakba és eszközökbe beágyazott elektronika, annak szoftvere, és az érzékelők (szenzorok) teszik lehetővé, amit a "dolgok internetének" (Internet of Things - IoT) neveznek. Az okos otthon egy komplex számítógépes rendszer, amely képes érzékelni a környezetét, valamint a belső állapotokat, és a ház különféle elektromos rendszereit úgy irányítani, hogy azok a lehető leghatékonyabban működjenek.

Az intelligens otthon technológiát alkalmazó berendezések működtetése egyszerű: történhet távirányítóról, vagy akár a saját számítógépünkről, okostelefonunkról is. Az okos otthon automatikusan alkalmazkodik az időjárási körülményekhez, így hozzájárul a ház energiatakarékos működtetéséhez. Például télen jelentős mértékben csökkenthető a fűtési költség, ha napközben a nap energiáját a helyiségek fűtésére hasznosítjuk. Este automatikusan lezáródnak a redőnyök, így plusz hőszigetelő hatásukat kihasználva elkerüljük a nyílászárón keresztüli nem kívánt hőveszteséget, kevesebb energia szükséges a kellemes hőmérséklet megteremtéséhez. Télen a termosztátot beállíthatjuk az okostelefonról is, nyáron a zárt árnyékolók megakadályozzák a helyiségek felmelegedését, nincs szükség a klíma egész napos használatára. Éjszaka a redőnyök, vagy a tetőtéri ablak szellőztetési pozíciója lehetővé teszi a hűvös levegő beáramlását. A külső érzékelőknek köszönhetően a ház automatikusan működik. Ha hirtelen vihar kerekedik, a napellenző visszahúzódik és az ablakok bezáródnak. A természetes és a mesterséges világítás tökéletes összhangban variálható az ottlakók igényeit figyelembe véve. A távirányítóról küldött parancs végrehajtásáról mindig visszajelzés érkezik, így mindig biztosak lehetünk, hogy például az ajtó, vagy a kapu bezárt. Létrehozhatók előre beprogramozott forgatókönyvek, például nyáron hétközben reggel hét órakor a redőnyök felhúzódnak, az ablakok résnyire kinyílnak, a kávégép bekapcsol, megszólal a kedvenc rádióadónk stb. Mindez automatikusan. Ilyen az okos otthon, figyelembe veszi az ott lakók igényeit, könnyen programozható és bővíthető, kényelmet, biztonságot és energiamegtakarítást nyújt.

Las Vegas-ban a CES 2016 nemzetközi szakkiállításon mindenki a dolgok internetében látta a jövő nagy ígéretét. Egyes becslések szerint 2020-ra 25 milliárd eszköz kapcsolódik az IoT-hez. 2016 végére 1,2 milliárd „dolgot” kötnek rá majd az internetre.

Kialakulásának története

Az okos otthonok kialakulásának története a 20. század első éveire vezethető vissza, amikor a technika fejlődése révén az addig csak a fantasztikus irodalmakban elképzelt lehetőségeket a gyakorlatba is át tudták ültetni. Az első távírányító mechanizmust Nikola Tesla szabadalmaztatta 1898-ban. Az 1910-es években jelentek meg az első elektronikus háztartási gépek. Az okos otthonok előfutárai − még csak kiállítási darabok formájában − a világkiállításokon voltak láthatók, 193-ben Chicagóban, 1939-ben és 1964-ben New Yorkban. 1966-ban Jim Sutherland a Westinghouse Corporation mérnöke fejlesztette ki az első „lakásvezérlő számítógépet”, az ECHO IV-et, amely azonban sosem került kereskedelmi forgalomba. Az ECHO IV. képes volt a lakás hőmérsékletének szabályozására, egyes eszközök be- és kikapcsolására, tárolta az ételrecepteket, és ez alapján összeállította a bevásárlólistát, és még a árható időjárást is előre jelezte . Legizgalmasabb része a családi üzenetközvetítő rendszer volt. Példja nyomán a lelkes amatőrök az 1960-as években hozták létre saját „vezetékes” otthonaikat, ekkor azonban a technikai lehetőségek még igen korlátozottak voltak. Az „intelligens otthon” fogalmát először 1984-ben használta az Amerikai Házépítők Szövetsége.

