Návrh funkcionality ideálního chytrého domu

Vysoká škola ekonomická v Praze Fakulta informatiky a statistiky Katedra informačních technologií

Studijní program: Aplikovaná informatika Obor: Informační systémy a technologie

Návrh funkcionality ideálního chytrého domu DIPLOMOVÁ PRÁCE

Student

:

Bc. Jiří Zumr

Vedoucí

:

Ing. Tomáš Bruckner, Ph.D.

Oponent :

Ing. Luboš Pavlíček

2012

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité prameny a literaturu, ze které jsem čerpal.

V Praze dne 11. 11. 2012

.................................. Bc. Jiří Zumr

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval Ing. Tomáši Brucknerovi, Ph.D. nejen za vedení diplomové práce, ale zvláště za jeho přínosné rady, inspiraci a zejména osobní podporu a trpělivost ve chvílích, kdy jsem já osobně pochyboval vzhledem k rozsáhlosti tématu a záplavě neustále nových informací o dokončení této diplomové práce. Moje poděkování patří také rodině za podporu při studiu, tvorbu potřebného zázemí a za pochopení a toleranci mých experimentů v našem domově. Jiří Zumr

Abstrakt Dům, ve kterém má rodina bydlet, by měl být postaven pro specifický životní styl obyvatel a inteligentně reagovat na jejich aktuální či měnící se potřeby. V současné době jsou v některých novostavbách tyto požadavky již částečně řešeny. Předkládaný projekt vychází ze situace rodin obývajících starší zástavbu, která již nevyhovuje jejich potřebám a při rekonstrukci zvažují transformaci do tzv. „inteligentního“ domu či bytu. Projekt řeší fungování moderního bydlení, které reflektuje životní styl a způsob, jakým má být dům nebo byt užíván. Zohledňuje umístění jednotlivých komponent systému (řídící a regulační prvky, ovládací prvky, kamery, čidla, audiovizuální techniku, apod.), jejich vzájemné propojení až po vybrané konkrétní typy komponent, které jsou v souladu se stylem a designem interiéru. Práce vychází z popisu ideální funkcionality chytrého domu s cílem vytvořit návrh řešení chytrého domu na základě vytypovaných aktuálně dostupných technologií. Detailně je rozpracován návrh užití dostupné technologie pro ovládání domácích spotřebičů.

Klíčová slova Inteligentní dům, chytrý dům, informační systémy, Arduino, elektronika

Abstract The house in which the family live, should be built for the specific lifestyle residents and respond intelligently to their current and changing needs. Nowadays there are some new buildings that have such requirements partially resolved. The proposed project is based on the situation of families living in older buildings that no longer complies with their needs. Therefore they are considering home reconstruction to transform house into socalled "smart" house or apartment. The project deals with the functioning of modern living that reflects the lifestyle and how to be a house or flat is used. It takes into account the location of individual system components (control and regulation elements, controls, cameras, sensors, audio-visual equipment, etc.), and their interconnection to the selected specific component types that are in keeping with the style and interior design. The work is based on the description of the ideal smart home functionality to create smart design solutions of selected house based on currently available technologies. Detailed design is developed using available technology to control home appliances.

Keywords Intelligent home, smart house, information systems, Arduino, electronics

Obsah 1.

Úvod.................................................................................................................................... 1

2.

Inteligentní dům a inteligence ............................................................................................ 3

3.

Popis ideální funkcionality chytrého domu ........................................................................ 9 3.1

3.1.1

Ruční lokální ovládání ......................................................................................... 11

3.1.2

Dálkové ovládání ................................................................................................ 25

3.1.3

Hlasová interakce ............................................................................................... 26

3.1.4

Další moderní technologie.................................................................................. 26

3.2

4.

5.

6.

Ovládání domu ........................................................................................................... 10

Smysly domu .............................................................................................................. 28

3.2.1

Zrak ..................................................................................................................... 28

3.2.2

Sluch.................................................................................................................... 30

3.2.3

Čich a hmat ......................................................................................................... 34

3.2.4

Řeč ...................................................................................................................... 37

Návrh řešení chytrého domu............................................................................................ 41 4.1

Řeč.............................................................................................................................. 43

4.2

Zrak ............................................................................................................................ 48

4.3

Sluch ........................................................................................................................... 51

4.4

Dotykové panely ........................................................................................................ 54

4.5

Souhrn ........................................................................................................................ 60

Návrhy užití volně dostupných technologických postupů................................................ 61 5.1

Arduino ...................................................................................................................... 61

5.2

Databáze potravin ...................................................................................................... 71

Závěr ................................................................................................................................. 75

Přílohy ....................................................................................................................................... 77 Příloha č.1: Ukázky mikrofonů vhodných pro chytré domy ............................................. 78 Příloha č.2: Lokální ovládání podle výrobců ..................................................................... 79 Příloha č.3: Jednoduché programy pro Arduino .............................................................. 85 Bibliografie ................................................................................................................................ 90 Seznam obrázků........................................................................................................................ 99 Seznam tabulek ...................................................................................................................... 101

1. Úvod Výraz „inteligentní dům“ se začal používat od padesátých let minulého století jako vize plně automatizovaného domu, který sám řídí topení, má roboty na čištění podlah a audio/video systémy v každé místnosti. (1) V dnešní době, kdy je téměř každý dům se spotřebou energie nižší, než bývalo obvyklé, nazýván chytrým, je třeba vymezit hranice, kdy se skutečně o inteligentní dům jedná, nebo kdy jde pouze o statickou aplikaci jednoduché funkce. Například - pouhé automatické zapnutí topení celého domu při poklesu teploty na předem nastavenou hodnotu je sice využitelné v energeticky úsporném domě, avšak zdaleka nesvědčí o inteligenci nemovitosti, protože mimo jiné chybí třeba naprogramovaný prvek “učení“. Téma INTELIGENTNÍ DOMY mne zaujalo již před řadou let, kdy jsem se o informační technologie začal zajímat a později je studovat. Chytrý dům v sobě kombinuje uplatnění znalosti informatiky, jako jsou například zobrazovací zařízení, síťové rozvody, dotykové ovladače, grafický design anebo software. Nárůst teoretických poznatků i praktických aplikací v této oblasti, zabývající se inteligentní možností bydlení, je obrovský a orientace vyžaduje soustavné sledování nových produktů, zároveň však také provokuje k vytváření finančně jednodušších a elegantních postupů jak některé nabízené produkty nahradit. Dalším důvodem této práce byl stále se zvyšující zájem veřejnosti o chytré bydlení, takže souhrn a porovnání aktuálních poznatků a jejich názorné převedení do reality lze využít v široké praxi. Cílem práce bylo popsat základní ideální funkce chytrého domu a zakomponovat je do návrhu řešení takto vybavené domácnosti. Na základě rešerše aktuálně dostupných technologií

navrhnout

ekonomicky

nejvýhodnější

a

přitom

z hlediska

obyvatel

nejoptimálnější reálné řešení chytré domácnosti. Během práce jsem se potýkal s řadou problémů zejména v oblasti nalezení vhodných výrobků, které by byly běžně dostupné veřejnosti na trhu a zároveň cenově dostupné a vhodné pro inteligentní dům. I když se nabídka použitelných produktů rozšiřuje každým dnem, je tento nárůst na druhou stranu kontraproduktivní z hlediska celkové orientace a 1

zejména nedostatku informací o kvalitě nově zaváděných výrobků. Ve výsledku nakonec pojednává první část (kap. 3) předkládané práce o aktuálně dostupných prvcích na trhu, ze kterých je možné inteligentní dům postavit a jejich srovnání. Vychází z rozsáhlé průběžné rešerše nabízených produktů na trhu. Druhá část obsahuje návrh přestavby vybavení jednoho patra běžného domu takovým způsobem, aby bylo možné ho připojit k inteligentní centrále pomocí zapojení vybraných aktuálně dostupných prvků, které byly diskutovány v části předchozí. Třetí část práce tvoří ukázky, jakým způsobem je možné prvky dostupné na trhu nahradit zařízením vlastním, nad kterým má uživatel plnou kontrolu a které je podstatně ekonomicky výhodnější. Původně jsem plánoval v práci zohlednit daleko více aspektů, ale z hlediska přehlednosti a srozumitelnosti bylo nutné rozsah omezit. Rád bych se této problematice věnoval i v budoucnosti a zejména šířeji rozpracoval a zejména uvedl do praxe užití některých dostupných technologií pro dálkové (bezkontaktní) ovládání domácích spotřebičů.

2

2. Inteligentní dům a inteligence Jak již bylo v úvodu řečeno, výraz „inteligentní dům“ je starý více než padesát let. Původní projekty kladly důraz na zjednodušení elementárních provozů domácnosti jako je zajištění audio a video komunikace v každé místnosti, zjednodušení úklidových prací, „automatické“ topení apod. Vzhledem k neustále se rozvíjejícím technologiím i dalšímu vědeckému pokroku se sice definice inteligentního domu na jedné straně rozšiřuje, avšak dle různých autorů i tříští. Mezi „nejlepší“, které lze v dostupné literatuře najít, patří např.: •

V nejširším smyslu slova je jako inteligentní dům označována budova vybavená počítačovou a komunikační technikou, která předvídá a reaguje na potřeby obyvatel s cílem zvýšit jejich komfort, pohodlí, snížit spotřebu energií, poskytnout jim bezpečí a zábavu pomocí řízení všech technologií v domě a jejich interakcí s vnějším světem. (1)

•

Inteligentní dům je takový dům, který zajišťuje optimální vnitřní prostředí pro komfort osob prostřednictvím stavební konstrukce, techniky prostředí, řídicích systémů, služeb a managementu. Je efektivní ekonomicky, energeticky i z hlediska působení na vnější prostředí a umožňuje víceúčelové použití a rekonfigurace. (2)

•

Inteligentní dům reaguje na potřeby obyvatel s cílem zvýšit jejich pohodlí, zpříjemnit jim zábavu, zaručit co nejvyšší bezpečí a snížit náklady na provoz. (3)

•

Chytrý dům obsahuje programovatelné ovládání a senzory, které regulují teplotu, chlazení, ventilaci, osvětlení a řídí vybavení ve směru uchovávání energie a klimatu (4)

V současnosti se, bohužel, jako vzájemně zaměnitelné pojmy používají termíny „chytrý dům“, „digitální dům“, „domácí automatizace“, „inteligentní elektroinstalace“ či „domotika“ a další. Tyto termíny jsou užívány velmi volně – od označení domu, který má např. pouze běžný bezpečnostní kamerový systém a strukturované kabelové rozvody pro počítačovou síť (dále používán zkrácený termín „strukturovaná kabeláž“), až po ukázkové domy budoucnosti, které slouží jako výzkumné laboratoře pro vývoj a testování nejnovější techniky. Je však třeba zdůraznit, že často dochází k chybné záměně inteligence domu s jeho energetickou úsporností a efektivností, i když i tyto atributy mají být inteligentním domem optimalizovány. Inteligentní dům je úspornější a energeticky efektivnější než běžný dům díky systémům, které se starají o sledování vnitřních i vnějších prostor domu a pružně reagují například na 3

změny venkovní i vnitřní teploty. Na základě empirických zkušeností i vědecky podložených testů lze postavit energeticky úsporný dům bez „inteligentního systému“ (5; 6; 7). Široké pojetí inteligentního domu v některých výše uvedených definicích je zatím ještě vzdálené nynější realitě, nicméně velmi rychlý technologický růst v posledním desetiletí nás k této vizi neustále přibližuje. Současný dům se může projevovat jako inteligentní díky zabudovaným informačním systémům, které monitorují velké množství aspektů denního života. Dnešní chytré domy například obsahují programovatelná zařízení jako svítidla a bezpečnostní systémy, které mohou volat policii za majitele. Alarmy na kouř a oxid uhelnatý mohou nejen informovat majitele domu o požáru nebo úniku plynu, ale mohou určit i přesný zdroj a samy zavolat účinnou pomoc. Software pro rozpoznávání hlasu umožňuje majiteli domu ovládat celý dům slovními příkazy. Tato technologie inteligentních domácností je již reálná a stává se čím dál složitější. Kódované signály jsou odesílány prostřednictvím domovních rozvodů do switchů a zásuvek, které jsou naprogramovány tak, aby ovládaly provoz elektronických zařízení v každé části domu. V současnosti je již zřejmé, že kombinace aspektů výstavby domu spolu s technologií inteligentní domácnosti budou budoucností průmyslu bydlení. Domy budou nejen podporovat „zelené“ technologie, ale i dále snižovat emise uhlíku prostřednictvím efektivního využívání vhodných technologií inteligentních zařízení domů. Je nutné si uvědomit, že budova se stává inteligentní ve chvíli, kdy je do ní nainstalován příslušný „myslící“ systém. Stáří budovy je pro tuto akci irelevantní, a proto i budova postavená před rokem 1950 se může relativně jednoduchou přestavbou stát inteligentní. Tento fakt si kupodivu uvědomuje relativně málo stavebníků i architektů. Je pravda, že náklady na rekonstrukci se zabudováním inteligentního systému ovládání mohou být vyšší, ale rozhodně se majiteli během užívání finančně vyplatí. Na druhou stranu inteligentní dům je pouze tak chytrý, jak mu „dovolíme“. A to se týká nejen celkového pokroku vědy, ale i finančního omezení stavebníka. Samozřejmě, že finančně schůdnější i stavebně jednodušší je inteligentní systém zabudovat do nově projektované budovy, která je stavěna podle nových standardů a vyhovuje už některým z definic tzv. „energeticky úsporného domu“ seu „nízkoenergetického domu“ seu 4

„pasivního nebo nulového domu“, nebo tak zvaného „domu s energetickým přebytkem“. (8) Pochopit a realizovat inteligentní dům či domácnost znamená ujasnit si, co očekáváme, že dům či domácnost bude umět, tedy kam až jeho inteligence sahá. Ale co to inteligence je? Webové i knižní definice přisuzují inteligenci pouze individuu/člověku a je zajímavé, že se v nejrůznějších souvislostech opakují pouze tři citace: (9)

"Inteligence je schopnost zpracovávat informace, tedy všechny dojmy, které člověk vnímá." (J. P. Guilford)

"Inteligence je všeobecná schopnost individua vědomě orientovat vlastní myšlení na nové požadavky, je to všeobecná duchovní schopnost přizpůsobit se novým životním úkolům a podmínkám." (Wiliam Stern)

"Inteligence je vnitřně členitá a zároveň globální schopnost individua účelně jednat, rozumně myslet a efektivně se vyrovnávat se svým okolím." (David Wechsler)

Inteligenci lze samozřejmě definovat z nejrůznějších pohledů. Pro přehlednost a zároveň pro demonstraci šíře problému je užitečné dělení na relativně nezávislé typy, z nichž každý má svůj vlastní průběh vývoje a každý má (u člověka!) své poklesy i vrcholy. Vychází ze způsobu zachycování informací prostřednictvím smyslů – zraku, sluchu, vnímání pohybu a dotyku. Informace, které již jsou v mozku uloženy, jsou zkoumány dle významu vstupu a tento význam je dále důležitý při reakcích k okolnímu světu. (10) Porovnáním lidské inteligence s možnou inteligencí obydlí a možnostmi aplikací jednotlivých typů se zabývá další stať.

LOGICKO - MATEMATICKÁ inteligence Základní funkcí tohoto typu je chápání okolního prostředí jako světa čísel a znaků, vyznačuje se snahou o věčné konfrontace se světem předmětů, jejich přerovnávání, odhadování jejich množství. Vše je uspořádáno ve vztahu k číselným operacím. Tento typ se projevuje velmi brzo, nad smyslově - pohybovou oblastí má převahu čistá abstrakce, logika a věda. Děti nadané tímto typem počítají aritmetické příklady rychle z hlavy, dávají otázky - Kde končí svět? Kdy začal čas? Rádi hrají logické hry, milují strategii a vymýšlejí různé experimenty. (10) 5

Inteligentní dům, ačkoliv by neměl vymýšlet experimenty, má mít schopnost přizpůsobit se svým obyvatelům a na základě predikce „konat“ na podněty, i předpokládané, jeho obyvatel. V současnosti sice ne zcela uskutečnitelná, avšak s pokrokem techniky velmi pravděpodobná složka umělé inteligence domu.

JAZYKOVÁ inteligence Tento typ je velmi důležitý především pro školu, kde tvoří celých osmdesát procent šance na úspěch. Bez tohoto nadání se stává škola bolestivou a frustrující. Zástupci této skupiny rádi čtou, píší a luští křížovky a hádanky. Není pro ně problémem používání fantazie pro vymýšlení různých příběhů a mají v oblibě nesmyslné rýmy a jazykolamy. (10)

Inteligentní dům musí umět komunikovat ústně i písemně s uživatelem v jeho rodném jazyku (jako by chodil do školy), musí rozumět hlasovým pokynům vydávaným v rodném jazyku uživatele a být naprogramován i na eventuální specifické příkazy v příslušném žargonu.

PROSTOROVÁ inteligence Podstatou je schopnost představy čehokoliv. Je zde schopnost přesného vnímání vizuální stránky světa, a tento vjem si kdykoliv vybavit i bez pomoci příslušného fyzického podnětu. Spolu s jazykovou inteligencí tvoří důležitou složku inteligence určenou pro zapamatování a vnímání problémů. Pro lidi s tímto typem je důležitější než psané slovo či vzorce přesná prostorová představa. Děti takto nadané tráví volný čas uměleckými aktivitami, mají zrakové představy při přemýšlení a snadno se orientují v mapách a schématech. Dokážou kreslit přesné podoby věcí nebo lidí a je u nich časté denní snění. (10)

Představa velice vábná, ale v současnosti nerealizovatelná. Vize budoucnosti, která dá rozměrům života v inteligentním domě nový rozměr.

6

TĚLESNĚ - POHYBOVÁ inteligence Je schopností vysoce ovládat pohyby těla, tělo používat jako sebevyjádření, dokázat obratně ovládat předměty vyžadující cit. Dětí se projevují vynikáním při soutěžích zaměřených na sport, neustále se pohybují a nevydrží chvíli v klidu. Rády provozují nejrůznější sportovní aktivity a dovedně napodobují mimiku, gesta a pohyby ostatních lidí. (10)

Představa inteligentního domu, přestavujícího aktivně svou základnu na základě počtu aktuálně přítomných osob je dosti futuristická, nicméně aktuální změna propozic jednotlivých pokojů dle přání „obyvatele“ již natolik neuskutečnitelná není.

