Lees dit eerst, en we beloven dat in het volgende artikel ook de bouw van het slimme huis van start gaat!

Tegenwoordig kan de Donau worden geblokkeerd met slimme thuissystemen. Het goede hieraan is dat de prijzen behoorlijk laag zijn, en het slechte is dat we gemakkelijk op een doodlopende weg kunnen lopen door producten te kiezen van een fabrikant die binnen 1-2 jaar van de markt verdwijnt, en we blijven zitten met een compleet systeem dat niet of slechts heel moeilijk te ontwikkelen is.

Xiaomi lijkt in dit opzicht een goede keuze, aangezien de Chinese fabrikant zich in een periode van overvloed bevindt die, als hij op het niveau van de afgelopen jaren blijft, niet zal verdwijnen, maar de markten overal van Amerika tot Australië zal veroveren.

In dit artikel vatten we kort samen wat een smart home betekent, wat de voordelen zijn van het bouwen ervan en voor welke taken de meeste mensen ze gebruiken. Maar aan de andere kant kun je ook een beetje lezen over de technologieën die slimme huizen draaien, als een soort fundament, zodat als je woorden als Zigbee ziet, je niet met butaan hoeft te knipperen.

Inleidend, of wat is een smart home

Slimme huizen zijn geen uitvindingen van vandaag. Vroeger bestonden dergelijke systemen tientallen jaren geleden, hoewel ze behoorlijk ver verwijderd waren van wat we tegenwoordig slimme huizen noemen. Het thema, dat vroeger gebouwautomatisering heette, zorgde voor enige automatisering met veel relais, infrarood afstandsbedieningen en sensoren. In vergelijking hiermee laten de huidige systemen voor de buitenstaander weinig verbetering zien, althans wat betreft de werking, aangezien ze de lichten aandoen, de luiken bewegen, de airconditioning instellen, het alarm inschakelen als een onbevoegd persoon de kamer binnenkomt of, er breekt bijvoorbeeld brand uit. Hoewel de operatie op deze manier niet veel is veranderd, is de techniek erachter volledig vervangen.

Laten we beginnen met het feit dat het bouwen van een smart home vandaag deel zal uitmaken van een regiment van een oud systeem. Dit komt niet alleen doordat de apparaten zelf goedkoper zijn geworden, maar ook omdat door de ontwikkeling van de techniek vrijwel alle componenten zonder externe voeding en zelfs zonder bedrading kunnen werken. Hierdoor was de constructie enorm vereenvoudigd en natuurlijk goedkoop. In de huidige draadloze systemen is het ontwerpen van logistieke verbindingen tussen apparaten een veel grotere uitdaging dan het opzetten van een fysiek netwerk.

Ik vind het belangrijk op te merken dat veel professionele systemen nog steeds stroom bouwen, wat nog ingewikkelder is dan een traditioneel 220-systeem omdat we hier werken met een laagspanning van 5 volt, waarvoor 220 (meer precies 230) volt AC 5 werd omgezet naar gelijkstroom. In dit geval kunnen we werken met één converter per kamer of appartement, of we kunnen de conversie uitvoeren voor elk element in het smart home systeem. Die laatste oplossing is handig waar bijvoorbeeld conventionele schakelaars worden vervangen door slimme schakelaars, omdat de bedrading van de 220 al is gegeven.

Waar gebruiken we smart home-systemen voor?

Aan het einde van het artikel zul je hopelijk zien dat het ontwerp van slimme huisecosystemen in termen van logistieke relaties, dat wil zeggen een onderdeel van een slim huis dat reageert op een ander onderdeel, alleen wordt beperkt door onze verbeeldingskracht of, in het ergste geval geval, door de softwareoplossing achter de gebruikte hardware. De toepassingsgebieden zijn zo breed dat we er niet eens aan zouden denken.

Waar gebruiken de meeste mensen smart home-systemen voor? Natuurlijk zijn er ook onderzoeken op dit gebied, dus we weten zeker dat de meeste mensen dergelijke systemen voornamelijk gebruiken voor beveiligingstaken. Dit is niet verwonderlijk, aangezien, zoals je hierboven misschien hebt gelezen, de oplossingen die tegenwoordig worden gebruikt draadloos zijn en zelfs geen stroom nodig hebben voor de Xiaomi en vele andere systemen. Daarom kunnen we in enkele seconden en zeer goedkoop complete systemen bouwen, waaronder ook deur- en raamopeningssensoren, bewegingssensoren en camera's. Voor dat laatste is natuurlijk wel een voeding nodig, de reden daarvoor lees je in de technische details.

