MASARYKOVA UNIVERZITA

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA FAKULTA INFORMATIKY Návrh uživatelského rozhraní pro inteligentní budovy Diplomová práce V Brně Bc. Petr Vorel

2 Prohlášení Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Všechny zdroje, prameny a literaturu, které jsem při vypracování používal nebo z nich čerpal, v práci řádně cituji s uvedením úplného odkazu na příslušný zdroj. Bc. Petr Vorel 2

3 Poděkování V první řadě bych rád poděkoval vedoucímu práce doc. Jiřímu Sochorovi nejen za vyřízení formálních náležitostí, ale také za přínosné rady a podněty ohledně návrhu. Dále bych rád poděkoval všem odborníkům z oblasti inteligentních domů, kteří mě zasvětili a obohatili o cenné informace z praxe. Zejména Janu Radovi z firmy InsightHome za umožnění prohlídky inteligentního domu a možnost vyzkoušení jeho ovládání. Ing. Milanu Hoškovi za uvedení do problematiky projektování, návrhu a komunikace se zákazníkem. V neposlední řadě bych poděkoval všem, kteří se na diplomové práci podíleli jako potenciální uživatelé systému, které jsem využil na rozhovory, testování a konzultace. 3

4 Shrnutí Prostudoval jsem současné realizace inteligentních budov a charakterizoval hlavní funkcionality, které jsou řešeny pokročilými technologiemi s využitím senzorů a výpočetních prostředků. Provedl jsem rozbor systémového řešení pro jednoduchý rodinný dům a zvážil možnosti uplatnění současných a budoucích technologií. V realizační části práce jsem zvolil funkci osvětlení a podrobně rozpracoval dílčí funkce ovládání a scénáře. Vypracoval návrh uživatelského rozhraní a na vertikálním prototypu prověřil jeho kvalitu pomocí scénářů testovaných vybranou skupinou uživatelů. Na základě hodnocení uživatelů jsem zvážil i alternativní řešení pro navrhované rozhraní. 4

5 Klíčová slova: Inteligentní dům, inteligentní budova, automatizace, grafické uživatelské rozhraní, GUI, osvětlení, použitelnost, skica, prototyp, testování 5

6 Obsah 1 Úvod Zjištění stávající situace staveb Co je to inteligentní budova Co vše lze automatizovat inteligentním systémem Pohodlí Zabezpečení Úspory Multimédia Používaná infrastruktura a rozhraní Používaná zařízení a řídící jednotky Náklady na výstavbu Bezdrátové systémy Modulární řešení vs. projekty na míru Lokální způsoby ovládání a ovládací prvky Vzdálený přístup a zabezpečení Novinky a budoucí vývoj technologií Návštěva CITIB Nevýhody inteligentního bydlení Návrh uživatelského rozhraní Rozsah funkcionality návrhu Identifikace systému Popis prostředí Specifikace návrhu Motivace Uživatelé Úlohy pro UI Úlohy pro GUI Pravděpodobné scénáře Návrh nástěnných prvků Grafické uživatelské rozhraní Horizontální prototyp skica Vertikální prototyp osvětlení skica Funkční prototyp Volba software Vytváření prototypu Ikony a grafika

7 3.7.4 Zabezpečení klávesnicí Zhodnocení návrhu z hlediska CRAP Návaznosti ostatních modulů Netechnické scénáře užití pro účely testování GUI Testování skupinou uživatelů Výběr uživatelů Příprava experimentu Průběh experimentu Výsledky a vyhodnocení Zhodnocení použitelnosti v praxi Alternativní řešení Závěr Literatura Seznam obrázků Seznam příloh Seznam elektronických příloh Přílohová část A obrazová část Přílohová část B návod na použití prototypu Přílohová část C protokoly z testování

8 1 Úvod Prvotní zájem o inteligentní domy ve mně vzbudil článek, ve kterém časopis Domov uvedl nadnesený příklad funkce inteligentního bydlení: Za dveřmi mužského obydlí se ozve zvonek a před nimi stojí půvabná žena. Integrovaná kamera mrkne do očí stojícího člověka, porovná jeho tvar obličeje a postavu s detaily zorniček a vyhodnotí: odemknout zabezpečovací systém, stáhnout žaluzie, přepnout telefony v domě do silent modu, v lednici aktivovat rychlochlazení šampaňského, ve všech místnostech přidat na intenzitě osvěžovačů vzduchu, ztlumit světla v obývací místnosti a zvednout zde teplotu o tři stupně, slideshow na digitálních rámečcích v koupelně přepnout ze snímků z akcí s kamarády a nahodilými slečnami na razantní snímky ze sportovních výkonů, uzamknout vstup do místností s největším nepořádkem, v přízemí domu naladit romantickou hudbu na hlasitost 5, v případě aktivace vrchního schodu do patra pustit hudbu i do ložnice, vymazat z posledně navštívených kanálů na televizoru fotbal a přepsat to na kanál o vaření [1] Po přečtení tohoto článku jsem si řekl, že není tak nadnesený, že již dnes je možné provést všechny tyto úkony a začal jsem zkoumat co dále by mohlo inteligentní bydlení nabízet. Při zkoumání této oblasti jsem zjistil, že počet možností a scénářů použití je velice vysoký možná až nekonečný. V této diplomové práci uvádím komplexně shrnuté informace o inteligentních budovách se zaměřením na rodinné domy. V prvních kapitolách uvádím problematiku a základní filozofii inteligentních domů s výčtem nejpoužívanějších funkcích, které se běžně instalují. V jedné z kapitol jsou shrnuty také nadstandardní funkce a technologie, které jsou teprve ve vývoji a jejichž hojný výskyt se v blízké budoucnosti teprve očekává. Podstatná část práce je zaměřena na používaná zařízení, infrastrukturu elektroinstalace, možnosti ovládání a použité technologie, včetně firem, které se zabývají vývojem a instalací těchto systémů. V práci jsou také uvedeny způsoby instalace a dodávání softwaru včetně nastínění cenových rozsahů na pořízení systému. V druhé části práce se věnuji vlastnímu návrhu uživatelského rozhraní pro ovládání modulu osvětlení a okrajově dalším modulům ovládání inteligentního domu. Je zde uveden popis průchodu všemi formálními postupy sloužícími pro dosažení kvalitního prototypu efektivním způsobem. Prvním výsledkem návrhu je teoretické nastínění lokálního ovládání osvětlení, vytápění a audio systému s obrazovým návrhem nástěnných prvků. Druhým výstupem je funkční prototyp grafického uživatelského rozhraní pro ovládání osvětlení a vytápění. Tyto moduly jsou doplněny o koncepci ostatních modulů a návaznou funkcionalitu. 8

9 2 Zjištění stávající situace staveb 2.1 Co je to inteligentní budova Inteligentní budova je standardní stavba, která je vybavena rozsáhlou komunikační sítí a počítačovým vybavením. Všechna elektronická zařízení a jejich ovládání jsou připojena k centrálnímu počítači, který je ovládá a řídí v optimální konfiguraci, pro naše pohodlí, úsporu a bezpečí. Komunikaci s řídícím počítačem zajišťuje mnoho různých ovládacích prvků a čidla rozmístěná po budově i mimo ni. Inteligentní budova je nejčastěji užívaný pojem i přesto, že skutečný systém nemá v dnešní době s inteligencí moc společného. [2] Je to pouze zautomatizování ovládání a usnadnění práce, kterou by jinak musel vykonávat člověk. Řídící počítač provádí pouze příkazy, které mu byly naprogramovány výrobcem popřípadě dále upravovány uživatelem. V dnešní době je snaha do systémů vkládat částečnou inteligenci tím, že dům sleduje, jak se uživatelé domu chovají, jaké nejčastěji využívají funkce a v jaké posloupnosti dům ovládají. Poté se systém snaží předvídat jejich povely (o této funkci je více v kapitole 2.10). Takové řešení je stále zatím ve vývoji, proto současné inteligentní budovy skutečnou inteligenci postrádají. Občas se pro inteligentní dům využívají i jiné synonymní názvy jako chytrý dům, digitální dům, domácí automatizace, inteligentní instalace, domotika, inteligentní systém atd. Pojem inteligentní budova je rozsáhlá množina různých individuálních řešení pro dané účely, které se využívají již mnoho let. Tento obšírný pojem lze rozdělit do několika kategorií, které je možné tomuto pojmu přiřadit právě pro společné prvky automatizace řízené počítačem. První takovou kategorií může být průmyslová automatizace. Ta začala vznikat s prvním vývojem strojové výroby. Z jednotlivých částí výrobního procesu, z konkrétních strojů a kontrolních stanovišť se informace o průběhu a stavu zobrazovaly na centrálním pultu. Později tento pult začal nabízet kromě kontroly i určitou zpětnou odezvu ovládanou pracovníkem. Následně se začaly také připojovat řídící jednotky, které dokázaly vyhodnotit určité povely a automaticky bez zásahu člověka zareagovat a vyslat vhodnou sérii příkazů. Například dojdou-li šroubky ve šroubovacím stroji, šroubovací stroj vyšle signál do řídící jednotky, ta situaci vyhodnotí, zastaví výrobní linku a upozorní odpovědnou osobu právě na tuto událost. Průmyslová 9

10 automatizace se řeší pomocí individuálních projektů, které jsou většinou specifické přímo pro daný objekt a výrobu. Další kategorií, která se dá označit podmnožinou inteligentních budov, jsou inteligentní domy. Jedná se o řešení automatizace běžných rodinných domů a bytů. Je to samostatná oblast vývoje, která v současné době zaznamenává výrazný nárůst. Systémy pro inteligentní domy lze vyvíjet pro univerzální použití, jelikož se základní požadavky na funkcionalitu u většiny rodinných domů shodují. Proto se dále v této práci budu zaměřovat především na využití automatizace v rodinných domech. Všechny inteligentní prvky z rodinných domů se v případě potřeby dají použít i v ostatních budovách. Nejčastěji se tyto systémy instalují do novostaveb či kompletně rekonstruovaných objektů. Pro tyto objekty se dají využít buď projektová řešení, či využít řešení modulární (podrobněji rozebráno v kapitole 2.7). Pro zavedení moderní elektroinstalace, jak se jí dnes také říká, lze využít bezdrátové prvky, díky kterým není nutné provádět výrazné stavební úpravy. Celý systém je poté ovládán nejen pevně umístěnými tlačítky ve zdech, ale také například pomocí televize, mobilního telefonu, počítače, tabletu, přenosných i nepřenosných dotykových panelů, hlasem či gesty. Ovládání a kontrolu lze provádět nejen přímo z domu a jeho bezprostředního okolí, ale odkudkoli ze světa. Poptávka po inteligentních domech v posledních letech výrazně narůstá. Ve spojených státech a západní Evropě jsou inteligentní domy v podstatě standardem. V České republice se stávají trendem moderního bydlení. [3] 2.2 Co vše lze automatizovat inteligentním systémem Do řídícího systému lze připojit téměř jakékoli zařízení, které lze elektrifikovat. Jednotlivé prvky se připojují do rozhraní k tomu určených a tyto rozhraní poté přímo do řídící jednotky. Zařízení, která se nejčastěji instalují do běžných rodinných domů, lze rozdělit do několika kategorií podle jejich použití. Zařízení v různých kategoriích spolu ovšem navzájem spolupracují a doplňují se Pohodlí Instalací inteligentního systému se lze zbavit mnoha rutinních činností, které jsou prováděny pravidelně v závislosti na určitých podnětech. Také se lze zbavit mnoha starostí a přemýšlení o tom, co kde je zapnuté a ušetřit si zbytečné běhání 10