HUDEBNÍ inteligence Je to typ projevující se ze všech ostatních nejdříve a je od nich nejvíce oddělen. Zahrnuje schopnost zvládnout intonaci, melodii, rytmus, tóny a skladbu. Dokáže vykompenzovat slabší jazykovou paměť přeložením řeči do rytmických vzorců. Je pro ně těžce stravitelné monotónní vykládání. Takto nadané děti hrají na hudební nástroj, pamatují si melodie písní, potřebují hudbu pro učení a zpívají si pro sebe. (10)

Z hlediska inteligentního domu není problém „naladit se“ dle dispozic na profil obyvatele a „zásobovat“ jej specificky pro něj příjemnou melodií, rytmem i adekvátním jazykovým rozlišením.

INTRAPERSONÁLNÍ a INTERPERSONÁLNÍ inteligence Oba tyto typy jsou mnohem pestřejší a také více závisí na kultuře než předchozí typy. Důležitost těchto typů se projevuje v dobách války, utlačování, hospodářské krize, hladomoru a katastrof. V právě tyto období se musí řešit události, které jsou neopakovatelné a vyžadují činy. Intrapersonální inteligence představuje schopnost zkoumat a poznat vlastní já, své pocity, nutnost porovnávat tlak okolních lidí se svým rozhodujícím jednáním. Za každé situace usměrňovat své pocity a vystupování nebo rozhodování. Děti se projevují silnou nezávislostí, silnou vůlí, vždy mají vyhraněné názory, jdou cestou vlastního stylu a rádi jsou sami. Interpersonální inteligence představuje schopnost vnímat pocity jiných lidí, rozlišovat jejich nálady, temperamenty, cíle a záměry. Je zde schopnost podle svých potřeb ovlivnit skupinu

7

lidí, stávat se přirozenými vůdci. U dětí se projevuje velkým množstvím přátel, působí jako rodinní usmiřovatelé a mají velké množství mimoškolních aktivit. (10) Implementace této složky inteligence není žádoucí z důvodu bezpečnosti lidstva kontra „umělé inteligence“, a proto v současnosti se o ní v kontextu „inteligentních domů“ neuvažuje. V budoucnosti lze však očekávat větší rozšíření pro umělé inteligentní systémy. Pro rozdělení domů podle míry inteligence je v současnosti používáno pět stupňů, do kterých lze budovy „podle inteligence“ rozdělit (1) (11): 1. Obsahující inteligentní zařízení a systémy: dům obsahující samostatná, inteligentně fungující zařízení, pracující nezávisle na ostatních. Například systém řízení osvětlení skládající se ze snímače přítomnosti osoby a snímače úrovně osvětlení. 2. Obsahující inteligentní komunikující zařízení a systémy: dům obsahující inteligentně fungující zařízení a systémy, které si z důvodu zdokonalení svojí činnosti vyměňují informace a zprávy. Například po uzamčení vchodových dveří zvenku dojde k aktivaci bezpečnostního systému a jsou vypnuta světla v místnostech bez detekce pohybu. 3. Propojený dům: dům propojený použitím vnitřní a vnější komunikační sítě, umožňující interaktivní vzdálené ovládání systémů, přístup ke službám a informacím z domu i mimo něj. Například systém po vyhlášení poplachu rozsvítí světla v domě (případně i na zahradě), vytáhne rolety, přivolá bezpečnostní službu atd. 4. Učící se dům: dům zaznamenávající aktivity obyvatel, tyto záznamy používá pro samočinné ovládání technologií podle předvídaných potřeb jeho uživatelů. Například ovládání světel a vytápění dle obvyklého způsobu používání. 5. Pozorný dům: dům, kde jsou aktivity a okamžitá poloha lidí a předmětů neustále vyhodnocovány, na základě vyhodnocování těchto údajů jsou technologie samočinně ovládány dle předvídaných potřeb. Na rozdíl od stupně 4, který využívá historická data, zde vše probíhá v reálném čase.

8

3. Popis ideální funkcionality chytrého domu Slovo funkcionalita je v posledních letech rutinně užíváno, většinou jako synonymum slova funkčnost nebo soubor funkcí, naprosto běžně je používáno při překladech z anglického „functionality“. Teprve úvaha nad úvodem této kapitoly vedla ke zjištění, že na rozdíl od slovenštiny, kde je již slovo „funkcionalita“ zařazeno do Slovníka súčasného slovenského jazyka (12), Pravidla českého pravopisu tento způsob překladu dosud neznají (13) a uznávají pouze překladové slovo „funkčnost“. Vzhledem k tomu, že výrazu „funkcionalita“ bylo užito již v zadání diplomové práce, bude užíváno v textu i nadále, s plným vědomím, že se jedná o slovo cizího významu, které již v češtině zdomácnělo, ale dosud nebylo jazykově uznáno. Slovo funkční se užívá ve významu vztahující se k účelu, působnosti, fungování, chodu, činnosti něčeho. (14) Slovo ideální je synonymem pro dokonalý, nedosažitelný, neskutečný, vysněný. (15) Dům, naprosto dokonale fungující v souladu s potřebami svého majitele, je, a zřejmě ještě dlouho bude, vysněným cílem. Následující stať poskytuje informace o v současnosti dostupném, technickém a technologickém zázemí, jehož aplikace může pomoci „sny“ uživatele co nejdokonaleji naplnit. Pokud to bylo v rámci rešerše či vlastních zkušeností možné, jsou uvedena pozitiva a negativa jednotlivých produktů.

9

3.1

Ovládání domu

Základní součástí inteligentního domu je interakce s jeho obyvateli. V dnešní době jsou již dostupné technologie, které tento problém značně zjednodušují. Tyto systémy však nejsou zatím užívány plošně. Problémem pro nasazení takových systémů může být především cena, kterou ovlivňuje, tedy zvyšuje, specializovanost a malá dostupnost některých řešení. Během samotné instalace je pak většinou problémem umístění a integrace jednotlivých částí, protože při instalaci do již postaveného domu může znamenat různě náročné stavební úpravy. Následující stať poskytuje informace o různých možnostech interakce obyvatele s chytrým domem. Zabývá se možnostmi ručního lokálního a dálkového ovládání a možnostmi interakce pomocí hlasu. V jednotlivých kapitolách jsou na základě plošné rešerše dle dostupnosti uvedeny možnosti, pozitivní i negativní vlastnosti a dostupnost jednotlivých produktů dle firemních nabídek.

10

3.1.1 Ruční lokální ovládání Simplexní lokální ovládání domácího zařízení je v současné době již široce využíváno. Takovými zařízeními jsou například ovladače světel na zdi, ovládání klimatizace nebo další ovladače, které nemají možnost být ovládány dálkově. Možnost dálkového ovládání, kterou se zabývá další stať, je v dnešní době jistě vítaným pomocníkem a náhradou za ruční lokální ovládání, avšak někdy není vyhovující či možné s sebou při pohybu po domě nosit stále dálkové ovládací zařízení a je proto výhodnější mít nainstalovány statické konzole, které umožní přístup k ovládání inteligentního domu ve frekventovaných místech, jakými jsou například obývák, chodba nebo kuchyň. Na rozdíl od lokálního dotykového ovládání, které není vždy vzhledově imponující a zabírá místo, je možné využít jako designový doplněk domu ovládací panel. Pokud je panel nainstalován po vnitřním obvodu celého patra, vytvoří se z něj vždy dostupný lokální ovladač, který je i módním doplňkem domu. 3.1.1.1

Dotykové ovládání

Současné velké množství technologií, které umožnují interakci člověka s obrazovkou, může být z hlediska uživatele (ať již projektanta či vlastníka obytného prostoru), nepřehledné a zavádějící, protože každé má své výhody a nevýhody. Ceny řešení od jednotlivých výrobců jsou velice proměnlivé. V úvahu se berou faktory jako velikost dotykového panelu (formát) a výrobní technologie. Takových kombinací je mnoho a ceny se pohybují řádově od několika desítek korun do desetitisíců. Mezi aktuálně používané technologické postupy v dotykovém ovládání patří: • • • • • •

Rezistivní (odporové) Kapacitní (elektricky citlivé) Akustické (povrchová akustická vlna) Infračervené Disperzního signálu Rozpoznání akustického pulzu

11

Rezistivní (odporová) technologie Odporový dotykový senzor se skládá ze dvou vrstev. Svrchní polyesterová vrstva je natažena v blízké vzdálenosti od spodního skleněného senzoru. Svrchní vrstva má stejně jako vnější strana spodního skleněného senzoru na své vnitřní straně vodivý povrch a svrchní vrstva je pod napětím. Dotyk uživatele na obrazovku spojí polyesterovou vrstvu se spodním skleněným senzorem. V důsledku toho začne do čtyř rohů senzoru téct proud, podle něhož vyhodnotí hlavní jednotka polohu dotyku na obrazovce. (16) Kapacitní (elektricky-citlivá) technologie Kapacitní dotykový senzor se skládá z izolantu, například skla potaženého transparentním vodičem. Dotyk vodivého prstu uživatele naruší elektrostatické pole obrazovky a odvádí proud z obou stran ovladače v závislosti na vzdálenosti od okrajů, měřit se dá jako změna v kapacitním odporu. Kontrolní jednotka poté vyhodnotí polohu prostu na obrazovce a informaci pošle k dalšímu zpracování. (16) Akustická (povrchová akustická vlna) technologie Tento dotykový senzor se skládá ze skleněné desky, vysílače a přijímače povrchové vlny. Prst, který se dotkne panelu, absorbuje část povrchové vlny v místě doteku, což je vyhodnoceno kontrolní jednotkou. Sklo má 98 - 100% světelnou propustnost. Jedná se o moderní dotykovou technologii, která je odolnější než odporová. Ovšem prach, voda, či jiné nečistoty mohou omezit funkci touchscreenu. (16) Infračervená technologie Technologie je určena pro velmi náročné aplikace. Je to jediná technologie, která nemusí spoléhat na povrchový senzor pro registraci doteku, takže je prakticky nemožné opotřebit dotekové sklo. Tato technologie kombinuje vynikající optický výkon s prvotřídními těsnícími schopnostmi. Po doteku prstem, rukavicí, nehtem nebo tužkou, provede pokaždé rychlou a přesnou odpověď. (16)

12

Technologie disperzního signálu Tato technologie byla představena společností 3M v roce 2002. Systém využívá senzory k detekci piezoelektricity, která vzniká při dotyku prstu se sklem. Informace je následně zpracována komplexními algoritmy, které ji interpretují a určí přesnou polohu doteku prstu. Technologie disperzního signálu je výhodná z hlediska vlivu zevního prostředí, tedy neovlivňuje ji nános prachu, poškrábání apod. Díky senzorům, umístěným v okrajích obrazovky, poskytuje plocha výbornou ostrost a jas. K detekci pozice doteku může být také využíváno mechanických vibrací. Díky tomu je možné použít jakýkoliv předmět k dotyku včetně stylusu. Nevýhodou této technologie je, že po první detekci dotyku není ve stacionární pozici dále možné dotýkající se předmět monitorovat. (17) Technologie rozpoznání akustického pulzu Tento systém, představený Elo divizí společnosti Tyco International v roce 2006, používá piezoelektrické snímače umístěné na různých místech obrazovky pro přeměnu mechanické energie doteku (vibrací) v elektrický signál. Hardware obrazovky pak používá algoritmus pro určení místa doteku na základě těchto snímaných signálů. Dotyková obrazovka je vyrobena z běžného skla, což ji dává dobrou odolnost i optickou průzračnost. Je obvykle schopna správně fungovat i se škrábanci a prachem na obrazovce. Tato technologie se také dobře hodí pro fyzicky rozměrnější displeje. Tak jako technologie využívající disperzní signál, nemůže ani zde být po počátečním doteku prst bez hnutí rozpoznán. Na druhou stranu není rozpoznání doteku rušeno žádnými opírajícími se objekty. (18)

13

3.1.1.2

Hlavní výrobci dotykových senzorů

3M (Microtouch) Společnost 3M je globální společnost s dlouholetou tradicí v mnoha oborech. Jednou z důležitých divizí je 3M Touch Systems, zabývající se výrobou a distribucí dotykových senzorů a LCD monitorů. (19) Výhradním distributorem dotykových komponentů MicroTouch v České republice je Společnost Power products s.r.o. nabízí kompletní řadu kapacitních dotykových senzorů, které lze v inteligentních domech využít. Kapacitní senzory ClearTek jsou nejrozšířenější dotekovou technologií na světě. Jsou to celoskleněné senzory s vysokou optickou průzračností a odolností proti mechanickému poškození. Znečistění, mastnota i tekutiny nemají na funkci senzoru vliv a dají se velice snadno odstranit. Senzor obsahuje i aktivní antibakteriální vrstvu CleanScreen, která udržuje obrazovku vždy hygienicky čistou. (19)

Obrázek 1: Dotykový panel (Zdroj: (19))

Firma 3M nabízí kapacitní sensor ClearTek 3000. Dle údajů výrobce jsou jeho výhody zejména dobrá světelná propustnost a odolnost proti vlhkosti a znečištění. Pracuje i v náročnějších podmínkách a prostředích, výrobce poskytuje záruku 5 let. Zatím se používá nejčastěji v informačních kioscích, hracích a jiných automatech a prodejních pokladnách.

DMC Co.,Ltd. DMC Co.,Ltd. je japonský výrobce dotykových technologií. Jejich dotykové senzory se vyznačují vysokou kvalitou zpracování, dlouhou životností a unikátní přesností dotyku. Ačkoliv je čtyřvodičová technologie dotykových senzorů již v mnohém překonána, ať už technologií pětivodičovou, nebo technologií kapacitní, jsou tyto senzory stále oblíbené pro svou cenu a skutečnost, že je možné je ovládat jakýmkoliv předmětem. Jejich funkčnost není 14

narušována znečištěním. Společnost Power Products,s.r.o. nabízí ucelenou řadu čtyřvodičových odporových senzorů DMC, které najdou široké uplatnění v mnoha aplikacích.

ELO Touch Systems Společnost ELO Touch Systems je součást společnosti Tyco Electronics. Je uváděna jako úspěšný celosvětový dodavatel dotykových technologií. Více než třicet let se zabývá vývojem, výrobou a prodejem dotykových senzorů a monitorů. Na českém trhu je zastupována převážně společností Power Products s.r.o. Vybrané „technologie doteku“ společnosti ELO Touch Systems jsou v češtině uvedeny na webových stránkách společnosti Power Products (20), z nichž čerpají následující odstavce textu: • • • • • • •

AccuTouch IntelliTouch SecureTouch ThruTouch AcusticPulse CarollTouch Surface Capacitive (kapacitní dotykové senzory)

Ad AccuTouch Když společnost ELO Touch Systems vyvíjela AccuTouch technologii, myslela na nejnáročnější prostředí. Vyniká proto ve spolehlivosti, trvanlivosti a životnosti. Vydrží vlhkost a stékání vody a jsou odolné většině znečištění. Zaručí chod bez rekalibrace po celý život - 35 miliónů dotyků prstu na jedno místo. Obrazovka reaguje jak na dotyk prstu, tak třeba nehtu, tužky i kreditní karty, vždy s rychlou a přesnou odpovědí. AccuTouch technologie je vynikající technologií v prodejních systémech, průmyslu, přepravě, lékařství I výzkumu a lze předpokládat, že bude široce využívána i v oblasti inteligentních

15

domácností. (21) Ad IntelliTouch IntelliTouch s povrchovou vlnou (povrchovým akustickým vlněním) je standard "optického" dotyku. Jeho čistě skleněná konstrukce poskytuje nejlepší optický výkon a dělá z ní nejvíce "škrábancům odolnou" dostupnou technologii, která je odolná všem zevním vlivům. IntelliTouch je v současné době široce používán v kioscích, hrách a aplikacích kancelářské automatizace a je dostupný pro oba typy displejů - plochý panel i CRT (Cathode ray tube) řešení. Mezi výhody použití patří dále nejlepší obrazový jas, rozlišení a průchod světla, vždy přesná a rychlá odezva doteku s vynikajícím rozpoznáním umístění a velikosti tlaku. Aktivovat ji lze prstem, rukavicí či stylusem. Ideálně se uplatňuje na počítačových trenažérech, informačních kioscích, veřejných telefonních automatech, bankovnictví a podobně. Užití v inteligentních domech lze předpokládat. (22) Ad SecureTouch Ploché obrazovkové SecureTouch produkty jsou vyrobeny ze zvlášť tuhé skleněné podložky, které je odolná vandalismu. Tyto dotykové senzory obsahují pevné sklo a bezpovlakovou konstrukci. Protože se jedná o tvrzené, žíhané nebo chemicky zesílené sklo, velmi odolné zevním vlivům jako je polití, poškrábání a znečistění, ale I s vysokou odolností proti nárazům a rozbití, užívají se například v bankovních automatech, kioscích a podobně. V inteligentních domech by je bylo možné využít například do dětských pokojů nebo na frekventovaná místa s nebezpečím rozbití. (23) Ad ThruTouch Tato technologie umožňuje rozpoznat dotyky přes ochrannou vrstvu před displejem, což dovolí instalovat touchmonitor například za výlohu obchodu nebo vandalům odolné sklo. 16