Az 1990-es évek végétől a mikroelektronikai eszközök, valamint a távoli vezérlést lehetővé tevő rendszerek robbanásszerű fejlődése és ezek árainak csökkenése lehetővé tette az okos házak funkcióinak kibővítését. 1998-ban a London melletti Watfordban hozták létre az INTEGER Millenium House-t, az első bemutató házat, amelyben az okos otthon minden (akkori technológiai szintnek megfelelő) lehetőséget felvonultatták. Az épületben bemutatták a különböző automatizálási technikákat, amelyek optimalizálják például a fűtési rendszert, az intelligens világítási és biztonsági rendszert, amely többek között egy mikrochipes programozható kapukulcsot is magába foglalt, valamint a talajnedvességtől függően működő öntözési rendszert. A házban digitális műholdas televízió, WebTV és zártláncú kamerarendszer (CCTV) is működött. Az ABI Research adatai szerint az Amerikai Egyesült Államokban 2012-ben másfél millió okos otthon létesítettek, és a megrendelések üteme alapján ezek száma 2017-re nyolc millióra nő.

Alkotóelemei

Az okos otthonban alkalmazható technológiák összességét, azok kialakításának lehetőségeit és megoldásait a domotika tárgyalja, amely az épületek automatizálási, vezérlési és irányítási rendszereinek összefoglaló megnevezése.

Hálózat

Az okos otthonok helyi hálózata a hardverek és a kommunikációs interfész tekintetében 2016-ban még szabványosításra vár. Kétféle megoldást alkalmaznak: a rádiófrekvenciás RFID, valamint a mikrohullámú Wi-Fi technológiát.A leghatékonyabb megoldást a kettő kombinációja adja. A távoli elérés biztosítása érdekében ez kiegészül az internethozzáférést biztosító optikai- vagy réz szolgáltatói kábelhálózattal. Az egyes szabványok közötti átjárást a hálózati híd (protocol bridge) biztosítja.

A rendszer elemei

• Az érzékelők (szenzorok), amelyek mérik vagy jelzik a környezet állapotát, illetve változását, például a hőmérsékletet, a napfényt vagy a mozgást.
• A szabályozó (vagy vezérlő) rendszer, amely lehet egy számítógép vagy egy speciális eszköz, amely a rendszer vezérlését biztosítja.
• A végrehajtó szerv, illetve egység (actuator), amely szabályozza a kapcsolók, motorok és szelepek működését.
• A busz (vagy sín), amely lehetővé teszi adatok vagy tápfeszültségek továbbítását az érzékelők és a vezérlő rendszer számítógép, illetve a számítógép és a vezérelt eszközök (gépek, berendezések stb.) között.
• A kommunikációs interfész az ember és a gép vagy a gép-gép (M2M) közötti kapcsolatban.

Alkalmazása

Az okos otthonok a következő rendszerek, illetve épületgépészeti egységek rendszerének integrációjt foglalja magába:

Hűtő- és fűtőrendszer, árnyékolástechnika

A hűtő- és fűtőrendszer (HVAC vagy épületgépészet), amely magába foglalja a hőmérséklet és páratartalom szabályozását, beleértve a fűtés sorn biztosított friss levegőt, valamint a természetes hűtést is. Az interneten keresztül vezérelhető termosztát lehetővé teszi, hogy a tulajdonos a távolból szabályozhassa a fűtő- vagy hűtőrendszert, azaz a lakás hőmérsékletét. A rendszer automatikusan nyitja vagy zárja a nyílászárókat a friss levegő beengedése érdekében, illetve nyitja-zárja (vagy ereszti-felhúzza) az árnyékolókat (rolók, redőnyök stb.) Az okos házak által használt intelligens fűtési rendszerek a helyiségek különböző pontjain elhelyezett villanykapcsolókba, termosztátokba, relékbe telepített hőérzékelők által mérik a hőmérsékletet és ezek alapján állítják be az egyes hőértékeket. Az okos otthonok így amellett, hogy pontosabban szabályozzák a teljes épület hőmérsékletét, intelligens fűtőközpontjaik által képesek a helyiségenkénti valamint az adott fűtőelemek közötti fűtés szabályozására is.

Világítás

A világítási rendszer kialakítása során olyan funkciók építhetők be, mint az, hogy kialszik a lámpa, ha a szoba üres, vagy a változó fényviszonyoknak megfelelően növekszik vagy csökken a világítótestek által adott fényerő. A világítás távirányítóval, vagy interneten keresztül vezérelhető. A természetes fény (napfény) erősségének érzékelése révén szabályozható az árnyékolók, illetve függönyök helyzete, hogy a természetes fény optimális mértékben kihasználható legyen.

Audio-vizuális eszközök

Az intelligens multimédia rendszer a kényelmi funkciók részét képezi. Néhány lehetőség: Az okostelefon rendszerbe integrálásával telefonunkról, tabletünkről vagy számítógépünkről tudjuk vezérelni a csatornaválasztást vagy a meghallgatásra kerülő zeneszámot. A telefon a lakásban levő hangszórókra kihangosítható, és mozgásérzékelők alapján mindig az adott helyiség hangszóróin hallható. Ébresztési funkciója biztosítja, hogy az ébresztési időpontban, a rendszer lassan elkezdi felhúzni a redőnyöket, fokozatosan felhangosítja a hangszórókat így figyelve a lakókra és ébresztve őket a lehető legjobb hangulatban. Hangzónák alakíthatók ki, így szabályozható, hogy melyik szobában milyen zene szóljon, és az audiórendszer összekapcsolható a zenemegosztó oldalakkal. A rendszer beszédhanggal is irányítható.

