Porady

ID Electronics: Czy system "inteligentnego budynku" musi być bardzo kosztowny?

02.03.2016

Bardziej i mniej znane standardy wykorzystywane w realizacjach inteligentnych budynków.

1. Standardy bardziej lub mniej znane

KNX

Protokół KNX (dawniej nazywany EIB), propagowany przez organizację KONNEX, jest aktualnie najszerzej wspieranym standardem automatyki małych i średnich budynków. Obejmuje cztery media transmisyjne: magistralę opartą na skrętce miedzianej, magistralę opartą na sieci zasilającej, magistralę opartą o protokół IP oraz fale radiowe. Powstało wiele norm europejskich i międzynarodowych, które opisują standard KNX (zobacz też: Normy i standard KNX). Nic więc dziwnego, że urządzenia do systemów KNX produkuje ponad sto firm z całego świata. Wszystkie moduły są kontrolowane pod kątem kompatybilności ze standardem, co daje rzadko spotykane możliwości współpracy urządzeń produkowanych przez różne firmy. Elementy widoczne dla użytkownika charakteryzują się różnorodnym wzornictwem, które może zaspokoić gusta nawet najbardziej wymagających klientów. Dzięki temu, że na rynku jest już ponad stu producentów, należy rozprawić się z mitem, że system KNX musi być kosztowny. Nie musi być, ponieważ dostępne są aktualnie urządzenia produkowane w krajach, których gospodarka jest zbliżona do naszej, co powoduje że ceny urządzeń są dla nas łatwiej akceptowalne. Ale oczywiście każdy system domu "inteligentnego" będzie inwestycyjnie droższy od rozwiązań nie wyposażonych w inteligencję. Ale trzeba sobie również zdawać sprawę, że dobrze zaprojektowany i sprawnie działający system inteligentnego budynku, domu czy mieszkania, wpływa na zmniejszenie zużycia energii, której koszty stale rosną. Czyli zainwestowanie
w taki system przyczynia się do realnego obniżenia kosztów eksploatacji, co w rezultacie powoduje po pewnym czasie zwrot nakładów poniesionych na inwestycję.

55 mm x 55 mm

Zastanówmy się na początku, jak to możliwe, aby łączniki radiowe, wykonywane przez niezależnych dostawców, pasowały do wielu linii wzorniczych tradycyjnych łączników? Odpowiedź wymaga uchylenia rąbka tajemnicy, niezbyt chętnie zdradzanej przez producentów osprzętu wywodzących się zza naszej zachodniej granicy.

Czujniki parametrów otoczenia firmy Elsner Elektronik w ramkach z osprzętem firmy JUNG

Otóż bardzo wiele firm produkuje kilka swoich linii wzorniczych osprzętu instalacyjnego, wykorzystując standardowe wymiary klawiszy (55 mm x 55 mm). Dzięki temu do standardowych "wypełnień" można zastosować ramki różnych producentów. Można pokusić się o wskazanie przynajmniej 20 linii wzorniczych, multiplikowanych o różne materiały i kolory wykończenia ramek, pasujących do "wypełnień" 55 mm x 55 mm. To dość spory potencjał gotowych propozycji dla odbiorców "inteligentnych" instalacji. Niemiecka firma Elsner Elektronik specjalizuje się w wykonywaniu czujników i sterowników parametrów otoczenia. Produkuje m.in. całą linię różnych czujników (pojedynczych, podwójnych lub potrójnych) pasujących do ramek 55 mm x 55 mm. Są tam różne konfiguracje wewnętrznych czujników (temperatury, wilgotności powietrza i zawartości CO2, oraz najnowszy czujnik stężenia lotnych związków organicznych), z wyświetlaczem lub bez, jak również (opcjonalnie) z możliwością lokalnej regulacji temperatury. Czujniki są wykonywane w różnych kolorach, aby dopasować je do gustów klientów. Daje to szczególne możliwości osobom projektującym i aranżującym wnętrza.

Przykłady czujników parametrów otoczenia firmy Elsner Elektronik, wykonanych w standardzie 55 mm x 55 mm

Innym przykładem wykorzystania standardu 55 mm x 55 mm jest uzupełnienie czy wręcz wykonanie inteligentnej instalacji w oparciu o bezprzewodowe przyciski radiowe. Można je na przykład z powodzeniem stosować do sterowania oświetleniem, żaluzjami itp.