Kompletní systém je také netečný vůči vlhkosti, teplu, dešti, sněhu a ledu, a proto je ideálním pro venkovní aplikace. Spojení touchscreenu a řadiče poskytuje zvýšenou spolehlivost a delší životnost, systém nevyžaduje rekalibraci ani údržbu. Také tento systém pracuje spolehlivě I při poškrábání či prasknutí skla, ovlát jej lze nejen přímo prstem, ale I rukavicemi. Zatím se používá nejčastěji na kioscích, automatech na prodej lístků, bankomatech atd., avšak uplatnění na obvodovém zdivu chytrého domu jistě najde. (24) Ad AcusticPulse Technologie Acoustic Pulse Recognition (APR) využívá zcela nový a unikátní způsob rozeznávání dotyku na displeji, kdy rozeznává zvuk, vznikající dotykem na sklo v dané pozici. Sestává se ze skleněné desky, předsazené před displej, spolu s malou destičkou kontrolního panelu. Spojuje v sobě všechny výhody, kterými se vyznačovaly výše popsané technologie. To znamená výhody optiky a zároveň odolnosti čirého skla, obsluhu nejen prstem, ale I řadou dalších podnětů, odolnost proti vodě, prachu a dalšímu znečistění. APR kombinuje absolutní optickou propustnost, trvanlivost a stabilitu s vynikající možností tažení objektů. Je odolná vodě a ostatním znečištěním obrazovky, vyrobitelná ve velikosti od PDA (personal digital assistant) po 42" a použitelná pro ověřování podpisem. Navíc je finančně výhodná. APR je již využívána v průmyslové I kancelářské automatizaci, v prodejních automatech, restauracích a pohostinství. ELO Touch Systems začíná aplikovat APR technologii v oboru pultového prodeje – POS (point-of-sale). (25) V domácnostech nalezne uplatnění v místnostech jako je kuchyně nebo koupelna. Ad CarollTouch CarrollTouch - infračervená technologie je vhodná pro ty nejnáročnější aplikace. Je to jediná technologie, která se nespoléhá na potah nebo desku k registrování dotyku, takže je nemožné fyzicky dotykovou obrazovku opotřebit. CarrollTouch technologie kombinuje maximální optický výkon s vynikající těsnící schopností. Dotyk prstem, rukavicí, nehtem nebo stylusem zaručí vždy rychlou, přesnou odezvu. Velkou výhodou je přizpůsobivost měnícím se světelným podmínkám, včetně přímého slunečního světla. Je stabilní, není nutná rekalibrace 17

a dle potřeby lze zvolit typ kontrolní jednotky. CarrollTouch - infračervená technologie je dostupná pro řešení plochých panelů. Má i možnost filtru nebo překryvu pro ochranu systému a zajištění optimální optiky. V současnosti se používá do vnitřních i venkovních kiosků, pokladních automatů, uplatnění našla již v lékařských zařízeních, v komerční dopravě, potravinářství. Zvláště vhodná je pro velké plasmové displeje. (26) Inteligentní dům ji jistě využije v exteriérech, kde se uplatní její výše popsané vlastnosti. Ad Surface Capacitive (kapacitní dotykové senzory) Firma ELO Touch Systems poskytuje povrchově kapacitními touchscreeny řešení pro zákazníky, kteří hledají alternativu k nyní dostupným kapacitním možnostem. Průhledný ochranný nátěr dělá senzor odolným proti poškrábání, zašpinění, polití tekutinami či působení čisticích prostředků. Kontrolní jednotka reaguje na rychlé, lehké dotyky a nevyžaduje rekalibraci. Produkt se zatím uplatňuje zejména v POS systému (prodejní terminály-pokladny) a herních automatech, avšak rychlá, citlivá dotyková odezva s vynikajícím trvalým výkonem je vhodná i pro chytré domy. (27)

18

3.1.1.3

Design

Nutnost je matka vynálezu. Z historického pohledu na design - se z nabroušené kamenné sekery postupně stala japonská skládací prořezávací pilka, což bylo inspirováno potřebou. Opravdu úspěšný design je ten, který řeší problém, snadno se používá a je krásný na pohled během práce. (28) Je obecně známo, že design produktu výrazně ovlivňuje oblíbenost u zákazníka. Ten je schopen často ustoupit z požadovaných vlastností výrobku ve prospěch jeho vzhledu, nebo o vlastnostech produktu vůbec neví a pouze se orientuje na základě designu. Na následujících stránkách jsou vyobrazeny a popsány příklady aktuálně používaných řídících softwarů pro ovládání inteligentních domácností z hlediska jejich designu a ovladatelnosti.

CONTROL4 Control4 je přední dodavatel individuálního řešení automatizace a řízení. Tento systém umožňuje ovládat prakticky jakýkoli přístroj v domácnosti nebo podnikání. Společnost byla založena v roce 2003 a jejím posláním je poskytovat elegantní a cenově dostupný způsob ovládání a automatizace osvětlení, hudby, videa, bezpečnosti a energie v jedné místnosti nebo v celé domácnosti. Integrátoři, kteří vlastní certifikát společnosti Control4, spolupracují s majiteli domů a podniků tak, aby byly naplněny výhody inteligentního propojení domů: pohodlí, klid a efektivní prostředí, které je pohodlné a bezpečné. Control4 spolupracuje s více než 7000 výrobci zařízení spotřební elektroniky. Díky partnerství s největšími výrobci spotřební elektroniky, spotřebičů, osvětlení a zabezpečení domácnosti je Control4 vedoucí společnost v oboru propojování zařízení a zajištění stálého rozšiřování. (29)

19

Jak je vidět na Obrázek 2, je ovládání konstruováno tak, aby bylo možné se jedním dotekem dostat do jakékoliv nabídky. Pravdou je, že při užití menšího displeje jsou ikony až příliš malé a mohou být problémem pro starší uživatele s vadou zraku. Nastavení velikosti ikon lze však měnit.

Obrázek 2: Control4 - Hlavní menu (verze 1) (Zdroj: (30))

INSIGHT HOME (InHome) Insight Home, a.s. je partnerem americké společnosti AMX a jejich systém inHome AMX je jedním z nejlepších ve svém oboru. Systém inHome AMX umožňuje dosáhnout energetických úspor, čímž se chová šetrně k životnímu prostředí. Zajišťuje vysokou úroveň zabezpečení, díky ovládání přes chytré telefony a tablety pohodlné ovládání a zábavu v té nejvyšší kvalitě. V neposlední řadě zvyšuje aplikace této technologie i významné zhodnocení celé nemovitosti.

Obrázek 3: Insight Home - Hlavní menu (Zdroj: (31))

Ovládání je graficky velice dobře zpracováno ve formě posuvného seznamu a díky tomu lehce viditelné a ovladatelné. Tato vlastnost je, bohužel, vykoupena cenou více doteků na obrazovku, protože je nutné se ke konkrétní požadované položce „doklikat“.

20

LCARS Grafické uživatelské rozhraní LCARS neboli „Library Computer Access and Retrieval System“ vzniklo na konci osmdesátých let minulého století a bylo původně navrženo pro filmové účely. Minimalistický vzhled rozhraní dává dobrou

přehlednost

nad

nabízenými

možnostmi a nezatěžuje uživatele leckdy zbytečnými

animacemi

a

těžko

pochopitelným designem. Při pohledu na toto rozhraní má uživatel pocit, že jde o pokročilou technologii.

Obrázek 4: LCARS (32)

Výhodou tohoto designu je fakt, že v něm nejsou použity žádné obrázky. Vše je vykreslováno graficky a je tedy možné ho využít na displeji s jakýmkoliv rozlišením. Samotný design je jednoduše barevně upravitelný, což dává velké možnosti variability, jak ukazuje Obrázek 4. Lcars se dočkal ve světě takového úspěchu, že je možné se s ním setkat jak v internetovém obchodu iTunes (Příloha: Obrázek 69), na smartphonech a iPhonu (Příloha: Obrázek 71 a Obrázek 70) a v neposlední řadě i na běžných osobních počítačích jako nadstavba běžného uživatelského rozhraní. Jedna z prvních prací byla již pro systém Windows 95, nakonec se tento design dostal i do chytrých domů, jak je patrno z obrázků v přílohách (Obrázek 72 a Obrázek 74). MY:RO Systém Myro:Home byl vytvořen proto, že nic podobného v minulosti neexistovalo. Až do teď byly rozhraní pro domácí automatizaci příliš složité, špatně navržené, nebo neintuitivní. Toto

21

všechno se mění s příchodem Myro:Home. Nejlepší je, že už nikdy nebudete muset napsat jediný řádek kódu nebo se strachovat navrhovat použitelné rozhraní. Myro:Home zvládá toto všechno za vás. Po letech výzkumu a vývoje, Myro:Home byl navržen tak, aby splnil základní potřeby domácích

uživatelů

automatizačních

systémů. Kutilové těží z jeho snadné instalace

a

jednoduché Automation,

použití s

-

jakýmkoli Inc)

Nastavení „HAI

Ethernet“

je

(Home

systémem

domácí automatizace. (33) Obrázek 5: MY:RO - Nastavení zabezpečení (Zdroj: (33))

Myro:Home funguje pouze se systémy společnosti HAI a to konkrétně Omni IIe, OmniPRO II, Lumina nebo LuminaPRO s minimální instalovanou verzí firmwaru 3.

THRONE (rusky ТРОН) THRONE je systém řízení budovy zaměřený na vybrané nemovitosti, jejichž majitel není vázán finančními prostředky. Mají možnost sloučit všechny potřebné elektronické systémy do jednoho a zvyšují pohodlí a bezpečí domácnosti ve zcela novém měřítku, bohužel dosud vzhledem k finanční náročnosti ne plošně aplikovatelném. Ovládání jasu je možné po samostatných světelných zdrojích nebo po a skupinách. Lze si zvolit jeden z několika přednastavených režimů nastavení světla (např. "sledování filmu" nebo "noc"), který může být použit buď v jednotlivých pokojích, nebo plošně v celém domě. Použití různých senzorů umožňuje automatickou kontrolu osvětlení v závislosti na úrovni přirozeného světla stejně tak, jako na pohybu osob v různých částech bytu.

22

Systém umožňuje přímou kontrolu každého jednotlivého zařízení zařazeného do klimatického systému budovy. Komplexní automatický systém řízení klimatizace, udržuje naprogramované teplotní úrovně a vybírá nejvhodnější a ekonomické provozní režimy větrání, klimatizace, vyhřívaných podlah, kotle a radiátorů v pokojích v závislosti na venkovním počasí, času a přítomnosti nebo absence

obyvatel.

Klimatický

systém

budovy obsahuje přímou kontrolu každé jednotlivé části klimatizace. (34) Obrázek 6: THRONE - Ovládání světla (Zdroj: (35))

Připojením zařízení jako jsou automatické domovní brány, rolety, motorizovaná projekční plátna, čerpadla, filtrační systémy a systémy na úpravu vody do sjednoceného domácího prostředí získáme kompletní možnost ovládání z jednoho místa. Ovládat lze buď každé zařízení samostatně, nebo posílat příkazy v přednastavených scénářích (např. otevření promítacího plátna a zatažení závěsů v okamžiku zapnutí video projektoru). (36) Použití elektromechanických zámků a přístupových karet namísto klíčů je zárukou komfortu a vyšší ochrany domu. Dotyková obrazovka umožní ovládání vzdálených zámků na bráně, hlavním vchodu i vnitřních dveřích během komunikace videotelefonem. (37) Integrace bezpečnostní signalizace a protipožárního ochranného systému dává příležitost vytyčit zabezpečené zóny, kde bude v případě výskytu osoby spuštěn alarm, který dává okamžitou informaci o nepovoleném vstupu. (38) Audio a video část systému je postavena na víceprostorovém konceptu, tedy je možné z jakéhokoliv zdroje zvuku (DVD přehrávač, satelitní přijímač, FM tuner nebo video přijímač) zaslat signál na jakýkoliv připojený přijímač (lcd a plazmové obrazovky, projektory, akustické systémy). Veškeré zařízení je ovládáno z dotykových ovladačů a tím dává možnost se vyhnout používání běžných dálkových ovladačů. (39) V rámci projektu bylo třeba řešit, jakému designu z výše uvedených by eventuální budoucí 23

klienti návrháře chytrého domu dali přednost. Oslovil jsem proto 100 náhodně vybraných osob s úkolem vybrat jednu z předložených pěti výše uvedených eventualit do každé z předložených místností. Podrobnosti jsou uvedeny v anketě v kapitole 4.4 Dotykové panely.

24

3.1.2 Dálkové ovládání Možnost dálkového ovládání je v dnešní době jistě vítaným pomocníkem a náhradou za ruční lokální ovládání a to, ať už se jedná o ovládání a kontrolou domu přes internet, nebo mobilní telefon uvnitř či mimo dům. Zvlášť důležité je dálkové ovládání domu v případě, kdy nejsou žádní jeho obyvatelé doma. Situaci lze nejefektivněji zabezpečit připojením centrální ovládací jednotky k internetu a skrze něj ovládat všechny funkce domu (např. kontrola zabezpečení, ovládání světel a oken, nežádoucí osoby pohybující se po domě, apod.). Kromě toho dálkové ovládání v nepřítomnosti majitele umožňuje i takové funkce jako je vyvětrání domu, zabezpečení adekvátní teploty apod. Například firma Crestron vyrábí pro své řešení dálkového ovládání aplikaci XPanel pro vzdálené a mobilní zařízení: • • • • •

XPanel for Mac® XPanel IE XPanel EXE XPanel PDA XPanel Emulator

Jakožto světový lídr v oblasti inovací řídicího systému Crestron nadále vylepšuje ovládání přes IP protokol (Internet Protocol), díky čemuž se e-Control ® dostává do další úrovně. Crestron představil e-Control ® 2, druhou generaci řešení řízení založené na protokolu IP, využívající Microsoft ® COM / ActiveX ™. e-Control2 nabízí plně transformovatelnou platformu pomocí GUI (Graphical user interface) softwaru VTPro-e Crestron ®. Výsledkem je sada řešení zvaných XPanel. Spíše než pouhé poskytnutí vzdáleného přístupu, XPanel skutečně kopíruje za pomocí eControl2 dotykové ovládání společnosti Crestron na každém PC nebo PDA. Přesné dotykové GUI je prezentováno na vzdáleném počítači, s veškerými tlačítky včetně systému zpětné vazby. Kompletní funkcionalita včetně diagnostiky systému, monitorování a ovládání je možná v reálném čase. (40) 25

3.1.3 Hlasová interakce Předpoklady a možnosti realizace jsou podrobněji probrány v souvislosti s praktickým řešením v kapitole 3.2.4. - Smysly domu, Řeč a 4.1. - Návrh řešení chytrého domu, Řeč. 3.1.4 Další moderní technologie Fotovoltaické stmívací sklo - „chytré“ sklo Tyto produkty - „skla“ s vlastním napájením a samostmívací schopností jsou výbornou volbou pro chytré domácnosti z hlediska automatizovaného ovládání a hlavně také úspory energie. Lze je použít jak do střešních oken, včetně střešních, tak i vnitřních prostor. Jedná se o jednu z nejnovějších technologií - teprve v roce 2010 představila americká společnost National Renewable Energy Laboratory (NREL) projekt spojující dva pojmy fotofoltaiku a elektrochromii. Vycházela ze známé zkušenosti, že plocha domu je zhruba z deseti procent tvořena okny, která v zimě nechávají unikat z domu teplo a v létě naopak propouštějí sluneční záření, které ohřívá vnitřek budovy až na příliš vysokou teplotu. Řešení situace klimatickým systémem budovy je velmi drahé, a proto je lepší výkyvům spíše předcházet, než se je snažit odstranit spotřebou další energie. Produkty tohoto typu, i když bez fotovoltaických vlastností, nabízí například korejská společnost Dmdisplay. Jejich výrobek DMD Magic Glass viz Obrázek 8, Obrázek 9 a Obrázek 10. Produkt se vyrábí z několika odlišných vrstev (Obrázek 7). Na našem trhu je takovéto sklo dodáváno například společností MIJA-THERM s.r.o. Dostupných je několik druhů, přičemž nejnižší cena za m2 je 18 000,-Kč a nejvyšší 25 000,-Kč vč. DPH.

Obrázek 7: DMDisplay – vrstvy (41)

26

Zatemněno:

Obrázek 8: DMDisplay – zataženo (42)

Polozatemněno:

Obrázek 9: DMDisplay - polozataženo (42)

Odtemněno:

Obrázek 10: DMDisplay - rozataženo (42)

27

3.2

Smysly domu

Proto, aby mohl dům svým obyvatelům dobře sloužit, musí mít podrobné informace, které bude získávat svými „smysly“ podobně jako jeho obyvatelé. Proto je vhodné, aby byly ve všech místnostech umístěny senzory analyzující prostředí spolu s komunikačními prostředky. 3.2.1 Zrak Aby byl dům schopen dobře nastavovat všechna spravovaná zařízení, měl by vědět, kde jsou v aktuální chvíli jeho obyvatelé. Takovým zařízením mohou být kamery, ať už standardní nebo trojdimenzionální (3D), které po propojení s centrální jednotkou dokáží identifikovat, kde se který obyvatel domu nachází. V současné době je možné se na trhu setkat s dvěma technologicky odlišnými druhy kamer analogovými a digitálními. Analogový vs. digitální systém Analogový signál je dán spojitou funkcí spojitého času. Analogové kamery zaznamenávají a zobrazují spojitou veličinu pomocí jiné veličiny, a to tak, že analogový signál nebo záznam je úměrný původní veličině. Jako ukládací médium používají magnetické pásky. Digitální kamery přenášejí obraz v nespojité, číselné formě, tedy v 1 a 0 a k ukládání dat se užívají standardní počítačová úložiště jako například pevný disk (HDD). Výhodou digitálního ukládání dat na pevné disky je zachování kvality signálu, jehož zhoršování se časem na analogových úložištích projevuje. Dále je možné v digitálně uložených záznamech přeskakovat jednotlivé části, což není možné u analogových záznamů, kde je potřeba k danému místu uložení mechanicky přesunout - „přetočit“. Kvalita záznamu z analogové kamery na pásku je vždy nižší, než kvalita zdrojová. Omezení velikosti záznamu, které bylo v minulosti pro digitální záznamová zařízení problematické, se v průběhu času vyřešilo. V současné době existují pevné disky v řádech tisíců gigabajtů a jsou schopny pojmout velké množství digitálního videozáznamu v závislosti na použité technologii kompresního formátu.

28

Jednou z důležitých technologických změn na poli kamerových systémů je příchod tzv. IP (Internet Protocol) kamer, tedy v podstatě kombinace kamery a počítače. Senzor s optikou snímá obraz a převádí ho na videosignál. Ten je přenášen na další část zařízení, kde je digitalizován. Pro zhlédnutí například za pomocí počítače, mobilu či internetového prohlížeče je v další části IP kamery webový server, který data v požadovaném formátu předává. Na rozdíl od analogových kamer, jednoduchých na pochopení, jsou pro funkční instalaci digitálních kamer potřebné rozsáhlé znalosti v oblasti informačních technologií jako pokročilé techniky komprese digitálního videa, síťové technologie a počítače obecně.

