Mašinu za sudove koja počinje da pere tek iza ponoći, kada je struja jeftinija, robot-usisivač koji u izabrano vreme čisti podove, uređaj koji snima film koji počinje dok nismo kod kuće, televizor koji se sam gasi kada zaspimo ili kompjuter koji se uključi kada mu pošaljemo magic packet malo ko će nazvati pametnim uređajima – takve funkcije smatramo prirodnim dodacima koji obezbeđuje komforniju ili racionalniju upotrebu. Pod pametnom kućom podrazumevamo prostor u kome se svetla pale ili roletne podižu/spuštaju automatski, prema nekoj satnici, kao reakcija na neke događaje (počinje oluja – zatvaraju se prozori), ili pod daljinskom kontrolom, uz oslanjanje na mobilni telefon i Internet.
Upravljanje svetlima ili roletnama samo po sebi je interesantno, ali da bi dobilo ozbiljniji praktični smisao, čitava "inteligencija" kuće mora biti integrisana – pametni uređaji čine pametnu kuću. Realizovati tu integraciju, s obzirom na brojne proizvođače i međusobno neusklađenu komunikaciju, nije nimalo jednostavno, ali kako godine prolaze tako je i integracija sve pristupačnija. Uz inventivnost i pažljivo planiranje, rezultati neće izostati.
Pametnu kuću pre svega čine senzori koji će "osetiti" ono što se dešava u okolini, centralna jedinica za obradu tih informacija i efektori koji će izvesti ono što "inteligencija" osmisli. Procesiranje je najlakše razumeti – već godinama koristimo programe koji na osnovu ulaza formiraju izlaze – ali će realizacija odneti najviše vremena. I senzori su prilično jasni, pošto smo navikli na termometre, merače osvetljenja (recimo na foto-aparatima), detektore kretanja koji se koriste u alarmima i dostižu savršenstvo u uređajima kao što je (bio) Kinect – PC zna šta radimo ispred njega. Efektori su, u višedecenijskom očekivanju jeftinih kućnih robota, najveća enigma.
Funkcija pametne kuće koja se obično najpre pomene jeste kontrola svetla u sobama – dobro je otarasiti se potrebe da svaka sijalica ima tačno jedan prekidač. Kada odlazite od kuće želite da isključite sva svetla, bez potrebe da idete od prostorije do prostorije. Kada dođete kući, želite da se upale svetla u hodniku bez prozora, ali (ako je dan) ne i u sobama. Uz nekoliko senzora, možete svetlo paliti automatski samo u prostorijama gde se nalazite, a zgodno zvuči i mogućnost da se, dok ste na putu, svetla u pojedinim sobama smisleno pale i gase, kako bi se stvorio utisak da stan nije prazan.
Sledeća važna funkcija jeste kontrola grejanja. Ako račune plaćate na osnovu utroška energenta (struja, gas...), ne želite da nepotrebno trošite novac za grejanje prostorija u kojima se ne nalazite, ali još manje želite da ulazite u hladnu sobu i smrzavate se dok je radijator ne ugreje. Ukoliko je raspored vaših dnevnih (pa i nedeljnih) aktivnosti relativno fiksan, grejanje se može programirati tako da svaka prostorija bude topla onda kada vam je potrebna, a da se u ostalim periodima štedi energija. Ukoliko nekada treba odstupiti od uobičajene satnice, dovoljno je nekoliko pritisaka na tastere ili na touch screen kontrolera da biste promenili temperaturu u nekoj prostoriji. Još je privlačnija mogućnost da, kada krenete sa posla, mobilnim telefonom aktivirate hlađenje, pa da u vašem stanu bude prijatno čim uđete u njega.
Možete ići i dalje: opremite prozore roletnama čijim se spuštanjem računarski upravlja, a van kuće postavite senzore osvetljenosti, vetra i kiše. Zatim programirajte kuću tako da pred nailazak oluje spusti roletne ili da, dok sedite i gledate televiziju, održava fiksno osvetljenje, podižući i spuštajući roletne i pojačavajući svetla. U luksuznijoj varijanti, može se upravljati otvaranjem i zatvaranjem prozora.