11 po domě za účelem lokálního ovládání. Vše je velice pohodlně, jednoduše a intuitivně přehledné v hlavních místnostech domu a odtud lze vše ovládat. Při odchodu z domu nemusíme přemýšlet, zda jsme vypnuli troubu, žehličku, nenechali někde rozsvíceno, ztlumili všechna nepotřebná topení nebo zavřeli okna. Stačí stisknout jediné tlačítko u vchodových dveří a vše se zkontroluje, popřípadě vypne samo. Pokud vstaneme v noci z postele, rozsvítí se tlumeně světlo v koupelně a na záchodě, popřípadě se také osvětlí cesta k těmto místnostem úsporným LED osvětlením. Stačí si nastavit budík a podle přání uživatele se například spustí hudba, která se bude postupně zesilovat, začnou se roztahovat okenní žaluzie, dům se začne vyhřívat na komfortní teplotu a v kávovaru se uvaří oblíbená káva. Při návratu ze zimního výletu si můžeme mobilním telefonem nechat rozehřát saunu nebo zatopit v domě. Pokud se vracíme z práce, můžeme vzdáleně zapnout pračku tak, aby bylo vypráno jakmile přijedeme domů. Při přiblížení našeho auta do okolí domu se automaticky otevře brána, garážová vrata a odblokuje dům. Podobný scénář lze aplikovat při odjezdu z domu. Detektory vlhkosti a meteostanice dokáží určit, jestli není trávník či květiny suché a následně spustit v potřebných místech zavlažování. Každý člen domácnosti může mít nastavené jiné uživatelské rozhraní pro ovládání domu. Například děti budou moci regulovat teplotu pomocí obrázku sněhové vločky nebo ohně a rodiče budou hodnoty nastavovat pomocí teploty ve stupních. Novou poštu nemusíme zbytečně chodit kontrolovat, nýbrž můžeme být o obsahu poštovní schránky informováni. V případě silného větru se může srolovat venkovní markýza, aby nedošlo k jejímu poškození. Při dešti se zase může zatáhnout kryt bazénu. Pokud je dům vybaven snímačem otisku prstu či oční duhovky, nemusíme se bát, že někde zapomeneme klíče a nedostaneme se do domu. Nemusíme všechna zařízení ovládat různými ovladači, stačí nám pouze jeden univerzální. Systém může ohlídat malé děti, aby se nedostaly do blízkosti bazénu a nespadly do něj. 11

12 2.2.2 Zabezpečení Nejžádanější částí systému bývá právě část pro zabezpečení, která se často instaluje i do domů bez inteligentního systému. Základní elektronický zabezpečovací systém (EZS) a požární zabezpečovací systém (PZS) jsou ochranou domu proti vloupání nebo požáru. Ovšem pokud se tyto systémy propojí s řídící jednotkou inteligentního domu, získá se mnoho nadstandardních funkcí. Čidla na zahradě lze například využít pro detekci osob, aby se nespustilo zavlažování. Vnitřní čidla lze využít pro přehled osob v místnostech kvůli úspoře za vytápění nebo k automatickému rozsvěcení světel v prostorách, ve kterých se zdržuje jen krátkou dobu. Případný poplach při vniknutí neoprávněné osoby může vytáhnout všechny žaluzie a rozsvítit v každé místnosti domu. S tímto úkonem může také dočasně zamezit ovládání světel pomocí tlačítek v domě, aby je nebylo možné zhasnout. EZS může vyslat zprávu na pult centrální ochrany a majitele informovat na mobilní telefon. Ten si může okamžitě zkontrolovat, ve které místnosti se zloděj nachází, pomocí kamerového systému ho sledovat a přes reproduktory k němu rovnou i promlouvat. Z důvodu zabránění případnému vniknutí do domu se může simulovat přítomnost osob pomocí náhodného či systematického rozsvěcení světel, spouštění televize nebo hudby. V případě, že bude dům v nočním režimu, může EZS zamknout vchodové dveře, stáhnout rolety v přízemí a sledovat pohyb v domě. Majitel tak může klidně spát s pocitem, že dům má pod kontrolou a v případě narušení mu tuto skutečnost dům oznámí. Při vniknutí na zahradu nebo jiných venkovních prostor, může systém okamžitě vydat varovné hlášení, které potenciální zloděje s největší pravděpodobností odradí. EZS se v inteligentním systému nesrovnatelně lépe ovládá a nastavuje oproti běžným samostatným EZS. Vše lze ovládat přes dotykovou obrazovku, do které se dají nastavit nejčastěji používané funkce a mít lepší přehled o zavřených oknech, dveřích, žaluziích atd. Zabezpečit dům přitom nemusí být vůbec složité. Stačí když poslední osoba při odchodu z domu stiskne takzvané odchodové tlačítko a zavře za sebou dveře. Vypnutí zabezpečení se dá provést na dálku přes internet, sejmutím otisku prstu či mnoha dalšími způsoby. [4] Moderní EZS poznají zvíře od člověka tudíž lze objekt zabezpečit i když je v domě například pes. 12

13 2.2.3 Úspory Investice do inteligentního domu není návratná investice. Výrobce nikde neudává za jak dlouho se vložené peníze vrátí v úsporách, protože se jedná o investici především do pohodlí a pocitu jistoty. Přesto se instalací inteligentního systému dá určitých úspor dosáhnout. Pakliže bude součástí systému EZS a PZS může majitel v případě ohrožení zdraví či majetku dosáhnout úspor v hodnotě domu a jeho vybavení. Odlákáním nebo dopadením zloděje či včasné informovanosti o požáru, může zachránit všechen nebo většinu svého majetku, o který by jinak mohl přijít. Majetek může zachránit také motorizované střešní okno, které se zavře při detekci deště. Při použití elektronických termohlavic, které měří a regulují teplotu v každé místnosti zvlášť, můžeme dosáhnout největších úspor. Nejenže nemusíme vyhřívat každou místnost na stejnou teplotu, ale také pokud v místnosti dlouhodobě nikdo není může se topení přepnout do úsporného režimu. Při dlouhodobější nepřítomnosti v místnosti se může zhasnout světlo. Při detekci otevřeného okna se topení může vypnout a spustit se samo po zavření okna nebo po klesnutí teploty pod 5 C, aby dům nezamrzal. Pokud v letních dnech svítí slunce do místnosti, automaticky se může regulovat zatažení žaluzií, aby se dům nepřehříval a ušetřilo se za klimatizaci. V zimě naopak po detekci slunce může rolety vytáhnout a nechat dům vyhřívat slunečním svitem. Meteostanice měří intenzitu osvětlení a podle toho také mění intenzitu světel v interiéru. Spotřebovaná energie se dá okamžitě zjistit a zamyslet se tak, kde se energií plýtvá. Řídící jednotky také dokáží velice efektivně využívat a kombinovat různé druhy vytápění. Například krb, tepelné čerpadlo, solární panely atd. Systém může časovat a spouštět například pračku, sušičku, myčku a jiné elektricky náročné spotřebiče v době, kdy je levnější tarif elektřiny. Oproti úsporám narůstá energetická náročnost domu. Všechny rozhraní, switche, panely, řídící jednotka, meteostanice a další prvky spotřebovávají značené množství energie, které je nezanedbatelné. Většina těchto zařízení je umístěna v reku nebo skříni. Je nutno ji chladit minimálně kvalitní ventilací, ale často i klimatizací. Tyto zařízení se nikdy nevypínají a jsou v provozu nepřetržitě. 13

14 2.2.4 Multimédia Multimediální část, je nejrůznorodější oblastí. V této oblasti se nachází nejvíce možností realizací. Jedná se o finančně nejnákladnější část, proto volba podléhá výběru a finančním možnostem uživatele. Tato část může zahrnovat systémy od propojené hi-fi věže s reproduktory přes televizní koutek s multimediálním serverem, až po malý domácí kinosál, herní místnost či konferenční sál. Využívané multiroom audio systémy jsou určené pro ozvučení více místností nebo celého domu. Místnosti bývají mezi sebou propojené a tak lze snadno poslouchat stejnou hudbu současně v několika různých místnostech anebo si nezávisle na ostatních vybrat hudbu z kteréhokoliv centrálně umístěného přístroje propojeného k domácímu kinu. Odejdeme-li do kuchyně, stiskem tlačítka snadno zvolíme stejnou hudbu, jakou jsme předtím poslouchali v obývacím pokoji. Výhodou je kromě možnosti poslouchat kdekoliv libovolný zdroj zvuku i velmi čistá instalace. Do místnosti samotné není třeba dávat žádný přístroj a ovládání bývá vestavěno do zdi vedle ostatních vypínačů. Ušetříme tak místo a snadno můžeme ozvučit prostory, ve kterých hudba běžně nebývá například terasu, chodbu, koupelnu, saunu, toaletu, šatnu. Ovládání ve zdi obvykle řídí hlasitost a zdroj zvuku. Kromě ovládání ve zdi bývá k dispozici dálkové ovládání, které má řadu funkcí navíc. [4] Kompletní nastavení a ovládání se dá provádět pomocí televizní obrazovky nebo dotekového panelu. Pro případy, kdy je systém využíván více lidmi současně, je ideální vyřešit sdílení zdrojů zvuku tak, aby si vzájemně nezasahovali do toho co v tu chvíli poslouchá někdo jiný. Multiroom video nabízí podobné funkce pro obraz jako multiroom audio pro zvuk. Ať už sledujeme jakoukoli televizi v domě, všude máme díky němu na výběr stejné zdroje obrazu např. satelit, digitální i analogovou televizi, DVD, video, bezpečnostní kamery anebo multimediální server. Při pohybu v domě tak snadno můžeme sledovat stále stejný obraz ať už pochází z libovolného videopřístroje. [4] Pro napojení se využívají modulátory, které modulují signál přímo do anténního rozvodu a poté si můžeme například kameru najít na kanálu 25, DVD přehrávač na kanálu 34 a podobně. Tento způsob je nejrozšířenější kvůli své ceně, přestože je možné dosáhnout pouze omezené kvality obrazu. Tyto multimediální zařízení můžeme všechny umístit do skříně tak, aby nebyly viditelné a pouze vyvést jejich čidla pro dálkové ovládání. Rovněž se dají vyvést informační panely pro zobrazení stavu zařízení. Druhou možností je využít zařízení od firem, které se zaměřují na jejich použití v inteligentních domech a jsou provedeny ve špičkové designové kvalitě a 14

15 ty pak vystavit viditelně. Například CD přehrávač od nejznámějšího výrobce těchto zařízení Bang & Olufsen. Při přiblížení ruky otevře dvířka a po vložení disku zase automaticky zavře. Běžnou záležitostí se dnes stává, že když velikost televizní obrazovky nestačí, spustí se ze stropu plátno a vysune projektor a film se promítá ve větším formátu. Díky multimediálnímu serveru, na který se vejdou tisíce CD a stovky DVD už nebude potřeba hledat disky, které jsou například půjčené, zapomenuté v autě, v dětském pokoji nebo které nelze přehrát kvůli poškození. Domácí kino je dobré nejen pro sledování filmů, ale i pro hraní her. Velký obraz a prostorový zvuk dokážou moderní hry patřičně využít. Nejvýkonnější počítače a herní konzole už dnes generují realistickou 3D grafiku v HDTV rozlišení, takže se nemusíme bát, že by zvětšený obraz vypadal špatně. Jedním dotykem lze pustit film a zároveň se zapne zesilovač, přepne TV na DVD přehrávač, pustí DVD disk, spustí se plátno a projektor, zatáhnou žaluzie, je-li nastaveno, rozsvítí se příslušná světelná scéna. Systém spojuje rodinné fotografie, domácí video, DVD nebo Blue-Ray filmy, hudební alba, nahrané pořady ze satelitu nebo televize do jednoho rodinného mediálního centra. Z libovolné místnosti domu nebo zahrady jsou k dispozici rodinné fotografie, nahrávky z dovolených, oblíbená hudba, filmy v nejvyšší HD kvalitě, prostorový zvuk, internet, počítačové hry, elektronická pošta, příjem rádiového, televizního, digitálního a satelitního vysílání. Vybrané programy (např. seriály) se automaticky nahrávají a navíc s vynecháním reklam. [2] 2.3 Používaná infrastruktura a rozhraní Aby všechny tyto technologie popsané v předchozí kapitole spolu komunikovaly a fungovaly, je důležité, aby byly propojeny s řídící jednotkou. K tomu slouží buď takzvaná inteligentní instalace nebo se dá využít bezdrátového přenosu (o tom více v kapitole 2.6). Technologie inteligentního domu vyžadují v porovnání s klasickou instalací mnohonásobně více kabeláže. U klasické elektroinstalace se používají především silnoproudé rozvody, koaxiální kabel pro televizní anténu, popřípadě telefonní linka. Stále více lidí pracuje z domova a potřebuje k tomu podobné vybavení jako v kanceláři, včetně rychlého a bezpečného přístupu k internetu a domácí 15

