Hoe werkt een smarthomesysteem?
Via een smarthomesysteem kan werkelijk alle elektrische apparatuur in een woning worden geïntegreerd in één systeem. Verwarming, verlichting en verluchting zijn daarbij belangrijke aspecten. Maar wat houdt zo'n systeem in?
wat is een smarthome?
Verlichting, verwarming, ventilatie, energiemonitoring, audio, beveiliging of entertainment. Een smarthome kan alle functies waarbij elektriciteit centraal staat, integreren in één beheersysteem. Via dat systeem worden de elektrische toestellen bediend en bewaakt.
van DOMOTICA naar SMARTHOME
De termen 'smarthome' en 'domotica' worden vaak door elkaar gebruikt. Hoewel het centrale principe hetzelfde is, is er toch een miniem verschil. Waar domotica slaat op het automatiseren van de bediening van elektrische apparaten afzonderlijk, gaat het smarthome-principe nog een stapje verder naar een geïntegreerd systeem met een volledig universele bediening waarbij alles met elkaar verbonden kan worden.
het verschil met een klassieke installatie
KLASSIEKE ELEKTRISCHE INSTALLATIE
In een klassiek systeem vertrekken vanuit de zekeringskast 230V-kabels voor de netstroom richting de verschillende afnamepunten. Naar stopcontacten loopt de voedingskabel rechtstreeks, naar in- en uit te schakelen objecten, zoals een lamp of een rolluik, gebeurt dat via een schakelaar. In de regel worden per ruimte de stopcontacten of schakelaars aan elkaar gekoppeld in een groep.
Vanuit de zekeringskast gaat de voedingskabel naar het eerste stopcontact van een groep. Vanuit het eerste stopcontact vertrekt opnieuw een kabel naar het volgende stopcontact van de groep, en zo verder. Een groep mag bestaan uit maximaal acht stopcontacten of schakelaars. Door de kabel wordt er enkel stroom vervoerd. Bij een domoticasysteem is dit anders.
SMARTHOMESYSTEEM
In een smarthome-installatie worden, naast de voedingskabels, ook kabels voorzien voor het transport van data. Het gaat hier om groene buskabels of EIB-kabels. Het transport van data vindt plaats tussen de sensoren en de actoren. De sensoren sturen hun commando's naar de actoren, en via de programmering wordt bepaald wat welke actor doet indien er ergens een sensor wordt geactiveerd. In moderne smarthomesystemen kan data ook draadloos worden verzonden.
Als je een smarthome wilt maken van een woning met een klassieke elektrische installatie, is dit dus een stevige ingreep en vereist dit breekwerken. Een smarthome zoals hierboven beschreven is dan ook enkel een optie in een nieuwbouwsituatie of als je aan een totaalrenovatie of een ingrijpende energetische renovatie begint.
DRAADLOOS DATA OVERBRENGEN
Draadloze dataoverdracht in een smarthomesysteem kan op drie manieren gebeuren: via radiosignalen, via Zigbee of via Bluetooth. Overdracht via radiofrequentie met zender en ontvanger is de klassieke manier die vooral in oudere domotica-toepassingen werd gebruikt.
Tegenwoordig wordt er vaker ingezet op Zigbee, een geüpdatete radiofrequentietechnologie, waarbij alles draadloos met elkaar kan communiceren via een gateway, verbonden met het internet. Daarnaast wordt Bluetooth ook aangewend voor schakelaars, zodat je toestellen kan bedienen met je smartphone zonder internetverbinding.
SMARTHOME ZONDER BREEKWERK
Voor renovaties bestaat er een 'light' variant. Aanbieders van bekabelde smarthomesystemen bieden vaak ook slimme of geconnecteerde stopcontacten en schakelaars aan. Je kan hierop je elektrische apparaten aansluiten en deze op afstand aansturen. De mogelijkheden zijn weliswaar beperkter dan bij bedrade systemen.
Je kunt dit schakelmateriaal probleemloos verbinden met de aanwezige 'klassieke' bedrading. Hierdoor kun je de aangesloten apparaten op afstand bedienen via een app of een centrale. Je kunt bijna altijd het exacte verbruik in kWh aflezen via deze app. Dan spreekt men van een energiemanagementsysteem.