To je samo uvod u svet pametnih kuća, a svi znamo da, naročito u kompjuterskom miljeu, korisnik uvek traži nešto više. Poželećete da kontrolišete razne uređaje, pre svega one koji se bave bezbednošću (interfon, zaključavanje vrata ili kapije, alarm, kamere...) a zatim i kućnu elektroniku – ako vam, dok ste na putu, padne na pamet da snimite neku emisiju, mogli biste da komunicirate sa set-top box-om i kućnim računarom ili rikorderom. To nije jednostavno, pošto svaki uređaj predstavlja svet za sebe, a većina njih se ne može kontrolisati spolja – nisu predviđeni ni komunikacioni port ni protokol. Vremenom uređaja kojima se može kompjuterski upravljati ima sve više, pa je dobro zasnovati smart home sistem na standardnoj platformi koja će postojati i u narednim decenijama, uz stalno širenje i napredovanje.
Za komunikaciju pametnih uređaja koriste se razni protokoli. Ako su raspoloživi kablovi, najprirodnije je osloniti se na Ethernet, široko rasprostranjen standard koji je odgovoran i za računarske mreže; umesto njega povremeno se koriste i IEEE 1394 (FireWire) ili USB. Ako ste baš zahtevni, možete se opredeliti za optičke kablove – tako izbegavate kopanje zidova jer su kablovi tanki pa lako idu uz lajsne parketa, ali morate da kupujete konvertere sa optike na Ethernet, pošto je jako malo uređaja koji imaju SFP+ port za optiku.
Komunikacija preko naponskih vodova je sledeća mogućnost, uz Homeplug standard, a ako je u svakoj sobi telefon, komunicira se preko telefonskih kablova, uz oslanjanje na HomePNA. Najprivlačniji je svakako Wi-Fi koji ne zahteva žice, ali nameće problem performansi i bezbednosti – ne biste želeli da komšija koristi vaš Internet link, ali biste još manje želeli da vam on pali i gasi svetla po kući, ili da neki prolaznik otključa vašu kapiju.
Brojni su standardi osmišljeni da bi se umrežili i kontrolisali kućni uređaji: pomenimo S-Bus, LonWorks, X10, Z-Wave... Za nas u Evropi najprirodniji kandidat je KNX (www.knx.org), otvoreni standard za upravljanje stambenim ili poslovnim objektima. Nastao je davne 1990. godine ujedinjavanjem tri standarda: EHS (European Home Systems Protocol), EIB (European Installation Bus) i BatiBUS. O njegovom definisanju brine KNX asocijacija, koju čine preko 250 kompanija iz 29 zemalja, a sam protokol je prošao i kroz proceduru ISO standardizacije. U Zapadnoj Evropi KNX se primenjuje u brojnim hotelima, poslovnim prostorima, školama, medicinskim ustanovama, na aerodromima – samo na Heathrow-u u Londonu radi 7.000 KNX uređaja.
Snaga KNX-a je u tome što niste vezani za jednog proizvođača ili instalatera – mnoge velike firme proizvode KNX kompatibilnu opremu, pa ako nema u jednoj radnji, potražićete u drugoj. Ukoliko se saradnja sa jednim instalaterom iz bilo kog razloga okonča, možete angažovati drugog (na spisku ovlašćenih partnera u Srbiji je veliki broj firmi i pojedinaca) koji će nastaviti tačno od mesta na kome je prethodnik prekinuo rad.
Planiranje pametne kuće je najjednostavnije kod gradnje novog objekta – tada možete projektovati instalaciju tako da kasnija automatizacija teče prirodno. Ta instalacija će se razlikovati od klasične. Recimo, prekidači se ne postavljaju između table sa osiguračima i sijalice – napajanje dolazi iz ormana do sijalice, a prekidači su povezani u KNX mrežu. Struktura te mreže je hibridna – deo je realizovan kao zvezda, a zatim se tamo gde je zgodnije KNX uređaji mogu nizati jedan iza drugog. Kasnije možete dodavati nove prekidače i senzore na svakom mestu do kog ste doveli KNX kabl.
Da biste olakšali ekspanziju, KNX kabl treba da bude što prisutniji u čitavom prostoru. Jasno je da ćete kabl voditi do prekidača i uređaja, ali savetujemo da ga vodite svuda. Do svakog prozora, do svakih vrata, do pozicija svih uređaja koji su zasnovani na mikroprocesorima ili bi jednog dana mogli biti zasnovani na njima. U trenutku gradnje, provlačenje kabla ne košta mnogo; ako se kasnije pokaže da je kabl potreban i na nekom mestu gde ga niste doveli, moraćete mnogo više da platite za intervencije na zidovima i spuštenim tavanicama, krečenje... Vaša pametna kuća nije projekat koji ćete završiti, već nešto što ćete godinama unapređivati, kako tehnika napreduje. A uslov za unapređivanje je povezivanje u mrežu i zato – mreža svuda!