Deze thuissystemen die we bouwen, verschillen van de traditionele bewaking op afstand op dit moment, omdat bij de laatste een patrouilleteam stand-by staat en bij een alarm naar het pand verhuist. In ons geval kunnen we het appartement echter live volgen via camera's en kunnen we zelfs handmatig of automatisch gebeurtenissen in het appartement opnemen. Het systeem kan in realtime en zonder vertraging een alarm naar onze telefoon sturen, zodat we de politie of eventueel de buurman kunnen alarmeren.

Het op één na meest voorkomende gebied is temperatuurregeling en gerelateerde afschermingsfuncties. De derde is lichtregeling en de vierde is multimedia.

Mijn eigen ervaring leert dat de meeste mensen verlichting ruiken met slimme huistechnologie, wat simpelweg komt omdat smartphones goedkoop zijn, ze geen ander apparaat nodig hebben om op hun telefoon te gebruiken of de software die erop draait.

Technische basis

In dit hoofdstuk bespreken we de technologieën, met name draadloze technologieën, die nodig zijn om een ​​modern smart home te bouwen. Ik denk dat het belangrijk is om hier een paar woorden over te zeggen, maar als je, beste lezer, niet nieuwsgierig bent, kun je dit gerust overslaan, want voor bijvoorbeeld Xiaomi-systemen is het voldoende om op de hoogte te zijn van de software-instellingen, je hoeft niet nodig om de technologie te begrijpen. Als je echter een beetje technisch bent ingesteld, ga dan verder met het artikel met de volgende paragraaf.

Draadloze technologieën

Ik herinner me dat in het begin van de jaren 2000, toen de eerste wifi-apparaten voor een betaalbare prijs verschenen, er serieuze voorbereiding en ervaring nodig was om een ​​goed werkend systeem samen te stellen. De bandbreedte was krap en de signaalsterkte was belachelijk zwak. Natuurlijk hebben we het nu over thuisapparaten, de eerste routers, AP's. Naast Wifi kwam er later een tweede draadloze technologie, Bluetooth. De twee technologieën hadden draadloos gemeen, maar het toepassingsgebied verschilde aanzienlijk door de technologie. Terwijl we in het eerste geval zorgden voor de verbinding tussen de computernetwerken en onze apparaten, creëerden we in het tweede bijvoorbeeld de mogelijkheid van gegevensoverdracht tussen ons mobiele apparaat en de computer.

Sindsdien zijn zowel Bluetooth als WiFi, d.w.z. apparaten gebaseerd op de IEEE 802.11-standaardfamilie, geëvolueerd. De eerste is in staat geweest om meer verbindingen parallel te verwerken met meer bandbreedte, en de laatste biedt steeds meer bandbreedte, nu dankzij multi-antennesystemen die profiteren van de mogelijkheden die worden geboden door gereflecteerde signalen.

Deze twee methoden, standaarden of methoden zijn echter niet geschikt geworden om met hun hulp een draadloos smart home-systeem te bouwen. Er is niets mis met een lage bandbreedte of een trage verbinding. De drie belangrijkste problemen zijn het ontwerp van de netwerktopologie, de juiste toewijzing van netwerkbronnen en het probleem van de stroomvoorziening.

Bluetooth is een PAN-verbinding gebleven waarmee we een privéverbinding tot stand kunnen brengen en bijvoorbeeld audio van onze telefoon naar onze koptelefoon kunnen streamen, terwijl wifi nog steeds een apparaat is om computernetwerken te creëren. Smart home-apparaten werken op fundamenteel verschillende manieren, ze hebben verschillende verwachtingen als het gaat om dataconnectiviteit.

We hebben twee belangrijke verwachtingen voor slimme huizen. De ene is om zoveel mogelijk apparaten in één netwerk te kunnen organiseren, de andere is om het energieverbruik tot een minimum te beperken. Aan de eerste voorwaarde wordt niet voldaan voor Bluetooth en de tweede voorwaarde voor WiFi, dus deze procedures kunnen in de meeste gevallen worden weggegooid. Ik schrijf dat in de meeste gevallen omdat, zoals je kunt zien, wifi in bepaalde gebieden een bestaansreden zal hebben.

