Что такое умный дом

Что такое "умный дом"?

Ум за морем не купишь, коли его дома нет.

Хотя официальному термину «умный дом» скоро стукнет 40 лет, но просьба коротко и точно сформулировать, что же это такое, и сегодня ставит в тупик многих из тех, кто на практике строит (или считает, что строит) умный дом у себя дома. Скорее всего, вы услышите рассказ о том, что можно вывести на экран смартфона влажность и температуру, или перекрыть воду, когда никого нет, или на тот же смартфон получить сигнал тревоги с датчика движения, или поменять с его экрана цвет люстры в соседней комнате. А чуть более 10 лет назад первым делом в рассказе прозвучало бы «мультирум» и наличие большого престижного пульта с наворотами.

Забавно, что обратившись к модной Википедии, мы обнаружим, что и там нет единой статьи. Вместо неё размещены две отсылки на отдельные описания «умного здания» как системы автоматизации (в том числе жилого здания), и «домашней автоматизации» - системы автоматизации личного жилья, которая «способна выполнять действия и решать определённые задачи».

Всё так, всё это входит в компоненты и определение умного дома, но не формулирует главного: умный дом – это целостная система обеспечения комфортной и безопасной среды для человека, в идеальном случае вообще не требующая вмешательства со стороны. Вот ради чего всё это и затевается. 

А что умеет умный дом?

Ум без разума – беда.

Технически – очень много:

• по уличной освещённости регулировать свет в доме, управлять шторами и жалюзи;
• включать тёплый пол на комфортную температуру перед приходом хозяина и отключать нагрев, экономя энергию, когда его нет дома;
• красиво переключать светильники при передвижении хозяина по помещениям;
• пылесосить дом по расписанию и поливать цветы;
• контролировать протечки воды, наличие вредных газов в доме - и не только сигнализировать об опасности, но и самостоятельно её ликвидировать (перекрывать воду, включать вентиляцию);
• передавать через Интернет видео из комнат и дверного глазка в случае активности, и даже дистанционно открывать входную дверь;
• включить с утра вместо будильника приятную музыку и вовремя согреть чайник, заодно сообщив прогноз погоды и зачитав список главных дел.
• собирать много информации со всяких датчиков и красиво показывать всё это на экране вместе с прогнозом погоды и свежими новостями по строго отобранной теме, в зависимости от того, выходной сегодня день или рабочий.
• ...и даже определить, какие продукты заканчиваются, сформировать и отправить хозяину по GSM или Интернету список покупок - и многое, многое другое.

Но самое главное – в правильно продуманном умном доме все контуры управления действительно являются единой системой, что позволяет:

• запускать сценарии - согласованные цепочки действий различных узлов (как в пункте про будильник, чайник и озвучивание списка дел, или новостей, или наличие пробок по дороге на работу).
• обрабатывать сложные ситуации без участия человека, например:
  • при протечке воды зимой не только перекрыть воду, но и дополнительно включить тёплый пол и вентиляцию, даже если владельца дома нет;
  • «прижать» мощность электронагревателей, если общее потребление энергосети дома приближается к установленному пределу, но не закрывать при этом вентиляцию, если анализ воздуха показывает загрязнённость.
  • корректно преобразовывать внешние вводные от датчиков или человека (к примеру, при команде на резкое увеличение громкости поднять её плавно в течение 2-3 секунд, или на общую команду «Включи свет» включить вечером яркое, а ночью мягкое приглушённое освещение).

Поэтому, устанавливая самые первые узлы (пусть это даже простейшая программируемая кормушка для животных, или умная wifi-розетка), желательно сразу продумать их согласование с остальным домом и заложить ресурсы под централизованное управление.

Эволюция умного дома

Без ума голова - пивной котел, большой ум – на шею верёвка.

Саморегулирующиеся системы известны ещё со времён ветряных мельниц (тот самый центробежный регулятор из учебника физики, который мы привыкли ассоциировать с намного более поздней паровой машиной), а значит, и их вполне можно считать простейшими умными устройствами. Правда, они не могли включаться по расписанию, зато не требовали контроля над процессом. Понадобилось целых 300 лет, чтобы появился утюг, контролирующий свою температуру, а затем всего 20 – до появления простейшей стиральной машины-автомата. А сегодня мы меняем цвет люстры на другом конце планеты лёгким движением пальца по красивому экрану крохотного телефона.

Но, несмотря на прогресс, умный дом долгое время оставался очень дорогой игрушкой для избранных, его разработка и внедрение требовали серьёзных знаний, а проектами занимались профессиональные немногочисленные фирмы. И только в последние 10 лет появились недорогие компоненты, откатанные стандарты и целый спектр бесплатного программного обеспечения. Очень помогло и широкое распространение беспроводной связи, и появление одноплатных миникомпьютеров. Немалую роль сыграла и экспансия недорогой электроники из Китая. А сам порог вхождения в создание дома снизился настолько, что настроить базовые «умные» функции можно за несколько минут, ни разу в жизни не слышав про, скажем, STEP5, Ladder Logic или ПИД-регулирование.

Голос!

Слова — голос сердца.

Следующий логичный и важный шаг - упрощение управления. Эффектные панели на стенах, большие красивые пульты должны были неизбежно устареть, так или иначе. И тут удачно появились... голосовые помощники. Над попытками настроить голосовое управление на домашних компьютерах отсмеялся ещё Экслер в конце 1990-х, и с тех пор голосовые системы долгое время развивались практически без прогресса.