29

3.2.2 Sluch Ať už v případě, že bude dům naslouchat svým obyvatelům a plnit jejich příkazy v podobě hlasového ovládání, nebo jen sledovat prostředí pro případ nechtěného vniknutí cizí osoby je vhodné, aby byly na specifických místech nainstalovány mikrofony schopné zachytit a rozlišit nespecifické zvuky nebo lidskou řeč. K tomuto účelu existuje na trhu řada produktů, které se instalují do příslušných míst v domě, jako jsou zdi, strop, lustry nebo jiná místa strategicky vhodná pro co nejlepší zachycení snímaného zvuku mikrofonem. Instalace mikrofonů do stropu není v některých místnostech doporučena, protože vzdálenost od obyvatele je větší a odrazové vlastnosti místnosti jsou v tomto místě nejhorší. Vhodná místa pro instalaci jsou taková, kde je možné mikrofony instalovat do úrovně lidských úst a na vzdálenost paže. Čím blíže je obyvatel k mikrofonu, tím lepší je rozlišitelnost jazyka. Množství a umístění mikrofonů v interiéru je z hlediska funkčnosti zásadní. Při příliš malém množství nebude možné pokrýt požadovanou oblast a při příliš velkém budou zachytávat abnormální hluk a šum z okolí. V ideálním případě je vhodné mikrofony umístit do oblastí blízké obyvatelům a co nejdále od potencionálních zdrojů šumu a hluku. Před samotnou instalací je vhodné nejdříve vyzkoušet potencionální rozmístění prostým zapojením mikrofonů do snímače (mixéru) a za pomocí stahovacích pásků mikrofony provizorně umístit do jejich budoucích pozic. (43) Pro výběr vhodného umístění mikrofonů je potřeba se zamyslet nad místy, kde obyvatelé tráví v jednotlivých místnostech nejvíce času. Zároveň je třeba vzít v úvahu nejen současné rozmístění nábytku, ale i možné další změny. Nebylo by vhodné, aby po přemístění zakrýval mikrofon gauč, nebo jiný zvukově neprostupný nábytek. Například v ložnici je nejvhodnější umístit mikrofon co nejblíže k posteli. Kvalita mikrofonu závisí na schopnosti maximalizovat chtěný zvuk a minimalizovat veškeré okolní šumy a hluk. Každý mikrofon zachytává zvuk v nějakém vzoru, který určuje, jak kvalitně a z jakých směrů mikrofon zvuk zachytává vzhledem ke své přední straně.

30

Existuje celkem pět vzorů, ve kterých mikrofony zvuk zaznamenávají. Většina mikrofonů je již z výroby nastavena na jeden z těchto vzorů a není možné ho změnit. Existují však i mikrofony, které umožňují změnu těchto vzorů za provozu. Porovnání mikrofonů od jednotlivých výrobců ilustruje Tabulka 1: Výrobci mikrofonů. Všesměrový (Omnidirectional) Mikrofony s tímto vzorem zaznamenávají zvuk stejně ze všech směrů, nezávisle na tom, kde se nachází zdroj zvuku vzhledem k přední části mikrofonu. Vzor je možné reprezentovat jako kouli kolem přijímající části mikrofonu. Zvuk je přijímán ze všech stran, a proto jsou tyto mikrofony vhodné do místností a prostor s několika zdroji zvuku zároveň v různých místech. Obrázek 11: Všesměrový mikrofon z boku (44)

Tyto mikrofony nezaznamenávají pouze chtěné zvuky, ale také všechny ostatní, které vydávají například reproduktory, takže dochází k vytváření zpětné vazby. V současnosti jsou na trhu dostupné například typy Audio-Technica 831CW, Shure WL183 ae Sennheiser ME2.

Cardioid Tento vzor je nejpopulárnějším ze všech, používaný hlavně pro živý zvuk (živá vystoupení). Vzor je nazývaný cardioid, protože při pohledu z průřezu připomíná tvar srdce. Mikrofon vybavený tímto vzorem zachytává minimum zvuku ze zadní části mikrofonu. V současnosti jsou na trhu dostupné například typy Audio-Technica AE4100, Shure SM58 a Sennheiser E835. Obrázek 12: Cardioidní mikrofon z boku (44)

31

Supercardioid a hypercardioid Variace vzoru cardioid. Oba dva zachytávají minimum zvuku ze zadní části mikrofonu, nicméně stále více než cardioid. Hypercardioid se vlastnostmi blíží více obousměrnému (bidirectional) vzoru než carioidu. Při použití mikrofonů s těmito vzory je nutné je správným způsobem rozmístit vzhledem k reproduktorům a jiným zdrojům šumu nebo hluku kvůli vyhnutí se nechtěné zpětné vazbě. V současnosti jsou na trhu dostupné například typy Audio-Technica ATM610, Shure Beta 87A a Sennheiser E945.

Obrázek 13: Supercardioidní mikrofon z boku (44)

Obrázek 14: Supercardioidní mikrofon ze shora (45)

Obrázek 15: Hypercardioidní mikrofon ze shora (45)

Bidirectional Mikrofon s tímto vzorem je schopen zachytit zvuk stejně dobře zepředu jako ze zadní části mikrofonu. Zvuk přicházející ze stran je z velké části potlačen. Jiný název pro tento vzor je díky podobnosti také „číslice 8“. Tento mikrofon je možné umístit pouze ve specifických situacích, kdy jsou zdroje zvuku umístěny stabilně a rovnoměrně před a za mikrofonem. V současnosti jsou na trhu dostupné například typy AKG C414 B-XLS, CAD TRION 6000 a Shure KSM44. Obrázek 16: Bidirectional mikrofon ze shora (45)

32

Tabulka 1: Výrobci mikrofonů

Výrobce

Typ

AKG

PZM®-10 / LL

Frekvenční Rozsah (Hz) 80/100 – 20,000

AKG

PZM®-11

80 – 20,000

AKG

PZM®-30D

20 – 20,000

AUDIX

M70

60 – 10,000

BEYERDYNAMIC Classis BM 32

50 - 18,000

BEYERDYNAMIC Classis BM 33

50 - 20,000

BEYERDYNAMIC Classis BM 34

150 - 18,000

Citlivost 2.5 mV/Pa (-52 dBV) 1.4 V/Pa (+3 dBV) 5 mV/Pa (-46 dBV) 7 mV/Pa (-43 dBV) 37 mV/Pa @ 1k 19 mV/Pa (-34.4 dBV) 15 mV/Pa (-36.5 dBV) 19 mV/Pa (-35 dBV)

Signal/noise ratio 68 dB (A-weighted)

Impenance (Ω) 240/75

Vzor hemispherical

Hmotnost (g) 71/93

68 dB (A-weighted) 74 dB (A-weighted) 72 dB

225

hemispherical

71

250

hemispherical

184

150

Cardioid

94

69 dB

< 200

Half-cardioid

85

68 dB

< 200

Half-spherical

85

60 dB

200

Half-cardioid

85

Ilustrace jednotlivých typů mikrofonů lze nalézt v části Příloha č.1: Ukázky mikrofonů vhodných pro chytré domy.

33

3.2.3 Čich a hmat Čichem domu je míněna schopnost rozlišit různé substance v ovzduší a upravovat podle složení vzduchu klimatizaci a filtraci domu. Hmatem není v této souvislosti myšleno, že by dům byl schopen uchopit danou věc, i když ani to není samozřejmě vyloučené, ale spíše schopnost ohodnotit prostředí, ve kterém obyvatelé jsou. Tím jsou myšleny informace jako například vlhkost prostředí. Senzor od společnosti ABB (Obrázek 17) je schopen měřit koncentraci CO2, teplotu a vlhkost vzduchu. Senzor je kombinovaný, a není proto nutné používat více přístrojů zároveň.

Obrázek 17: ABB Air Quality Sensor LGS/A (46)

Dalším zástupcem kombinovaného senzoru je senzor od společnosti Sontay, typ GS-CO2-AQRHT-W (Obrázek 18), který je schopen měřit CO2, kvalitu vzduchu, teplotu a vlhkost vzduchu. Disponuje displejem, na kterém je možné číst aktuálně měřené hodnoty. GS-CO2-AQ-RHT-W a GS-CO2-AQ-RHT-W-M se liší pouze datovými výstupy z přístroje.

Obrázek 18: Sontay GS-CO2-AQ-RHT-W (85)

Některé výrobky je také možné sestavit z několika částí. Většinou je zakoupena část hlavní a poté jednotlivé senzory dle potřeby. Takovým výrobkem je například 10 Port Dry Contact RIMS (Obrázek 19). Na tento přístroj je možné zapojit až 250 senzorů a to do délky 2000 stop (609 metrů) kabelu. Přístroj zaznamenává data získávaná ze senzorů a ukládá je pro pozdější použití. Připojuje se do standardní počítačové sítě. 34

Senzory dostupné pro toto zařízení jsou schopné, zaznamenávat například teplotu vzduchu, vlhkost vzduchu,

průtok

vzduchu,

přítomnost

elektrického napětí a detekují přítomnost kouře, vody, přerušení kontaktu obvodu, přírodních plynů, oxidu uhličitého nebo pohybu.

Obrázek 19: 10 Port Dry Contact RIMS (Remote Intelligent Multi Sensor®) (47)

Cena základního zařízení se pohybuje okolo 7 000,- Kč a ceny jednotlivých senzorů se liší podle jejich schopnosti zaznamenávat jednotlivé údaje.

Porovnání parametrů kombinovaných senzorů obsahuje Tabulka 2 a Tabulka 3.

35

Tabulka 2: Senzory prostředí 1

Výrobce

Typ

ABB

Air Quality Sensor LGS/A 1.1

Sontay

GS-CO2-AQ-RHT-W GS-CO2-AQ-RHT-W-M G01-IAQ

Tongdy

CO2 (ppm) 300 - 9,999

Air quality

Teplota (°C) 0 - 40 °C

Počet výstupních hodnot (maximálně)

-

Vlhkost (RH) 1 - 100%

0 - 2000 0 - 2000 0 – 2000 (default) 0 - 5000

0 - 30ppm 0 - 30ppm 0 - 30ppm

0 - 100% 0 - 100% 0 - 100%

0 - 50°C 0 - 50°C 0 - 50°C

3 3 3

Tabulka 3: Senzory prostředí 2

Výrobce

Typ

ABB

Air Quality Sensor LGS/A 1.1

Sontay

GS-CO2-AQ-RHT-W GS-CO2-AQ-RHT-W-M

Tongdy

G01-IAQ

CO2 (ppm) 300 - 1,000 ± 120 ppm of actual measured value 1,000 - 2,000 ± 250 ppm of actual measured value 2,000 - 5,000 ± 300 ppm of actual measured value ±40ppm +3% of reading ±40ppm +3% of reading ±50ppm + 3% of reading

Air quality -

Vlhkost (RH) ± 5 % of actual measured value

Teplota (°C) ± 2 % of actual measured value

±10%

<±3%RH

±0.5℃

±10%

<±3%RH

±0.5℃

±10%

±3%RH

±0.5℃ 36

3.2.4 Řeč Aby mohl dům adekvátně reagovat na dotazy svých obyvatel, musí být vybaven schopností odpovídat na položené dotazy nebo pokyny. Nejjednodušší možností je reproduktor umístěný ve stropě. Při použití běžného reproduktoru jsou však odpovědi domu slyšet v celém pokoji či patře. V takovém případě je vhodnější použít směrové reproduktory, které zajistí mezi obyvatelem a domem soukromí za pomoci směrového zvuku. Směrovým zvukem se rozumí možnost distribuovat zvukový signál ve vymezeném směru, přičemž je kladen vždy maximální důraz na to, aby se dále tento zvukový signál nešířil do nežádoucích lokalit. Dnešní poznatky vědy a techniky otevřely brány možnosti směrové distribuce zvuku, což přináší do lidské činnosti nový obor - aplikace směrové zvuku. Faktická možnost začít ovládat zvuk v jeho distribuci a šíření výrazně zvyšuje možnosti jeho nasazení v jakékoliv dnes využívané komunikaci, která doposud z pochopitelných důvodů byla dosud realizována vizuálním vjemem. Rušíme v našich i Vašich hlavách bariéru, která říká: "distribuce zvuku je pro všechny a tudíž i přináší nežádoucí rušení okolí", my Vám nyní zde nabízíme možnost poznat nový svět směrové komunikace zvukem. V dnešní době je ještě nasazování směrového zvuku na svém samotném začátku, což je příležitosti pro všechny zvídavé a chápavé jedince, či firmy. (48) Jedním z takových výrobků je Audio Spotlight firmy Holosonic Research Labs, Inc. Ještě dříve však vzniky projekty jako například Sound Dome, které měly zabezpečit, aby se konkrétní zvuk dostal jen k uším určitého posluchače.

37

Sound Dome Systém Sound Dome (Obrázek 20) se v minulosti příliš nerozšířil. Bylo to zapříčiněno řadou nevýhod, které použití tohoto zařízení skýtá. Hlavní prioritou bylo zařídit, aby byl zvuk slyšet pouze pro daného posluchače. To sice Sound Dome umí, avšak posluchač může být jen jeden a musí mít hlavu v těsné blízkosti zdroje zvuku. V případě, že by posluchač chtěl slyšet zvuk z televize na Obrázku 9 tak aby neobtěžoval okolí, musel by stát přímo u ní. Sound Dome funguje na základních principech odrážení zvuku, kde se zvukové vlny odrážejí od stěn polokoule. Jeden Sound Dome je určen pro jednoho posluchače (49). Sice existují i Double Sound dome pro dva posluchače zároveň (Obrázek 23) a také projekt pro více lidí (Obrázek 21), jedná se však o záležitosti prostorově i finančně náročné. Obrázek 20: Sound Dome (50)

Obrázek 21: Sound Dome – stan (51)

Obrázek 22: Sound Dome pro poslech televize (52)

Obrázek 23: Sound Dome pro dva posluchače (52)

38

Zvuk vytvářený Sound Dome je pouhý běžný zvuk, lomený tak, aby zůstal v menší oblasti. Jakmile tento běžný zvuk opustí hranice kopule, okamžitě se rozkládá a vyplňuje i okolní oblast. Zvuk Sound Dome i dalších všeobecně známých produktů je směrový z maximálně šedesáti procent. Naproti tomu ultrazvukový paprsek z dále uvedeného Audio Spotlight zůstává v úzkém paprsku podobně jako paprsek světla z lampy. Díky tomu Audio Spotlight umožňuje zaměřit zvuk do velmi malých prostor a vytvořit spojení s konkrétním posluchačem nebo posluchači, což je situace dříve neuskutečnitelná. Paprsek zvuku je směrový z devadesáti až devadesáti pěti procent. Dle serveru SoundDomes.com se aktuální ceny pohybují kolem 600 dolarů (1200,- Kč) za jeden Sound Dome o průměru 30 palců (76,2 cm). Audio Spotlight …„aneb zvuk z okolních reproduktorů je z 90% hluk“ (53) Tento výrobek byl poprvé publikován v roce 2004 v časopisu Exhibit Builder firmou Massachusetts Institute of Technology. Umožňuje uživateli nasměrovat zvuk do velmi malé oblasti místnosti. Paprsek zvuku je jen 18 až 24 palců (14,72 až 60,96 centimetrů) široký a může dosahovat vzdálenosti až 100 stop (30,48 metrů).

Obrázek 24: Ilustrace funkce reproduktoru Audio Spotlight (84)

Jakýkoliv zvuk, který mine posluchače, je pro ostatní přítomné v místnosti pouhým nežádoucím hlukem. V současnosti umožňují pouze systémy Audio Spotlight zaměřit zvuk na jednotlivého posluchače a při zachování ticha v okolí jej poskytnout pouze tam, kde je třeba. (54)

39

V posledním desetiletí našly patentované systémy směrového zvuku Audio Spotlight pro vysoce kvalitní, precizně soustředěný zvuk využití v nejrůznějších interiérech i exteriérech po celém světě – například v muzeích, na výstavách, v rámci reklamních spotů, v obchodech, čekárnách, apod. (54) Tyto systémy používají ultrazvukový paprsek jako "virtuální zdroj zvuku", který umožňuje dokonalé směrování. Obrázek 25 znázorňuje zvukové pole systému Audio Spotlight ve srovnání s teoreticky nejsměrovějším reproduktorem, resp. panelem, dómem nebo "sprchou" stejné velikosti. Z obrázku jasně vyplývá, že žádný konvenční reproduktor nemůže dosáhnout směrovosti systému Audio Spotlight. (54)

Obrázek 25: Srovnání Audio Spotlight s teoreticky nejsměrovějším reproduktorem (54)

40

4. Návrh řešení chytrého domu

Tato část projektu obsahuje v souladu s cíli projektu (1. Úvod) návrh na inovaci vybavení jednoho patra běžného domu takovým způsobem, aby ho bylo možné připojit k inteligentní centrále pomocí zapojení vybraných aktuálně dostupných technologií, které byly diskutovány v části předchozí. Jinými slovy bylo třeba zmapovat a vyčíslit náklady na vybavení potřebné k zajištění základních smyslů běžné domácnosti tak, aby byla schopna fungovat jako inteligentní. Jedná se o první patro rodinného domu postaveného na začátku 80. let. Skládá se z obývacího pokoje o rozměrech 8x3,6 metru, ložnice 5,4x3,3 metru, kuchyně 3,8x2,4 metru, koupelny 1,6x2,4 metru a předsíně 3,1x1,7 metru. Je obýváno dvěmi dospělými osobami. Během posledních let již byly dle potřeb uživatelů na patře zřízeny dvě klientské stanice internetového serveru, který je pro celý dům umístěn zatím provizorně ve sklepní místnosti. Všechna patra domu jsou propojena síťovými rozvody. To ulehčuje zapojení jakéhokoliv zařízení, které podporuje přenos informací po síti (např. IP kamery). Server je umístěn v nejnižším patře a i na toto místo je možné v budoucnosti umístit případnou centrální jednotu v případě, že by nebyl jako centrální jednotka použit samotný, aktuálně přítomný, server. Předkládaný projekt vyčísluje pouze náklady na pořízení potřebného nejnutnějšího vybavení domácnosti, ne stavební úpravy. Nicméně projekt je rozvržen tak, aby náklady na rekonstrukci byly minimální, nezahrnovaly úpravy dispozice bytu.