Het was dus noodzakelijk om een ​​standaard te creëren die draadloze connectiviteit biedt, veel apparaten aankan en een laag stroomverbruik heeft. Hiervoor zijn momenteel twee methoden beschikbaar, Z-Wave en Zigbee. Dat laatste leren we kennen omdat we dit bij het Xiaomi systeem tegenkomen.

Zigbee-technologie

Zigbee-technologie wordt ontwikkeld door 35 bedrijven, grote namen als Motorola, Honeywell of Philips, die samenwerken om de technologie te ontwikkelen in een organisatie genaamd de Zigbee Alliance.

Op basis van het bovenstaande is Zigbee-technologie een technologie waarmee veel componenten kunnen worden aangesloten, waarbij een hoge bandbreedte veel minder belangrijk is dan de componenten met zo min mogelijk energie van stroom te voorzien. Net als WiFi is Zigbee gestandaardiseerd en de voltooide standaard is gemarkeerd met 802.15.4.

Zigbee-netwerken gebruiken, net als traditionele wifi, de 2,4 GHz-band voor communicatie, maar de overeenkomst houdt hier vrijwel op. In het geval van wifi creëren we bijvoorbeeld een gecentraliseerd netwerk waarbij de bandbreedte van de router wordt gedeeld tussen de apparaten die erop zijn aangesloten. Zigbee daarentegen creëert een mesh-netwerk gerangschikt in een stertopologie, waarbinnen we zelfs virtuele peer-to-peer-verbindingen tussen netwerkknooppunten tot stand kunnen brengen. Je moet een mesh-netwerk gewoon zien als een wifi-netwerk waarmee hoe meer apparaten je verbindt, hoe sterker het zal zijn. In het geval van mesh delen de apparaten de beschikbare bandbreedte niet, integendeel, in feite versterken alle apparaten die op het netwerk zijn aangesloten het signaal verder. Rond de centrale unit in het Zigbee-netwerk kunnen maximaal 255 netwerkknooppunten worden gebouwd. Deze centrale eenheid wordt een gateway genoemd onder Xiaomi-apparaten.

Het enorme nadeel van Zigbee via wifi zou de bandbreedte zijn als Zigbee het nodig had. Gelukkig is die er niet, want smart homes hebben geen permanente verbinding tussen de elementen van het systeem nodig, of in ieder geval geen continue datastromen op het netwerk, en de datapakketjes zijn ook nog eens klein.

Op het Zigbee-netwerk zijn qua netwerkverkeer twee typische apparaten te onderscheiden. Een daarvan zijn eenheden die met onregelmatige tussenpozen werken, zoals schakelaars, die alleen verbinding maken met de centrale eenheid als ze een puls moeten verzenden. De andere belangrijke groep zijn de apparaten die periodiek verkeer afhandelen, meestal de verschillende sensoren die het bedieningspaneel ondervraagt.

Natuurlijk is er ook nog een derde groep, die natuurlijk geen groep is aangezien deze alleen de centrale eenheid bevat. Dit is de ziel van het netwerk. Dit apparaat moet een constante stroomvoorziening en voldoende rekencapaciteit hebben om het hele netwerk, maximaal 255 netwerkknooppunten en de gegevens die ze verzenden, en de juiste AES-codering te kunnen verwerken.

WiFi-apparaten

Voor Xiaomi, en natuurlijk andere smart home-systemen, vinden we ook toestellen die een traditionele wifi-verbinding gebruiken. Deze centrale units, de Gateway, die ook ons ​​computernetwerk, de router, bereikt, moeten bereikt worden - waarom wat later - en de apparaten die toch een constante stroomvoorziening nodig hebben, zoals armaturen. Voor dat laatste, aangezien de stroomvoorziening continu is, is wifi de eenvoudigere en goedkopere oplossing en voor het eerste is het van belang dat het verkeer naar de router ook een hoge bandbreedte vereist door bijvoorbeeld de ingebouwde internetradio.

In het geval van een centrale eenheid is bandbreedte ook bijzonder belangrijk omdat al onze slimme apparaten standaard met onze telefoon communiceren via de cloudservice van Xiaomi. Hierdoor hebben we op afstand toegang tot de slimme apparaten van huizen, kunnen we de airconditioner in- of uitschakelen, de robotstofzuiger starten of zelfs de lichten aandoen tijdens de vakantie om ons het gevoel te geven dat we thuis zijn.

Laten we de technologie samenvatten!