CENTRAAL OF DECENTRAAL?
In dit artikel gaan we dieper in op bekabelde, volledig geïntegreerde smarthomesystemen die in nieuwbouwwoningen of totaalrenovaties worden geïnstalleerd. Die kunnen we hoofdzakelijk opdelen in centrale en decentrale systemen. Ben je op zoek naar een oplossing voor een kleine renovatie? Lees dan hier verder.
CENTRAAL SMARTHOMESYSTEEM
OPBOUW
In centrale systemen bevindt het hart, ofwel de intelligentie van het smarthomesysteem, zich dichtbij of in de verdeelkast. Elke functie in het systeem heeft daar een eigen module (schakelmodules, dimmodules, meetmodules, ...).
De intelligentie bevindt zich in een centrale verwerkingseenheid (computerprocessor). Zowel de sensoren als de actoren zijn gekoppeld aan de centrale in een sterconfiguratie, wat betekent dat elke sensor of actor een rechtstreekse verbinding met de centrale heeft.
WERKING
De sensoren (zoals licht- of bewegingsdetectoren, maar ook manuele schakelaars vallen hieronder) vangen signalen op en geven die door aan de centrale. Dat gebeurt ofwel rechtstreeks ofwel via ingangsmodules. Ingangsmodules zijn een soort decoders die de signalen van de sensoren omzetten in commando's die begrijpbaar zijn voor de centrale.
De centrale activeert vervolgens de actoren (ook wel uitgangsmodules genoemd). De actoren interpreteren de signalen van de centrale en besturen, op basis van de informatie die ze ontvangen hebben van de centrale, de verlichting, verwarming, airco, stopcontacten, rolluiken enzovoort (bv. door het sluiten van een relaiscontact gaat een lamp branden).
CONCREET VOORBEELD
In een gebouw dat is uitgerust met een centraal smarthomesysteem, wordt het licht in de woonkamer automatisch aangeschakeld en wordt ook de verwarming hoger gezet wanneer er iemand binnenkomt, tenminste als het buiten kouder is dan 15 °C. In de woonkamer is een bewegingsmelder geïnstalleerd (sensor). Die is rechtstreeks aangesloten op de centrale. Het weerstation dat buiten aan de gevel hangt (sensor), is via een ingangsmodule verbonden met de centrale.
Vanuit de centrale worden twee uitgangsmodules (de actoren) gestuurd, één gekoppeld aan de verlichting, en één gekoppeld aan de klepsturing van de radiatoren in de woonkamer (de verbruikers).
Wanneer iemand in de woonkamer binnenkomt, verstuurt de bewegingsmelder een signaal naar de centrale. De centrale stuurt dat signaal door naar de actor, verbonden met de verlichting, die vervolgens de lichten inschakelt. Indien het weerstation aangeeft dat het buiten kouder is dan 15 °C, geeft de centrale ook een signaal aan de actor, verbonden met de klepsturing van de radiatoren. Die zet de kleppen open, waardoor de temperatuur in de woonkamer begint te stijgen.
Programmering
De programmering van het smarthomesysteem verloopt geheel via de centrale. In de centrale zit een module met een USB- of ethernetinterface, of een 'gateway to internet'. Via deze module wordt een computer aan de centrale gekoppeld, en met de juiste software wordt het programma voor de woning geschreven.
VOOR DE TOEKOMST
Smarthomesystemen laten tegenwoordig ook toe om in een later stadium aanpassingen te doen (zoals een sensor of een extra schakelaar toevoegen). Gezien elk signaal via de centrale of controller loopt, kan je wijzigingen of toevoegingen doen aan het systeem zonder bekabeling te moeten aanpassen.
DECENTRAAL domoticasysteem
OPBOUW
Bij een decentraal systeem zit de intelligentie in de sensoren en actoren zelf. Er is geen centrale verwerkingseenheid. Daarom wordt er hier ook veeleer gesproken van een domoticasysteem dan een smarthome. Elke sensor en actor beschikt over een eigen verwerkingseenheid (of processor).
