Casa inteligentă, folosind sistemul FIBARO

Răzvan Constantin Olteanu, anul IV licență – Energetică Industrială,

Facultatea de Inginerie Mecanică și electrică, Universitatea din Petroșani

Facultatea de Inginerie Mecanică și electrică, Universitatea din Petroșani

Coordonatori: Conf. univ. dr. ing. Ilie Uțu

Facultatea de Inginerie Mecanică și electrică, Universitatea din Petroșani

Asist.univ.dr.ing. Alina Daniela Handra

Facultatea de Inginerie Mecanică și electrică, Universitatea din Petroșani

Cuvinte cheie: casă inteligentă, sistem FIBARO, eficiență energetică, home control, tehnologia Z-Wave

Rezumat: În cadrul acestei lucrări se descrie  sistemul FIBARO,care este un sistem modern de automatizare al locuințelor inteligente, modul de implementare al acestuia,precum și protocolul Z-Wave pe care baza căruia funcționează.De asemenea,sistemul este prezentat și din punct de vedere al beneficiilor pe care le aduce, dar și dezavantajele pe care le are, astfel încât să putem să ne facem o imagine cât mai realistă.

Abstract: This paper describes the FIBARO system, which is a modern smart home automation system, how to implement it, as well as the Z-Wave protocol on which it operates. The system is also presented in terms of the benefits it brings, but also the disadvantages it has, so that we can get a more realistic picture.

1. Introducere

Dezvoltarea ideii de casă ecologică inteligentă în practică a pornit de la comedia hollywoodiană ”Smart House”, produsă în 1999, ca adaptare cinematografică a nuvelei „The Veldt” scrisă de Ray Bradbury[1]. O serie de gadgeturi inteligente transformau viaţa locatarilor casei într-o serie de scenarii SF aduse la zi, care au avut multă trecere la public. Expansiunea fără precedent a calculatorului în toate sferele, nu putea să nu afecteze şi domeniul casnic / imobiliar. În acest sens a apărul ca şi domeniu de cercetare de sine stătător domotica care se ocupă cu aplicaţiile calculatoarelor şi a roboţilor în domeniul casnic[2].

Casele smart au fost gândite cu scopul de a simplifica viața omului. Cel mai important aspect pe care omul îl poate caștiga în urma implementării conceptului de smart home, este timpul. La acesta se mai adaugă confortul, siguranța și economie de cheltuieli inutile pentru energia termică și electrică.

Casa inteligentă reprezintă implementarea practică a sistemului IoT (Internet of Things). Acest sistem este un concept ce presupune folosirea internetului pentru a conecta între ele diferite dispozitive, servicii și sisteme automate, formând astfel o rețea de obiecte. Realizarea unor IoT-uri presupune echiparea dispozitivelor ce trebuie conectate cu aparatură de rețea, și cu electronică[3].

Printre cele mai folosite sisteme de echipare a caselor inteligente din ultimul timp se găsesc ca fiind preferate Sistemul KNX și Sistemul FIBARO.

2. Descriere sisteme FIBARO

Sistemul FIBARO este proiectat, dezvoltat și produs exclusiv în Polonia. Aici se creează toate dispozitivele iar cei din echipa FIBARO au grijă de tot procesul până la cele mai mici detalii.

Misiune. FIBARO  îmbunătățește viețile oamenilor din întreaga lume prin crearea unui spațiu de locuit confortabil, prietenos și sigur. Prin ambiția și creativitatea angajaților, se oferă soluții inteligente și complementare, spre încântarea clienților [4].

Viziune. Dorința celor de la FIBARO este să devină unul dintre cei mai importanți furnizori de sisteme de automatizare a clădirilor pe piața globală. Se lucrează astfel încât locuința inteligentă FIBARO să reprezinte cea mai bună alegere în fiecare aspect[4].

În momentul de față sistemul FIBARO este cea mai bună soluție de automatizare disponibilă pe piață.

Oferă un proces de instalare non-invaziv, care elimină nevoia de a folosi metri întregi de cabluri. Modulele noastre în miniatură pot fi instalate în orice cutie de fire din perete, în spatele oricărui întrerupator de orice tip, și sunt compatibile cu orice tip de sistem electric [5].

2.1. Compatibilitate și tehnologia Z-Wave

Z-Wave este un protocol inovator, wireless care este folosit în sisteme automatizate casnice. Această tehnologie este utilizată la sisteme electronice cum ar fi termostatele, alarmele, iluminatul, aerul conditionat si unitatile de ventilatie, sistemele audio-video [6].