41

Obrázek 26: Výchozí dispozice projektu

42

4.1

Řeč

V zařizovaném podlaží (Obrázek 26) je výška místnosti 265cm. Předpokládáme-li průměrnou výšku obyvatele a jeho návštěvníků 173 cm (průměrná výška muže je udávána (55) 180 cm ženy 167cm), sníženou ještě o cca 15 cm na úroveň uší, dostáváme se k optimální komunikační výšce ve stoje v hodnotě kolem 160 cm od země a 105 cm od stropu. Výběr vhodných reproduktorů do inteligentního domu není při současné nabídce příliš složitý (3.2.4 Řeč). Technologie optimálního zaměřovaného zvuku je vcelku nová, a proto je výrobců velice málo. Jako vhodné bylo tedy v první fázi uvažováno o výše popsaných reproduktorech od společnosti Holosonic Research Labs a to konkrétně o typu AS-24 (Obrázek 27), který je díky své velikosti schopen pokrýt větší část ozvučované místnosti (Tabulka 4). Tabulka 4: Směrové reproduktory

Výrobce Holosonic Research Labs Holosonic Research Labs

Typ

Šířka x Výška (cm)

Tloušťka (cm)

Váha (kg)

AS-16

40 x 40

1

2,5

AS-24

60,3 x 60,3

1

6

Zvukový výstup (dB) 85 @ 1kHz 100 @ 4kHz 85 @ 1kHz 100 @ 4kHz

Ačkoliv jsou oba reproduktory schopny zvuk reprodukovat až na vzdálenost 200 metrů, je výkon obou směrových reproduktorů nejvyšší ve vzdálenosti 1-2 metry, tedy optimální i do obytných

místností.

V této

vzdálenosti

od

reproduktoru je možné, dle ilustrace (Obrázek 28), zvuk zachytit v kružnici o poloměru 60 cm se středem ve

středu

reproduktoru.

Počet

potřebných

reproduktorů ilustruje Tabulka 5 a Obrázek 29.

Obrázek 27: Holosonic AS-24 (56)

43

Obrázek 28: Ilustrace šíření zvuku od reproduktorů AS-16 a AS-24 (Zdroj: (57))

Tabulka 5: Počet směrových reproduktorů

Místnost

Určení

1

Obývací místnost Ložnice Předsíň Kuchyň Koupelna

2 3 4 5 CELKEM

Počet na šířku místnosti 4

Počet na délku místnosti 9

Celkem na plochu místnosti 36

3 2 4 1

6 3 2 2

18 6 8 2 70

44

Obrázek 29: Grafické znázornění rozmístění směrových reproduktorů v patře

Celkový počet směrových reproduktorů potřebných pro ideální pokrytí daného patra rodinného domku je 70. Při doporučené maloobchodní ceně 37.500,- Kč za kus by investice činila 2.625.500,- Kč. Tato investice může být pro někoho zajímavá a zajistí téměř dokonalou směrovost zvuku, bohužel pro běžnou domácnost se jedná o částku nedostupnou. Proto je zde navržena alternativa v použití reproduktorů všesměrových, které mají výhodu potřeby nižšího počtu pro pokrytí stejné velikosti místností a zároveň značně nižší ceny. V případě potřeby je lze 45

v budoucnosti kombinovat i s několika směrovými reproduktory, v současné době si investor jejich použití nepřeje. Jednou ze společností, která vyrábí designově dobře zvládnuté reproduktory pro chytré domácnosti, je například firma Stealth Acoustics. V tabulce č. 6 jsou shrnuta data vybraných všesměrových reproduktorů vyráběných touto firmou. Pro zařizované patro byly vybrány cenově nejvýhodnější reproduktory LR6. Cena za pár se pohybuje kolem 12 000,- Kč dle kurzu eura. Na pokrytí patra by v případě použití těchto všesměrových reproduktorů stačilo 9 kusů, tedy 5 balení (Obrázek 30, Tabulka 7). Celková investice by tedy činila 60 000,- Kč. Při použití běžně dostupných méně kvalitních reproduktorů s cenou kolem 1 000,- Kč za kus by bylo možné náklady dále minimalizovat, avšak výrazně na úkor kvality a designu.

Tabulka 6: Všesměrové reproduktory

Výrobce

Typ

Šířka x Výška (cm)

Tloušťka (cm)

Váha (kg)

Stealth Acoustics

LR4G

40,3 x 86,3

6,2

12,5

Stealth Acoustics

LR3G

40,3 x 76,2

6,2

10

Stealth Acoustics

LR8G

40,3 x 55,9

6,2

6,6

Stealth Acoustics

LR6

40,3 x 30,3

7,6

4,3

Stealth Acoustics

SLR8G

40,3 x 55,9

6,2

4,3

Stealth Acoustics

B22G

40,3 x 55,9

6,2

6,9

Stealth Acoustics

B30G

40,3 x 76,2

6,2

9,5

Stealth Acoustics

Image II

30,2 x 71,1

8,3

11,8

Zvukový výstup (dB) 65 @ 1kHz 75 @ 4kHz 70 @ 1kHz 76 @ 4kHz 63 @ 1kHz 72 @ 4kHz 67 @ 1kHz 73 @ 4kHz 66 @ 1kHz 72 @ 4kHz 67 @ 1kHz 77 @ 4kHz 42 @ 1kHz 0 @ 4kHz 0 @ 1kHz 0 @ 4kHz

46

Obrázek 30: Grafické znázornění rozmístění všesměrových reproduktorů v patře

Tabulka 7: Počet všesměrových reproduktorů

Místnost 1 2 3 4 5 CELKEM

Určení Obývací místnost Ložnice Předsíň Kuchyň Koupelna

Počet reproduktorů 3 2 1 2 1 9

47

4.2

Zrak

Nejvhodnější volbou by bylo umístění kamer s technologií 3D do všech kritických míst, a to ať už kvůli jednoduššímu zpracování obrazu, tak i kvůli systému vyhledávání osob v místnosti. Jak je výše uvedeno a zdůvodněno, je pro chytrý dům nejlepší volbou použití kamer digitálních, které však bohužel svojí cenou převyšují finanční možnosti běžné rodiny, a proto je možné použít i větší počet běžnějších 2D kamer. Z finančního hlediska byla zvolena varianta použití kamer bez technologie 3D a doplnění scházejících informací z dalších kamer rozmístěných po místnostech. Při pokrytí místnosti vycházíme primárně z povahy místnosti a její velikosti. Mohlo by se zdát, že větší počet kamer není na škodu, ale vždy si musíme uvědomit, že kamery mají svoji spotřebu elektrické energie a čím větší je počet kamer, tím také rostou nároky na výkon hlavního serveru zachycujícího polohu obyvatel a také na velikost úložiště, kde jsou případné videozáznamy umístěny. Jak vyplývá z obrázku (Obrázek 31), stačí při zvážení předchozích zásad pro pokrytí užitné plochy místností celkem 11 kamer – viz Tabulka 8.

Tabulka 8: Počet kamer

Místnost 1 2 3 4 5 CELKEM

Určení Obývací místnost Ložnice Předsíň Kuchyň Koupelna

Počet kamer 4 2 2 2 1 11

48

Obrázek 31: Grafické znázornění rozmístění kamer v patře

V aktuální chvíli je na trhu dostupná 3D IP kamera například od společnosti Digiop (Obrázek 33), která je určena pro fixní upevnění, avšak její cena se pohybuje kolem 45 000,- Kč. Praktičtějším způsobem je využití 3D webkamer, jako je například kamera Minoru3D (Obrázek 32), která stojí přibližně 1 000,- Kč.

Obrázek 32: Minoru3D (58)

49

V případě použití 11 kamer s 3D technologií by při doporučené maloobchodní ceně 45 000,Kč za kus byla celková investice 495 000,- Kč. V případě použití běžných kamer bez 3D technologie by byla cena nižší, tedy při doporučené maloobchodní ceně 10 000,- Kč za kus by celková investice činila 110 000,- Kč.

Obrázek 33: Digiop 3D Camera (59)

50

4.3

Sluch

Na rozdíl od řeči domu, která je zabezpečována vhodně umístěnými reproduktory, je sluch zprostředkováván mikrofony. Jejich výběr a umístění je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících komplexní funkčnost chytré domácnosti, protože v případě špatné volby nebude dům v některých oblastech registrovat volbu uživatele, nebo mu nebude rozumět a v důsledku toho špatně spolupracovat. Rozsáhlý teoretický úvod do teorie i praxe mikrofonů je uveden v kapitole 3.2.2 Sluch, kde lze nalézt důležité podklady pro správný výběr mikrofonu. Je nutné zdůraznit, že na rozdíl od lidského ucha, které je většinou schopné zaznamenat frekvence od 20Hz do 20kHz s největším rozlišovací schopností v pásmu přibližně od 300Hz do 10kHz, se lidská řeč pohybuje nejčastěji v rozmezí 300Hz až 3kHz, ale je možné dosáhnout i na hranici 50Hz. Během testování bylo zjištěno, že pro rozpoznávání hlasu jsou nejdůležitější frekvence mezi 300Hz a 3,4kHz (60). V tomto případě proto zcela postačí mikrofon AUDIX M70, který splňuje požadovaný frekvenční rozsah a je již připraven na instalaci do stropu nebo zdí. Na obrázku (Obrázek 34) jsou graficky znázorněny podklady pro výpočet velikosti plochy snímané mikrofonem.

Obrázek 34: Ilustrace oblasti snímání zvuku mikrofonem

51

Uvažujeme-li pravoúhlý trojúhelník o přeponě „s“, odvěsnách „h“ a „r“ a víme-li, že při výšce místnosti 265 cm (veličina h) je úhel snímání mikrofonu (ϑ) = 45 stupňů, pak odvěsna r = 110cm. (61) Průměr snímané oblasti u země je tedy 220cm. Dostatečné pokrytí plochy patra zajistí dle předchozího výpočtu celkový počet 17 stropních mikrofonů (Tabulka 9, Obrázek 35). Zvolený typ AUDIX M70 stojí dle kurzu dolaru cca 9 500,Kč, celková cena 161 500,- Kč.

Tabulka 9: Počet mikrofonů

Místnost 1 2 3 4 5 CELKEM

Určení Obývací místnost Ložnice Předsíň Kuchyň Koupelna

Počet mikrofonů 8 5 1 2 1 17

52

Obrázek 35: Grafické znázornění rozmístění mikrofonů v patře

53

4.4

Dotykové panely

V této kapitole je řešeno jednak vhodné umístění pro dotykové panely, popsané podrobně v kapitole 3.1.1., jednak jejich design, který výrazně ovlivňuje komfort ovládání uživatelem. Vhodné umístění dotykových panelů je velice problematické. V případě, že by se jednalo o ovladače přenosné, je vše v pořádku. Pokud však budeme mluvit o ovladačích zabudovaných do struktury domu, je vhodné umístění klíčové. Místo, kde bude panel umístěn, by mělo být dobře přístupné a viditelné z jakéhokoliv místa v místnosti. Také je však třeba vzít v úvahu, že není možné s takto zabudovaným panelem později hýbat a tím je například omezena možnost rozestavení nábytku v domácnosti. Vhodná místa jsou tedy taková, kde do budoucna nejsou pravděpodobné stavební úpravy, nebo zastavění nábytkem. Dalším kritériem je dostupnost a viditelnost. Panel by měl být umístěn na výšku tak, aby byl ve výšce očí obyvatel (tj. cca 160 cm od země a 105 cm od stropu jako v případě reproduktorů, viz. Kapitola 4.1), aby nebylo nutné se k němu shýbat, či k němu vzhlížet. Po zvážení všech těchto aspektů bylo vytipováno v každé místnosti jedno či dvě místa, kde by mohly být panely umístěny (Tabulka 10, Obrázek 36). Tabulka 10: Počet dotykových panelů

Místnost 1 2 3 4 5

Určení Obývací místnost Ložnice Předsíň Kuchyň Koupelna

Počet panelů 2 2 1 2 1

Do místnosti č. 1, obývacího pokoje, byl umístěn panel v dosahu stávajícího internetového pracoviště a na pravou stěnu za dveře kde jsou uživatelé již zvyklí na ovládání světel místnosti. V místnosti č. 2, ložnici, je ovládací panel umístěn ze stejného důvodu u dveří a na protější stěnu, kde umožňuje ovládání z lůžka. 54

Do místnosti o rozměrech pouhých 3,1x1,7 metru, sloužící jako předsíň, stačí nainstalovat jen jeden panel a to po levé straně vstupu na patro. V kuchyni, místnost č. 4, bylo vybráno jednak specifické místo na výběžku zdiva, ve kterém je umístěn komín. V této oblasti není a ani v budoucnu nebude možné ponechat žádný nábytek, a proto je vhodná pro umístění ovládacího dotykového panelu. Druhý panel by měl být lokalizován na jednu z protilehlých stěn bez okna, záleží na dispozici kuchyňských skříněk. Při jejich současném rozložení je preferována pozice na obvodové zdi. Stejně jako do předsíně není nutné do nejmenší místnosti č. 5 o velikosti 1,6x2,4 metru instalovat více než jeden panel. Současné vybavení vestavěnými nikami neumožňuje jinou situaci než do místa za dveřmi, avšak při plánované změně dveří na zásuvné bude pozice plně vyhovující.

55

Obrázek 36: Grafické znázornění rozmístění dotykových panelů v patře

Druhým, neméně důležitým aspektem zabudování ovládacích panelů je jejich design, podrobně popsaný v kapitole 3.1.1.3 Je obecně známo, že design produktu výrazně ovlivňuje oblíbenost u zákazníka. Ten je schopen často ustoupit z požadovaných vlastností výrobku ve prospěch jeho vzhledu, nebo o vlastnostech produktu vůbec neví a pouze se orientuje na základě designu. Vzhledem k tomu, že stávající uživatelé nepreferovali žádný z nabízených 5 produktů, bylo snahou zjistit, kterému designu by dali přednost eventuální budoucí klienti návrháře chytrého domu přednost. Oslovil jsem proto 100 náhodně vybraných osob s úkolem vybrat jednu z předložených pěti výše uvedených eventualit do každé z předložených místností. Upozornil jsem je na to, že ve všech prostorech je třeba zajistit ovládání oken, dveří, osvětlení, hudby, televizí, počítačů a komunikace se zbytkem domu s tím, že: 56

•

Kuchyň je místo, kde se předpokládá využívat dotykového ovladače během přípravy pokrmů, konzumace, vyhledávání receptů a případném sledování multimediálního obsahu.

•

Obývák je místo, kde je dotykový ovladač využíván primárně k ovládání zábavního centra, okolních přístrojů a zbytku celého domu.

•

Koupelna je místo, kde je ovladač užíván zejména pro ovládání vyhřívání, osvětlení a hudby.

•

Pracovna je místo, odkud se předpokládá ovládání nejen lokálních zařízení jako je osvětlení, hudba, zatahování žaluzií apod., ale i vzdálených zařízení domu včetně bezpečnostních systémů.

•

Detašované pracoviště je místo, kde člověk tráví většinu pracovního času a chce mít dostupné informace o aktuálním stavu a dění v domácnosti s možností je aktivně ovlivňovat.

Výsledky ankety nebyly jednoznačné, jak vyplývá z následujících tabulek (Tabulka 11 až Tabulka 15).

57

Tabulka 11: Výsledky ankety pro oblast Dům - Kuchyň

Tabulka 14: Výsledky ankety pro oblast Dům - Pracovna

Dům - Kuchyň Pořadí Jméno

Dům - Pracovna Počet hlasů

Pořadí

Jméno

Počet hlasů

1.

INSIGHT HOME 40

1.

MY:RO

28

2.

Control 4

23

2.

LCARS

26

3.

THRONE

13

3.

THRONE

18

4.

LCARS

12

4.

INSIGHT HOME

15

5.

MY:RO

12

5.

CONTROL 4

13

Tabulka 12: Výsledky ankety pro oblast Dům - Obývák

Tabulka 15: Výsledky ankety pro oblast Pracovní prostředí - Práce

Dům - Obývák Pořadí

Jméno

Počet hlasů

1.

CONTROL 4

41

2.

INSIGHT HOME

30

3.

THRONE

11

4.

MY:RO

10

5.

LCARS

8

Produkční prostředí - Práce Pořadí

Jméno

Počet hlasů

1.

LCARS

49

2.

MY:RO

28

3.

INSIGHT HOME

13

4.

THRONE

7

5.

CONTROL 4

3

Tabulka 13: Výsledky ankety pro oblast Dům - Koupelna

Dům - Koupelna Pořadí

Jméno

Počet hlasů

1.

INSIGHT HOME

53

2.

MY:RO

21

3.

LCARS

12

4.

CONTROL 4

10

5.

THRONE

4

Anketa ukázala, že se lidem líbí různé designy ovládacích panelů do různých prostředí.

58

Znamená to, že lidé přemýšlí nad tím, jak a čím budou potřebné funkce ovládat, nebo jak rozsáhlé možnosti chtějí mít v daném místě dostupné. Tento fakt dává signál, že design ovládání by měl být proměnný, a tedy skinovatelný. To nabízí pouze některé firmy, které tyto ovladače vyrábějí. Nakonec byl vybrán produkt firmy Insight Home, který byl v anketě nejoblíbenější. Cena realizace tohoto systému firmou a jeho integrace do domu je přímo závislá na její rozsáhlosti, může se pohybovat od 230 000,- Kč až do 8 000 000,- Kč. Cena samotných panelů bez další práce odpovídá zhruba 110 000,- Kč

59

4.5

Souhrn

V předchozích kapitolách bylo na základě nabídky, užitečnosti a dostupnosti virtuálně vybaveno jedno běžné patro rodinného domku zařízením, nutným jako základ inteligentní domácnosti. Minimální cena při zachování dostatečné funkčnosti a kvality byla vyčíslena na 441 500,- Kč (Tabulka 16).

Tabulka 16: Náklady nutné pro vybavení inteligentní domácnosti

ZAŘÍZENÍ Reproduktory

Cena v Kč 60 000,-

Kamery

110 000,-

Mikrofony

161 500,-

Dotykové panely

110 000,-

CELKEM

441 500,-

Tato cena je na hranici finanční únosnosti průměrné domácnosti. Dá se předpokládat, že postupně bude se zvýšenou dostupností docházet k poklesu cen, avšak je třeba zvažovat i fakt, že se denně objevují nové technologie, jejichž cena je samozřejmě vždy pro jejich aktuálnost vyšší. Snížit velikost nákladů na chytré bydlení lze však již v současné době – například užitím volně dostupných jednoduchých technologických postupů či zavedením databází, v blízké budoucnosti užitečných při automatických nákupech. Praktické ukázky jsou uvedeny v následující kapitole.