De sensoren en actoren zijn in parallel aan elkaar gekoppeld op een centrale, intelligente kabel, bijvoorbeeld een buskabel (de opbouw van het systeem is parallel, vergelijkbaar met hoe stopcontacten en schakelaars in een klassiek systeem stroom krijgen van dezelfde zekering in de elektriciteitskast), of worden draadloos met elkaar verbonden. Belangrijk is dat de verwerkingseenheid van de componenten ook van een voeding wordt voorzien. Dat kan via een aparte kabel of via de intelligente kabel zelf.
Werking
De sensoren en actoren begrijpen elkaar, zonder dat een centrale als communicator moet worden ingezet. Zodra er een sensor wordt geactiveerd (er wordt bv. een drukknop ingedrukt), wordt er een signaal op de kabel gezet (of draadloos verstuurd), waarin het adres en het kanaal van de te responderen actor zitten. De actor pikt het signaal op en reageert zoals geprogrammeerd (bv. het contact openen om het licht uit te schakelen).
CONCREET VOORBEELD
In een woning met een decentraal domoticasysteem zakt de zonnewering als de temperatuur in de woonkamer hoger dan 21 °C is. De kamerthermostaat (sensor) is, net zoals de schakelaar van het zonneweringssysteem, aangesloten op de intelligente kabel van de domotica-installatie.
Wanneer er in de woonkamer een temperatuur van meer dan 21 °C wordt gemeten, wordt er een signaal op de kabel gezet (of wordt er draadloos een signaal verzonden). Zodra het signaal aankomt bij de schakelaar, pikt deze het op, waarna hij het contact openzet en de zonnewering naar beneden gaat.
Programmatie
Via een USB- of ethernetinterface, of via een gateway naar internet geïntegreerd in een module, wordt een computer gekoppeld aan de intelligente kabel. Alle op de kabel aangesloten componenten kunnen op die manier worden geprogrammeerd.
verbinding
Welk protocol?
In een smarthome wordt via een protocol beschreven hoe de sensoren en de actoren met elkaar zullen communiceren. Het protocol zit vervat in computersoftware. De software toont elke ruimte (keuken, woon- en slaapkamer enz.), met per ruimte de aanwezige sensoren, actoren en verbruikers. Via de software worden de commando's per sensor en de reacties van de actoren op die commando's geprogrammeerd.
Het protocol is ofwel open ofwel gesloten. Open smarthomesystemen maken gebruik van een open protocol. Dat wil zeggen dat de fabrikant van het systeem het protocol, met name de algemene onderliggende codes en specificaties, vrijgeeft. Iedere leverancier die dat wil, kan in principe componenten maken voor het systeem. Als gevolg kunnen apparaten van verschillende merken in het smarthomesysteem worden geïntegreerd.
Gesloten protocollen behoren tot het bedrijf dat hen creëert. De systeemcodes worden verborgen voor het grote publiek. Er kan enkel worden gewerkt met de systeemcomponenten, zoals de sensoren, actoren en bekabeling, van één merk (wel zijn er ingangsmodules waarop een schakelaar van een ander merk kan worden aangesloten). Een protocol, en dus ook de programmatie, verschilt van merk tot merk.
WAT MET APPS?
Smarthome is goed en wel, maar vandaag de dag hoeft een woning niet uitgerust te zijn met gebouwenautomatisering om apparaten op afstand te kunnen bedienen. Zelfs de ventilatie-unit, de verwarmingsketel, de kamerthermostaat enzovoort kunnen, indien de regeling door de fabrikant zo is uitgerust, via een app vanop het werk of in de auto worden bestuurd. De app fungeert dus als de afstandsbediening van het toestel en iemands smartphone wordt in wezen een verzameling van apps ofwel afstandsbedieningen.
Deze apps kunnen op een digitaal platform gebundeld worden, zodat ze niet elke keer afzonderlijk hoeven te worden opgestart. Maar is dit alles gebouwenautomatisering? Neen, de apps werken elk op zich. Er is geen interactie tussen de verschillende elektrische toestellen van het gebouw; met andere woorden, ze kunnen niet met elkaar communiceren. Bovendien gebeurt de bediening met deze apps altijd via wifi.