Figura 1 Tehnologia Z-Wave

Z-Wave este o tehnologie de retea MESH, unde fiecare dispozitiv din retea poate trimite sau primi comenzi. Z-Wave opereaza folosind unde radio de energie joasă (800-900MHz) pentru a comunica de la un dispozitiv la altul, oferind o alternativă cu putere mai mică decât Wi-Fi, dar cu o acoperire mai mare decât Bluetooth. Dispozitivele pot de asemenea să controleze și să monitorizeze funcționarea anumitor module, informând constant unitatea centrală asupra statusului lor. Dispozitivele Fibaro se bazează pe tehnologia Z-Wave, multumită căreia pot funcționa individual sau în grupuri, comunicând unul cu altul, oferindu-vă opțiuni nelimitate de management al automatizării casei. Fiecare modul a trecut prin niște probe în urma cărora a primit un certificat de compatibilitate[6].

2.2. Interfața grafică

Este singurul sistem cu o interfață configurată simplu care va permite să schimbați dependentele între dispozitive, scenele și întregul sistem de pe orice computer, oricând, fără ajutorul unui specialist și fără să sunați la serviciul tehnic.

Home Center 2 este centrul Sistemului Fibaro, sau al oricărui sistem automatizat Z-Wave. Home Center 2 a fost creat de inginerii noștri prin implementatarea a numeroase caracteristici neîntâlnite la alte dispozitive. Home Center 2 redefinește automatizarea Z-Wave pentru uz rezidențial și introduce soluții cu adevarat inteligente pentru casă[7].

Home Center 2 Fibaro nu este un simplu dispozitiv electronic. Este conceput cu grijă, inovator și usor de folosit, cu multe funcții noi.

Figura 2. Interfața sistem FIBARO

2.3. Scenarii funcționare sistem FIBARO

Scenariile după care funcționează sistemul pot fi nenumărate, pot fi șterse sau adăugate și toate acestea se fac din interfața grafică, se definesc foarte ușor, practic este o programare de tip stich, avem acțiune și trigger. Acțiunea poate să fie multiplă și se pot combina și mai multe triggere.

Exemplu: dacă în cameră nu este cantitate suficientă de lumină și senzorul de lumină detectează prezență umană, se poate programa ca la o anumită cantitate de lumeni, să pornească de exemplu niște lumini ambientale.

Soluția de la Fibaro se poate integra cam cu toate dispozitivele de asistent vocal, Alexa și Google Home fiind cele mai simple, dar se pot fincționa cu orice device din gama aceasta.

Pe interfața web a calculatorului scenariile apar sub forma:

Tabel 1. Model scenarii

Scenariul „Vacanță”	rulourile la geamuri se închid, la fel și geamurile, senzorii de mișcare se activează, căldura comută pe modul economic, luminile se sting, se opresc prizele unde se folosesc consumatori ocazionali (ex. Fierul de calcat, placă de păr, uscător), usa principală se închide și se activează alarma casei.
Scenariul „Răcirea casei”	geamurile se închid la fel și rulourile acestora pentru a evita pătrunderea razelor solare, instalația de climatizare pornește
Scenariul „Noapte bună”	ușa de la intrare se închide, rulourile la geamuri se închid, senzorii de mișcare se activează, luminile se sting, căldura comută cu un grad mai jos.

Butonul FIBARO permite utilizatorului să ruleze 6 scenarii pre-programate. Diferite scenarii pot fi activate cu unu până la cinci clickuri sau prin menținerea apăsată a butonului.

Scenariile pot fi modificate doar de pe interfața web a calculatorului, de pe interfața telefonul neavând aceasta posibilitate.

Exemplu funcționare:

Termostatele

Acestea se schimbă foarte ușor scoțându-se capul termostatic de pe caloriferul existent și se înlocuiește cu dispozitivul Fibaro.

Termostatele raportează temperatura, se pot integra și ele în scenarii, au și ele ca și celelalte dispozitive un inel RGB, care atunci când îi setăm temperatura poate să se coloreze într-o anumită culoare. În urma datelor obținute putem face grafice sau rapoarte, un exemplu poate fi văzut în captura de mai jos :

Figura 3. Model scenariu temperatură

Scenariul se poate face la nivel de oră, și anume între orele 08-16 să fie o temperatură, între 16 și 22.30 o altă mai ridicată poate, iar pe timpul nopții un pic mai scăzută.

La fel ca orice alt dispozitiv poate fi controlat folosind apelatoarele vocale.

