9.2. 2009, Hovoří Centrální mozek domu

Pohádkový severní pohled z kuchyně. Prostě, nešlo to sem nedat.

Dnes bych chtěl popsat věcičku, s kterou si už nějaký ten pátek krátím dlouhé zimní večery. Předem vás ale varuji, že tento příspěvek bude silně odborný (z mého oboru) a asi málokdo ho pročte až do konce. Možná ale, že se přeci jenom mezi vámi najde pár podobných nadšenců, kteří právě přemýšlí, jak všechno to množství všelijakých elektronických a elektromechanických serepetiček, které se v dnešní domácnosti vyskytují, propojit a zautomatizovat. Řeč bude o domovní řídící centrále.

Aby taková centrála mohla fungovat, musí mít nějaké propojení na všechna řízená zařízení. Tato propojení mohou být klasicky drátová nebo bezdrátová (rádiová). Bezdrátová moc řešit nemusíte, prostě každé řízené zařízení musí mít digitální rádiový přijímač/vysílač a už to jede. Drátová propojení potřebují kabely, vedené stěnami od každého zařízení do jednoho centra. Protože to jsou kabely pro malá řídící napětí, je výhodné to pojmout jako součást tzv. strukturované kabeláže, která pak může přenášet i počítačová data (Ethernet / Internet), telefon, audio i video.

Tu strukturovanou kabeláž jsme po domě natahali někdy před rokem, hned jak elektrikáři dokončili své rozvody. V každé místnosti jsem vybral jedno nebo více míst, kde může být počítač nebo telefon (tam všude jsou teď na zdi dvojice zásuvek RJ45), přidal jsem k tomu místa s dobrým rozhledem pro umístění kamer nebo čidel zabezpečovacího systému, místa kde budou klávesnice pro zadávání ovládacích kódů zabezpečovacího systému a místo, kde bude televize. Ze všech těchto míst včetně sklepa a garáže jsme natáhli buď dvojici kabelů S-STP kategorie 7 (každý kroucený pár má svoje stínění a přenosové pásmo až do 900MHz) a F-UTP (celá čtveřice kroucených párů má jedno společné stínění), nebo dvojici kabelů S-STP a obyč čtyřlinka pro napájení kamer/čidel, nebo jenom jeden kabel F-UTP ke klávesnicím. Všechno tohle pak vede v jednom tlustém svazku do jednoho místa, kde se právě teď rodí ona domovní centrála.

Srdcem centrály je mikrokontrolér Axis ETRAX 100LX, pro nějž italská firma ACME Systems vyrábí pěknou desku FOX Board LX832, obsahující 8MB flash paměť, 32MB RAM, Ethernet port, 2 USB porty, sériové porty a množství digitálních I/O linek, které se dají použít pro čtení nebo spínání relátek, obsluhu MMC/SD pamětí, pro připojení IDE disků, I2C zařízení atd. Nejlepší ale na tom je, že na téhle malé destičce s příkonem cca 1W běží Linux a komunikovat se s ní dá přes jednoduché webové rozhraní, pomocí FTP nebo Telnet/SSH protokolu. To, že na tom běží Linux, dává skoro neomezené možnosti vývoje aplikací pomocí naprosto zadarmových vývojových prostředků (já používám např. Eclipse, FileZillu, Putty atd.)

Výběr platformy pro centrálu byl docela oříšek. Původně jsem si představoval, že dům bude mít pouze jedno řídící centrum, plnící i funkci multimediálního serveru, kde by byly uloženy oblíbené DivX filmy (hlavně pohádky, kdo má děti, ví) a naše CD ve formátu MP3. Nakonec se mi ale nepodařilo najít žádnou levnou bezvětrákovou a elektroměr neroztáčející platformu, která by měla dostatečný výkon pro přehrávání DivX, DVD a MP3 souborů a zároveň umožňovala snadno připojit mnoho relátek pro řízení domu. Myšlenku jednoho centra jsem tedy oželel a rozhodl, že domovní centrála bude pouze řídit dům a o zábavu se bude starat někdo jiný. Zaměřil jsem se tedy na modulární systémy pro montáž do rozvaděčů na DIN lišty. Jsou to takové krabičky s blikajícími LEDkami a displeji, připomínající jističe, ale bohužel všichni jejich výrobci chtějí dost velké peníze za vývojová prostředí, což se mi tedy vůbec nelíbilo. Musel jsem se tedy poohlédnout po něčem jiném, co bude vyžadovat trochu více bastlení a jeden kolega mě upozornil právě na ten FOX Board. Koupil jsem ho za necelých 6000 peněz ve firmě obchod.hw.cz.
Mimochodem, nynějším kandidátem number one pro multimediální centrum je embedded platforma VIA Epia, na které mohou běžet i Windows. To se však ještě může časem změnit.

No tak to je ona. Takto vypadá současná domovní centrála v rozloženém stavu. Nahoře je vidět FOX Board s čipem Axis, pod ním je univerzální plošný spoj s první aplikací. Jak bude práce pro centrálu přibývat, bude osazení této desky houstnout. Zatím tam je realizovaný RTC obvod (reálný čas a kalendář), zálohovaný lithiovou baterkou, díky které to nezapomene, kolikátého je a kolik je hodin ani při výpadku napájení a dále tam je vstupní obvod pro sledování spotřeby IZT. V centrále běží jednoduchý daemon, který sleduje 3 vstupní linky, připojené přes trojici optočlenů na jeden z kabelů strukturované kabeláže. Na druhé straně tohoto kabelu, v technické místnosti je trojice relé, jejichž cívky jsou připojeny přes pojistky na přívody topných spirál IZT. Pokud některá spirála začne nebo přestane natápět, příslušné relé se sepne nebo rozepne, v příslušném optočlenu se rozsvítí nebo zhasne LEDka a příslušná vstupní linka Axis-u změní stav. Běžící daemon zapisuje všechny tyto změny do logu v připojené USB klíčence spolu s informacemi o počasí, které si každé 2 hodiny stahuje druhý thread programu z Internetu. Po několika měsících sledování spotřeby pak budu moct udělat analýzu, jak spotřeba energie na topení a ohřev TUV závisí na vnější teplotě a počasí (zamračeno, sluníčko, mlha atd.).

A takto vypadá složená domovní centrála, která se tedy zatím docela fláká. V blízké budoucnosti by jí ale povinnosti měly přibývat. Co zatím vím, čeká ji hlídání domu, ovládání venkovních rolet (ty se budou ovládat bezdrátově) a aktivní řízení topení a dalších domovních systémů třeba i povely, přijímanými přes Internet nebo prostřednictvím SMS zpráv.

A tady je domovní centrála v akci, přes připojený kabel k ní z technické místnosti putují informace o stavu spirál IZT. Ta šedá krabička je datový (Ethernet) switch, který propojuje WiFi přijímač (připojení na Internet), umístěný na půdě, se dvěma počítači, domovní centrálou a jedním IP telefonem. Ta elektrikářská čokoláda (nahoře) velmi ošklivě propojuje televizi v obýváku s audio/video výstupy počítače v pracovně, který nám zatím nahrazuje budoucí multimediální centrum. Všechno to je velmi provizorní, jednou tu bude hezký rozvaděč, kde bude všechno pěkně schované.