16 počítačové sítě pro sdílení a zálohování datových souborů, sdílení tiskáren, skenerů a jiných síťových zařízení. Podobné požadavky kladou i technologie pro zábavu například stahování filmů a hudby z internetu nebo hraní síťových her. Odpovědí na tyto požadavky je moderní strukturovaná kabeláž, která se po rozšíření v téměř všech kancelářích začíná objevovat i v domácnostech. Strukturovaná kabeláž je standardizovaný způsob přípravy sítě v budově pro datovou a hlasovou komunikaci použití kabelů kategorie 6 (UTP) a RJ45 zásuvek. Takto postavená síť odpovídá celosvětovým standardům a naprostá většina moderní výpočetní a komunikační techniky ji potřebuje pro svou optimální činnost. [5] Hlavní výhodou je kromě standardizace obrovská flexibilita kabely ze všech zásuvek končí na centrálním místě, kde se teprve pomocí dalšího propojení určí přesné využití zásuvek. Centrální místo je obvykle tvořeno 19-palcovým rackem, do kterého se zařízení snadno namontují pomocí speciálních úchytů. Abychom odstranili nutnost používání převodníků a umožnili přenášet vysoké frekvence a připojení reproduktorů potřebujeme přidat ke kabelu UTP ještě další druhy kabelů 75ohmový koaxiální kabel. Koaxiální kabel se používá pro rozvod antény a satelitní paraboly. Dále se jím dají propojovat běžné audio/video přístroje. Hlavní výhodou koaxiálního kabelu je podpora výrazně vyšších přenosových frekvencí. Zatímco UTP kabeláž kategorie 6 je určena pro 250MHz, běžný koaxiální kabel do 2150MHz. [5] Aby byla strukturovaná kabeláž kompletní, zbývá přidat reproduktorový kabel. Vhodné je použít namísto klasického dvoužílového čtyřžílový (bi-wire), který zjednoduší vedení kabeláže například k dvojici stropních reproduktorů. S použitím pouze těchto třech typů kabelů lze vytvořit kompletní univerzální strukturovanou kabeláž pro inteligentní dům. Jediné co nám v ní chybí, jsou případně použité speciální kabely pro inteligentní elektroinstalaci a kabely podporující nové digitální standardy pro domácí kino jako HDMI a DVI nicméně ty se používají téměř výhradně jen jako součást instalace domácího kina a obvykle nepatří do strukturované kabeláže pro celý dům. Dají se použít také optické kabely, jejichž hlavní výhodou je absolutní odolnost proti elektromagnetickému rušení, obrovská šířka pásma a možnost přenosu na vzdálenosti desítek kilometrů. Ani jedna z těchto výhod nebývá pro rodinný dům podstatná a vezmeme-li v úvahu nevýhody (vysokou cenu, výrazně složitější instalaci, principiální nemožnost napájet připojené zařízení po stejném kabelu, existenci různých druhů optických kabelů a více navzájem nekompatibilních standardů), vychází nám, že v současnosti je v domě příprava rozvodů optiky pro většinu lidí zbytečná. U všech lepších přístrojů však lze místo optických výstupů využít také propojení pomocí koaxiálního kabelu, který používá lépe držící 16

17 konektory. Optické kabely jsou ke všemu mnohem méně univerzální než UTP, proto se nemohou zcela nahradit a měly by být instalovány společně. [5] Jako naprosté minimum by do každé obytné místnosti měly vést dva UTP a dva koaxiální kabely. Ke každému pracovnímu stolu raději čtyři UTP kabely (stejný počet se obvykle instaluje i v kancelářských objektech). Ideální ovšem je, pokud do úplně každé místnosti v domě přivedeme nejméně jednu dvojici UTP kabelů. Umístění nábytku i využití místností se bude postupem času měnit, proto je lépe rozmístit v místnosti zásuvky na více místech. Aby UTP kabely bylo možné využívat nejen pro telefon a ethernetovou síť, ale i pro audio, video a další signály, existuje mnoho druhů různých převodníků. Navíc kromě využití exitujícího kabelu tyto převodníky také pro většinu signálů dokážou výrazně prodloužit dosah například u rozhraní USB je dosah zvětšen dvacetinásobně z původních 5 na 100 metrů. [5] Obrázek 2.1 Zapojení audiovizuálního systému (převzato z [13]) Obrázek 2.1 demonstruje možnou variantu zapojení audiovizuálního systému pomocí zařízení od firmy AMX. Jak je vidět, tento systém využívá i jiných komunikačních rozhraní než UTP, koaxiálního nebo audio kabelu. Jedná se o 17

18 lokální propojení a proto není nutné tyto kabeláže stahovat do centrálního místa, nýbrž je vhodné pro ně použít nejkratší možnou cestu. 2.4 Používaná zařízení a řídící jednotky Na trhu se objevuje stále více zařízení, které se dají instalovat do inteligentních sítí. Několik firem, které zde uvedu jsou nejvýznamnější nebo v něčem odlišné od ostatních. Tecomat Foxtrot 1 Centrální řídící jednotka od firmy Teco byla původně navržena pro průmyslovou automatizaci, proto snese větší rozsah zátěžových podmínek a v přívětivých podmínkách domu nemívá větší problémy. Tento systém nabízí hardwarově modulární řešení, které lze libovolně rozšiřovat podle míry požadavků konkrétního uživatele. [5] Poté se do centrální jednotky nahraje jednorázově program, který nadefinuje funkce domu. Po určité době se může nahrát program nový a úplně změnit ovládání celého domu. Jedná se o českou firmu, která nabízí spíše levnější řešení. Tato řídící jednotka je dále doplněna dalšími periferiemi a zařízeními nejen od firmy Teco, ale je možné připojovat i zařízení jiných firem. inels 2 Produkty této firmy nabízí širokou škálu komponent, jako například spínací a stmívací aktory, D/A a A/D převodníky, jednotky vstupů, hlasové ovládání, termoregulátory, nástěnné ovladače, dotykové panely, GSM moduly a mnohé další. Všechny tyto jednotky a moduly se s centrální jednotkou propojují dvouvodičově volnou topologií (hvězda, sběrnice, strom), proto se dá jednoduše elektroinstalace připravit a až podle potřeby či finančních možností inteligentní funkce doplňovat. Domat Control system 3 Nabízejí produkty především z oblasti řízení energetiky a vytápěcích systémů. Zaměřují se především na zvýšení úspor domu pomocí inteligentních prvků. Díky použití standardních sběrnicí a komunikačních protokolů je snadné zaintegrovat cizí otevřené zařízení na libovolné úrovni

19 Loxone 4 Zajímavostí u produktů firmy Loxone, je jejich konfigurační software. Ten funguje na principu klikání a změně přednastavených hodnot a vlastností. Po nastavení funkcí se dá jednoduše vytisknout schéma, jak miniserver a ostatní moduly fyzicky zapojit. To se může jevit jako výhoda především pro zákazníky, kteří neumějí programovat a chtějí si funkce nastavovat a upravovat sami. Contorl4 5 Další z firem poskytující kompletní nabídku pro inteligentní domy. Zaměřuje se především na rodinné domy a to jak na novostavby, tak i na starší domy. Nabízejí velké množství bezdrátových zařízení, aby nebyla nutnost velkých stavebních úprav při instalaci jejich systému. Crestron 6 Jedná se o amerického výrobce, který nabízí hned několik různých řídících jednotek. Na výběr jsou buď malé, určené například pouze pro audiovizuální účely nebo větší jednotky pro složitější infrastrukturu a technologie. Tyto větší jednotky lze také rozšiřovat o další moduly. Tato firma nabízí kompletní nabídku modulů od osvětlení přes vytápění, kontrolu, zabezpečení až po audiovizuální systémy. AMX 7 Špičkové produkty firmy AMX jsou pravděpodobně nejkvalitnější ve své třídě. Zaměřují se především na audiovizuální a komunikační techniku. Produkty jsou velice kvalitní a z toho důvodu patří do vyšší cenové kategorie. Tímto systémem je vybaven například Bílý dům ve Washingtonu. Nabízejí například obrovské množství produktů pro domácí kina, kamerové systémy nebo video konference. V nabídce mají také širokou škálu vlastních dotykových panelů pro ovládání systému. Samotnou instalací nejen těchto zařízení se zabývá řada dalších firem. Například nejznámější v České republice Insighthome (nabízí možnost vyzkoušení ve vlastním prezentačním areálu), Nardic solutions (autorizovaný distributor systému CRESTRON pro Českou a Slovenskou republiku) nebo Haidy inteligent

20 home (klade důraz na flexibilitu a respektuje možnosti rozpočtu) a mnoho dalších firem. Pro plnou funkčnost je nutné doplnit k elektroinstalaci a zařízením v rozvaděči také spotřebiče. Výrobci se snaží, aby se daly připojit jakékoli spotřebiče, avšak lepší volbou je kupovat ty, které jsou připravovány pro inteligentní elektroinstalaci. Například pro audiovizuální systémy jsou vhodné designové produkty firmy Bang & Olusfsen, ovšem jejich cena i několikanásobně přesahuje běžná zařízení. Rovněž je možné připojovat pračku, ledničku či sporák pomocí ethernetové sítě. Samozřejmostí je také pokrytí domu wi-fi sítí s vhodně rozmístěnými access pointy, aby byl kvalitní signál na každém místě domu, na zahradě i v blízkém okolí. Síť je důležité vhodně zabezpečit, aby přístup k ovládání domu neměl nikdo cizí. 2.5 Náklady na výstavbu Cenu inteligentního domu nelze jednoznačně stanovit, protože možnosti těchto technologií jsou v dnešní době neomezené. Základní funkce inteligentního domu se dají zajistit zhruba od deseti tisíc korun. Záleží pouze na uživateli, jaké má finanční možnosti a jakou požaduje funkcionalitu. Ceny rozsáhlejších systémů mohou dosahovat několik stovek tisíc až milionů korun. Nadstandardní stavba jako je Stavba roku 2011 vila v pražském Břevnově v celkové hodnotě 100 milionů korun má inteligentní systémy v hodnotě 50 milionů, což je padesát procent celkové ceny stavby. [6] Podle společnosti InsightHome si průměrně zákazník musí připlatit o % více za elektroinstalaci oproti konveční (též občas nazýváno pasivní inteligence). Při pořízení aktivní inteligence (spotřebiče, řídící jednotky, atd.) je cena zhruba 10% z ceny nemovitosti. [7] Ceny se také liší zda je systém instalován do novostavby či dostavěného domu. Pouze uživatel systému si volí svoje preference, zda si chce inteligentní systém pořídit kvůli úsporám, zabezpečení nebo pro své pohodlí. Pokud si dům pořizuje pouze kvůli úsporám, může se investice navrátit už po pěti letech. Ovšem ve většině případů je investice nenávratná a mnohdy jsou tyto domy mnohem více energeticky náročné. Výhodou je, že systém není nutné instalovat celý najednou, ale lze připravit pouze elektroinstalaci a funkcionalitu rozšiřovat postupně. S vývojem nových technologií výrazně klesá cena hardwaru. Před několika lety stál dotykový panel 200 tisíc Kč dnes se například ipad dá pořídit pod 10 tisíc či 20