60

5. Návrhy užití volně dostupných technologických postupů Z předchozí stati vyplývá, že pořízení komplexního vybavení domácnosti pro zabezpečení jejích „smyslových“ kontaktů s uživatelem je věc pro běžnou rodinu poměrně nákladná. V další stati jsou proto popsány dvě ukázky relativně jednoduchých volně dostupných postupů, které dokáží při minimálních nákladech již v současné době zvýšit komfort obyvatel domácnosti.

5.1

Arduino

“Aneb chytrý dům pro nemajetné“ Obrázek 37: Logo Arduino

Arduino je elektronická „open-source“ (otevřený software) platforma založená na flexibilním a snadno použivatelném hardwaru a softwaru. Je sice určen převážně pro umělce, návrháře, nadšence a zájemce o vytváření interaktivních přístrojů. Arduino vnímá prostředí tím, že získává informace z různých senzorů a může ho ovlivnit ovládáním světla, motorů a dalších pohonů. Mikrokontrolér na desce se programuje pomocí programovacího jazyka Arduino, který je založen na původním jazyku Wiring a vývojovém prostředí založeném na programu Processing. Arduino projekty mohou být užívány samostatně nebo mohou komunikovat se softwarem běžícím na počítači (např. Flash, Processing, MaxMSP). Desky mohou být sestaveny ručně, nebo je lze zakoupit již složené. Software lze stáhnout zdarma. Návrhy hardwaru (ve formátu CAD /computer-aided design/) jsou k dispozici pod open-source licencí a je možné je přizpůsobit individuálním potřebám.

61

Vývojové prostředí Programy pro Arduino lze psát stejně jako pro jakoukoli jinou desku s procesorem AVR, tedy v nástrojích pro tento procesor určených. Autoři Arduina však nechtěli zatěžovat zájemce o psaní softwaru assemblerem nebo jazykem C, proto zvolili poněkud jinou cestu. Pro Arduino lze vyvíjet aplikace v jazyce zvaném Arduino Programmable Language. Tento jazyk je založen na jazyce Wiring, což je jazyk vzniklý z „C“, odrážející specifické požadavky na vývoj software pro jednočipová zařízení. Dá se říci, že se jedná o „zjednodušené céčko“, kterému se naučí i člověk, který nemá k programování příliš blízko. (62)

Arduino IDE (Integrated development environment) K vytváření požadovaných programů slouží výše zmíněné vývojové prostředí (Obrázek 38). To je pro změnu založeno na (opět otevřeném) projektu Processing, což je nástroj používaný pro vizualizaci, animaci a řízení hardwaru přímo z prostředí osobního počítače. Na rozdíl od řady jiných kitů a vývojových prostředí je prostředí pro Arduino plně otevřené a není s ním problém ani v Linuxu. Instalaci popisuje přímo stránka Arduino on Linux. (62)

62

Obrázek 38: Vývojové prostředí Arduino

Programy Pro začátečníky je několik jednoduchých příkladů v přílohách (Příloha č.3: Jednoduché programy pro Arduino). Zde je prezentováno užití Arduina pro ovládání vybavení chytrého domu na modelu ovládání světelných RGB pásků. Nahrazuje obecně dostupný ovladač výkonnějším, s více možnostmi při ovládání.

63

Ovládání světelných RGB pásků Díky tomuto kódu je možné nahradit stávající ovladače pro LED (light-emitting diode) pásky Arduinem. Tím získáme mnohem větší flexibilitu, než jakou je jakýkoliv, dnes dostupný, analogový ovladač schopen poskytnout. Navíc je možné program propojit s jakoukoliv části ovládání domu a to včetně hlasového ovládání. Volba barvy nebo intenzity světla je potom velice jednoduchá. Potřebné vybavení dokumentované ilustračními obrázky: •

Deska Arduino

•

Led pásek

•

RGB (red, green, blue) zesilovač

• •

Kabely pro spojení Arduina se zesilovačem Kabely pro spojení zesilovače s led páskem

Pozn.: Zesilovač signálu RGB (viz foto) Na trhu se vyskytuje několik různých RGB zesilovačů, jež vyžadují různá zapojení.

64

Postup zapojení: 1. Kabely spojíme kontakty mezi Arduinem a zesilovačem dle následující tabulky: Arduino Pin 2 Pin 3 Pin 4 +5 nebo +3.3 Vin

Zesilovač B G R V+ (v případě zesilovče s PWM/TTL) V+ (v případě zesilovče bez PWM/TTL)

2. Kabely spojíme kontakty mezi zesilovačem a transformátorem / led páskou dle následující tabulky: Zesilovač Power Power +12-24V Output V+ Output R Output G Output B

Trafo / Led pásek Záporný pól (Trafo led pásku) Kladný pól (Trafo led pásku) Černý kabel led pásku Červený kabel led pásku Zelený kabel led pásku Modrý kabel led pásku

Ilustrace propojení:

Dalším krokem je nahrání příslušného kódu do Arduina: 1. Připojíme Arduino přes USB konektor k počítači 2. Spustíme vývojové prostředí Arduino 1.x 3. Zkontrolujeme nastaveni typu desky Arduina a portu pro připojení 4. Vložíme následující kód do vývojového prostředí 5. Nahrajeme program Popis jednotlivých kroků programu vysvětlen v komentářích v následujícím kódu. 65

int BluePin = 2; int GreenPin = 3; int RedPin = 4; int a = 2400; int b = 1200; int zap = 0; int vyp = 255;

// PWM Pin 2 na desce Arduino spojený s konektorem B na Input části zesilovače // PWM Pin 3 na desce Arduino spojený s konektorem G na Input části zesilovače // PWM Pin 4 na desce Arduino spojený s konektorem R na Input části zesilovače // Blue on Time

// Sets On Level 0 = 100% (Lower Number will be brighter) // Sets Off Level 255 = 0% (Higher Number will be dimmer)

//Základní nastavení Arduina void setup() { pinMode(BluePin, OUTPUT); pinMode(GreenPin, OUTPUT); pinMode(RedPin, OUTPUT); analogWrite(BluePin, vyp); analogWrite(GreenPin, vyp); analogWrite(RedPin, vyp);

// nastavení BluePinu (pinu 2) jako výstup // nastavení GreenPinu (pinu 3) jako výstup // nastavení RedPinu (pinu 4) jako výstup

} //Cyklus void loop() { // Test mode diody analogWrite(BluePin, zap); delay(a); analogWrite(BluePin, vyp); delay(b); // Test zelene diody analogWrite(GreenPin, zap); delay(a); analogWrite(GreenPin, vyp); delay(b); // Test cervene diody analogWrite(RedPin, zap); delay(a); analogWrite(RedPin, vyp); delay(b); // Svetle modra analogWrite(BluePin, zap); analogWrite(GreenPin, zap); delay(a); analogWrite(BluePin, vyp); analogWrite(GreenPin, vyp); delay(b); // Zluta analogWrite(RedPin, zap); analogWrite(GreenPin, zap); delay(a); analogWrite(RedPin, vyp); analogWrite(GreenPin, vyp); delay(b); // Fialova analogWrite(BluePin, zap); analogWrite(RedPin, zap); delay(a); analogWrite(BluePin, vyp); analogWrite(RedPin, vyp); delay(b); }

66

Ovládání světelných RGB pásků pomocí počítače Pro ovládání barvy za pomocí RGB pásku je potřeba zapojit Arduino, zesilovač, led pásek i transformátory podle přechozího návodu. Změní se program nahrávaný do Arduina a také bude nutné použít program v počítači pro komunikaci s Arduinem (viz. následný ilustrativní obrázek).

Kód pro Arduino: int BluePin = 2; int GreenPin = 3; int RedPin = 4; int zap = 0; int vyp = 255;

// PWM Pin 2 na desce Arduino spojený s konektorem B na Input části zesilovače // PWM Pin 3 na desce Arduino spojený s konektorem G na Input části zesilovače // PWM Pin 4 na desce Arduino spojený s konektorem R na Input části zesilovače // Sets On Level 0 = 100% (Lower Number will be brighter) // Sets Off Level 255 = 0% (Higher Number will be dimmer)

String charac_lus=""; int nb_charac=0; int pos_sep; String blue; String green; String red; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(BluePin, OUTPUT); pinMode(GreenPin, OUTPUT); pinMode(RedPin, OUTPUT); analogWrite(BluePin, vyp); analogWrite(GreenPin, vyp); analogWrite(RedPin, vyp);

// nastavení BluePinu (pinu 2) jako výstup // nastavení GreenPinu (pinu 3) jako výstup // nastavení RedPinu (pinu 4) jako výstup

analogWrite(BluePin, zap); delay(1000); analogWrite(BluePin, vyp); Serial.println("Ready"); }

67

void loop() { while (Serial.available() > 0) { delay(10); char charac = Serial.read(); charac_lus += charac; }

if ( (charac_lus.length() != nb_charac) && (charac_lus.length() > 0)) { pos_sep = charac_lus.indexOf(','); if (pos_sep == -1) { Serial.print("delimiter not found"); nb_charac = 0; charac_lus = ""; } else { red = charac_lus.substring(0, pos_sep); charac_lus = charac_lus.substring(pos_sep + 1, nb_charac - pos_sep); pos_sep = charac_lus.indexOf(','); green = charac_lus.substring(0, pos_sep); charac_lus = charac_lus.substring(pos_sep + 1, nb_charac - pos_sep); pos_sep = charac_lus.indexOf(','); blue = charac_lus.substring(0, pos_sep); Serial.print("Red: "); Serial.println(red); Serial.print("Green: "); Serial.println(green); Serial.print("Blue: "); Serial.println(blue); int r; char rarray[4]; red.toCharArray(rarray, sizeof(rarray)); r = atoi(rarray); int g; char garray[4]; green.toCharArray(garray, sizeof(garray)); g = atoi(garray); int b; char barray[4]; blue.toCharArray(barray, sizeof(barray)); b = atoi(barray); Serial.print("R: "); Serial.println(r); Serial.print("G: "); Serial.println(g); Serial.print("B: "); Serial.println(b); r = map(r, 255, 0, 0, 255); g = map(g, 255, 0, 0, 255); b = map(b, 255, 0, 0, 255); analogWrite(RedPin, r); analogWrite(GreenPin, g); analogWrite(BluePin, b); } } nb_charac=charac_lus.length(); charac_lus=""; }

68

Zdrojový kód programu pro počítač: using using using using using using using using using

System; System.Collections.Generic; System.ComponentModel; System.Data; System.Drawing; System.Linq; System.Text; System.Windows.Forms; System.IO.Ports;

namespace ArduinoLedStripControl { public partial class Form1 : Form { SerialPort sp = new SerialPort(); public Form1() { InitializeComponent(); try { sp.PortName = "COM4"; sp.Open(); sp.BaudRate = 9600; sp.Parity = Parity.None; sp.StopBits = StopBits.One; sp.DataBits = 8; sp.Handshake = Handshake.None; } catch (System.Exception ex) { } } void OdesliData() { string data = textBoxR.Text + "," + textBoxG.Text + "," + textBoxB.Text; textBoxString.Text = data; try { sp.Write(data); } catch (System.Exception ex) { textBoxString.Text = ex.Message; } } private void ColorWheel1_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e) { try { Bitmap CW1 = (Bitmap)ColorWheel1.Image; Color color = CW1.GetPixel(e.X, e.Y); textBoxVybiranaR.Text = color.R.ToString(); textBoxVybiranaG.Text = color.G.ToString(); textBoxVybiranaB.Text = color.B.ToString(); HoverColor.BackColor = color; } catch { } } private void ColorWheel2_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e) { try { Bitmap CW2 = (Bitmap)ColorWheel2.Image; Color color = CW2.GetPixel(e.X, e.Y);

69

textBoxVybiranaR.Text = color.R.ToString(); textBoxVybiranaG.Text = color.G.ToString(); textBoxVybiranaB.Text = color.B.ToString(); HoverColor.BackColor = color; } catch { } } private void ColorWheel1_MouseClick(object sender, MouseEventArgs e) { try { Bitmap CW1 = (Bitmap)ColorWheel1.Image; Color color = CW1.GetPixel(e.X, e.Y); textBoxR.Text = color.R.ToString(); textBoxG.Text = color.G.ToString(); textBoxB.Text = color.B.ToString(); SelectedColor.BackColor = color; OdesliData(); } catch { } } private void ColorWheel2_MouseClick(object sender, MouseEventArgs e) { try { Bitmap CW2 = (Bitmap)ColorWheel2.Image; Color color = CW2.GetPixel(e.X, e.Y); textBoxR.Text = color.R.ToString(); textBoxG.Text = color.G.ToString(); textBoxB.Text = color.B.ToString(); SelectedColor.BackColor = color; OdesliData(); } catch { } } private void buttonOff_Click(object sender, EventArgs e) { textBoxR.Text = "0"; textBoxG.Text = "0"; textBoxB.Text = "0"; //SelectedColor.BackColor = OdesliData(); } private void ButtonOdeslat_Click(object sender, EventArgs e) { string data = textBoxR.Text + "," + textBoxG.Text + "," + textBoxB.Text; textBoxString.Text = data; try { sp.Write(data); } catch (System.Exception ex) { textBoxString.Text = ex.Message; } } } }

70

5.2

Databáze potravin

Jednou z funkcí, kterou by měl být chytrý dům schopen autonomně zabezpečit, je automatické objednávání základních a oblíbených potravin, nebo alespoň upozornění na jejich nedostatek. Aby byl dům schopen potraviny rozeznávat, musí mít založenou databázi produktů a tuto průběžně aktualizovat na základě potravin, které byly právě nakoupeny. Informace o vybraných výrobcích lze jednak přehledně zobrazit na domácí konzoli, v budoucnu lze předpokládat, že v návaznosti na určité hypermarkety či speciální virtuální obchody i podle nastavených parametrů automaticky při nedostatku objednávat. Produkt, který již obdobné požadavky částečně splňuje, byl například představen společností LG na Consumer Electronics Show 2012 (CES) v Las Vegas. Jedná se o lednici LG Smart Manager, která je připojena na internet a komunikuje se vzdáleným serverem, na který mimo jiné ukládá aktuální stav obsahu lednice a stahuje recepty pro vaření. Navíc při zvolení receptu může lednice bezdrátově zapnout troubu, nastavit ji na správnou teplotu a nastavit časovač. Cena této lednice se má pohybovat kolem 60 000,- Kč, na našem trhu není zatím dostupná.

Obrázek 39: Lednice LG Smart Manager (86)

Předpokladem k výše uvedené funkci je sestavovat a průběžně aktualizovat databázi základních a oblíbených potravin domácnosti s cílem aktivně ji využívat ihned po zavedení této služby některou firmou (obchodním domem).

71

Informace vhodné k evidenci v domácí databázi potravin: • • • • • • • • •

Název výrobku Podnázev výrobku Značka výrobku Čárový kód výrobku Fotografie výrobku Složení výrobku Návod k přípravě výrobku Nutriční hodnoty výrobku A další případné informace (skladování)

V případě, že by obyvatel domu chtěl využívat tuto databázi ke sledování aktuálního množství potravin ve svém domě, je nutné, aby každá potravina byla po nákupu načtena do databáze. Existují tři způsoby, jak docílit zanesení potraviny do domácí databáze: a) Ručně b) Za použití čárového kódu c) Za použití RFID čtečky V prvním případě jde o nejsložitější způsob zadávání údajů, kdy je nutné daný výrobek v databázi ručně vyhledat a zadat počet produktů, který je nově zakoupen. Tento postup je časově náročný v případě snahy o zaznamenání většího množství potravin. Druhou možností je použití čárového kódu, tedy informace, kterou má v dnešní době každý produkt na sobě uvedenu. Tento postup ale vyžaduje, aby byla dostupná čtečka čárových kódů a v případě, že nejsou údaje již v databázi uloženy a nejsou získávány z hromadné externí databáze, je nutné opět další údaje jako jméno a nutriční hodnoty ručně doplnit. Třetí možností je čtečka RFID (radio-frequency identification) kódu. Tento postup je nejjednodušší, protože takový kód může obsahovat všechna potřebná data v sobě a není proto nutné data získávat z internetu, nebo je zadávat. Je však nutné, aby každý výrobek byl opatřen RFID čipem, který všechny tyto údaje ponese, což zatím není zatím ekonomicky výhodné pro výrobce.

72

Databáze na následujícím obrázku (Obrázek 40) byla vytvořena v databázi MySQL včetně webového rozhraní, díky kterému je možné informace o potravinách do databáze vkládat a získávat. Obrázek 40 ukazuje jednoduchý náhled na základní strukturu a stavební kámen navržené databáze potravin. Díky ní je možné všem spotřebičům i obyvatelům podávat požadované informace. V hlavní tabulce se shromažďují základní výše popsané informace o potravinách a další data jsou přesunuta do ostatních tabulek tak, aby bylo vyhověno normálním formám pro databáze.