2.4. Avantaje și dezavantaje sistem FIBARO

Avantaje

Sistemul FIBARO este destinat instalării în orice apartament, casă sau birou, fără a interveni în infrastructura clădirii, fără cabluri, fără praf.

• Instalare ușoară – Sistemul nu necesită fire, și ca atare nu este legat pentru totdeauna la infrastructura unei case.
• Siguranță – Accesul la casă și la datele utilizatorilor este protejat, utilizând, pentru criptarea parolelor și comunicării, cele mai sigure sisteme.
• Compatibilitate – FIBARO, permite integrarea unui număr variat de dispozitive externe.
• Design – Dispozitivele FIBARO au fost proiectate cu o atenție deosebită la detalii, fapt confirmat de numeroasele premii câstigate.
• Modularitate – Sistemul FIBARO poate fi extins cu ușurință în orice moment, prin adăugarea de noi elemente și definirea de noi funcționalități.
• Acces la distanță – Aplicațiile mobile, pentru iOS și Android, permit configurarea sistemului și dispozitivelor de control de oriunde în lume.
• Economii de bani – la căldură și electricitate[8].

Dezavantaje

Principalul dezavantaj al unei case inteligente este prețul. Nu este ușor să proiectezi o casă smart, trebuie gândit un plan al automatizărilor cerut de client, trebuie instalate componentele, trebuie configurate și trebuie programate, astfel rezultând costuri ridicate. E nevoie de cunoștinte tehnice și de tehnologie a informației, astfel este de preferat să apelați la o firmă specializată.

Figura 5. Model factura cost sistem FIBARO

Toate aceste costuri se vor recupera pe parcursul anilor, prin economiile termice și electrice și prin timpul câștigat. După cum știm cu toții, timpul înseamnă bani.

În cazul unei pene de curent sau lipsa serviciilor de internet device-urile se vor putea controla mecanic la fața locului, dar nu vom mai avea acces la ele prin intermediul Internetului. Astfel este de preferat să asigurăm internet de bandă largă și un generator sau UPS pentru a evita aceste neplăceri.

3. Concluzii

Casele smart au fost gândite cu scopul de a simplifica viața omului. Cel mai important aspect pe care omul îl poate câștiga în urma implementării conceptului de smart home, este timpul. La acesta se mai adaugă confortul, siguranța și economie de cheltuieli inutile pentru energia termică și electrică.

Casa inteligentă reprezintă implementarea practică a sistemului IoT (Internet of Things). Acest sistem este un concept ce presupune folosirea internetului pentru a conecta între ele diferite dispozitive, servicii și sisteme automate, formând astfel o rețea de obiecte. Realizarea unor IoT-uri presupune echiparea dispozitivelor ce trebuie conectate cu aparatură de rețea, și cu electronică. Un proiect smart home poate include controlul asupra oricărui lucru din casă:

• Sistemele de încălzire și ventilație
• Sistemul de iluminat și prizele
• Sistemele de siguranță, de acces, porțile
• Camerele de supraveghere
• Sistemul audio și video
• Sistemele de irigație a grădinii
• Închiderea și deschiderea geamurilor în funcție de vreme
• Reglarea jaluzelelor și draperiilor
• Electrocasnicele (aspirator, frigider, cafetiera, mașină de spălat, etc.)
• Monitorizare pericol fum și inundație [9]

Pe lângă toate acestea, se pot crea anumite scenarii care se declanșează la apăsarea unui buton, la activarea unui senzor, la o anumită oră setată, la o anumită temperatură atinsă etc. Acestea se pot configura în funcție de preferințele și necesitățile fiecăruia.

Bibliografie

1. Jump up to:^a b c Kaven, Oliver (January 8, 2005). „Zensys’ Z-Wave Technology”. PC Magazine.
2. Crist, Ry (April 3, 2017). Your Z-Wave smart home gadgets just got more secure. CNET.
3.  Briodagh, Ken (April 4, 2017). Mandatory Security Implementation for Z-Wave IoT Devices Takes Effect”. IoT Evolution.
4. *** https://www.fibaro.com/ro/about-us/ (accesat în data de 30.03.2022)
5. *** http://casadinviitor.ro/fibaro/ (accesat în data de 30.03.2022)
6. *** http://www.urbantec.ro/tehnologia-z-wave (accesat în data de 29.03.2022)
7. *** https://www.elektryk.ro/produs/centrala-home-center-2-fibaro/ (accesat în data de 30.03.2022)
8. *** www.fibaro.com (accesat în data de 29.03.2022)
9. *** https://www.casazmart.ro/info/info-case-smart (accesat în data de 30.03.2022)