Digitalizacja jest obecna wszędzie: czy to w samochodzie, w biurze, w zakładzie produkcyjnym, czy w rezydencji prywatnej. Internet i smartfony „podbijają” nasz dom.

Nie jest to zaskakujące, ponieważ „inteligentne” bramy garażowe, drzwi wejściowe, okna lub rolety i systemy ochrony przeciwsłonecznej poprawiają efektywność energetyczną, komfort i bezpieczeństwo – szczególnie dla osób starszych lub osób niepełnosprawnych z ograniczeniami fizycznymi.

Ze względu na wygodę, łatwe otwieranie lub obsługę żaluzji, okien, drzwi, bram garażowych lub zastosowanie systemu zamka centralnego dla całego domu znajduje się na liście życzeń wielu osób.

Rys. 1. Funkcje inteligentnego domu z nowoczesnymi komponentami (pokaz specjalny ift na BAU 2019)

Bezpieczeństwo można poprawić, stosując systemy kontroli dostępu w drzwiach wejściowych lub czujniki wtargnięcia, ruchu lub zbicia szyby w oknach. Są one podłączone do systemu alarmowego i aktywują scenariusz wykrywania obecności włamywacza, gdy istnieje zagrożenie zidentyfikowane przez inteligentny system sterowania. Następnie włącza się światła w wybranych pokojach i otwiera rolety, aby zasymulować obecność ludzi – to odstrasza większość włamywaczy.

Zdrowszą jakość powietrza w pomieszczeniach uzyskuje się dzięki temu, że okna otwierają się automatycznie, jeśli czujniki sygnalizują przekroczenie dopuszczalnych wartości CO₂ lub wilgotności powietrza,

Ale okna są też automatycznie zamykane, jeśli powietrze zewnętrzne jest gorsze niż powietrze wewnętrzne lub jeśli grozi deszcz i burza. Jeśli sterowanie oknem jest połączone z systemem ogrzewania, co powoduje wyłączanie grzejników gdy okna są otwarte, to koszty ogrzewania można zmniejszyć nawet o 10%.

Rys. 2. Dzięki bezpłatnemu narzędziu IGT Smart Home Planner projektanci mogą określić swoje życzenia i priorytety dotyczące systemów Smart Home (Institute for Building Automation IGT)

Przy tak wielu opcjach ważne jest, aby klient lub użytkownik przeanalizowali i zdefiniowali swoje życzenia i oczekiwania, aby system został odpowiednio zaprojektowany. Narzędzie on-line Instytutu Techniki Budowlanej w Niemczech oferuje pomoc na stronie internetowej (www.igt-institut.de/Smart Home-fragebogen/).

Celem powinno być spowodowanie, aby codzienne życie mieszkańców było łatwiejsze, bezpieczniejsze i zdrowsze, a zaoszczędzony czas nie był „pochłaniany” przez skomplikowane operacje.

Wskazówki dotyczące projektowania okien i drzwi
Badanie przeprowadzone przez dział automatyki budynków na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Rosenheim pokazuje, że większość użytkowników chce funkcji inteligentnego domu, łatwych w użyciu i instalacji. Wyposażenie okien i drzwi w sterowane radiowo czujniki włamania i zbicia szyby nie wymagają układania kabli i szybko poprawiają bezpieczeństwo.

Dlaczego więc nie można by wyposażyć okien i drzwi w czujnik lub założyć w oknie klamkę, która wykrywają stan otwarty/zamknięty/uchylony, aktywuje alarm podczas próby włamania i zgłasza go w smartfonie?

Często używany i będący prawie standardem w luksusowych budynkach mieszkalnych jest łatwy dostęp przez drzwi wejściowe lub bramę garażową za pomocą zamka elektrycznego z silnikiem uruchamianym po otrzymaniu sygnału od sensorów.

Rys. 3. Okna i drzwi z funkcjami inteligentnego domu oferują wiele korzyści w zakresie zapewnienia podwyzszonego komfortu, bezpieczeństwa i jakości powietrza

Sensorami mogą być: czytnik odcisku palca, czytnik kodu numerycznego, chip radiowy – w tym z technologią komunikacji bliskiego pola (Near-Field-Communication Technik). Dostęp może być sterowany smartfonem lub głosem. Technologia inteligentnego domu działa obecnie niezawodnie i została przetestowana w wielu projektach.