73

Obrázek 40: Náhled databáze potravin

74

6. Závěr Stále se rozšiřující trh inteligentních budov jak u nás, tak ve světě inspiroval ke komplexní rešerši aktuálně dostupných technologií, které mitigují smysly člověka, s cílem vytvořit funkční řešení vybavení inteligentní domácnosti. V teoretické části (kapitola 2 a 3) autor vycházel ze své předchozí práce, ve které se již teorii inteligentních systémů věnoval, a detailně rozpracoval téma ideální funkcionality domu včetně jednotlivých „smyslových“ systémů. Každodenně aktualizované informace o nových možnostech v tomto oboru sice omezovaly výsledné výstupy, protože z hlediska limitů práce bylo třeba stále zužovat okruh sledovaných parametrů. Nicméně předkládaná data, dosud nikde ve své celistvosti nepublikovaná, a dobře uspořádaný přehled základních aktuálně dostupných prvků, které lze využít při „tvorbě inteligence“ domácnosti, jsou unikátní a mohou být účelně využita v praxi. Předpokladem dalšího využití je průběžná aktualizace získaných informací, který by mohl být umístěn na webové stránky a být užitečným podkladem při práci mnoha firem touto tématikou se zabývajících. Cílem praktické části (kapitola 4 a 5) bylo na základě předchozí rešerše navrhnout ekonomicky nejvýhodnější a přitom z hlediska obyvatel nejoptimálnější reálné řešení chytré domácnosti. Výsledkem je návrh nákupu potřebného vybavení (na jedno patro běžného domu z 80. let), které by simulovalo základní smysly domu jako partnera uživatele tak, aby je bylo možné připojit k inteligentní centrále a tím k jakýmkoliv dalším sítím. Cena vybavení se při zohlednění všech parametrů aktuálně pohybuje kolem 500 000,- Kč, což je přesně na hranici možností velké části domácností, plánujících přestavbu. Parafrází na svépomocnou výstavbu domů je část třetí, která ukazuje, jak je v současné době možné i s malou znalostí a zkušenostmi v oblasti informačních technologií a zejména pak za minimálních nákladů, aplikovat volně dostupné softwarové programy do domácnosti tak, aby byly předchůdci plnohodnotné inteligentní domácnosti, či aby se na ni připravovaly. Autor plánuje věnovat se problematice „chytrých domů“ teoreticky i prakticky i v budoucnosti. Teoretická stránka a možnosti jejích přínosů byly zmíněny výše, ohledně praktické stránky je v této oblasti rozhodně třeba šířeji rozpracovat a uvést do praxe lehce 75

aplikovatelné návody užití dalších technologií, například právě pro dálkové (bezkontaktní) ovládání domácích spotřebičů, jejichž užitečnost zde byla nastíněna.

76

Přílohy

77

Příloha č.1: Ukázky mikrofonů vhodných pro chytré domy

Obrázek 41: AKG CROWN PZM®-10/PZM®-10LL (63)

Obrázek 42: AKG CROWN PZM®-30D (64)

Obrázek 45: AKG CROWN PZM®-11 (67)

Obrázek 46: AUDIX M70 (68)

Obrázek 43: BeyerDynamic Classis OM 302 (65)

Obrázek 47: BeyerDynamic Classis OM 304 (69)

Obrázek 44: BeyerDynamic Classis BM 33 B/SW/W (66)

78

Příloha č.2: Lokální ovládání podle výrobců Control 4

Obrázek 48: Control4 - Hlavní menu (verze 2) (Zdroj: (70))

Obrázek 51: Control4 - Náhled kamery (Zdroj: (73))

Obrázek 49: Control4 - Spotřeba energie (Zdroj: (71))

Obrázek 52: Control4 - Ovládání kamery (Zdroj: (74))

Obrázek 50: Control4 - Nastavení místnosti (Zdroj: (72))

79

Insight Home

Obrázek 53: Insight Home - Výběr televizní stanice (Zdroj: (31))

Obrázek 54: Insight Home - Osvětlení (Zdroj: (31))

Obrázek 56: Insight Home - Kamerový systém (Zdroj: (31))

Obrázek 57: Insight Home - Interkom (Zdroj: (31))

Obrázek 55: Insight Home - Počasí (Zdroj: (31))

80

MY:RO

Obrázek 58: MY:RO - Stav počasí(Zdroj: (33))

Obrázek 61: MY:RO - Náhled kamery (Zdroj: (33))

Obrázek 62: MY:RO - Nastavení aplikace (Zdroj: (33)) Obrázek 59: MY:RO – Ovládání hudby(Zdroj: (33))

Obrázek 60: MY:RO - Spotřeba energie (Zdroj: (33))

Obrázek 63: MY:RO - Klávesnice na obrazovce (Zdroj: (33))

81

THRONE

Obrázek 64: THRONE - Ovládání prostředí (Zdroj: (34))

Obrázek 65: THRONE - Ovládání zařízení (Zdroj: (36))

Obrázek 67: THRONE - Ovládání alarmu (Zdroj: (38))

Obrázek 68: THRONE - Ovládání televize (Zdroj: (39))

Obrázek 66: THRONE - Ovládání kamery (Zdroj: (37))

82

LCARS

Obrázek 69: LCARS – Itunes (75)

Obrázek 70: LCARS – Smartphone (76)

Obrázek 71: LCARS – Iphone (77)

Obrázek 72: LCARS - Chytrý dům (78)

83

Obrázek 73: LCARS - Chytrý dům 2 (79)

Obrázek 74: LCARS - Chytrý dům 3 (79)

84

Příloha č.3: Jednoduché programy pro Arduino Blikající dioda Jeden z nejjednodušších programů - způsob, jak rozblikat diodu zapojenou do Arduina Mega 2560. /* Blikajici LED * -----------* Rozblikani svetelne diody (LED), ktera musi byt pripojena * na digitalni pin 13 v zadanem intervalu */ int PinDiody = 13;

// LED dioda pripojena k pinu 13

void setup() { pinMode(PinDiody, OUTPUT); }

// nastaveni pinu na vystup

void loop() { digitalWrite(PinDiody, HIGH); // zapnuti diody delay(500); // cekani 500ms digitalWrite(PinDiody, LOW); // vypnuti diody delay(500); // cekani 500ms }

Ovládání motoru V chytrém domě je možné využit motory ve velkém množství zařízení – například ve ventilátoru, v drtiči na odpadky, mixéru nebo u motoru na roletách. Pro tento úkol je možné Arduino velice výhodně využít. Součástky: Arduino Uno

http://us.element-14.com/arduino/a000046/arduino-unoboard/dp/13T9285

USB Cable

http://us.element-14.com/jsp/search/productdetail.jsp?SKU=73H0884

Arduino Software http://arduino.cc/en/Main/Software Breadboard

http://us.element-14.com/jsp/search/productdetail.jsp?SKU=17C6965

.1uF capacitor

http://us.element-14.com/nichicon/uvz1h0r1mdd1td/capacitor-alumelec-0-1%C2%B5f-50v-radial/dp/65R3169

85

22uF capacitor

http://us.element-14.com/rubycon/50yk22m5x11/capacitor-alumelect-22uf-50v-radial/dp/38M6812

5V Regulator

http://us.element-14.com/jsp/search/productdetail.jsp?SKU=89K0746

9V Battery Clip

http://us.element-14.com/bud-industries/hh-3449/battery-clip-9vwire-lead/dp/34M2183

NPN Transistor

http://us.element-14.com/jsp/search/productdetail.jsp?SKU=18C9246

1k ohm Resistor

http://us.element-14.com/multicomp/mcf-0-25w-1k/resistor-carbonfilm-1kohm-250mw/dp/38K0327

1uF Capacitor

http://us.element-14.com/vishay-bccomponents/k105z205ve5th5/capacitor-ceramic-1uf-25v5vradial/dp/95C0982

1N4004 Diode

http://us.element-14.com/vishay-general-semiconductor/1n4004-e354/standard-diode-1a-400v-do-204al/dp/78K2126

IR

Distance http://us.element-14.com/sharp/gp20a41sk0f/dp/14N9318

Sensor Geared DC Motor http://solarbotics.com/products/gm8/ Servo Motor

http://www.sparkfun.com/products/9064

Jumper Kit

http://us.element-14.com/3m/923351-i/pcb-accessories/dp/65F2290

Roztočení a zastaveni motoru: //Program by Jeremy Blum //www.jeremyblum.com //Test Motor Speed Using a Transistor //Define Pins int motorPin = 9; void setup() { //Set the PWM Motor pin as an output pinMode(motorPin, OUTPUT); } void loop() { //Increase Motor Speed from 0 -> 255 for (int i=0; i<=255; i++) { analogWrite(motorPin, i); delay(10); }

86

delay(500); //Hold it! //Decrease Motor Speed from 255 -> 0 for(int i=255; i>=0; i--) { analogWrite(motorPin, i); delay(10); } delay(500); //Hold it! }

Otočení serva: //Program by Jeremy Blum //www.jeremyblum.com //Controls a Servo Motor //Include Servo Library #include <Servo.h> //Define Pins int servoPin = 9; //Create Servo Object Servo jeremysServo; void setup() { //Attaches the Servo to our object jeremysServo.attach(servoPin); } void loop() { //We can Turn a Servo to 180 degrees for (int i = 0; i <=180; i=i+20) { jeremysServo.write(i); delay(1000); } }

IR (Infra Red) Servo: //Program by Jeremy Blum //www.jeremyblum.com //Controls a Servo Motor using the info from an IR Distance Sensor //Include Servo Library #include <Servo.h> //Define Pins int servoPin = 9; int distPin = 0; //Create Servo Object Servo jeremysServo; void setup() { //Attaches the Servo to our object jeremysServo.attach(servoPin); }

87

void loop() { //Read the Distance Sensor and adjust values int dist = analogRead(distPin); int pos = map(dist, 0, 1023, 0, 180); //Turn the servo jeremysServo.write(pos); }

RFID (radio-frequency identification) čtecka //Jeremy Blum's Arduino Tutorial Series - Episode 12 - RFID Cards //Sample Code - RFID Code Reading //http://www.jeremyblum.com //Some Code Adapted from http://www.cooking-hacks.com //Code Updated on 1/21/2012 to comply with Arduino 1.0 Changes byte data[5]; //For holding the ID we receive int val = 0; byte jeremy[5] = {0x3E,0x00,0xFC,0xBD,0x88}; byte david[5] = {0x3E,0x00,0xFC,0xFF,0xA5}; void setup() { // Start serial port 19200 bps Serial.begin(19200); // Setting Auto Read Mode - EM4102 Decoded Mode - No password // command: FF 01 09 87 01 03 02 00 10 20 30 40 37 Serial.write(0xFF); //Header Serial.write(0x01); //Reserved Serial.write(0x09); //Length (Command + Data) Serial.write(0x87); //Command (0x87 sets auto mode behavior Serial.write(0x01); //Data 1: Enable Auto-Read Serial.write(0x03); //Data 2: Mode – Parity decoded – Manchester RF/64 Serial.write(0x02); //Data 3: Total number of block to be read (2) Serial.write((byte)0x00); //Data 4: No password expected Serial.write(0x10); //Data 5: Password byte 1 Serial.write(0x20); //Data 6: Password byte 2 Serial.write(0x30); //Data 7: Password byte 3 Serial.write(0x40); //Data 8: Password byte 4 Serial.write(0x37); //Checksum delay(500); while(Serial.available()>0) { Serial.read(); } Serial.println(); Serial.println("RFID module started in Auto Read Mode, Waiting for Card..."); } void loop() { val = Serial.read(); while (val != 0xff) { //On Successful read, first byte will always be 0xFF val = Serial.read(); delay(1000); } //we already read the header (0xff) Serial.read(); // reserved Serial.read(); // length Serial.read(); // command (indicates tag data)

88

data[0] = Serial.read(); data[1] = Serial.read(); data[2] = Serial.read(); data[3] = Serial.read(); data[4] = Serial.read(); Serial.read();

// // // // // //

we read data we read data we read data we read data we read data checksum

1 2 3 4 5

// Indentify RFID Card boolean j_card = true; boolean d_card = true; Serial.print("Card found - Code: "); for (int i=0; i<5; i++) { if (data[i] < 16) Serial.print("0"); Serial.print(data[i], HEX); //cross-check if (data[i] != jeremy[i]) j_card = false; if (data[i] != david[i]) d_card = false; } Serial.println(); if (j_card) Serial.println("Hello Jeremy!"); else if (d_card) Serial.println("Hello David!"); else Serial.println("Not Recognized! Get out of Here!"); Serial.println(); }

89

Bibliografie 1. Valeš, Miroslav. Inteligentní dům. Brno : ERA group spol. s.r.o., 2006. stránky 1-2. 807366-062-8. 2. PROFIMEDIA s.r.o. Komplexní řešení. PROFIMEDIA High End Audio Video. [Online] 15. 06 2012. [Citace: 15. 06 2012.] http://www.bowers-wilkins.cz/komplexni-reseni.php. 3. Průcha, Jan. Inteligentní dům. DigitálníDomácnost.cz. [Online] 24. 2 2012. [Citace: 10. 06 2012.] http://www.digitalnidomacnost.cz/inteligentni-dum/. 4. —. Inteligentní dům. digitalnidomacnost.cz. [Online] 23. 9 2009. [Citace: 3. 4 2012.] http://www.digitalnidomacnost.cz/inteligentni-dum/. 5. EKONOMICKÉ STAVBY s.r.o. Nízkoenergetický dům. EKONOMICKÉ STAVBY. [Online] 2009. [Citace: 21. 03 2012.] http://www.ekonomicke-stavby.cz/esp/prg_pnd.php. 6. JD dle knauf.de. Důležité termíny (Pasivní / Nízkoenergetický dům). Knauf. [Online] [Citace: 19. 03 2012.] http://www.knauf.cz/index.php?ID=1148. 7. Ateliér pasivních domů s.r.o. Nízkoenergetický dům. nizkoenergetickeapasivnidomy.cz. [Online]

2009.

[Citace:

15.

03

2012.]

http://www.nizkoenergetickeapasivnidomy.cz/index.php?text=nizkoenergeticky-dum. 8. —. Dům s energetickým přebytkem. Nízkoenergetické a pasivní domy. [Online] 2009. [Citace: 15. 03 2012.] http://www.nizkoenergetickeapasivnidomy.cz/index.php?text=dum-senergetickym-prebytkem. 9. inteligence.cz. inteligence.cz. inteligence.cz. [Online] 2007. [Citace: 13. 4 2012.] http://www.inteligence.cz. 10. Cinka, Libor. Analogové zlepšování paměti. CETROS. [Online] 8. 11 2011. [Citace: 8. 11 2011.] http://www.cetros.cz/pamet.htm. 11. Harper, Richard. Inside the smart home. London : Spinger-Verlag, 2003. stránky 202-203. 90

1-85233-688-9. 12. Rony. Funkcia, funkčnosť, súbor funkcií, funkcie a slovo funkcionalita v slovenskom jazyku.

Spravodaj.

[Online]

21.

02

2007.

[Citace:

07.

06

2012.]

http://spravodaj.madaj.net/view.php/2007/02-funkcia-funkcnost-subor-funkcii-funkcie-aslovo-funkcionalita-v-slovenskom-jazyku. 13. cesky-jazyk.okhelp.cz. Pravidla českého pravopisu online. Český jazyk. [Online] 2012. [Citace: 10. 06 2012.] http://cesky-jazyk.okhelp.cz/pravidla-pravopisu/index.php. 14. Kučera, Radek. Pojem funkční. ABZ slovník cizích slov. [Online] 2012. [Citace: 11. 06 2012.] http://slovnik-cizich-slov.abz.cz/web.php/slovo/funkcni. 15. —. Pojem ideální. ABZ slovník cizích slov. [Online] 2012. [Citace: 11. 06 2012.] http://slovnik-cizich-slov.abz.cz/web.php/slovo/idealni. 16. POWER products s.r.o. Dotykové senzory. power.cz. [Online] 2011. [Citace: 03. 01 2012.] http://www.power.cz/page/122_dotykove-senzory/. 17. Beyers, Tim. Innovation Series: Touchscreen Technology. The Motley Fool. [Online] 13. 02

2008.

[Citace:

14.

02

2012.]

http://www.fool.com/investing/general/2008/02/13/innovation-series-touchscreentechnology.aspx. 18. Elo Touch Solutions, Inc. Acoustic Pulse Recognition. Elo Touch Solutions. [Online] 2006. [Citace: 25. 04 2012.] http://media.elotouch.com/pdfs/marcom/apr_wp.pdf. 19. POWER products s.r.o. MicroTouch. power.cz. [Online] 2011. [Citace: 23. 07 2011.] http://www.power.cz/page/129_microtouch/. 20.

—.

EloTouch.

POWER

products.

[Online]

2011.

[Citace:

21.

01

2012.]

http://www.power.cz/page/130_elotouch/. 21. —. AccuTouch (five wire). POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] 22. —. IntelliTouch (SAW - Povrchová akustická vlna). POWER products. [Online] 2011. 91

[Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/145_accutouch/. 23. —. SecureTouch. POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/147_securetouch/. 24. —. ThruTouch (kapacitní technologie). POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/148_thrutouch/. 25. —. AcusticPulse (APR). POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/149_acusticpulse/. 26. —. CarrollTouch (infrared). POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/151_carrolltouch/. 27. —. Surface Capacitive (kapacitní). POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/page/152_surface-capacitive/. 28. Young, Indi. Mental Models - Alighing Design Strategy with Human Behavior. New York : Rosenfeld Media, 2008. stránky ix-x. 1-933820-06-3. 29.

Control4.

About

Us.

Control4.

[Online]

[Citace:

13.

04

2012.]

http://www.control4.com/about-us/. 30. —. Control4® 7" In-Wall Touch Screen with Camera. Control4. [Online] [Citace: 02. 04 2012.] http://www.control4.com/residential/products/interfaces/in-wall/7-in-wall-camera/. 31. Insight Home, a.s. Řídicí systém inHome AMX. Insight Home. [Online] 2012. [Citace: 16. 04 2012.] http://www.insighthome.eu/inHome.html. 32. Lorenzetti, Sergio. LCARS PANEL. axe-man.org. [Online] 2012. [Citace: 9. 7 2012.] http://www.axe-man.org/page.asp?lang=E&page=101. 33. Myro Control, LLC. MY:RO Control - Overview. MY:RO Control. [Online] 2012. [Citace: 03. 05 2012.] http://www.myrocontrol.com/overview.asp. 34. I-camp engineering. THRONE - Climate. THRONE - Building Management System. 92

[Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/climate.html. 35. —. THRONE - Light. THRONE - Building Management System. [Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/light.html. 36. —. THRONE - Mechanics. THRONE - Building Management System. [Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/mech.html. 37. —. THRONE - Access. THRONE - Building Management System. [Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/access.html. 38. —. THRONE - Alarm. THRONE - Building Management System. [Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/alarm.html. 39. —. THRONE - Audio\Video. THRONE - Building Management System. [Online] [Citace: 12. 05 2012.] http://tron-bms.com/audiovideo.html. 40. Crestron Electronics, Inc. E-control Overview. Creston. [Online] [Citace: 15. 10 2012.] http://www.crestron.com/products/e-control_for_browser_mobile_pda_pc_interfaces/. 41. DMDisplay. DMD Magic Glass. DMDisplay. [Online] 2012. [Citace: 4. 10 2012.] http://www.dmdisplay.com/product/P_MG01.asp. 42. Dmdisplay. DMD Office. YouTube. [Online] 09. 12 2011. [Citace: 19. 10 2012.] http://www.youtube.com/watch?v=wkTI_iqgjuM. 43. Lipsit, James. Open Air Microphones. Home automation. [Online] [Citace: 17. 5 2012.] http://james.lipsit.com/whole.htm. 44. Anderson, Richard. Microphone Basics Part 2. CCI Solutions. [Online] [Citace: 22. 8 2012.] http://www.ccisolutions.com/StoreFront/category/microphone-basics-part-2. 45. Mike. Microphones. The Online Film School. [Online] 5. 4 2008. [Citace: 16. 7 2012.] http://onlinefilmschool.blogspot.cz/2008/04/microphones_05.html. 46. ABB. The new ABB i-bus KNX Air Quality Sensor LGS/A . ABB. [Online] 2012. [Citace: 21. 93

10 2012.] http://www.abb.cz/cawp/seitp202/e08fbfb90cf9f2aec125786300312e2d.aspx. 47. KVM Choice Ltd. UPDS-10DCRIMS UPTIME DEVICES 10 Port Dry Contact. Environmental Monitoring

Sensor

.