Przykłady kompatybilności ramek standardu 55 mm x 55 mm różnych producentów

Radiowe przyciski zasilane z baterii w standardzie 55 mm x 55 mm oraz wersje pasujące do linii wzorniczych firmy ABB (Busch-Jaeger) - B5 kompatybilną z ramkami Reflex SI, Reflex SI Linear, Busch-Duro 2000 SI, Busch-Duro 2000 SI Linear oraz B6 kompatybilną z ramkami carat, solo, Busch-axcent, future Linear, produkuje niemiecka firma Eldat. Wyposażone w długowieczną baterię, świetnie uzupełnią instalację w sytuacji, w której nie można czy też nie opłaca się układać dodatkowych przewodów. Firma dostarcza również interfejsy radiowe pozwalające na bezpośrednią komunikację radiowych przycisków bezprzewodowych z magistralami KNX i LonWorks.

Urządzenia radiowe firmy ELDAT podłączone do magistrali KNX

EnOcean

Niemiecka firma EnOcean GmbH jest właścicielem patentu "samo zasilającej się" technologii radiowej, z którego korzysta ponad 100 producentów z całego świata. Bezprzewodowe przyciski wykonane w standardzie EnOcean (np. przez niemiecką firmę Peha, która produkuje m.in. przyciski EnOcean w standardzie 55 mm x 55 mm) dla prawidłowej pracy nie potrzebują zasilania bateryjnego. Do ich zasilania używana jest energia odzyskiwana w czasie naciskania przycisku. Są droższe od przycisków bezprzewodowych zasilanych z baterii, ale za to nie musimy pamiętać, aby co kilka lat wymieniać baterię. Kilka firm produkuje interfejsy pomiędzy magistralą KNX i EnOcean. Są to na przykład: niemiecka firma Weinzierl, hiszpańska Intesis czy austriacka Loxone.

Bezprzewodowy system EnOcean do sterowania klimatyzacją i inteligentnym domem KNX, oparty o interfejsy firmy Intesis

Czujnik temperatury 1-wire stosowany w instalacjach inteligentnego domu 1-wire

Magistrala 1-wire jest bardzo popularna jako tanie rozwiązanie do realizacji pomiarów temperatury, sprawdzania stanu wejść (np. z przycisków) czy realizacji kontroli dostępu w oparciu o pastylki iButton (standard opracowany przez firmę Dallas Semiconductor, włączoną obecnie do Maxim IC). Dzięki zastosowaniu tej magistrali można w znaczący sposób obniżyć koszt wykonania instalacji inteligentnego domu, ponieważ ceny czujników 1-wire są bardzo niskie. Interfejs 1-wire znajduje się m.in. w ofercie firmy Loxone.

RS485, RS232

RS485 to znany od wielu lat standard komunikacji, używany w automatyce przemysłowej, systemach alarmowych i kontroli dostępu, określony przez Electronics Industry Association jako EIA-485. Bardzo stabilna komunikacja na odległość nawet powyżej 1 km (do 1200 m), przy prędkościach transmisji do 100 Kbit/s. Na magistrali można zainstalować do 32 niezależnie adresowanych urządzeń. Nadaje się więc świetnie tam, gdzie jest potrzebna pewność transmisji przy niezbyt dużej ilości transmitowanych danych. W systemach automatyki budynkowej świetnie nadaje się do komunikacji ze stacjami pogodowymi np. firmy Elsner Elektronik (stacje pogodowe z interfejsem RS485 należą do najtańszych na rynku) oraz (po prostym przekonwertowaniu z symetrycznego RS485 na powszechnie znany niesymetryczny RS232) do sterowania większością bardziej wyrafinowanych urządzeń audio-video (AV) takich jak amplitunery wielokanałowe, odtwarzacze, telewizory czy projektory. Interfejs RS232 można wykorzystać również do integracji pomiędzy systemem automatyki inteligentnego domu a systemem zabezpieczeń. Stosowanie w systemach inteligentnego budynku transmisji RS485 i RS232 (RS od angielskiego Recommended Standard) wymaga nieco wyższych kompetencji od osoby programującej system (np. znajomości odpowiednich komend sterujących urządzeniami AV różnych producentów). Interfejsy RS485 i RS232 znajdują się m.in. w ofercie firm Loxone i Wago.

Stacja pogodowa z GPS firmy Elsner Elektronik, podłączana do magistrali RS485

Czujnik obecności (binarny) i czujnik natężenia oświetlenia (0–10 V), zasilany napięciem 24 VDC firmy Peha 0-10 V

Prosty standard sterowania, wykorzystywany przez wiele tanich urządzeń automatyki inteligentnego domu. Pozwala np. na sterowanie natężeniem oświetlenia, głośnością a także na przyjmowanie informacji z sensorów. W przypadku sterowania jasnością lamp elektroluminescencyjnych przyjmuje się sterowanie 1-10 V, gdzie 1 V to minimalne oświetlenie a 10 V maksymalne. Za wyłączenie odpowiada stan 0 V. Wejścia i wyjścia 0-10 V znajdują się m.in. w urządzeniach zarządzających inteligentnym domem austriackiej firmy Loxone i w urządzeniach większości firm oferujących produkty na
magistralę KNX.