Niektórzy dostawcy oferują produkty „Smart Home Ready”, dla których do rozpoczęcia działania wystarczy podłączenie do gniazdka elektrycznego znajdującego się w pobliżu – takim produktem mogą być automatyczne drzwi wejściowe.

Jednak dobrego, starego zamka mechanicznego z cylindrem blokującym nie powinno również zabraknąć, gdyż przyda się w przypadku awarii instalacji elektrycznej (brak prądu), akumulatora lub technologii.

Rys. 4. Inteligentna brama garażowa z czujnikiem ruchu na podczerwień, alarmem przeciwwłamaniowym, laserem pozycji parkowania i innymi funkcjami (Teckentrup, pokaz specjalny ift R + T 2018)

Innym, ciekawym przykładem są inteligentne bramy garażowe ze zintegrowaną technologią czujników i sterowania. Dzięki temu brama garażowa w górnym segmencie jest otwarta, dopóki mokry samochód nie wyschnie, a czujnik wilgotności da „zielone światło” do „zamknięcia”.

Czujnik światła lub ruchu w połączeniu z czujnikiem podczerwieni wykrywa, czy nieznana osoba czy tylko kot jest w garażu i, jeśli to konieczne, włącza automatyczny alarm i wiadomość dla smartfona.

Zintegrowany czujnik laserowy stosowany do parkowania, zdalna konserwacja i oświetlenie LED uzupełniają pakiet podwyższonego komfortu. Zakupu należy dokonać od uznanych producentów z branży, którzy są obecni na rynku od wielu lat i tym samym gwarantują niezawodne dostawy części mechanicznych i elektronicznych.

Rys. 5. Napęd niskoenergetyczny w drzwiach wewnętrznych chroni przed zmiażdżeniem palców

W przypadku elementów z komponentami elektrycznymi, przy wyborze produktu należy wziąć pod uwagę następujące aspekty:

- Instalacja i konfiguracja powinna być przeprowadzona przy użyciu „plug and play” i być tak prosta, aby klient mógł obsługiwać ją samodzielnie po otrzymaniu instrukcji.

- Wysoka niezawodność i trwałość (gwarancja na części zamienne, serwis i aktualizacje) komponentów inteligentnego domu przez 10 do 15 lat, ponieważ żywotność okien i drzwi wynosi 20 do 30 lat.

- Wystarczająca długość kabla, która sięga do następnego gniazda elektrycznego.

- Prowadzenie kabli z zabezpieczonym przebiegiem w profilu okiennym bez załamań i ostrych krawędzi.

- Unikanie obciążeń rozciągających oddziałujących na kable, spowodowanych ruchami (projektowanie

- Ochrona wszystkich elementów elektrycznych przed wilgocią (ochrona przed kondensacją pary wodnej) zgodnie z wytycznymi ift EL 01 Elektronika w oknach, drzwiach i fasadach, ponieważ klasy ochrony IP nie uwzględniają ryzyka kondensacji.

Rys. 6. Podstawowe zagrożenia bezpieczeństwa związane z komponentami automatycznymi

Bezpieczeństwo użytkowania
Z prawnego punktu widzenia komponenty z napędem elektrycznym to także maszyny o specjalnych wymaganiach dotyczących bezpieczeństwa użytkowania. Bezpieczeństwo automatycznych drzwi obrotowych można zapewnić niedrogo w sektorze prywatnym, dzięki napędowi niskoenergetycznemu (Low-E), który ogranicza „energię uderzenia” skrzydła drzwi, a tym samym zapobiega ryzyku zmiażdżenia.