21 dotykový mobil s wi-fi pod 5 tis Kč. Proto často více než 50 % ceny může stát projekt, návrh, softwarové vybavení, nastavení a instalace. [9] Záleží především na představě uživatele o luxusu, zda si dům vybaví standardními spotřebiči či nadstandardními. Například televize od firmy Bang & Olufsen stojí i Euro ( Kč), nebo pračka Miele určená pro inteligentní systémy stojí okolo Kč. Základní funkce Standard Nadstandard Byt 35 tis 250 tis 1 mil a více Dům 50 tis 500 tis 3-50 mil 2.6 Bezdrátové systémy V současnosti lze přenášet bezdrátově vše kromě napájení (i to do určité míry lze). Proto je možné, provést kompletní instalaci inteligentního systému během jednoho či dvou dnů. [7] Nelze jednoznačně říci, že jsou bezdrátové systémy lepší nebo horší, obecně se však doporučuje, pokud to jde, využít drátovou technologii. Vše vychází z porovnání výhod a nevýhod bezdrátového řešení oproti drátovému. Výhody: - není nutné zasahovat do stavby - rychlá instalace (v řádu dní maximálně týdne) - zařízení lze rozšiřovat a měnit bez předchozích plánů a příprav - systém je přenositelný i do jiného objektu - pokud chce uživatel přemístit komponentu (například vypínač) zvládne to za pár sekund Nevýhody: - vyšší pořizovací cena proti drátové technologii - i přes bezdrátovou komunikaci potřebují zařízení napájení o vedoucí napájecí kabely k zařízení o instalace lišt pro napájecí kabely o pravidelná výměna baterií - menší výběr zařízení či nutnost převodníků - možné rušení přenosu, či méně kvalitní přenos Z uvedených výhod a nevýhod plyne, že nejvýhodnější systém je drátový s možností rozšíření o bezdrátové prvky, pokud se jedná o novostavbu či 21

22 rekonstruovanou stavbu. V případě již hotového objektu by se výstavba infrastruktury prodražila. 2.7 Modulární řešení vs. projekty na míru Obdobně jako si uživatel může zvolit drátové či bezdrátové řešení, může volit také to, zda bude modulární, či si nechá udělat projekt přímo na míru podle své představy nebo si zvolí určitý kompromis mezi těmito variantami. Různé firmy, které poskytují instalaci inteligentních domů, nabízejí různá řešení, aby se přizpůsobily finančním možnostem a představě zákazníka. Popíši dva základní příklady těchto řešení. Ostatní řešení jsou určitým kompromisem těchto dvou odlišných typů přístupu. Čistě modulární řešení Jednou z možných variant, je koupit si přímo modulární řešení systému. To znamená, že si uživatel vybere, které funkce inteligentního domu chce používat, k tomu mu firma vybere moduly a dodá je se softwarem, který k těmto modulům dodává. U zákazníka provede pouze konfiguraci tohoto systému, aby ho přizpůsobila místním poměrům. Tímto řešením zákazník získá univerzální a nejčastěji používané funkce. Výhodou tohoto řešení je nižší cena za služby, projekt a nastavení, protože jsou již provedené předem a určeny pro více zákazníků. Nevýhodou je, že v menu může uživatel objevit některé položky, které jsou neaktivní, protože nemá k ovládání potřebné komponenty. Například pokud si koupil modul osvětlení, který v sobě má naprogramované i řízení žaluzií, ale zákazník nemá žaluzie, bude tato část v systému neaktivní. Zákazník má omezené možnosti pro výběr funkcí, ale musí využívat již předvolené, které může pouze nastavovat. Některá tato modulární řešení si může zákazník koupit a nainstalovat sám. Například si může koupit pouze jednotku řídící vytápění, druhou jednotku pro multimediální systém a není nutné je propojovat a řídit centrální jednotkou. Projekt na míru Druhou možností je, že si zákazník bude přát instalovat sytém podle jeho představ, ačkoli je tato varianta mnohem dražší. Při této volbě si vybere firmu, kterou instalací pověří, analytik poté na několika schůzkách zjišťuje, jaké by měl zákazník požadavky, představy a snaží se tyto informace zakomponovat do systému. Po provedení kompletní analýzy se navrhne projekt, vybere se zařízení, které se bude instalovat, vytvoří se uživatelské rozhraní podle přání zákazníka a 22

23 naprogramuje se funkcionalita systému. Dokonce může uživatelské rozhraní pracovat s půdorysem domu a místními dispozicemi, což je u čistě modulárního řešení nemožné. 2.8 Lokální způsoby ovládání a ovládací prvky Ovládat lze jakýkoli prvek připojený do systému z libovolného místa v domě. Oproti konvenční elektroinstalaci, která určovala funkce spínačů položením kabelu, jde u inteligentního systému jednotlivá zařízení a ovládací prvky programovat. Například u zařízení standardu KNX/EIB jsou prvky rozdělené na snímače (tlačítka, pohybová čidla, teplotní čidla) a aktory (světla, motory, termohlavice, atd.). [4] Po impulzu některého snímače řídící jednotka zareaguje, vyšle do sběrnice zprávu, která dorazí všem zařízením. Většina zařízení bude zprávu ignorovat, pouze zařízení, které mají provést změnu ji vyhodnotí a vykonají potřebné úkony. Samozřejmostí každého inteligentního systému by mělo být přepnutí do režimu, který vypne veškerou inteligenci a dům se bude chovat jako s obyčejnou elektroinstalací. Kromě spínačů na stěnách jsou nejčastěji využívány přednastavené režimy domu. Tento režim umožňuje jediným stisknutím nastavit mnoho zařízení pro požadovanou činnost (uklízení, sledování televize, odpočinek, noční režim, atd.). Je důležité tyto režimy stále přizpůsobovat poměrům uživatele, aby byly co nejvíce využitelné. Proto uživatelská rozhraní většinou umožňují jejich snadnou změnu. Lze je spustit sadou tlačítek na stěně, ale častěji se využívá dotekového panelu. Tlačítka na stěnách Základním ovládacím prvkem zůstávají tlačítka na stěnách. Pouze se nahradily polohové vypínače spínacími tlačítky. Toto ovládání umožňuje využívat dům i lidem, kteří nejsou technicky nadaní. Základní funkce tlačítka bývá zajištěna jedním krátkým stisknutím. Ovšem další funkce lze definovat, když se stiskne tlačítko na delší dobu nebo se stiskne vícekrát po sobě. Tímto způsobem by se měly skrývat pouze funkce, o kterých když někdo v domě neví, tak to vůbec nevadí a nijak ho neomezí. Jedná se tedy většinou o určité urychlovací funkce. 23

24 Dotekové panely Dotekové panely nabízejí jednoduché a přehledné ovládání z celého domu pomocí jednoho zařízení. Ovládání lze naprogramovat velice intuitivně a přehledně. Pro maximální jednoduchost se nejdůležitější funkce dají ovládat v první, maximálně druhé úrovni. Na úvodní obrazovce lze vybrat položku a zde je možno zařízení přímo ovládat. Další méně časté funkce mohou být vnořeny i v dalších úrovních, podle rozsahu celého systému. U dotekových panelů je vhodné reagovat na stisknutí například změnou barvy tlačítka nebo zvukovým znamením, aby uživatel dostal zpětnou vazbu o stisknutí. Do komerční sféry se již dostávají technologie, které zpětnou vazbu stisknutého tlačítka umějí simulovat. Uživatelské rozhraní pro dotekové panely je téměř neomezené. Jednou z možností je, že každý uživatel tohoto panelu bude mít vlastní rozhraní s vlastními funkcemi. Mezi těmito rozhraními se pak uživatelé mohou snadno přepínat. Nevýhodou dotekových panelů je, že je nelze ovládat bez dívaní, nebývají příliš ergonomické pro ovládání jednou rukou a nemají příliš dlouhou výdrž baterie. Dálkové ovladače Často využívaným zařízením pro ovládání jsou dálkové ovladače. Ty mají programovatelné tlačítka, která si lze pojmenovat a mohou být i multifunkční. Jejich hlavní výhody jsou, že jimi lze ovládat pouze hmatem, dlouhá výdrž baterií, kompaktnost, snadná přenositelnost nebo zpětná odezva při stisku. Ovladače s infračerveným vysíláním nemohou prostupovat skrz překážky. Signál projde pouze přes sklo a může se odrážet od stěn a proto se infračervená čidla instalují do nábytku, stropních podhledů nebo reproduktorů. Výhodou tohoto řešení je, že při stisknutí systém pozná, ve které místnosti se ovladač nachází. Při ovládání s rádiovým vysíláním je nutné nejdříve zvolit, v jaké se uživatel nachází místnosti, aby mohl ovládat pouze zařízení v ní. Mezi výhody patří to, že se nemusí nikam mířit a signál projde ze všech místností. 24

25 Tlačítkové panely s LCD displejem Další z možností ovládání je použití tlačítkového panelu, který může být vybaven i displejem. Tyto panely nebývají přenosné, ale pevně umístěny ve stěně. Tlačítka jsou nastaveny na nejdůležitější používané funkce v místnosti a jsou doplněny ovládacími prvky (šipky, enter, escape), kterými se ovládá systém. Pro přehlednou orientaci v nabídce se informace zobrazuje na barevný či černobílý LCD display. Existuje i několik dalších způsobů ovládání jako například televizí, mobilním telefonem, tabletem, jakýmkoli počítačem, nebo nadstandardními možnostmi (více v kapitole 2.10 Novinky a budoucí vývoj technologií). Obrázek 2.2 Dotykový panel (převzato z [14]) Obrázek 2.3 Ovladač (převzato z [15]) Obrázek 2.4 LCD klávesnice (převzato z [16]) 25

26 2.9 Vzdálený přístup a zabezpečení Inteligentní dům lze ovládat nejen z domu a jeho bezprostředního okolí, ale také odkudkoli ze světa. Komunikaci mezi domem a vzdáleným uživatelem lze realizovat několika způsoby. Nejjednodušší na realizaci je ovládání domu pomocí SMS. Dům může při určitých situacích, jako je narušení bezpečnosti nebo zvonění u domu, odeslat SMS majiteli, popřípadě přímo poslat fotografii pomocí MMS. Rovněž uživatel může domu posílat SMS v předem definovaném tvaru a tím ovládat některé funkce domu. Ačkoli některé systémy mají možnost formát SMS nastavitelný a množství příkazů neomezené, ovládání není příliš praktické. Další způsob ovládání domu je pomocí webového rozhraní z jakéhokoli počítače či mobilního telefonu pomocí internetového prohlížeče. Toto rozhraní může mít pouze omezené funkce, které neohrozí bezpečnost domu nebo musí být řádně zabezpečeno. Nejkvalitnějším vzdáleným ovládáním domu je aplikace v mobilním telefonu či v počítači, která má stejné funkce a vypadá jako ovládání v domě. Tato aplikace komunikuje s domem přes WAP pomocí datových přenosů. Ovládání přes webové rozhraní i ovládání aplikací, je velice důležité kvalitně zabezpečit. Zvlášť pokud jde vzdáleně provádět důležité úkony, jako je vypnutí zabezpečení, nahlížení do kamerového systému a podobně. Zabezpečení heslem, je v dnešní době pro takový systém nedostačující. Lepším řešením je využití generátorů jednorázového hesla nebo digitálního podpisu. Pro tyto metody lze využít speciální mobilní zařízení či aplikace v mobilním telefonu. Méně praktickou na použitelnost, ale velice bezpečnou metodou je použití USB klíče nebo čipové karty. [4] 2.10 Novinky a budoucí vývoj technologií O tom, zda jsou inteligentní domy na vzestupu již není pochyb. Většina významnějších firem si na nedostatek zákazníků nestěžuje, naopak jejich počet stále narůstá. S velkým zájmem o tyto domy se mnoho firem zabývá inovacemi a novými technologiemi, které mohou zákazníkům nabídnout. Podle odborníků budou mezi hlavní trendy informačních technologií patřit úspory energií, bezpečí, elektronické zdravotnictví, vybavení kuchyně a zábava. [10] Novinkou jsou například elektronicky zatemňující skla. Při přivedení elektrického proudu do skel se mohou stát kouřové, nebo dokonce mléčně matné. Jiří Havlík z Institutu mikroelektronických aplikací představoval spolupráci jejich institutu při rozšiřování nového standardu bezdrátové komunikační 26