Biztonsági rendszerek

Az okos otthon biztonsági rendszerei közé tartozik a telepített biztonsági kamerák távolról történő megnézésének lehetősége, valamint központi zár működtetése az összes ablakon és ajtón. A kamerák mozgatása és fókuszának változtatása (zoomolás) távolról vezérelhető, illetve a mozgás irányát észlelve a kamera követi a behatolót. A mozgásérzékelők révén illetéktelen behatolás esetén a tulajdonos a biztonsági rendszeren vagy mobiltelefonon keresztül értesítést kap. Integrálhatók az olyan érzékelő rendszerek, mint például a tűz- és füstjelző, a gázszivárgás-, a szén-monoxid-, illetve vízszivárgást észlelő szenzor. A személyi orvosi riasztó rendszerek lehetővé teszik a sérült vagy beteg otthon tartózkodók számára segítség kérését.

Kaputelefon rendszer

A kaputelefon rendszer lehetővé teszi nemcsak a bejárati ajtó és a lakás egy pontja, hanem az épület helyiségei közötti kommunikáció megvalósítását is. A videokaputelefon-rendszer integrálható a televízió kijelzőjére, illetve szükség esetén a kép rögzítésére is lehetőséget biztosít. Ez a biztonság további erősítését is szolgálja. Az intelligens kamerarendszer arcfelismerő rendszerrel párosítva felismeri a belépésre jogosult (beléptethető) személyeket. A térfigyelő kamerákba beépített infravörös egységnek köszönhetően teljes sötétségben is felismerhető és bizonyító erejű képet lehet produkálni, még rosszabb időjárási viszonyok között is.

Speciális eszközök

A technológiai fejlődés előidézte miniatürizálás révén bármely elektronikus háztartási gép, eszköz és valamilyen funkcionalitással rendelkező tárgy felszerelhető olyan speciális hardverrel, amely vezeték nélküli, távolból történő be-kikapcsolásukat, illetve működtetésüket teszi lehetővé. Így például hazafelé úton távolról bekapcsolható a kávéfőző (vagy programozható a reggeli felkelés idejéhez kapcsolva); bekapcsolható (ahol van) az uszómedence helyiségének fűtése; beindítható a mikrohullámú sütőbe helyezett étel felmelegítése, elindítható a bekészített mosógép. A vonalkódolvasóval vagy más jelolvasóval ellátott hűtőszekrény tartalma távolról is ellenőrizhető, és a tervezett ételhez a tárolt recept szerint jelzést ad a még beszerzendő nyersanyagra és annak mennyiségére. A falon levő digitális képkeretekben a kép hangulattól függően változtatható. Az „okos” eszözök egymással is kommunikálnak. Például a videolejátszó rendszer indítása esetén a szobában levő fény mennyiségét vagy a világítórendszer, vagy a redőnyöket működtető rendszer csökkenti.

Az okos otthonok veszélyei

A jelenlegi informatikai biztonsági megoldások még nem teszik lehetővé az okos otthon eszközeivel távolról történő kommunikáció teljes biztonságát, így fennáll a nemkívánt működést előidéző hackelés mellett az illetéktelen lehallgatás vagy akár csak kereskedelmi célú információszerzés veszélye is. A visszaélések megelőzése az információk végponttól-végpontig történő erős titkosítása révén lehetséges.

Források

• Leo Sun: CES 2016: The Internet of Things Takes Center Stage (angol nyelven). The Motley Fool, 2016. január 12. (Hozzáférés: 2016. február 14.)
• Dag Spicer: If You Can't Stand the Coding, Stay Out of the Kitchen: Three Chapters in the History of Home Automation (angol nyelven). UBM Tech (drdobbs.com), 2000. augusztus 12. (Hozzáférés: 2016. február 14.)
• szerk.: Richard Harper: 1. Inside the Smart Home: Ideas, Possibilities and Methods, Inside the Smart Home (angol nyelven), 1. o. (2003). ISBN 1852336889 
• szerk.: Richard Hyde: Bioclimatic Housing, Innovative Designs for Warm Climates (angol nyelven), 38. o. (2008). ISBN 1136571140 
• Intelligens fűtés vezérlés és fűtésszabályzás. Smarthome-Magyarország. (Hozzáférés: 2016. február 14.)

További információk

• The High-Tech House - e-architect
• Okosotthon sorozat – index.hu