Kontrolna oprema se instalira u tabli sa osiguračima – ona ima svoje napajanje (poželjno je instalirati i interni UPS), pa prekidačima i senzorima nisu potrebne baterije – dovoljno struje stiže do njih kroz KNX kabl. Sistem je modularan u svakom smislu te reči, a pojedinačni moduli su autonomni – ako bi neki od njih iz bilo kog razloga otkazao, ostali bi radili. Pošto je mreža uspostavljena, pritisak nekog od tastera registruje kontrolna jedinica, koja propušta napon na vod koji stiže do željene sijalice. Sledeći pritisak na isti taster (ili neki drugi, ako ste odlučili da se svetla pale i gase različitim tasterima) će ukinuti napajanje sijalice i ona će se ugasiti. Jednostavno i efektno.
Mogućnost kontrole je onolika koliko je mreža fleksibilno projektovana. Najbolje je da vučete poseban naponski kabl od svake sijalice i svakog utikača do table sa osiguračima – biće malo više žica, bušenje zidova će više koštati, ali ćete kasnije svaki utikač i svako sijalično mesto nezavisno kontrolisati. Ne treba štedeti ni na prekidačima – stavljaćete ih pored vrata, ali je dobro da oni postoje i tamo gde sedite, radite, odmarate se – tako je kontrolni taster uvek nadohvat ruke. Prekidača ima raznih – odaberite one koji imaju 4 ili 6 tastera, a broj funkcija će se po potrebi duplirati tako što taster možete pritisnuti kraće ili duže. Zgodno je da na njima postoji folija sa natpisima, kako ne biste morali da pamtite gde je šta. Tasteri mogu biti obogaćeni i LCD displejom na kome, recimo, podešavate željenu temperaturu u sobi.
Čak i ako sebe smatrate iskusnim korisnikom računara, za projektovanje i inicijalno programiranje smart home opreme biće vam potrebna pomoć stručnog instalatera. Negde na KNX mreži se postavi USB priključak na koji se povezuje računar sa (ne baš jeftinim) softverom za podešavanje sistema, ili instalirati IP gateway ka Ethernet mreži. Kroz kontrolni port se menjaju parametri uređaja, uspostavljaju njihove veze i programira ponašanje. Kao i kod svakog programa, sledi faza testiranja i izmena, gde vam je saradnja instalatera jednako značajna. Posle toga sledi najprijatniji period upotrebe, kada je upravljanje u potpunosti u vašim rukama.
Kontrola funkcija pametnog doma iz sveta zasniva se na pametnom telefonu i aplikaciji za njega kao što je Easy KNX. Da bi ta aplikacija mogla da pristupi sistemu kada se nalazite van kuće biće vam potrebna VPN konekcija, o kojoj ćemo pisati nešto kasnije. Kroz interfejs aplikacije proveravate stanje senzora, gledate izveštaje o događajima, povezujete se sa kamerom za nadzor ili palite/gasite svetla i druge uređaje.
Uključivanje KNX kompatibilnih uređaja u mrežu nije posebno komplikovano, ali je teško zaustaviti se na njima – lepo bi bilo iz sistema kontrolisati i nešto drugo: televizor, alarm... Tu već nema čvrstih pravila, svaki je uređaj problem za sebe. Kotao za grejanje, primera radi, ima ulaz na koji se obično povezuje termostat koji pali ili gasi grejanje u zavisnosti od temperature u (jednoj) sobi. Na taj ulaz možete povezati relej koji kontroliše pametna kuća, pa će kotao grejati kada to zahteva termostat u bilo kojoj sobi (ili možete postaviti neki složeniji i energetski racionalniji uslov). Interfon verovatno ima ulaz kojim ćete mu naložiti da otvori kapiju nakon pritiska na tastere u raznim sobama. Zvonu koje ne treba da se oglašava noću jednostavno možete isključiti napajanje kada odlazite na spavanje. I tako redom.