KVM

Choice.

[Online]

2008.

[Citace:

24.

10

2012.]

http://www.kvmchoice.com/detail_switch.asp?id=11580. 48. directional-sound.com. Co je to směrový zvuk? Directional Sound. [Online] [Citace: 13. 9 2012.] 49.

—.

Sound

Dome.

Directional

Sound.

[Online]

[Citace:

13.

9

2012.]

http://www.directional-sound.com/cs/produkty-smerove-reproduktory/sound-domes. 50. The Recom Group, Inc. Mounts/Brackets. Sound Domes.com. [Online] 2005. [Citace: 5. 07 2012.] http://www.sounddomes.com/mounts.html. 51. Madrid, Joshua. Sound Walk 2010 - Liquid Sound Dome. Joshua Cain Madrid. [Online] 2012. [Citace: 2. 9 2012.] http://joshuacainmadrid.blogspot.cz/2010/10/sound-walk-2010liquid-sound-dome.html. 52. sdsulibrary. The Choice Is Yours. SDSU Library. [Online] 10. 11 2010. [Citace: 16. 7 2012.] http://sdsulibrary.wordpress.com/2010/11/10/the-choice-is-yours/. 53. Holosonic Research Labs, Inc. Index. Audio Spotlight. [Online] 2009. [Citace: 10. 11 2012.] http://www.holosonics.com/index.html. 54. ŠINDLER-CZ, s.r.o. Úvod. Audio spotlight. [Online] [Citace: 25. 08 2012.] http://smeroverepro.cz.uvirt23.active24.cz/cz/uvod. 55. Vignerová, J., Brabec, M. a Bláha, P. Two centuries of growth among Czech children and youth. Science Direct Jun;4(2):237-52. Epub 2005 Dec 20. Economics and Human Biology 4, 2006, Sv. 4, 1, str. www.sciencedirect.com. 56. Schweiger, Arlen. Holosonic Puts Listeners in the Audio Spotlight. Electronic House. [Online]

24.

10

2008.

[Citace:

18.

9

2012.]

http://www.electronichouse.com/article/holosonic_puts_listeners_in_the_audio_spotlight/. 94

57. McAllister, Patrick. HoloSonic Soundmasking. AVLELEC.com. [Online] [Citace: 13. 8 2012.] http://www.avlelec.com/HoloSonic.htm. 58. Alza.cz a.s. Minoru 3D Webcam. Alza.cz. [Online] 2012. [Citace: 3. 11 2012.] http://www.alza.cz/minoru-3d-webcam-5x-3d-bryle-cervena-d112561.htm. 59. DIGIOP, Inc. DIGIOP® 3D Cutting Edge Intelligent Video Analytics and People Counting. Digiop. [Online] 2012. [Citace: 2. 11 2012.] http://www.digiop.com/products/3d-camera. 60. Munir, Behzad. Voice Fundamentals - Human Speech Frequency. Unified Over IP. [Online] 10. 3 2012. [Citace: 28. 8 2012.] http://www.uoverip.com/voice-fundamentalshuman-speech-frequency/. 61. Babocký, Jiří. Pravoúhlý trojúhelník. [Online] 2008. [Citace: 21. 10 2012.] http://jurasnet.wz.cz/skolak/pTrojuhelnik.php. 62. Malý, Martin. Arduino: vývojový kit pro hrátky s hardware. Root.cz. [Online] 30. 9 2009. [Citace:

28.

6

2012.]

http://www.root.cz/clanky/arduino-vyvojovy-kit-pro-hratky-s-

hardware/. 63. AKG ACOUSTICS GMBH. CROWN PZM®-10/PZM®-10LL. AKG by Harman. [Online] 2012. [Citace:

22.

10

2012.]

http://www.akg.com/site/products/powerslave,id,1099,pid,1099,nodeid,2,_language,EN.ht ml. 64. —. CROWN PZM®-30D. AKG by Harman. [Online] 2012. [Citace: 22. 10 2012.] http://www.akg.com/site/products/powerslave,id,1098,pid,1098,nodeid,2,_language,EN.ht ml. 65. BeyerDynamic. Classis OM 302 . BeyerDynamic. [Online] 2012. [Citace: 22. 10 2012.] http://eastern-europe.beyerdynamic.com/shop/ct/conference-technology/productline/microphones/overhead-microphones/classis-om-302.html. 66. —. Classis BM 33 B. BeyerDynamic. [Online] 2012. [Citace: 22. 10 2012.] http://easterneurope.beyerdynamic.com/shop/ct/conference-technology/product95

line/microphones/overhead-microphones/bm-33-b.html. 67. AKG ACOUSTICS GMBH. CROWN PZM®-11. AKG by Harman. [Online] 2012. [Citace: 22. 10

2012.]

http://www.akg.com/site/products/powerslave,id,1100,pid,1100,nodeid,2,_language,EN.ht ml. 68.

Audix.

M70.

Audix

Microphones.

[Online]

2012.

[Citace:

22.

10

2012.]

http://www.audixusa.com/docs_12/units/M70.shtml. 69. BeyerDynamic. Classis OM 304. BeyerDynamic. [Online] 2012. [Citace: 22. 10 2012.] http://eastern-europe.beyerdynamic.com/shop/ct/conference-technology/productline/microphones/overhead-microphones/classis-om-304.html. 70. PEAK Software Corporation. Peak software. TED® Energy Monitor for Control4®. [Online] 2009. [Citace: 01. 04 2012.] http://www.peaksoftwarecorp.com/index-2.html. 71. Snyder, Everett. APOGEE Interactive and Control4 Connect Consumers to Smart Grid. Protool

reviews.

[Online]

06.

01

2010.

[Citace:

02.

04

2012.]

http://www.protoolreviews.com/news/industry/apogee-interactive-control4-smart-grid. 72. Chaunkaria, Vimal. Use I phone AS Remote Control. Syshacks. [Online] 11. 06 2010. [Citace: 03. 04 2012.] http://www.syshacks.com/showthread.php/14492-Use-I-phone-ASRemote-Control-Aplication. 73. Admin. Control4 for iPad Home Control with VoIP calling & Wi-Fi. Blogspot. [Online] 12. 05 2010. [Citace: 04. 04 2012.] http://apple-ipad-tablet-help.blogspot.cz/2010/05/control4for-ipad-home-control-with.html. 74. EH Publishing. Control4 - IP Camera Integration. Electronic House. [Online] 2007. [Citace: 12. 04 2012.] http://www.electronichouse.com/slideshow/products/1757/370. 75. Audersetz, Robert. LCARS RA 09. Audersetz.net. [Online] 2005. [Citace: 17. 6 2012.] http://audersetz.net/projects/lcars.php.

96

76.

iHTiF.

Lcars.

Hackthatifone.

[Online]

15.

5

2009.

[Citace:

27.

6

2012.]

http://hackthatifone.com/htifrepo/lcars/. 77. Hytok. iPhone LCARS. Flickr. [Online] 22. 9 2007. [Citace: 27. 6 2012.] http://www.flickr.com/photos/hytok/1423066835/. 78. Staff. Incredible Star Trek Home Computer System. Techeblog. [Online] 24. 11 2010. [Citace: 28. 6 2012.] http://www.techeblog.com/index.php/tech-gadget/incredible-star-trekhome-computer-system. 79. Springwald Software. LCARS Haussteuerung. Springwald Software. [Online] 2008. [Citace: 27. 6 2012.] http://www.springwald.de/web/Beitrag/LCARS-Haussteuerung-im-StarTrek-Look/. 80. Ausig, Robertt. Control4. Robertt Aussig. [Online] 2012. [Citace: 18. 05 2012.] http://www.roberttaussig.co.uk/assets/1536/control4-post.jpg. 81. POWER products s.r.o. ELO - dotykové senzory. POWER products. [Online] 2011. [Citace: 21. 01 2012.] http://www.power.cz/dotykove_senzory_elo/. 82. Verrengia, Joe. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. National Renewable Energy

Laboratory.

[Online]

22.

1

2010.

[Citace:

13.

7

2012.]

http://www.nrel.gov/news/features/feature_detail.cfm/feature_id=1555?print. 83. Crestron Electronics, Inc. E-control - XPanel IE. Creston. [Online] [Citace: 15. 10 2012.] http://www.crestron.com/products/econtrol_for_browser_mobile_pda_pc_interfaces/xpanel_ie.asp. 84. Janssen, Marc. Put sound where you want it! Ecophon Acoustic Bulletin. [Online] 2. 9 2008.

[Citace:

3.

8

2012.]

http://www.acousticbulletin.com/EN/2008/09/put_sound_where_you_want_it.html. 85. Sontay Ltd. GS Air Quality, Carbon Dioxide/RH & T & Gas Sensors . Sontay. [Online] 2012. [Citace: 23. 10 2012.] http://www.sontay.com/products/air-quality-and-gas-detection/airquality-and-gas-sensors. 97

86. Hinson, Tamara. High-tech kitchen gadgets. MSN Tech. [Online] 2. 1 2012. [Citace: 3. 11 2012.] http://tech.uk.msn.com/features/high-tech-kitchen-gadgets.

98

Seznam obrázků Obrázek 1: Dotykový panel (Zdroj: (19)) .................................................................................. 14 Obrázek 2: Control4 - Hlavní menu (verze 1) (Zdroj: (30)) ....................................................... 20 Obrázek 3: Insight Home - Hlavní menu (Zdroj: (31)) .............................................................. 20 Obrázek 4: LCARS (32) .............................................................................................................. 21 Obrázek 5: MY:RO - Nastavení zabezpečení (Zdroj: (33)) ........................................................ 22 Obrázek 6: THRONE - Ovládání světla (Zdroj: (35)) .................................................................. 23 Obrázek 7: DMDisplay – vrstvy (41) ......................................................................................... 26 Obrázek 8: DMDisplay – zataženo (42)..................................................................................... 27 Obrázek 9: DMDisplay - polozataženo (42) ............................................................................. 27 Obrázek 10: DMDisplay - rozataženo (42) ............................................................................... 27 Obrázek 11: Všesměrový mikrofon z boku (44) ....................................................................... 31 Obrázek 12: Cardioidní mikrofon z boku (44) .......................................................................... 31 Obrázek 13: Supercardioidní mikrofon z boku (44) ................................................................. 32 Obrázek 14: Supercardioidní mikrofon ze shora (45)............................................................... 32 Obrázek 15: Hypercardioidní mikrofon ze shora (45) .............................................................. 32 Obrázek 16: Bidirectional mikrofon ze shora (45).................................................................... 32 Obrázek 17: ABB Air Quality Sensor LGS/A (46) ....................................................................... 34 Obrázek 18: Sontay GS-CO2-AQ-RHT-W (75) ........................................................................... 34 Obrázek 19: 10 Port Dry Contact RIMS (Remote Intelligent Multi Sensor®) (47) .................... 35 Obrázek 20: Sound Dome (50) ................................................................................................. 38 Obrázek 21: Sound Dome – stan (51) ....................................................................................... 38 Obrázek 22: Sound Dome pro poslech televize (52) ................................................................ 38 Obrázek 23: Sound Dome pro dva posluchače (52) ................................................................. 38 Obrázek 24: Ilustrace funkce reproduktoru Audio Spotlight (72) ............................................ 39 Obrázek 25: Srovnání Audio Spotlight s teoreticky nejsměrovějším reproduktorem (54) ...... 40 Obrázek 26: Výchozí dispozice projektu ................................................................................... 42 Obrázek 27: Holosonic AS-24 (56) ............................................................................................ 43 Obrázek 28: Ilustrace šíření zvuku od reproduktorů AS-16 a AS-24 (Zdroj: (57)) .................... 44 Obrázek 29: Grafické znázornění rozmístění směrových reproduktorů v patře ...................... 45 Obrázek 30: Grafické znázornění rozmístění všesměrových reproduktorů v patře ................ 47 Obrázek 31: Grafické znázornění rozmístění kamer v patře .................................................... 49 Obrázek 32: Minoru3D (58) ...................................................................................................... 49 Obrázek 33: Digiop 3D Camera (59) ......................................................................................... 50 Obrázek 34: Ilustrace oblasti snímání zvuku mikrofonem ....................................................... 51 Obrázek 35: Grafické znázornění rozmístění mikrofonů v patře ............................................. 53 Obrázek 36: Grafické znázornění rozmístění dotykových panelů v patře................................ 56 Obrázek 37: Logo Arduino ........................................................................................................ 61 Obrázek 38: Vývojové prostředí Arduino ................................................................................. 63 Obrázek 39: Lednice LG Smart Manager (85)........................................................................... 71 Obrázek 40: Náhled databáze potravin .................................................................................... 74 Obrázek 41: AKG CROWN PZM®-10/PZM®-10LL (63) .............................................................. 78 Obrázek 42: AKG CROWN PZM®-30D (64) ............................................................................... 78 Obrázek 43: BeyerDynamic Classis OM 302 (65) ..................................................................... 78 Obrázek 44: BeyerDynamic Classis BM 33 B/SW/W (66) ......................................................... 78 Obrázek 45: AKG CROWN PZM®-11 (67) .................................................................................. 78 99

Obrázek 46: AUDIX M70 (68).................................................................................................... 78 Obrázek 47: BeyerDynamic Classis OM 304 (69) ..................................................................... 78 Obrázek 48: Control4 - Hlavní menu (verze 2) (Zdroj: (70)) ..................................................... 79 Obrázek 49: Control4 - Spotřeba energie (Zdroj: (71)) ............................................................ 79 Obrázek 50: Control4 - Nastavení místnosti (Zdroj: (72)) ........................................................ 79 Obrázek 51: Control4 - Náhled kamery (Zdroj: (73)) ................................................................ 79 Obrázek 52: Control4 - Ovládání kamery (Zdroj: (74)) ............................................................. 79 Obrázek 53: Insight Home - Výběr televizní stanice (Zdroj: (31)) ............................................ 80 Obrázek 54: Insight Home - Osvětlení (Zdroj: (31)).................................................................. 80 Obrázek 55: Insight Home - Počasí (Zdroj: (31))....................................................................... 80 Obrázek 56: Insight Home - Kamerový systém (Zdroj: (31)) .................................................... 80 Obrázek 57: Insight Home - Interkom (Zdroj: (31)) .................................................................. 80 Obrázek 58: MY:RO - Stav počasí(Zdroj: (33)) .......................................................................... 81 Obrázek 59: MY:RO – Ovládání hudby(Zdroj: (33)) .................................................................. 81 Obrázek 60: MY:RO - Spotřeba energie (Zdroj: (33)) ............................................................... 81 Obrázek 61: MY:RO - Náhled kamery (Zdroj: (33))................................................................... 81 Obrázek 62: MY:RO - Nastavení aplikace (Zdroj: (33)) ............................................................. 81 Obrázek 63: MY:RO - Klávesnice na obrazovce (Zdroj: (33)) .................................................... 81 Obrázek 64: THRONE - Ovládání prostředí (Zdroj: (34))........................................................... 82 Obrázek 65: THRONE - Ovládání zařízení (Zdroj: (36)) ............................................................. 82 Obrázek 66: THRONE - Ovládání kamery (Zdroj: (37)) ............................................................. 82 Obrázek 67: THRONE - Ovládání alarmu (Zdroj: (38)) .............................................................. 82 Obrázek 68: THRONE - Ovládání televize (Zdroj: (39)) ............................................................. 82 Obrázek 69: LCARS – Itunes (75) .............................................................................................. 83 Obrázek 70: LCARS – Smartphone (76) .................................................................................... 83 Obrázek 71: LCARS – Iphone (77) ............................................................................................. 83 Obrázek 72: LCARS - Chytrý dům (78) ...................................................................................... 83 Obrázek 73: LCARS - Chytrý dům 2 (79) ................................................................................... 84 Obrázek 74: LCARS - Chytrý dům 3 (79) ................................................................................... 84

100

Seznam tabulek Tabulka 1: Výrobci mikrofonů .................................................................................................. 33 Tabulka 2: Senzory prostředí 1 ................................................................................................. 36 Tabulka 3: Senzory prostředí 2 ................................................................................................. 36 Tabulka 4: Směrové reproduktory............................................................................................ 43 Tabulka 5: Počet směrových reproduktorů .............................................................................. 44 Tabulka 6: Všesměrové reproduktory ...................................................................................... 46 Tabulka 7: Počet všesměrových reproduktorů......................................................................... 47 Tabulka 8: Počet kamer ............................................................................................................ 48 Tabulka 9: Počet mikrofonů ..................................................................................................... 52 Tabulka 10: Počet dotykových panelů ...................................................................................... 54 Tabulka 11: Výsledky ankety pro oblast Dům - Kuchyň ........................................................... 58 Tabulka 12: Výsledky ankety pro oblast Dům - Obývák ........................................................... 58 Tabulka 13: Výsledky ankety pro oblast Dům - Koupelna ........................................................ 58 Tabulka 14: Výsledky ankety pro oblast Dům - Pracovna ........................................................ 58 Tabulka 15: Výsledky ankety pro oblast Pracovní prostředí - Práce ........................................ 58 Tabulka 16: Náklady nutné pro vybavení inteligentní domácnosti .......................................... 60

101