27 technologie ZigBee a dále účast jeho ústavu na rozsáhlém mezinárodním vývojovém projektu chytré lékařské péče o pacienty v nemocnicích i doma, mj. pomocí implantovaných senzorů. [8] Technologie nyní umožňují integraci dotykových obrazovek skrytě přímo do zrcadel, kuchyňské desky nebo ledničky. Tato technologie velice rozšiřuje možnosti využití v inteligentním domě. Velká revoluce se očekává v systému kuchyně a vaření. Pracuje se na systémech, které budou mít kontrolu nad potravinami ve spíži a lednici. Budou upozorňovat na zkažené potraviny a na nedostatek surovin. Rovněž systém může navrhovat recepty z dostupných surovin s ohledem na kalorie nebo alergie. Platbu za suroviny bude možné provádět přímo otiskem prstu v domě. Domy budou vybaveny speciální schránkou dostupnou z venku. Tato schránka může mít jednorázový kód pro otevření, který se bude generovat při každé objednávce. Box může být rozdělen na část s pokojovou teplotou a chladící část. [4] Další vývoj bude v oblastech ovládání inteligentního domu. Uvedu zde pár nových technologií, které se už testují a stále zdokonalují pro svoji použitelnost v praxi. Hlasové ovládání se už dnes instaluje do domácností pro ovládání inteligentního systému. Zatím funguje pouze ve dvou režimech. První umí rozeznat omezenou řadu povelů jakýmkoli hlasem. Druhý režim umožňuje nahrát vlastní povely, ale nastává problém při nachlazení a se správným vyslovením příkazu. Tato technologie je praktická především v kuchyni, kde mají uživatelé často plné obě ruce. Aby systém příkazy rozeznal je nutné nejdříve vyslovit speciální slovo (oslovení systému) a poté příkaz, který se má vykonat. Také je možné domu zadávat otázky a on na ně bude hlasově odpovídat. Ovládání gesty je také velice praktické. Když ukážeme například na žaluzii a poté uděláme pohyb dolů systém sám žaluzii stáhne. Zahraniční firmy již testují ovládání domu myšlenkami. Významným prvkem, který by pomohl ke snadnějšímu ovládání, je systém pro automatické rozpoznání osob v prostoru domu. Podle přítomných osob by systém mohl stěhovat hudbu, video, měnit obrazovou skladbu nebo osvětlení. Testují se speciální podlahy, které by rozlišovaly osoby podle váhy a stylu chůze nebo systémy rozpoznání obličeje, ale zatím jsou tyto technologie velice nespolehlivé. Proto zatím jedinou použitelnou metodou je nosit u sebe bezdrátově snímatelný čip například v náramku či přívěsku. [4] Aby funkce domu co nejvíce vyhovovaly potřebám uživatelů, musí se pravidelně aktualizovat a přenastavovat. Tuto činnost se některé systémy snaží zautomatizovat a učit se z dřívějších zkušeností podle toho jak uživatelé systém 27

28 ovládali v minulosti, jaké sekvence příkazů používají nejčastěji a tyto možnosti jim poté nabízí přednostně nebo je rovnou samostatně vykonává. Se stoupajícím počtem zákazníků se bude zvyšovat rozpočet pro výzkum nových technologií. Proto se dá očekávat obrovský nárůst dosud nemyslitelných projektů Návštěva CITIB Aby si mohli budoucí zákazníci vyzkoušet systém inteligentního domu, a podle toho se rozhodnout, zda si ho pořídí či nikoli, zřídila firma Insighthome Centrum inovací pro technologie inteligentního bydlení (CITIB). Jedná se o komplex dvou obytných domů, jednoho zahradního domku a zahrady. Do tohoto centra je možné si domluvit osobní prohlídku, při které majitel domu či jiný obchodní zástupce návštěvníka seznámí s fungováním inteligentního systému, v rámci obytné garsonky a zahrady. Ostatní prostory slouží pro soukromé účely. Z důvodu zjištění potřebných informací o způsobu navrhování uživatelského rozhraní pro inteligentní domy v praxi jsem si tuto prohlídku zajistil. Prováděl mě obchodní zástupce Jan Rada. Jelikož předem věděl, že se budu zajímat o uživatelské rozhraní kontaktoval před návštěvou i oddělení grafiků. Po předvedení kompletní prezentace všech dostupných modulů a funkcí jejich systému, jsem si ho mohl sám vyzkoušet jak na dotykovém panelu od firmy AMX tak na ipadu. Díky vlastnímu vyzkoušení jsem detekoval několik nedostatků na jejich GUI, kterých bych se mohl ve svém návrhu vyvarovat popřípadě je zdokonalit. Jelikož jsem měl dostatek informací z oblasti inteligentních domů, dozvěděl jsem se nejen obchodní, ale i technické informace o tom, jaká klientela si systémy pořizuje, jakých změn je schopen uživatel a co už upravují programátoři, jaké značky systémů je dobré používat a proč, jakým se naopak vyhnout, jak ovládat starší zařízení, která nemají IP identifikaci, jak distribuovat ovládání a podobně Nevýhody inteligentního bydlení Míra spolehlivosti Od toho jaké se použije zařízení se odvíjí i jeho spolehlivost. Některé firmy napojují systémy na osobní počítač, který může být poměrně nestabilní. Kvalitnější řešení je napojení na průmyslové počítače, které jsou na obdobné úrovni spolehlivosti jako palubní počítače v autech. I přesto může občas systém 28

29 zkolabovat jak po softwarové, tak hardwarové stránce či se poškodit určitá komponenta. Tím jsou ohroženy i základní funkce domu. Například poruší-li se obvod ve spínacím modulu, nebude svítit jeden celý okruh na něj napojený, dokud se jednotka nevymění. Tyto moduly nejsou dostupné v běžných obchodech a proto může oprava trvat poměrně dlouhou dobu. Napadnutelnost Přestože inteligentní systém s možností vzdáleného řízení přes internet lze kvalitně zabezpečit, jistou měrou se zvyšuje pravděpodobnost napadnutelnosti systému vzdáleným útočníkem. Cena inovací a údržby O pořizovacích cenách a nákladech na výstavbu jsem se již zmínil v kapitole 2.5. Nezanedbatelnou částkou jsou také náklady spojené s opravami a údržbou tohoto sytému a to také při změnách či úpravách. Cena za změnu funkce či přidání komponenty může být v jednotkách i desítkách tisíc korun pouze za softwarovou část. 29

30 3 Návrh uživatelského rozhraní 3.1 Rozsah funkcionality návrhu V této praktické části navrhnu část uživatelského rozhraní pro ovládání inteligentního domu. Zvolený rozsah bude řešit kompletní funkcionalitu modulu osvětlení a základní strukturu ovládání celého systému. Aby jednotlivé části byly zasazeny do kontextu, bude funkcionalita okrajově doplněna o přímo navazující části funkcí, čímž bude působit jako ucelená část. Řešení modulu osvětlení jsem vybral proto, že se jedná o technologii dostupnou v jakémkoli domě nebo bytě bez ohledu na to, jaké jsou v konkrétním případě použité zařízení (na rozdíl od multimediálního nebo zabezpečovacího modulu). Modul osvětlení se často instaluje i samostatně bez ostatních prvků inteligentního domu. 3.2 Identifikace systému Popis prostředí Z neformálního průzkumu jsem zjistil, že nejčastější skupinou obyvatel v rodinných domech, kde by se inteligentní technologie pořizovaly, je tří až pětičlenná rodina, kterou reprezentují dva rodiče a děti od narození až zhruba do 25 let. Taková rodina běžně obývá dům ve všední dny v odpoledních hodinách a o víkendech. Ve všední dny ráno se dům opouští a zůstává prázdný do odpoledních hodin. Občas je do klasického modelu bydlení zařazen i jeden či více seniorů nebo žena na mateřské dovolené. V takových případech již dům nebývá tak dlouhou dobu prázdný. Nezřídka do domu chodí návštěvy, jak individuální, tak velké skupiny při pořádání oslav a večírků. Na základě tohoto pozorování základního modelu běžné rodiny, vytvořím návrh pro snadné ovládání běžných funkcí jako je osvětlení, vytápění či audio systém Specifikace návrhu Tento návrh se bude skládat z hardwarového uživatelského rozhraní (UI), které tvoří ovládací prvky na stěnách (tlačítka, otočné regulátory) a grafického uživatelského rozhraní (GUI) pro dotykový panel. Těchto panelů může být více a mohou být umístěny ve stěnách v určených pozicích nebo vyjmuty a používány 30

31 volně v prostoru domu. Bude tedy možné ovládat dům manuálně 8 podle běžných konvencí používaných již desítky let nebo elektronicky pomocí dotykového panelu. Po zavedení systému by měl uživatel bydlet s větším komfortem ovládání, přehledem nad funkcemi domu a s většími úsporami na energii Motivace Uživatelské rozhraní pro inteligentní dům se vždy musí navrhovat v několik etapách. Nejvhodnější je v první etapě navrhnout prototyp v obecné rovině. Jedním z důvodů vytvoření takového prototypu je fakt, že ten, kdo si inteligentní systém objednává, většinou ještě v domě nebydlí. Takový budoucí uživatel nemá vůbec představu o tom jak se mu v domě bude bydlet, kde se bude nejčastěji zdržovat nebo jak bude mít rozmístěný nábytek. Proto mnohdy nemá žádné konkrétní požadavky a je vhodné vytvořit univerzálně použitelný systém pro zákazníkův dům, nechat mu ho prvních pár týdnů na otestování a poté provést potřebné individuální úpravy. Inteligentní ovládání není bezpodmínečně nutné, ale se zvyšujícím se počtem elektronicky ovládaných zařízení je vhodným doplňkem klasického UI. Grafická aplikace by měla být ovšem spíše nadstavbou, místo úplnou náhradou stávajících hardwarových systémů. Rozhodně by se nemělo dopustit, aby byl systém kontraproduktivní (například nutnost hledat tablet pro každé rozsvícení, místo umístění tlačítek na stěny v každé místnosti) Uživatelé Majitel domu Většinou muž, který běžně ovládá a rozumí chytrým telefonům, je chopen zprovoznit a nastavovat běžná elektronická zařízení. Má neomezenou funkcionalitu systému. Smí používat veškeré dostupné moduly, zasahovat kompletně do celého nastavení systému, určovat práva a omezení Členům domácnosti. Člen domácnosti Tuto skupinu uživatelů reprezentují všichni členové domácnosti, kteří využívají jak UI tak GUI. Některé moduly, či části nastavení mohou být zabezpečeny kódem a pokud jej neznají, tyto části systému jim nejsou přístupné. Práva nastavuje Majitel domu. 8 Z pohledu uživatele manuálně (stisknutí vypínače), ale ve skutečnosti se bude jednat o stisknutí spínacího tlačítka a vyhodnocení akce řídícím počítačem. 31

32 Dítě Ovládá základní prvky a to lokálním způsobem. Rozsvěcení světla nebo ovládání televize. O složitější úkony žádá rodiče. Často zapomíná vypínat zařízení a spotřebiče, které zapne. Je náchylné k větší chybovosti při používání systému. Se zvyšujícím věkem přejímá roli Člena domácnosti. Senior Příliš si nerozumí s moderními elektronickými systémy. Má horší zrak, pohyblivost, citlivost v rukou. Zajímá ho spíše ovládání jeho místnosti. Rozumí spíše přímým pokynům (toto tlačítko rozsvítí světlo, toto zase reguluje teplotu), než sekvencím příkazů (nejdříve vyhledat osvětlení, pak najít konkrétní prvek a až nakonec provést úkon). Uznává jemu známé konvence a odmítá nové. Host Neméně častým typem uživatele může být host. Tento uživatel je spíše návštěvou a proto bude mít zpřístupněné pouze základní funkce systému obdobně nastavené jako Člen domácnosti. Technický pracovník Pověřená osoba, která rozumí použitému software a umí nastavit popřípadě přeprogramovat veškeré části systému podle požadavků Majitele domu Úlohy pro UI Uvedené úlohy jsou dostupné pro všechny uživatele. Rozsvícení světla - rozsvícení a zhasnutí světla v místnosti, ve které se uživatel nachází Regulace intenzity osvětlení - plynulá regulace osvětlení v místnosti, ve které se uživatel nachází Regulace žaluzií - vytahování a zatahování žaluzií s možností částečného zatažení Regulace teploty - zjištění aktuální teploty v místnosti - zjištění nastavené teploty v místnosti - zvýšení či snížení požadované teploty 32