Mnogi uređaji imaju daljinske upravljače, čiji se signali mogu emulirati. Recimo, hlađenje. Ako u stanu imate centralno rešenu klimatizaciju, upravljanje će svakako biti moguće preko centralne jedinice, ali ako ste uštedeli ugrađujući nezavisne klima-uređaje, prava je šteta nemati mogućnost da uključite klimu kad krećete sa posla. Rešenje su IR emiteri koji emuliraju daljinske upravljače – takav emiter se zalepi na IR prijemnik klima-uređaja i, kada mu to KNX "kaže", simulira pritisak na taster za uključivanje ili isključivanje klime, povećanje ili smanjenje temperature. Kod ovog podešavanja treba biti pažljiv i prilagoditi se konkretnom uređaju – kod nekih klima uređaja isti kod se koristi i za paljenje i za gašenje, pa ako ne znate aktuelan status, akcija može biti suprotna od očekivane.
Posebno je interesantna mogućnost integracije kućnog multimedijalnog centra i smart home opreme, što se opet može obaviti pomoću IR emitera koji će emulirati daljinske upravljače različitih aparata. Moderniji uređaji (ne samo televizori) podržavaju DLNA umrežavanje, pa integracija može biti i koherentnija, a spisak raspoloživih servisa duži. Najzad, za one koji vole da prave stvari svojim rukama, integracija raznih uređaja predstavlja pravi Eldorado kreativne zabave.
Nije više teško "opametiti" stan koji je izgrađen u vreme kada se sve radilo klasično. Dobar način da počnete su razni Shelly moduli – lako se nabavljaju i nisu skupi. Recimo, zamenite klasični prekidač za svetlo Shelly prekidačem, koji se i dalje koristi kao i običan, ali je istovremeno u mreži i može se kontrolisati daljinski. Postoji i gomila Shelly senzora za vlagu (zgodno staviti ispod sudopere ili mašine za veš, da vas uzbuni ako voda curi), dim, svetlost, temperaturu, potrošnju struje... Neke od efektora možete ugraditi umesto osigurača u tabli, pa tako daljinski uključivati uređaje.
Komunikacije se obično obavlja bežično, korišćenjem Zigbee interfejsa. Potreban vam je Zigbee hub koji će ujediniti svu komunikaciju sa raznim senzorima i efektorima, a sa druge strane biti dostupan kroz Ethernet mrežu. Aplikacija koja ujedinjava upravljanje svim uređajima, čak i kada oni dolaze od raznih proizvođača, je Home Assistant. Taj besplatni program instalirate na neki Raspberry Pi računarčić ili u docker na nekom od kućnih računara koji su stalno uključeni i pomoću njega kontrolišete pametnu opremu.
Home Assistant se već dugo razvija i isprva je njegovo konfigurisanje bilo komplikovana, naročito kada treba kontrolisati neke nestandardne uređaje obično poreklom iz Kine, ali vremenom su se pojavili drajveri za skoro sve i tako je moguće centralizovati kontrolu nad kućom. Sam Home Assistant ima brojne alate za automatizaciju, pisanje skriptova i svakojako prilagođavanje, pa stvari možete podesiti baš onako kako biste želeli... ako se potrudite da to uradite.
Novije (i skuplje) veš mašine, frižideri, klime, mašine za sudove i drugi uređaji imaju mogućnost integracije u smart home, ali je korisnost te integracije pod znakom pitanja. Lepo je što me mašina za pranje veša obaveštava da je završila posao, ali to uglavnom i sam čujem, srećan što je centrifuga prestala. Ima nekih futurističkih scenarija u kojima bi frižider pratio koje namirnice postoje na policama pa vam pravio spisak za kupovinu, ali smo daleko od realizacije te ideje. U međuvremenu, "pametni" frižider i nije mnogo koristan.
Integracija brava i alarmnog sistema u pametnu kuću je još jedna potencijalno korisna, ali i opasna ideja. Svakako je lepo da imam informaciju kada je koja brava otključavana i ko je (de)aktivirao alarm, ali je prepuštanje kontrole nad bezbednošću doma kompjuteru rizična praksa. Znajući koliko ima raznih provala u bezbednosne sisteme širom sveta i koliko svi operativni sistemi i programi imaju bagova koji se godinama ne otkrivaju, teško je prihvatiti da se vrata vašeg doma otključavaju preko Interneta. Naročito zato što većina sistema radi tako što je kontrola na nekom dalekom serveru u Americi ili Kini. Možda mehanički ključevi deluju retro, ali su oni i dalje dobra osnova bezbednog doma. Naravno, uz video-nadzor i alarm integrisan u Home Assistent.
