רביעי 30 ספטמבר 2020

דעות - מאמרים

בית חכם אלחוטי, קווי, מבוסס שרת ענן או בכלל על שרת ביתי

מלבד העלויות וסוג התשתית, להחלטה על איזו מערכת יתבסס הבית החכם שלנו יהיו השלכות גם לעתיד, ליום שנרצה לשנות או לשדרג או ליום שנאלץ להתמודד עם כשל לא צפוי.

נתמקד בשישה פרמטרים:

טכנולוגיה: אופן העבודה העיקרי של המערכת

תשתית: ההכנה והבסיס הנדרשים

איכות: יציבות מערכת וחולשות ידועות. לא נתייחס כאן לאיכות המוצרים השונים, מאחר וכמו בכל מערכת, קווית או אלחוטית, ישנם מוצרים טובים ואמינים יותר ויש כאלה שפחות.

עלות יחסית: נגזרת של מרכיבי המערכת ותשתית אם נדרשת.

מאפיין מערכת: ריכוזית, מבוזרת או משולבת. במערכות ריכוזיות יש תלות במערך הבקרה המרכזי, בעוד שבמערכת משולבת או מרוכזת למחצה התקני הקצה יתפקדו גם ללא הבקרה המרכזית.

הניסיון מוכיח שגם תחת תקינה אחידה כאשר המערכות והפרוטוקולים מתקדמים לרוב יהיה קושי בתאימות עם מערכות ישנות יותר.

משמעויות בשדרוג: השלכות כאשר נדרשים להוסיף פונקציות לא מתוכננות או התמודדות עם כשל.

מערכת בית חכם קווית

הטכנולוגיה הראשונה והמוכרת, כאשר מתקיימת תקשורת על גבי גיד אחד או יותר(כבל) בין התקן קצה כמו מפסק תאורה לבין מערכת הבקרה המרכזית. המערכות הקוויות יכולות להיות מערכות ריכוזיות או ריכוזיות למחצה.

תשתית: המערכות הקוויות דורשות תכנון והכנה עוד ברמת השלד ומחייבות לוח בקרה ייעודי, תעלות קווי בקרה לכל נקודה מבוקרת וכבלי בקרה מסוככים (BUS או חיבור ישיר).

איכות: אמינות תקשורת גבוהה, לעיתים קיימת חולשה להפרעות חשמל.

עלויות: מאחר ונדרשת תשתית ייחודית העלות של מערכת קוויות קונבנציונלית גבוהה משמעותית מכל פתרון אחר.

מערכת: עקב הריכוזיות קיימת תלות בבקרה המרכזית (בקר, ספק BUS או הרחבת צרכנים), כשל באחת המערכות בלוח הבקרה עלול להשפיע על כל מערכות הקצה המקושרות לאותה מערכת.

שדרוג: התלות בתשתית פיסית מקשה מאוד על הרחבה או שדרוג לא מתוכנן עתידי.

מערכת בית חכם PLC

קיים מערך נוסף של בקרים המבוססי תקשורת על גבי קווי מתח. כלומר, התקשורת מתבצעת על קווי המתח יחד עם אספקת החשמל.

תשתית: אמנם לא נדרש לוח בקרה מיוחד, אבל נדרש לפנות מקום בלוח החשמל הקיים לתקנת פילטרים לסינון רעשי חשמל ולמניעת גלישת אותות בקרה מעבר לגבולות הבית.

איכות: הטכנולוגיה אמנם וותיקה, אבל טרם התגברה על כל המכשולים ולכן אמינות התקשורת לא גבוהה מספיק.

עלויות: המערכות הנ”ל לא נפוצות במיוחד ולכן גם עלותן גבוהה

מערכת: מרוכזת למחצה עם מערכת בקרה מרכזית ומערך התקני קצה המאפשרים תפעול גם ללא מערך הבקרה המרכזי. מגוון התקני קצה מוגבל מאוד וייחודי לחברות מסוימות בלבד.

שדרוג: תצורת המערכת מאפשרת להוסיף, לשנות ולשדרג נקודות נוספות לפי הצורך מבלי להזדקק להכנת תשתית חדשה.

מערכת בית חכם אלחוטית מבוססת שרת ענן

מערכות אלו כוללת התקנים כמו: מתגי תאורה של SONOFF או TUYA הנפוצים, אשר מתממשקים ישירות לנתב ה-WiFi הביתי, וגם מערכות אשר כוללות בקר מתאם מפרוטוקול מקומי כמו ZigBee או Z-Wave.

הבקרה והשליטה מתבצעת בעיקרה ע”י אפליקציה מהטלפון הנייד או מצג חכם ורק דרך שרתי הענן של החברות.

תשתית: מלבד נוכחות קווי אפס בקופסאות המתגים לא נדרשת תשתית מיוחדת

איכות: התקשורת תלויה במספר גורמים שאינם בשליטתו של המשתמש: מערכת הפעלה של הנייד, תאימות גרסאות האפליקציה ושרת הענן המסחרי. מה שמגדיל במידה מסוימת את הסיכון ליציבות ושלמות המערכת לאורך זמן, כמו למשל אפליקציות שתלויות בחברות שחדלו מלהתקיים או דרישה חדשה לדמי שימוש.