33 Regulace hlasitosti - zvyšování a snižování hlasitosti zvuku v místnostech, které disponují centrální reproduktorovou soustavou Uspávací tlačítko - přepnutí do předem nastaveného nočního režimu Odchodové tlačítko - přepnutí do předem nastaveného režimu pro opuštěný dům Úlohy pro GUI Uvedené úlohy jsou dostupné pro všechny uživatele a jejich výčet je omezen pouze na rozsah řešený v této práci. Seznam úloh byl sestaven před vývojem samotné aplikace a při vývoji i po něm dále doplňován o zjištěné nedostatky a chybějící funkce. Spínání světel - zapnutí, vypnutí kteréhokoliv světla v domě odkudkoliv Regulace intenzity osvětlení - regulování intenzity kteréhokoliv světla v domě odkudkoliv Hromadné zhasínání - zhasnutí najednou všech světel odkudkoliv - zhasnutí předdefinované oblasti (například jedno patro) Skupinové rozsvěcení - rozsvícení předdefinované skupiny světel podle účelu Přehled rozsvícených světel - bude možné získat přehled o tom, kde se v domě svítí, popřípadě s jakou intenzitou Nastavení automatického zapínání - zda bude konkrétní světlo spínané fotobuňkou či nikoli Nastavení automatického vypínání - individuální nastavení, zda se světlo bude vypínat po určitém intervalu samo - nastavení intervalu u každého světla zvlášť Režim dovolená - po aktivování režimu dovolená je simulována přítomnost osob sekvencí rozsvěcení a zhasínání světel podle daného pořadí Režimy domu - zvolení programově přednastaveného režimu domu 33

34 Zobrazování informací z meteostanice - přehled aktuálních informací zasílaných z meteostanice Přehledové informace - zobrazení stavu ve kterém se zrovna dům nachází - zobrazení data, času a dnu v týdnu - zobrazení stavu baterie a úrovně signálu Zobrazení kritických a informativních prvků - přehled o otevřených venkovních dveřích, garážových vratech, spuštěných spotřebičích a indikace jiných kontrolních bodů Zjištění aktuální teploty - možnost zjištění aktuální teploty v měřené místnosti Nastavování požadované teploty - nastavování požadované teploty v rámci jakékoli individuální místnosti s termostatem Zabezpečení modulů - zabezpečení modulů, které nejsou dostupné všem uživatelům Pravděpodobné scénáře Pro ověření smysluplnosti výše zmíněných úloh a uvědomění si zapomenutých úloh uvedu několik pravděpodobných scénářů. Scénář 1 Uživatel je v ložnici kde má rozsvíceno. Odskočil si na chvíli do obývacího pokoje. Chce zůstat v obývacím pokoji, ale v ložnici nezhasnul. Chce zhasnout dálkově. Scénář 2 Uživatel si nabalil v šatně těžkou krabici s oblečením a chce ji odnést do auta. Auto je v garáži. Je doma sám a je tma. Uživatel si chce cestu rozsvítit dálkově. Scénář 3 Uživateli není dobře. Přijde domů a chce si lehnout do postele a číst si. Nastavená teplota ložnice na 21 C se mu zdá málo. Chce ji rychle zvýšit na 24 C. 34

35 Scénář 4 Uživatel poslouchá při vaření v kuchyni audioknihu. Dal jídlo na delší dobu péct. Chce se přesunout a pokračovat v poslechu na terase. 3.3 Návrh nástěnných prvků Ze seznamu úloh pro UI jsem navrhl následující ovládací panel, který by měl umožňovat plynulou regulaci osvětlení, nastavování teploty a ovládání audio systému. Jedná se o prvky pro ovládání základních běžných funkcí domu, které jsou umístěné na stěnách při vstupech do místnosti. Hlavním požadavkem pro toto rozhraní je absolutně intuitivní ovládání základních funkcí. Tyto panely mohou být různě škálovatelné, podle množství ovládacích prvků v jednotlivých místnostech. Pro popsání navržených funkcí popíši plně osazený panel uvedený na obrázku 3.1 (dva světelné okruhy, regulace teploty, regulace hlasitosti). Obrázek 3.1 Plně osazený panel Osvětlení Nejvíce vpravo jsou dva vypínače 9 regulující osvětlení dvou různých světelných okruhů. Oproti klasickému vypínači zůstávají stále ve střední poloze. Při krátkém stisku horní poloviny se světelný okruh rozsvítí na intenzitu 100%, oproti tomu 9 Pod pojmem vypínač je v této souvislosti myšlena plastová krytka, pod kterou se skrývají tlačítka 35

36 stiskem ve spodní polovině okruh zhasne. Delším podržením některé z polovin, lze plynule regulovat intenzitu osvětlení. Takto zvolené ovládání má tu výhodu, že pokud se s vypínačem setká někdo, kdo nezná funkce systému, bude pracovat s osvětlením podle klasického modelu vypnout zapnout. Neznalost skryté funkce (plynulé regulace) jeho potřeby výrazně nenaruší. Další variantou, o které jsem uvažoval, je využít místo tlačítkových vypínačů dotekové panely. Ty ovšem mají nevýhodu v tom, že dobře reagují na stisk ruky či prstu, ale když je potřeba rozsvítit taškou, loktem či jiným předmětem, je panel špatně použitelný. Navíc lidem je příjemná zpětná odezva při pocitu, že tlačítko bylo stisknuto. Další využitelnou variantou by bylo použití otočného regulátoru pro regulaci intenzity. Tato technika také není vhodná pro ovládání s plnýma rukama. Teplota Vlevo od vypínačů je umístěno ovládání teploty v místnosti. Display neustále ukazuje aktuální teplotu v místnosti (dole) a teplotu, na kterou je momentálně nastavený termostat dané místnosti (nahoře). Uživatel si může pomocí tlačítek ve tvaru šipek po půl stupních zvýšit či snížit nastavenou teplotu. V dětských pokojích může být rozsah nastavování teploty omezen. V ostatních místnostech by se nastavení teploty nad určitou mez mohlo zobrazovat na panelu obdobně, jako spuštěný spotřebič. Audio Nejvíce vlevo je potom regulátor ovládání hlasitosti lokálních reproduktorových soustav. Jasným ukazatelem je vyznačeno, jakým směrem se zesiluje a zeslabuje. Upřednostnil jsem otočný regulátor od tlačítkového z důvodu snadnější regulace na velkém rozsahu. Ostatní Ovládání dalších prvků, které jsou uvedeny v seznamu úloh budou ovládány klasickými spínači umístěnými na příslušných místech (žaluzie u oken, uspávací tlačítko v ložnici, odchodové u hlavních dveří a v garáži). 36

37 3.4 Grafické uživatelské rozhraní Pro sekundární ovládání běžných funkcí, ovládání doplňkových funkcí a pro nastavování zařízení bude sloužit dotykový panel s grafickým uživatelským rozhraním. V následujících kapitolách budou popsány postupy a jednotlivé kroky vedoucí k finálnímu návrhu. Nejdříve jsem určil specifika, které vyplynuly z vlastností potenciálních uživatelů, řešených úloh a z rozhovorů: Jelikož se jedná o aplikaci, která bude zákazníkovi nejdříve předvedena technikem, není bezpodmínečně nutné, aby byla plně intuitivní ve všech funkcích, avšak musí být intuitivní v základních ovládacích prvcích. Aby se rozhraní co nejvíce přiblížilo reálnému prostředí, využil jsem mapování při kterém se využívají půdorysy navrhovaného domu. Tento prototyp má ukazovat, potažmo testovat horizontální rovinu systému a vertikální prototyp pouze modulu osvětlení. Ostatní funkcionalita je aplikována z důvodu zkvalitnění testování a konceptuálních návazností. Tlačítka musejí být velká, aby s jejich stisknutím neměli problém ani starší lidé. Důležité funkce nevkládat do příliš velké hloubky systému. Musí být použitelné na maximálně dvě až tři kliknutí. Používat pro uživatele známé metafory a názvy tlačítek. Systém musí působit přehledně a uživatel by měl v každém okamžiku poznat, ve které části se nachází a kam se odsud může dostat. Robustní vůči chybám a to jak omylům, tak uklouznutí. Některé sekce znepřístupnit předurčeným skupinám uživatelů. 3.5 Horizontální prototyp skica Během návrhu jsem udělal několik skic, které jsem dále upravoval podle konzultací s potencionálními uživateli. Prvotní skici jsou zobrazeny v příloze. Tvorba papírových skic je velice rychlá a levná záležitost, která snadno dopomůže k demonstrování návrhářových myšlenek potencionálním uživatelům. Ti se mohou k návrhu vyjádřit a prakticky okamžitě ho předělávat podle svých přestav s návrhářem či sami bez speciálních znalostí. Tento postup se dá provádět ve velkém počtu iterací na jakémkoli místě a v relativně krátkém čase. 37

38 Obrázek 3.2 Skica úvodní obrazovky Úvodní obrazovka bude rozdělena do několika částí. První částí je navigační menu, které bude obsahovat popis modulu a jeho ikonu. Modulů bude 9 a to zabezpečení, osvětlení, vytápění, audio, multimedia, zavlažování, spotřebiče, komunikace a nastavení. Po kliknutí na jeden z modulů se navigační menu zmenší pouze na ikonky bez nápisů. Tudíž jedním kliknutím bude možné se v jakémkoli modulu přepnout do jiného. Druhá část bude obsahovat zmenšené půdorysy podlaží a zahrady, v nichž budou vyznačená místa, kde je zapnutý nějaký spotřebič, otevřené dveře či jiné výstražné upozornění. Ve třetí části bude jasně vidět, v jakém stavu se dům momentálně nachází (zabezpečený, uspaný, popřípadě zvolený režim), datum, den v týdnu a čas. Čtvrtá oblast bude zahrnovat režimy domu, kterými bude možné přepínat krátkým stisknutím příslušné předprogramované volby. Pátá oblast bude zobrazovat meteorologické informace z meteostanice popřípadě doplněné o předpovědi z internetu. 3.6 Vertikální prototyp osvětlení skica Rovněž jako skica horizontálního prototypu, tak i vertikální skica modulu osvětlení byla mnohokrát upravována, ale pouze v malých detailech. Myšlenka a 38

39 filozofie ovládání zůstala od prvotního návrhu již stejná na rozdíl od horizontálního prototypu. Obrázek 3.3 Skica modulu osvětlení V první oblasti se popisky tlačítek jednotlivých modulů skryjí, ale ikony zůstanou bez ohledu na to, kde se v rozhraní uživatel nachází. Díky tomuto modelu se lze rychle přepnout do jakéhokoli modulu bez nutnosti postupného navracení. Druhá oblast bude znázorňovat půdorys podlaží, ve kterém budou vyznačeny osvětlené nebo zhasnuté místnosti a vyznačovat se intenzita osvětlení. Tato oblast bude rovněž sloužit pro zhasínání a rozsvěcení jednotlivých světel. Třetí oblast bude umožňovat přepínání mezi jednotlivými podlažími nebo okolím domu. Čtvrtá oblast bude vyvolána stisknutím na místnost ve druhé oblasti. Bude obsahovat ovládací prvky vybraného světelného okruhu. Zvyšuje a snižuje intenzitu osvětlení, zhasíná a rozsvěcí okruh, nastavuje zhasínání a rozsvěcení v závislosti na přítomnosti osob. Pátou oblastí bude navigační menu pro návrat na úvodní stránku a uzavření nastavení konkrétního světelného okruhu. 39