DALI

Magistrala DALI, opracowana przez DALI AG (z ang. Digital Addressable Lighting Interface Activity Group) i jest opisana w standardzie IEC 60929 - Appendix E (w Polsce PN-EN 60929:2011), powstała ze względu na potrzebę sterowania wieloma źródłami światła (w szczególności ich ściemniania) jako rozwiązanie wygodniejsze od indywidualnego sterowania oświetleniem przy pomocy interfejsu 0-10V lub 1-10V (interfejsy te nie pozwalają na indywidualne adresowanie). Urządzenia wyposażone w interfejs DALI są podłączane do dwużyłowej magistrali, która może osiągać długość nawet do 300 m (jeśli zastosuje się przewód o przekroju co najmniej 1,5 mm2). Na magistrali może znaleźć się do 64 indywidualnie sterowanych urządzeń, które można podzielić maksimum na 16 grup i zaprogramować maksimum 16 scen. Interfejsy DALI znajdują się w ofercie m.in. firmy Intesis, Jung i Gira.

Interfejs KNX – DALI firmy Jung

DMX512

Standard komunikacji DMX512 został opracowany na potrzeby sterowania oświetleniem i do realizacji efektów scenicznych przez United States Institute for Theatre Technology (USITT DMX512/1990). Opiera się na standardzie RS485, a więc magistrala osiąga długość 1200 m i można do niej podłączyć do 32 urządzeń. W systemach inteligentnego domu wykorzystuje się interfejs DMX do sterowania oświetleniem LED-owym. Interfejsy DMX znajdują się m.in. w ofercie firmy
Loxone.

Sterowanie linijkami LED przy pomocy interfejsu DMX firmy Loxone

2. Wykorzystanie różnych standardów do obniżenia kosztów "inteligentnych instalacji"

Znajomość aktualnie wykorzystywanych standardów pozwala na optymalne zbudowanie systemu o bardzo dobrym wskaźniku możliwości do ceny. Wymieniana już w tym artykule firma Loxone świetnie wyczuła możliwości i potrzeby rynku, i wykorzystała większość omówionych powyżej standardów do zbudowania własnej propozycji systemu sterującego inteligentnym domem. Urządzenie sterujące (Miniserver) jest wyposażone w port KNX, wejścia i wyjścia binarne, wejścia i wyjścia 0-10 V oraz możliwość podłączenia modułów rozszerzeń i interfejsów RS485, RS232, DMX512, 1-wire, EnOcean. Miniserver Loxone posiada również port TCP/IP (który, ze względu na powszechność występowania nie był omawiany w tym artykule – należy jednak wspomnieć, że bardzo dużo aktualnie produkowanych urządzeń wykorzystuje port sieciowy do sterowania m.in. urządzenia audio-video), przez który może komunikować się ze wszystkimi urządzeniami pracującymi w komputerowej sieci lokalnej. Zaimplementowano w nim również obsługę systemów multiroom, takich jak: Sonos, CasaTunes, SqueezeBox, Pioneer i Denon oraz nadajników sygnału podczerwieni IR-Trans i własnego modułu rozszerzeń o nazwie IR Extension. Proste funkcje pozwalają sterować głośnością, kolejnością odtwarzania i listami utworów domowego systemu audio a komunikacja z nadajnikami IR-Trans lub IR Extension daje możliwość wydawania rozkazów wszystkim urządzeniom obsługiwanym przez piloty zdalnego sterowania.

Schemat blokowy możliwości połączeń elementów pasujących do różnych standardów do systemu firmy Loxone

Trzeba przyznać, że wybór możliwości realizacji systemu jest duży. W rękach sprawnego integratora system oparty o te urządzenia jest bardzo elastyczny i może być zrealizowany w bardzo konkurencyjnej cenie. Jeśli do zalet doda się bezpłatne, dostępne w języku polskim, aplikacje sterujące na iOS (iPad, iPhone, iPod Touch) i Android oraz bezpłatne oprogramowanie konfiguracyjne dla integratora, wtedy będzie można w pełni docenić podejście firmy Loxone do rynku systemów inteligentnego budynku.

źródło i zdjęcia: ID Electronics

Firma powiązana:

ID Electronics Sp. z o.o.

Telefon 22 649 60 95, 22 649 60 94
www.ide.com.pl
ide@ide.com.pl

ID Electronics Sp. z o.o.