Только спустя пару десятков лет облачные технологии и нейросети позволили обрабатывать сложные операции через Интернет, что сделало возможным массовое накопление данных по распознаванию сэмплов и запросам в естественном языке. И, наконец, в 2014 году появилась первая умная колонка - Amazon Echo - с голосовым помощником Alexa. Но... вместо ожидаемого объединения и расширения ветви эволюции <временно> разделились.

Эволюция по потребителям

Пять перстов, а всё одна рука.

Подразделять системы умных домов можно по многим критериям (способам связи, структуре, протоколам, итд). Но с появлением голосовых помощников обозначились три пока слабо пересекающиеся ниши. Условно соберём их в группы так:

1. Простые «коробочные» и модульные наборы («киты») с минимальным уровнем вхождения.
   Не требуют знаний в области программирования (купил, воткнул в розетку, приклеил двухсторонним скотчем к стене, включил).
   Имеют ряд функциональных ограничений (недостаточные возможности, часто несовместимость с другими производителями).
   Нижний и средний ценовой диапазон.
2. Системы «для гиков». Средний и высокий порог вхождения.
   Требуют хотя бы начальных знаний в части программирования и системного администрирования. Максимальная гибкость в настройках.
   Широкая совместимость с различными производителями (обратная сторона – полный «зоопарк» всего от Овенов до Ардуино со всеми побочными эффектами).
   Нижний и средний ценовой диапазон.
3. Комплексные заказные решения, поставляемые интеграторами под ключ.
   Минимальный порог вхождения, достаточно обычных пользовательских навыков.
   Совместимость «по железу» закладывается на уровне проектирования и нередко зависит от предпочтений интеграторов.
   Высокий ценовой диапазон.

Вполне логично, что голосовые помощники сходу «вписались» в первую группу. Ведь сама их суть – снять барьер между человеком и сложными техническими задачами. И не менее логично, что гики второй «сделай-всё-сам» группы часто не понимают, насколько сегодня две этих концепции далеки друг от друга, и возмущаются недостаточными гибкостью и набором возможностей таких систем.

Что интересно, Яндекс выбрал интересный «композитный» путь для своего умного дома. С одной стороны, максимально упростил интерфейс согласно всем признакам первой группы, с другой – не стал циклиться на собственной экосистеме.

Выпустив пару гаджетов скорей для проформы и первого ознакомления, взамен предложил открытую систему с поддержкой полутора десятков всемирно известных - и не очень - провайдеров умных домов – от «бренда-комбайна» Xiaomi до OEM-производителя Tuya, или от примеряющего свой первый десяток лет белорусского Majordomo до совсем недавнего, но перспективного популярного навыка «Домовёнок Кузя».

Более того, сама система Навыков является открытой для всех, что позволяет создавать собственные (в том числе приватные) системы умных домов. Так в целевую аудиторию попали и гики из второй группы; побочный эффект - часть гиков не поняла отличий в идеологии, и ожидает от системы первой группы возможностей и гибкости группы второй.

Яндекс.Железо: мы даём голосовой интерфейс

В отдельную маленькую главу стоит вынести фрагмент конференции "Яндекс.Железо" о подходе Яндекса к реализации Умного дома:

Этот подход подтверждается и презентацией устройства с условным названием "Aliceduino" (маленький "чёрный ящик", на вход которого подаются голосовые команды, а на выходе через UART отдаётся либо распознанный текст, либо ранее прописанная в облаке команда).

Хаб или не хаб

Один дурак, а умных пятерых ссорит.

Организационно умные дома можно поделить на два основных вида:

1. Каждое устройство самостоятельно выходит в интернет через Wi-Fi.
2. С внешним миром общается специальное делегированное устройство – хаб. А все остальные устройства общаются локально и только с ним (через Bluetooth ZigBee / Z-Wave, и так далее).

Системы с хабами устойчивей при перебоях с Интернетом (так как часть обмена данными происходит локально), но полностью парализуются при поломке только хаба. Кроме того, небольшие системы с хабами обходятся дороже (экономия проявляется на большом количестве устройств). Ещё одна серьёзная проблема хабов – разрозненные низкоуровневые протоколы, что сильно усложняет объединение устройств от разных производителей. А в случае с Умным домом Яндекса напротив - интерфейс и подключения предельно просты, все взаимодействия происходят где-то между облаком Яндекса и облаками провайдеров умных домов по схеме backend-to-backend, легко и незаметно для пользователя, а проблемы согласования ложатся на систему умного дома и поставщиков «железа», которые сами прописывают в навыках умного дома нужные свойства.

Такая схема не только упрощает вхождение пользователя в мир Умного дома Яндекса, но и позволяет легко и без сбоев системы расширять список производителей и устройств.

Умный дом - в каждый дом!

Что долго думать: отрубил, да и в шапку.

На вики и в нашем тг-чате собрано немало информации о подключаемых устройствах, написании и подключении Навыков для Умного дома; сами устройства доступны как под брендом Яндекса, так и под десятками других - Samsung, Redmond, Tuya, Sonoff, Xiaomi... Цены на устройства для умных домов тоже вполне доступны (смотрите страницу Где что купить для Алисы ) и, благодаря простоте подключения устройств сегодня каждый желающий, не обладая специализированными знаниями, может начать строить свой умный дом :)

Но есть и капля дёгтя в этом облаке умного мёда: система Умного дома Яндекса только развивается, и пока отсутствует часть полезных функций (например, составные условия "И/ИЛИ").

Кроме того, можно построить намного более мощную систему на базе, например, Home Assistant и объединить её с Алисой (та самая вторая группа "для гиков"). Смотрите на вики, спрашивайте в нашем телеграм-чате (ведь если не найдётся информация - то наверняка найдётся тот, кто сможет ей поделиться).