גם משתמשים הקנאים לפרטיותם יתקשו להשתמש במערכת, מאחר וכל המידע של המשתמש שמצוי על הנייד יחד עם כל פעולות הבית החכם משותפים עם שרתיה של החברה המסחרית.

עלות: הפתרון הזול והזמין ביותר.

מערכת: ממשק ישיר לנתב הביתי או באמצעות בקר מתאם וממשק אפליקציה. התקשורת הינה באמצעות ענן, מה שמחייב גם קו אינטרנט פעיל.

תקשורת דרך הענן גורעת מרוחב הפס ואם ניקח בחשבון גם את הסיכונים שבתלות בצד ג’, נקבל מערכת שאינה מומלצת לשימוש עם ריבוי התקנים, אבל אידיאלית כפתרון זמני או כפתרון למספר מצומצם של נקודות בקרה.

שדרוג: המערכת מבוזרת לחלוטין ולכן פשוטה לשדרוג והוספה.

מערכות בית חכם בקוד פתוח של GINI מערכת בית חכם אלחוטית על שרת ביתי פרטי

>כברירת מחדל מערכות אלו עצמאיות לחלוטין, אינן תלויות באפליקציה על מנת לאפשר שליטה מרחוק. כל המידע לרבות פרטי המשתמשים והרגלי השימוש של בני הבית אינם משותפים ונשארים במסגרת גבולות הבית על השרת הביתי הפרטי.

תשתית: לא נדרש לוח בקרה מיוחד. התאמות קלות כמו נוכחות קו אפס והזנה לצגי הבקרה.

איכות: אמינות תקשורת גבוהה, חולשה כאשר נעשה שימוש בנתב WIFI מדרג נמוך. לרוב מבוסס על פרוטוקול MQTT על גבי WiFi ולכן אינו צורך רוחב פס ומאפשר חיבור של מאות רבות של התקנים.

היום פשוט מאוד לבסס רשת WiFi MESH אמינה ויציבה. גם פרוטוקולים אחרים כמו ZigBee או Z-Wave מראים יציבות טובה.

עלות: מערכות אלו לא דורשות תשתיות מיוחדות ולכן הן זולות משמעותית מכל מערכת קווית, ויקרות במעט יותר ממערכות המבוססות על ענן.

מערכת: תצורה מרוכזת למחצה. יחידות קצה אשר נשלטות ברמת התרחישים והאוטומציות באמצעות ה-SERVER או הבקר המרכזי. לכל יחידת קצה יש בנוסף ממשק בקרה עצמאי שאינו תלוי בבקר המרכזי. כשל בבקר המרכזי לעולם לא ישבית את התקני הקצה. הבקר המרכזי גם מאפשר גישה מאובטחת מרחוק ללא אפליקציה.

שדרוג: תצורת המערכת מאפשרת שדרוג והוספת התקנים ללא קושי וללא תשתיות מיוחדות. פרוטוקול ה-WiFi נמצא כבר שנים כפרוטוקול היחיד, הנפוץ ביותר, ובעל תמיכה מלאה גם בגרסאות פרוטוקול ישנות יותר.

גם ה WiFi6 החדש שמיועד לבתים חכמים ויאפשר תמיכה של אלפי התקנים חכמים בו זמנית, יתמוך גם בהתקנים הוותיקים ביותר ויהיה ניתן לשלב חדש עם ישן ללא כל קושי.

איזו מערכת בית חכם תתאים עבורי ומה צפוי להיות היקר או הזול ביותר?

בית חכם קווי או אלחוטי?

לסיכום, המערכות הקוויות אמינות ברובן ורלוונטיות בעיקר לבתים עם תשתית מותאמת, או לבתים בתהליך בניה או שיפוץ משמעותי. עלותן הגבוהה ביותר למימוש, הגבוהה ביותר לתחזוקה והמורכבת ביותר לשדרוג עתידי.

התקנים מבוססים על שרת ענן נפוצים מאוד ואידיאליים לתת מענה פשוט וזול לנקודות חשמל בודדות, אבל לא ניתן לבסס איתם בית חכם מקיף ועצמאי שלא תלוי בחברות המסחריות שמאחורי האפליקציות.

מאז התפתחות הרדיו ועם התפתחות הפרוטוקולים המתקדמים, יותר ויותר מערכות מתנתקות וזונחות את התקשורת הקווית. היום פשוט מאוד ליישם רשת אלחוטית יציבה עבור מערכות הבית החכם, כך שמרבית המערכות מפגינות יציבות ואמינות גבוהים מאוד.

מאחר ומערכות אלחוטיות אינן דורשות תשתיות מיוחדות ניתן לשלבם בקלות בכל הזדמנות, בכל בית ובתקציב נוח.

 

בברכה,

שי פלס

B.sc מהנדס מערכות, חשמל ואלקטרוניקה

info@IoTgini.com

IoTgini.com