IoT senzory v budovách

IoT senzory budov sú malé sieťové zariadenia, ktoré merajú podmienky v dome alebo v jeho okolí a posielajú namerané hodnoty do rozvádzača, aplikácie alebo cloudovej služby. Bežná sada pre bývanie zahŕňa teplotu, relatívnu vlhkosť, CO2, kontakty okien, detekciu úniku vody a spotrebu energie. Väčšina z nich má zmysel až vtedy, keď údaj niečo zmení, napríklad intenzitu vetrania, nastavenú teplotu kúrenia alebo ventil.

Čo sú IoT senzory budov a čo merajú?

Označenie „IoT“ znamená, že zariadenie je pripojené k sieti a hlási údaje bez toho, aby ich niekto musel odčítavať z ciferníka. Senzor je vstupná časť automatizácie inteligentnej domácnosti: senzory hlásia hodnoty, pravidlá rozhodnú a akčné členy, ako sú ventily, termostaty a ventilátory, konajú. V dome sa najčastejšie merajú tieto veličiny:

• Teplota a relatívna vlhkosť, zvyčajne v jednom zariadení.
• Koncentrácia CO2, ktorá ukazuje, koľko čerstvého vzduchu dostávajú obyvatelia.
• Kontakty okien a dverí, ktoré ukazujú, či je otvor otvorený.
• Detektory úniku vody, umiestnené na podlahe pod spotrebičmi a kotlom.
• Merače energie, od údajov za celý dom až po jednotlivé okruhy.

Ako sa líšia Zigbee, Z-Wave, Thread, Matter a Wi-Fi?

Tieto protokoly prenášajú údaje zo senzora do riadiacej jednotky. Zigbee a Z-Wave sú nízkoenergetické mesh siete, v ktorých zariadenia napájané zo siete preposielajú správy za svojich susedov. Thread je novšia nízkoenergetická mesh sieť, ktorá na pripojenie k zvyšku siete potrebuje hraničný smerovač. Matter nie je rádiový prenos. Je to aplikačný štandard, ktorý beží cez Wi-Fi, Thread alebo Ethernet, takže zariadenia rôznych značiek môžu zdieľať jeden riadiaci jazyk. Wi-Fi sa pripája jednoducho, no pre batériové senzory odoberá príliš veľa energie.

Protokol	Typ siete	Typické použitie v dome	Vhodný pre batériové senzory	Potrebuje samostatný hub
Zigbee	Nízkoenergetická mesh rádiová sieť	Senzory, spínače a zásuvky od mnohých výrobcov	Áno	Zvyčajne koordinátor
Z-Wave	Nízkoenergetická mesh rádiová sieť v subgigahertzovom pásme	Senzory a akčné členy, bežné na niektorých európskych trhoch	Áno	Áno, riadiaca jednotka
Thread	Nízkoenergetická IPv6 mesh sieť	Novšie senzory a osvetlenie	Áno	Hraničný smerovač
Matter	Aplikačná vrstva nad Wi-Fi, Threadom alebo Ethernetom	Spoločný riadiaci jazyk naprieč značkami	Závisí od prenosu	Nie pri zariadeniach cez Wi-Fi
Wi-Fi	Vysokovýkonné rádio pripojené k domácemu routeru	Kamery, zásuvky a niektoré monitory kvality vzduchu	Slabo	Nie

Batériové senzory CO2 a úniku sú zatiaľ väčšinou produkty Zigbee, preto si pred kúpou overte, ktorý prenos vaša riadiaca jednotka natívne podporuje. Senzor, ktorý potrebuje most, pridáva jedno zariadenie navyše a jeden ďalší bod poruchy.

Ktoré senzory naozaj pomáhajú rozhodovať v tesnom dome?

V tesnom dome s nucenou ventiláciou rozhoduje o pohode vzduch a údaje zo senzorov majú zmysel len vtedy, keď menia vetranie alebo kúrenie. CO2 je najužitočnejší jediný údaj pre rozhodovanie o vetraní. Obyvatelia sú hlavným zdrojom koncentrácie CO2 v interiéri, takže hodnota, ktorá sa v spálni cez noc drží vysoko, ukazuje, že prívod vzduchu je pre ľudí v miestnosti príliš malý. Spolu s vlhkosťou tvorí CO2 širší obraz kvality vnútorného vzduchu.

Relatívna vlhkosť je druhý údaj, ktorý si svoje miesto zaslúži. Vlhkosť zo sprchovania, varenia a sušenia bielizne sa rýchlo zvyšuje presne tam, kde vzniká, takže senzor v týchto priestoroch ukáže, kedy musí odsávač bežať dlhšie. Záznam na studenom rohu obvodovej steny môže upozorniť na kondenzáciu skôr, než sa objaví pleseň, a preto je trend relatívnej vlhkosti dôležitejší než ktorákoľvek jednotlivá hodnota.