Kako pristupiti nekom pametnom uređaju u kući ako ste daleko od kuće? To nije jednostavan problem, pošto svaka kuća ima jednu IP adresu, koju mehanizmom zvanim NAT (Network Address Translation) dele svi uređaji koji su u kući. Recimo, adresa neke IP kamere u kući može da bude 192.168.1.22, ali to je privatna adresa u vašoj kući; možda i komšija na istoj adresi takođe ima kameru. Ruter na ulazu u mrežu ume da prati kom uređaju su namenjeni koji paketi koji stižu iz sveta, pa rasporedi šta treba da stigne kameri. Kada niste u kući, vidite samo onu jednu jedinu javnu IP adresu i ne možete tek tako da pošaljete saobraćaj koji će biti prosleđen baš konkretnoj kameri. Time je kamera zaštićena od napada iz sveta, ali je zaštićena i od vašeg regularnog pristupa.
Prvi način da se ovaj problem reši (ubedljivo najčešći jer je najjednostavniji za realizaciju, mada je najgori) je da kućni uređaj (recimo pomenuta kamera) uspostavlja stalnu vezu sa serverom proizvođača kamere. Vi se, gde god se u svetu nalazili, pomoću Web browser-a ili mobilne aplikacije obraćate istom serveru, autorizujete se lozinkom i server "preveže" (kao nekad na telefonskoj centrali) vašu vezu ka serveru i kamerinu vezu sa serverom. Dakle, nemate nikakve muke da to podesite, ali ste svoju kuću širom otvorili nekom strancu, makar on bio i proizvođač kamere. Ako njegov server ne radi, ne možete da pristupate svojoj kameri. Ako neko hakuje njegov server, taj neko možda ima pristup vašoj kameri. Ne zna se koji je scenario neprijatniji.
Drugi način je prosleđivanje portova. Na kućnom ruteru namestite da sav saobraćaj upućen na vašu javnu adresu i neki konkretan port prosleđuje jednom od uređaja. Recimo, ako je javna adresa 1.2.3.4, izaberete port 2500 i prosledite ga na port 80 kamere u kućnoj mreži. Dakle, iz sveta možete da "gađate" 1.2.3.4:2500 i tako komunicirate sa vašom kamerom. Scenario je dobar jer je sve pod vašom kontrolom, ne zavisite od nečijeg servera, ali je problem što se softver na kamerama retko ažurira, i ako se pojavi neki hack za tu verziju softvera, neko drugi to može da "napipa" i da tako kontroliše vašu kameru... a možda i da uđe dublje u vašu kućnu mrežu, iza firewall-a.
Treći i najbolji način je virtuelna privatna mreža, VPN. Potreban je bolji ruter (ja koristim MikroTik) koji može da bude i VPN server. Kada ste bilo gde u svetu, možete da se povežete na svoj VPN server i onda kao da ste kod kuće – pristupate svim uređajima koji su u mreži preko njihovih privatnih adresa. Uz noviji VPN protokol kao što je WireGuard, ovo je pouzdano i bezbedno rešenje, ali zahteva odgovarajući ruter kao i znanje da se on konfiguriše.
U zavisnosti od vašeg znanja, interesovanja i raspoloživog vremena, upravljanje pametnom kućom možete u potpunosti da automatizujete pišući odgovarajuće Python, Visual Basic ili C++ programe koji kontrolišu uređaje. Recimo, napisao sam C++ program koji, prateći tablicu vremena izlazaka i zalazaka Sunca, pali spoljna svetla na kući kada se spusti mrak i gasi ih kada svane. Nije to bilo jednostavno, trebalo je uzeti u obzir letnje i zimsko vreme, pa onda predvideti neke specijalne efekta na rođendane i praznike, a nedavno sam dodao da me sistem obaveštava o dnevnim događajima u kući kroz originalne šale i komentare koje generiše ChatGPT sistem veštačke inteligencije. Puno je načina da primenite svoju kreativnost, jer je smart home odavno prestao da bude (samo) zabava za entuzijaste. Senzori, kontroleri i efektori su profesionalno izrađeni i prilagođeni pre svega korisniku, tako da i neko ko nije zainteresovan za vikend-projekte može uživati u njihovim mogućnostima, uštedeti svoje vreme, dodatno osigurati svoj prostor i, na kraju krajeva, povećati komfor svog života. Ušteda energije predstavlja važan bonus, koji će vremenom otplatiti investiciju u ovu modernu opremu.