Het Xiaomi smart home-ecosysteem bestaat uit twee delen. Van de stertopologie, Zigbee, die een mesh-netwerk creëert, en het traditionele wifi-netwerk. De eerstgenoemde apparaten werken zonder kabels en externe voeding, de voeding wordt verzorgd door een knoopcelbatterij, die bij gemiddeld gebruik een half of zelfs twee jaar mee kan zonder vervanging. Deze laatste vereisen een ononderbroken stroomvoorziening van het 220-netwerk zoals een gemiddeld wifi-apparaat.

Centraal in het netwerk staat de Gateway, die ook over WiFi en Zigbee verbindingen beschikt. Deze communiceert bijvoorbeeld met schakelaars en sensoren op de Zigbee, en met armaturen en slimme connectoren op bijvoorbeeld wifi-netwerken. Tussen apparaten, of het nu Zigbee- of WiFi-apparaten zijn, kunnen zelfs virtuele peer-to-peer-verbindingen tot stand worden gebracht.

Voorbeelden van hoe slimme apparaten voor thuisgebruik werken

Hoewel ik de echte praktijkvoorbeelden voor de volgende delen van de serie zal houden, zal ik hier enkele voorbeelden aanhalen.

Degenen die nieuw zijn in smart home-technologie zijn de eersten die voor het eerst wifi-apparaten kopen. Dit komt omdat ze geen centrale eenheid nodig hebben om ze te gebruiken, een telefoon met de Xiaomi smart home is voldoende. Misschien verrassend, maar er kunnen ook behoorlijk serieuze systemen mee worden gebouwd. Slimme lampen en slimme connectoren, zoals airconditioning aansturing, werken op wifi, maar ook op de infrarood unit, waarmee vrijwel alle traditionele infrarood aanstuurbare apparaten in het smart home systeem kunnen worden geïntegreerd.

Wie tevreden is met deze tools zal vrijwel zeker later zijn systeem uitbreiden met Zigbee tools. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om lampen direct te schakelen of beveiligingscamera's aan te sturen.

Zoals je hierboven misschien hebt gelezen, kunnen we peer-to-peer-verbindingen maken tussen Zigbee, maar zelfs tussen apparaten die op Zigbee- en wifi-netwerken zitten. In de praktijk betekent dit bijvoorbeeld dat de verbinding tussen de raamopeningssensor en de luchtreiniger zo kan worden ingesteld dat de luchtreiniger stopt wanneer het raam wordt geopend. Daarnaast blijven natuurlijk de andere ingestelde functies van de raamopeningssensor behouden, zoals die met betrekking tot het beveiligingssysteem. U kunt beginnen met het opnemen van de beveiligingscamera, een alarm naar uw telefoon sturen.

Ook voor slimme lampen zijn er veel functies in te stellen. Ze kunnen reageren op muziek in de kamer, deze automatisch inschakelen wanneer we 's ochtends moeten opstaan, of de helderheid wijzigen wanneer er een oproep binnenkomt op onze telefoon. Op dezelfde manier is het geen probleem meer om ons te bellen terwijl u tv kijkt, omdat de tv automatisch wordt gedempt wanneer er een oproep binnenkomt.

De airconditioning gaat uit als we het raam openzetten, of gaat aan in de zomer als we het huis verlaten van onze werkplek, dus tegen de tijd dat we thuiskomen, zullen we worden begroet door een aangenaam klimaat.

Deze functies lijken misschien ingewikkeld, maar aan het einde van de serie zul je zien dat we het systeem bijna centen kunnen bouwen, stap voor stap, zonder onze portemonnee te belasten. Misschien niet onbelangrijk dat een compleet, goed werkend smart home systeem veel kan schelen voor de prijs van ons huis, maar het maakt het in ieder geval makkelijker om te verkopen. Het punt is dus dat we een comfortabeler, leefbaarder en waardevoller huis krijgen met weinig investeringen.

In ons volgende artikel leerden we de Xiaomi Gateway kennen als basiselement van het systeem. Als je niet tot die tijd wilt wachten, lees dan ons artikel over de slimme stofzuiger, slimme lampen en desktop smart light die in het systeem kunnen worden geïntegreerd, en eerst het eerste stuk van onze smart home-serie, The Favorite!

• 5 goede redenen waarom je misschien een smart home nodig hebt

• Veeg, stofzuig en was zelfs de Xiaomi Roborock S50 robotstofzuiger

• We hebben dit ook geprobeerd - Xiaomi Philips Eyecare desktop smart light

• Laten we schijnen met wijsheid - Xiaomi Yeelight-test met veel geheime informatie!