40 3.7 Funkční prototyp Volba software Softwarových produktů, ve kterých lze udělat funkční prototyp je mnoho. Některé jsou jednoduché a rychlé, ovšem na úkor jejich možností a funkcionality. Zvolil jsem práci s Adobe Flash Professional CS5.5, ve kterém lze rychle vytvořit základní funkční prototyp. Dalšími o něco pracnějšími technikami, lze přidat rozsáhlejší funkcionalitu a kvalitní grafické zpracování, které simuluje reálnou aplikaci. To je velice praktické a účelné pro následné testování skupinou uživatelů na scénářích užití. Dále jsem Flash zvolil proto, že pro některá zařízení, která se používají k řízení inteligentních domů, se používá webové rozhraní a to i s použitím Flash. Tudíž lze prototyp vhodným doprogramováním použít jako funkčně použitelnou aplikaci. Flash také umožňuje aplikaci vyexportovat do spustitelného formátu pro Windows, Linux, Mac a pro její používání je nutné mít nainstalovaný pouze Flash Player, který je ve většině počítačů standardně nainstalován. Velikost rozlišení px jsem zvolil, protože ho využívají hojně používané tablety i jiné dotykové panely různých firem Vytváření prototypu Ve chvíli, kdy je papírová skica navržena a nemám k ní připomínky já, jako návrhář a ani nikdo jiný, komu byla předkládána ke konzultaci, považoval jsem ji za hotovou. V tuto chvíli je vhodným krokem převést horizontální i vertikální papírové prototypy do elektronické podoby a udělat z nich funkční aplikaci. Dalším testováním a konzultováním s kolegy a rodinnými příslušníky byly odladěny některé nedostatky a chyby, na které se nepřišlo během vytváření papírových skic. Na obrázku 3.4 lze vidět následující změny: Na úvodní obrazovce měly být půdorysy prvního a druhého patra i okolí domu. Obrázky by byly příliš malé a informace v nich obsažené, špatně použitelné. Navíc se ukázalo, že zobrazovat okolí domu je pro tuto funkci nadbytečné. Z těchto důvodů bylo schéma okolí vypuštěno. Přidal jsem tlačítko pro ukončení aplikace na úvodní obrazovce, které původně nebylo zamýšleno, protože se nejedná primárně o desktopovou aplikaci, ale může tak být použita a prototyp tak bude testován. Jelikož aplikace bude používaná na přenosných dotykových panelech, bylo nutné doplnit rozhraní o indikaci stavu baterie a úrovně signálu. 40

41 Z důvodu uvolnění prostor na úvodní obrazovce, byl odebrán nadpis režimy, který neměl téměř žádnou vypovídající hodnotu. Rozmístění prvků jsem pro větší přehlednost oproti skice mírně upravil. Obrázek 3.4 Prototyp úvodní obrazovky Další změny se týkají modulu osvětlení a ty vyplývají z finálního návrhu na obrázku 3.5: Při různých intenzitách osvětlení se zobrazované ztmavení pokoje mělo měnit plynule. Rozdíly byly málo rozpoznatelné, proto se dalo snadno přehlédnout, zda je světlo vypnuto nebo svítí na 10 %. Z toho důvodu se světlo při vypnutém stavu zobrazuje jako zhasnuté a při 1 % a více jako rozsvícené. Nastavení parametrů konkrétního světla je vyvoláno delším stiskem nad příslušnou místností. V původním návrhu mělo být při každém kliknutí zobrazeno detailní nastavení. Jelikož se nejčastěji používá jen zhasínání a rozsvěcení, zobrazování detailů světla působilo rušivě. 41

42 Pokud je vyvolána nabídka detailů světla, musí být zrušena při kliknutí na jakékoli jiné světlo, jinak si uživatel neuvědomuje, že vyvolaná nabídka je stále aktivní k původnímu světlu. Místo šipek, regulujících intenzitu osvětlení, měl být scrollbar. Ukázalo se, že není tak dobře vnímaným ovládacím prvkem pro širokou veřejnost jako šipky nahoru a dolů. Obrázek 3.5 Prototyp modulu osvětlení (nastavení světla) Ikony a grafika Ačkoli se jedná pouze o prototyp, kvůli pozdějšímu testování potenciálními uživateli jsem drátěný model (viz příloha) doplnil ikonami, obrázky, texturou pozadí a graficky zpracovanými tlačítky. Použitá grafika není zamýšlena jako grafické zpracování aplikace pro výsledný produkt, ale zachycuje podstatné prvky, které kromě estetického hlediska mají i funkční význam. Proto je nutné, aby byly součástí testování. Pomocí ikon se uživatel bude muset orientovat mezi moduly, pokud se nebude chtít vracet přes úvodní obrazovku. Proto jsem musel udělat pečlivý výběr tak, aby byly ikony chápány jako metafory. 42

43 Textura pozadí napomáhá určit v jakém modulu se uživatel nachází. Každý modul má odlišnou barvu textury. Barvy tlačítek jsou rozděleny podle použití. Žlutými tlačítky se lze přepínat mezi moduly, šedá tlačítka přepínají funkce a obrazovky v rámci modulu a zelená tlačítka provádějí určitou akci. Tento model by měl být zachován v celé aplikaci Zabezpečení klávesnicí Jelikož je panel dostupný každému v domě, moduly a části modulů, které by měly být určeny pouze pro některé uživatele, je nutné zabezpečit. Toto zabezpečení by se dalo vyřešit tím, že pokaždé když někdo panel začne používat, se identifikuje. Po skončení užívání by se zase odhlásil. Metoda pomocí přihlášení je pro zabezpečení u tohoto systému nepoužitelná, z důvodu častého střídání uživatelů, kteří stejně většinou plánují dělat obecné funkce dostupné všem. Já jsem zvolil takovou metodu zabezpečení, že každá část modulu (i celé moduly), které je nutné zabezpečit jsou chráněny číselným kódem. Pokud uživatel vejde do zabezpečené sekce, bude vyzván k zadání kódu na softwarové číselné klávesnici. Pro uživatele Majitel domu je kód přidělen při zavedení systému (lze jej měnit). Ostatním uživatelům práva a kódy přiděluje právě Majitel domu Zhodnocení návrhu z hlediska CRAP Návrh je zpracován tak, aby splňoval požadavky na hodnocení metodou CRAP (Contrast, Repetition, Alignment, Proximity). Prvky jsou dostatečně barevně odlišeny tak, aby bylo poznat, že provádějí odlišné akce. Veškeré použité prvky se opakují napříč celou aplikací a styl tlačítek pozadí i ovládání je ve stejném stylu. Tlačítka u kterých se předpokládá, že budou používány častěji jsou výraznější než ty méně používané. V každém modulu je použito pouze několik linií zarovnání jak v horizontální, tak vertikální rovině. Prvky, které se vztahují k sobě, jsou seskupovány buď vzájemnou blízkostí (jedná-li se o podobné prvky) nebo je-li více různě vypadajících prvků jsou seskupeny orámováním. 43

44 3.8 Návaznosti ostatních modulů Použité funkce a možnosti, které jsou zmíněny v návrhu nejsou úplně kompletní. Mnoho dalších funkcí, které se mohou týkat osvětlení, není nutno implementovat do uživatelského ovládání. Jde například o volby, že pokud se pustí film a venku je vysoká intenzita světla, automaticky se zatáhnou žaluzie, postupně se ztlumí osvětlení a zvýší se teplota v místnosti. Takové nastavení by ovšem většina uživatelů ani nevyužívala, proto je vhodnější takové funkce pevně do systému naprogramovat. Obdobně může také fungovat funkce, která v zimním období při vyšší intenzitě slunečního záření roztáhne automaticky žaluzie a v létě je naopak sama zatahuje. Takových možných funkcí, které mohou být závislé na čase, dnu v týdnu, ročním období nebo počasí je mnoho, ale většinou se nastaví pouze jednou podle požadavků uživatele a dále se už s nimi žije bez častých úprav. Proto je vhodné tyto volby do GUI neimplementovat. 3.9 Netechnické scénáře užití pro účely testování GUI Uživatelé budou systém testovat na předem připraveném počítači, nikoli v reálném prostředí funkčního domu. Z toho důvodu byly scénáře koncipovány jako úlohy pro otestování grafického uživatelského rozhraní. Úlohy budou testovány skupinou uživatelů a to v uvedeném pořadí. Navrženy jsou tak, aby otestovaly každou funkcionalitu, která byla uvedena v seznamu úloh v kapitole Jejich pořadí je určeno tak, aby se začalo jednoduššími úkoly a až poté se přecházelo na ty složitější. Tím by měl uživatel získat pohodu a seznámit se s prostředím dříve než se pustí do složitějších úloh. 1) Zjistěte, kde všude se v domě a jeho okolí svítí. 2) Zhasněte všechna světla. 3) Zjistěte aktuální stav baterie dotekového panelu, který používáte. 4) Zjistěte, jaké je venku počasí a teplota. 5) Zjistěte nastavenou teplotu v ložnici, zvyšte ji na 19.5 C. 6) Rozsviťte v jídelní části, v kuchyni, v ložnici a v dětském pokoji. 7) Rozsviťte v bazénu a zjistěte jakou má teplotu vody. 8) Vypněte světlo v dětském pokoji a rozsviťte v obýváku a na terase. 9) Zhasněte v celém prvním patře a rozsviťte všechny venkovní světla. 10) Rozsviťte světlo v obýváku na 40%. 11) Nastavte, aby se světlo v kuchyni rozsvítilo při detekci pohybu a zhaslo po 5 minutách nepřítomnosti osob. 44

45 12) Zhasněte všechna světla v domě tak, aby se v ložnici nezhaslo a stáhněte světlo v ložnici na 30%. 13) Přepněte dům do režimu Spánek. 14) Vypněte alarm v celém domě i jeho okolí. 15) Rozsviťte trasu od garáže až po kuchyni pro vyložení nákupu z auta. 16) Zjistěte, jaké bude počasí v sobotu a v neděli. 17) Zjistěte, na jaké varování systém upozorňuje. 18) Přepněte dům do režimu Dovolená Testování skupinou uživatelů Teď, když je již funkční prototyp kompletní, je nutné ho otestovat na určitém vzorku potencionálních uživatelů za účelem zjištění nedostatků či chyb, popřípadě potvrzení bezchybnosti Výběr uživatelů Pro výběr testovaných osob jsem zvažoval několik kritérií, které by mě pomohly vybrat vhodný vzorek uživatelů pro kvalitní zhodnocení návrhu. Věk Se systémem by měla pracovat rozsáhlá věková skupina uživatelů. Přitom nejčastější skupinou, která by systém používala, by bylo rozmezí věku mezi lety. Jde o poměrně rozsáhlý interval, ale jeho dělení na menší části je v této situaci bezvýznamné, protože dále rozhodují spíše technické dovednosti než věk. Technické dovednosti Velice významnou roli v testování hraje technická dovednost uživatelů. Jedná se především o to, jak často a na jaké účely používají počítač, zda obsluhují smartphone nebo jestli využívají jiné zařízení jako tablet, GPS navigace a podobně. Způsob bydlení Uživatelé, kteří bydlí v domě, mohou mít odlišené hodnocení, způsob jak budou k systému přistupovat jako k celku a to jaké budou mít návrhy na změny nebo požadavky. Také může být podstatné, kde uživatel bydlel když vyrůstal, popřípadě jestli si zařizoval vlastní bydlení. 45