Senzor	Rozhodnutie, ktoré podporuje	Akcia, ktorú spustí	Verdikt
CO2	Stačí vetranie na počet obyvateľov?	Zvýšiť otáčky ventilátora alebo otvoriť okno	Oplatí sa v tesných domoch
Relatívna vlhkosť	Hromadí sa vlhkosť vo vlhkých miestnostiach alebo na studených stenách?	Dlhší chod odsávača, kontrola kondenzácie	Oplatí sa vo vlhkých miestnostiach a na studených rohoch
Únik vody	Je voda tam, kde nemá byť?	Zatvoriť motorizovaný ventil a odoslať upozornenie	Najvyššia hodnota na jedno zariadenie
Kontakt okna	Je okno otvorené, keď beží kúrenie?	Pozastaviť kúrenie a zaznamenať vetranie	Užitočný s termostatom
Merač energie	Ktorý okruh alebo spotrebič spotrebúva energiu?	Zmeniť návyk alebo režim	Len ak niekto podľa údajov koná
Teplota v miestnosti	Je každá miestnosť v očakávanom rozsahu?	Vyvážiť vykurovacie zóny	Často duplikuje termostat

Vyplatia sa detektory úniku a kontakty okien?

Detektory úniku sa vyplatia v najdôležitejšom zmysle. Alarm dokáže zatvoriť motorizovaný ventil skôr, než malý únik spôsobí poškodenú podlahu alebo nahromadenú vlhkosť v stene. Detektor pod práčkou, umývačkou riadu, ohrievačom vody alebo sifónom drezu pokrýva miesta, kde poruchy zvyčajne začínajú. Náklady na prehliadnutý únik v drevenej podlahe ďaleko presahujú cenu zariadenia.

Kontakty okien sú menej dramatické, no užitočné pri riadení. Okno ponechané otvorené počas kúrenia mrhá energiou a kontaktný senzor umožní termostatu pozastaviť kúrenie bez toho, aby si na to niekto musel spomenúť.

Kedy sa senzory stanú údajmi pre údaje samotné?

Senzor je len ozdobou, keď jeho hodnotu nečíta žiadne pravidlo. Typický scenár je teplotný senzor v každej miestnosti, pričom všetky posielajú údaje do aplikácie s grafom, ktorý po prvom mesiaci nikto neotvorí. Niekoľko dobre umiestnených senzorov napojených na jasné pravidlá prekoná mnoho senzorov, ktoré len zaznamenávajú. Pred určením senzora pomenujte akciu, ktorú spustí: nastavenú hodnotu, ventil, otáčky ventilátora alebo upozornenie, na ktoré niekto zareaguje. Ak nemôžete žiadnu pomenovať, senzor vynechajte.

Aké sú riziká ochrany súkromia a závislosti na cloude?

Údaje zo senzorov opisujú každodenný život. CO2 stúpa, keď sú ľudia prítomní, pohybové senzory a kontakty dverí prezrádzajú návyky a vzorec vlhkosti dokáže ukázať, kedy sa používa kúpeľňa. Ak každý údaj putuje do cloudu výrobcu, tento záznam je uložený podľa podmienok, ktoré obyvatelia možno nikdy nečítali. Keď výrobca ukončí službu alebo výpadne internet, senzory, ktoré smerujú svoje pravidlá cez cloud, prestanú reagovať a upozornenie na únik sa nemusí nikomu dostať.

Lokálne riadenie znižuje obe riziká. Zariadenia Zigbee a Matter môžu spúšťať svoje pravidlá cez hub vo vnútri domu, takže únik počas výpadku internetu stále zatvorí ventil. Káblová zbernica ako KNX udrží kľúčové funkcie na kábli bez rádiového ani cloudového spojenia, za vyššiu cenu inštalácie. Pýtajte sa výrobcu, kde bežia pravidlá, kde sú údaje uložené a či zariadenie funguje aj offline.

Ako špecifikovať senzory v novom slovenskom dome?

Rozhodnite o zozname senzorov už počas návrhu, pretože od neho závisia trasy káblov, riadenie vetrania a umiestnenie hubu. Najprv skontrolujte, čo už hlási vetracia jednotka, keďže mnohé jednotky merajú vlhkosť alebo CO2 interne. Potom umiestnite senzory tam, kde sa rozhoduje: spálňa a obývačka pre CO2, kúpeľne a kuchyňa pre vlhkosť a technická miestnosť s kotlom a výklenky pre spotrebiče pre úniky. Zoznam je rozhodnutím klienta, preto dohodnutý zoznam zapíšte do projektového zadania a označte, ktoré údaje majú spúšťať akciu a ktoré sú len informatívne.