Zastosowanie czujników, które natychmiast zatrzymują skrzydło drzwi po wykryciu ludzi, zwierząt lub przedmiotów, zapewnia większe bezpieczeństwo. Elementy sterujące i zasilacze są często już zintegrowane z korpusem napędu, tworząc w ten sposób zamkniętą jednostkę, którą należy podłączyć tylko do kabla 230 V. Inne elementy elektryczne, które są podłączone do układu sterowania, mogą być obsługiwane przy użyciu bardzo niskiego bezpiecznego napięcia (SELV) – maks. napięcie do sterowania wynosi 60 V DC.

Ochronę przed ryzykiem kontuzji za pomocą czujników i kontroli można porównać z zadaniami bramkarza. Ten ostatni musi obserwować przebieg gry na całym polu. W przypadku zdarzeń w polu karnym zwiększa się gotowość operacyjna, a bramkarz staje się aktywny w obszarze sześciu metrów. W przypadku drzwi i bram system sterowania przyjmuje rolę bramkarza, który do śledzenia akcji używa czujników (barier świetlnych, podczerwieni, lasera itp.).

Zabezpieczenie przed kradzieżą danych i włamaniem
Bardzo ważnym pytaniem jest, gdzie przechowywane są dane oraz gdzie są systemy kontrolne i operacyjne. W przypadku Alexy firmy Amazon i innych systemów internetowych dane z czujników są wysyłane do zewnętrznego serwera, tam przetwarzane, a następnie przesyłane z powrotem do siłownika. Nie wiadomo, co dzieje się z danymi w drodze na serwer zewnętrzny i z powrotem.

Ponadto system inteligentnego domu działa tylko z istniejącym połączeniem internetowym. Dlatego systemy, w których inteligencja jest zintegrowana z wewnętrznym serwerem inteligentnego domu lub z samymi jednostkami sterującymi, są zasadniczo bezpieczniejsze. Jednak serwery zewnętrzne mogą być bardziej inteligentne, ponieważ wykorzystywane są przyzwyczajenia i dane wielu osób, a moc obliczeniowa jest większa.

W przypadku serwerów wewnętrznych sensowne może być również przesyłanie niektórych danych do bezpiecznego przechowywania w chmurze, na przykład plików wideo z kamer monitorujących. Umożliwia to dostęp do danych, nawet w przypadku awarii zasilania lub uszkodzenia serwera w czasie włamania.

Oczywiście, powstaje pytanie, w jaki sposób można zapobiec nieuprawnionym manipulacjom w systemie elektronicznego sterowania? Przykłady z branży motoryzacyjnej, takie jak wrażliwe na włamania systemy bezkluczykowe („keyless”) pokazują potencjalne ryzyko.

Włamywacze mogą również włamywać się do elementów odpornych na włamanie z komponentami elektromechanicznymi (kontrola dostępu, przełączniki kluczykowe itp.). Nadal nie ma jasnych wymagań dotyczących tego ryzyka włamania.

Dlatego ift Rosenheim opracował wytyczne ift EL-02, za pomocą których możliwa jest ocena systemów zamykania i dostępu lub identyfikacji (biometria). Wszystkie elementy elektroniczne muszą być chronione przed nieuprawnioną mechaniczną manipulacją i dekodowaniem sygnałów radiowych lub układów mikroprocesorowych.

Przetwarzanie elektroniczne sygnałów powinno zatem odbywać się „na miejscu“ w domu i być odpowiednio zabezpieczone. W przeciwnym razie „długie palce włamywacza” z elektronicznymi dekoderami mogą włamać sie do systemu.

Wytyczne dotyczące Smart Home z nowoczesnymi komponentami
Wytyczne techniczne EL-03/1 Inteligentny dom z nowoczesnymi komponentami żywo i zwięźle opisuje podstawy techniczne, korzyści i wymagania normatywne dotyczące planowania i użytkowania inteligentnego domu z oknami i drzwiami. Liczne tabele i wykazy kontrolne pomagają w wyborze odpowiednich systemów i wykonaniu pierwszych kroków na tym obiecującym rynku.

Artykuł powstał na podstawie wystąpienia na konferencji ift Rosenheim, Fenstertage 2019

Przedstawicielem Instytutu ift Rosenheim w Polsce jest Andrzej Wicha:  Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Benitz-Wildenburg
ift Rosenheim

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 02/2020