46 Příprava experimentu Před samotným experimentem bylo vždy nutné provést určité úkony, abych měl vše připravené než uživatel s experimentem začne. Proto jsem musel aplikaci předpřipravit tak, aby úkony v seznamu úloh odpovídaly počáteční konfiguraci. Pokud to jen bylo možné, snažil jsem se zajistit uživatelům možnost, aby systém testovali přímo z jejich domova. Proto jsem volil i snadno přenositelný záznam obrazu a zvuku. Záznam jsem prováděl na kompaktní fotoaparát umístěný na stativu, který jsem zapnul o něco dříve než se uživatel pustil do testování. První reakce kamerový záznam nebývá příliš pozitivní, ale za chvíli na něj uživatel zapomene. Při experimentech jsem chtěl využít dvojího typu testování. První varianta byla taková, že jsem uživateli poskytl základní informace o čem systém je, co by měl ovládat, poučil jsem ho o rozvržení domu a poskytl popsané půdorysy v papírové formě po celou dobu experimentu. Ve chvíli, když uživatel začal testovat, tak rozhraní viděl poprvé. Uživatele, které jsem testoval druhou variantou, jsem nejprve se systémem seznámil, ukázal jsem jim kde a jak se vše ovládá a poté prováděli úkoly sami. V rámci etiky jsem všechny uživatele poučil o tom, že mohou testování kdykoli přerušit a že záznamy nebudou nikde zveřejněny a slouží pouze pro důkladnější vyhodnocení. Dále byli poučení o tom, že se jedná o testování systému a nikoli uživatele a pokud neví co mají udělat, je to nejspíš chyba systému než osoby, která systém testuje Průběh experimentu Jelikož u každého uživatele probíhal experiment jinak, uvedl jsem protokoly s výpisy z videozáznamů experimentu v příloze a zde uvedu jen několik důležitých poznatků. Ačkoli jsem většinu uživatelů znal i před experimentem, během experimentu na nich byla poznat určitá tíha zodpovědnosti a nervozita. Zejména u uživatelů s horšími počítačovými dovednostmi. Kvůli tomu jsem se je snažil chválit za dílčí úspěchy a zdůrazňovat, že netestuji schopnosti daného uživatele i když tento pocit v některých přetrvával. Uživatelé se dělili na skupinu těch co každé kliknutí pečlivě rozmýšlejí (pomalé, ale bez chyb) a na ty, kteří chtějí rychle dosáhnout výsledku i za cenu četných chyb. Ve výsledku ti co dělají chyby, tak i když je napravují dosáhnou rychlejších časů pro splnění úkolu. Doba na provedení všech úkolů a následné zhodnocení aplikace se pohybovala u technicky zdatnějších uživatelů okolo minut. U méně technicky zaměřených uživatelů minut. 46

47 V průběhu experimentu vyvstávaly různé další otázky a připomínky, na které jsem se následně ptal dalších testovaných osob. To mohlo potvrdit problém nebo určit, že to byl problém jen pro konkrétního uživatele Výsledky a vyhodnocení Z testování vyplynulo, že věk nehraje příliš velkou roli v kvalitě ovládání. Výjimkou jsou ovšem starší lidé bez technických dovedností, u kterých muselo být testování přerušeno, protože nedošlo k pochopení filozofie ovládání. Po stránce technických dovedností hrálo významnou roli to, kdo používá dotekové telefony nebo je nakloněn k používání a prozkoumávání nových technologií. Tito uživatelé se během testování do systému vžili tak, že ho za krátkou dobu uměli dokonale ovládat. Méně technicky zdatní uživatelé zvládli ovládání také, ale pro používání si potřebovali na systém zvykat delší dobu. Rozdělení uživatelů podle způsobu jejich bydlení ukázalo, že lépe se v nákresu půdorysu domu a jeho okolí orientovali ti, kteří bydlí v domě. Jiné výrazné odlišnosti mezi uživateli bydlícími v domě a bytě nebyly Zhodnocení použitelnosti v praxi Z výše uvedeného testování vyplývá, že je prototyp vhodný pro další zpracování a vytvoření finální aplikace. Jelikož se neobjevily žádné zásadní vady systému, které by byly odhaleny větším počtem uživatelů, není potřeba na návrhu nic měnit. Aplikace je vhodná pro rozsáhlou věkovou skupinu. Zvládnou s ní pracovat jak technicky zaměření uživatelé, tak i ti méně technicky zdatní. V případě, že by systém byl testován na skutečném inteligentním domě, ve kterém by testované osoby bydlely, mohlo by se vyskytnout návrhů na zlepšení více. Podle individuálních potřeb lze změnit pro jednotlivé uživatele konkrétní požadavky, s čímž je v praxi počítáno. Během testování mého prototypu se objevily individuální požadavky na změny a lze je považovat za alternativní řešení (vizuálně jsou rozpracovány v kapitole 3.12): Změny se mohou provádět v reálném čase pouze v rámci aplikace a po stisku tlačítka uložit nebo použít by se změny projevily v domě. Když je ovládáno osvětlení například zahrady a přímo (ne přes hlavní stránku) se přepnu do modulu vytápění, mělo by zůstat zachováno zobrazení zahrady. Když by se ovšem na nabídku vytápění (osvětlení) kliklo z úvodní obrazovky, zobrazilo by se první patro (nebo jiné nejčastěji ovládané). 47

48 Nevkládat stíny do obrázku zobrazení zahrady. Stín by na někoho mohl působit, jakože je v dané oblasti momentálně zhasnuto. Při delším stisku tlačítka pro posun minut (stupňů, procenta osvětlení) měnit hodnoty automaticky. Změnit seskupení tlačítek pro skupinové ovládání světel. Někteří uživatelé by mohli ocenit, kdyby místo skupiny rozsvěcení a skupiny zhasínání byly vedle sebe tlačítka rozsvítit zahradu, zhasnout zahradu a podobně. Někteří uživatelé častěji využívali hromadného zhasínání skupin světel, jiní raději postupně zhasínali či rozsvěceli jednotlivá světla. Proto je vhodné zachovat oba způsoby ovládání Alternativní řešení Z hodnocení uživatelů, jsem navrhl následující alternativní řešení, které již nebyly testovány. Na obrázku 3.6 a 3.7 je znázorněno řešení bez použití půdorysů domu. Na obrázku 3.8 je upraveno rozvržení tlačítek pro ovládání skupin osvětlení. Plný náhled obrázků je zobrazen v příloze. Obrázek 3.6 Alternativní řešení úvodní obrazovky 48

49 Obrázek 3.7 Alternativní řešení modulu osvětlení Obrázek 3.8 Úprava skupin osvětlení 49

50 4 Závěr V této práci jsem podrobně popsal současný stav technologií pro inteligentní domy, s důrazem na požívanou technologii a funkcionalitu. Jelikož výstavby inteligentních domů jsou poměrně novodobou moderní záležitostí, je těžké určit jakým směrem se bude vývoj ubírat. Podle mého názoru jsou dvě cesty vývoje, kterými se budou výrobci zabývat. První varianta je ta, že každý z technologických výrobců v různých odvětvích bude zdokonalovat svoje systémy i výrobky a umožní je ovládat uživatelsky přívětivým rozhraním. Pokud, ale nastane situace, že použitých technologií a ovládacích prvků bude v domě mnoho a jejich funkcionalita nebude vzájemně kompatibilní, bude poptávka po ucelených systémech inteligentních domů mnohem větší. Jelikož se počet individuálních inteligentních systému rychle zvyšuje, bude se podle mě více zákazníků přiklánět k cestě inteligentních domů. Rovněž s rapidním nárůstem výpočetního výkonu, zmenšování hardwarových prvků, vývojem nových technologií, čidel a zařízení budou každým rokem přibývat nové dosud nemyslitelné možnosti, které může inteligentní dům nabídnout. Díky praktické části této práce jsem se obeznámil s kompletním vývojem aplikace pro inteligentní budovy. Seznámil jsem se s majiteli a jinými zaměstnanci firem pro vývoj a instalaci inteligentních domů, kteří mě zasvětli do problematiky z praktického hlediska. Při vývoji prototypu jsem si prakticky vyzkoušel formální postupy k dosažení nejlepšího výsledku za pomocí efektivních a osvědčených metod vývoje softwaru. Při závěrečném testování funkčního prototypu jsem se seznámil s metodami záznamů a jejich vyhodnocením a s tím, jak přistupovat k testovaným osobám, aby byl jejich přínos pro aplikaci co nejvyšší. Z výsledků testování vyplynulo, že je prototyp vhodný k dalšímu grafickému zpracování a implementaci. 50

51 Literatura [1] BĚLOHUBÝ, Jan. Jedinou inteligencí doma může být člověk. Domov. Praha: Časopisy pro volný čas, 2010, č. 12, s ISSN [2] Insigtht Home [online] [cit ]. InHome Zábava. Dostupné z WWW: < [3] Digitální domácnost [online] [cit ]. Inteligentní dům. Dostupné z WWW: < [4] VALEŠ, Miroslav. Inteligentní dům. Brno : ERA group spol. s r.o., s. ISBN [5] VALEŠ, Miroslav. Inteligentní dům. Brno : ERA group spol. s r.o., Základní infrastruktura, s ISBN (Čerpáno v kapitole 2.) [6] VOJÁČEK, Lukáš. Chytrý domek za 100 milionů korun!. Ekonom , 40, s [7] Insigtht Home [online] [cit ]. Technologie pro inteligentní domy. Dostupné z WWW: < [8] IT dům. IT dům [online] [cit ]. Konference Inteligentní digitální domácnost 2010 předpověděla trendy. Dostupné z WWW: < [9] Elektrika TV [online] [cit ]. TECO: Foxtrot v praxi. Dostupné z WWW: < [10] IT dům [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < [11] Česká televize [online] [cit ]. Inteligentní domy míří do Česka. Dostupné z WWW: < 51

52 [12] Product Catalog s. Dostupné z WWW: < Obrázky v teoretické a praktické části [13] Obrázek 2.1: Product Catalog s. Dostupné z WWW: < [14] Obrázek 2.2: Control4: Inteligentní domy a domácí automatizace [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < [15] Obrázek 2.3: dostupný z Univerzální dálkové ovládání s dotykovým displejem Nevo SL pro domácí kino. IQdum.cz [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < [16] Obrázek 2.4: Control4: Inteligentní domy a domácí automatizace [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < > [Projekt domu] Projekt rodinného domu Trend 269. GSSERVIS: Projekty a realizace rodinných domů [online] [cit ]. Obrázek ve formátu JPG. Dostupné z WWW: < [Ikona pračka] [online]. [cit ]. Obrázek ve formátu JPG.Dostupné z WWW: < dtlc6qojsfi.jpg> [Ikona audio] [online]. [cit ]. Obrázek ve formátu JPG. Dostupné z WWW: < [Ostatní ikony] [online]. [cit ]. Obrázek ve formátu PNG. Dostupné z WWW: < 52

53 Seznam obrázků Obrázek 2.1 Zapojení audiovizuálního systému Obrázek 2.2 Dotykový panel Obrázek 2.3 Ovladač Obrázek 2.4 LCD klávesnice Obrázek 3.1 Plně osazený panel Obrázek 3.2 Skica úvodní obrazovky Obrázek 3.3 Skica modulu osvětlení Obrázek 3.4 Prototyp úvodní obrazovky Obrázek 3.5 Prototyp modulu osvětlení (nastavení světla) Obrázek 3.6 Alternativní řešení úvodní obrazovky Obrázek 3.7 Alternativní řešení modulu osvětlení Obrázek 3.8 Úprava skupin osvětlení Seznam příloh Přílohová část A obrazová část Obrázek p.1 Skica úvodní obrazovky Obrázek p.2 Skica modulu osvětlení Obrázek p.3 Drátěný model úvodní obrazovky Obrázek p.4 Drátěný model modulu osvětlení Obrázek p.5 Finální prototyp úvodní obrazovky Obrázek p.6 Finální prototyp modulu osvětlení Obrázek p.7 Zaznamenávání testování na PC Obrázek p.8 Zaznamenávání testování na ipad Přílohová část B návod na použití prototypu Přílohová část C protokoly z testování Seznam elektronických příloh Spustitelný exe soubor funkčního prototypu Soubor Flash ve formátu swf Obrazové výstupy návrhu v plném rozlišení 53

54 Přílohová část A obrazová část Obrázek p.1 Skica úvodní obrazovky Obrázek p.2 Skica modulu osvětlení 54

55 Obrázek p.3 Drátěný model úvodní obrazovky Obrázek p.4 Drátěný model modulu osvětlení 55