Návrh funkcionality ideálního chytrého domu

Vysoká škola ekonomická v Praze Fakulta informatiky a statistiky Katedra informačních technologií Studijní program: Aplikovaná informatika Obor: Informační systémy a technologie Návrh funkcionality ideálního chytrého domu DIPLOMOVÁ PRÁCE Student : Bc. Jiří Zumr Vedoucí : Ing. Tomáš Bruckner, Ph.D. Oponent : Ing. Luboš Pavlíček 2012

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité prameny a literaturu, ze které jsem čerpal. V Praze dne 11. 11. 2012.................................. Bc. Jiří Zumr

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval Ing. Tomáši Brucknerovi, Ph.D. nejen za vedení diplomové práce, ale zvláště za jeho přínosné rady, inspiraci a zejména osobní podporu a trpělivost ve chvílích, kdy jsem já osobně pochyboval vzhledem k rozsáhlosti tématu a záplavě neustále nových informací o dokončení této diplomové práce. Moje poděkování patří také rodině za podporu při studiu, tvorbu potřebného zázemí a za pochopení a toleranci mých experimentů v našem domově. Jiří Zumr

Abstrakt Dům, ve kterém má rodina bydlet, by měl být postaven pro specifický životní styl obyvatel a inteligentně reagovat na jejich aktuální či měnící se potřeby. V současné době jsou v některých novostavbách tyto požadavky již částečně řešeny. Předkládaný projekt vychází ze situace rodin obývajících starší zástavbu, která již nevyhovuje jejich potřebám a při rekonstrukci zvažují transformaci do tzv. inteligentního domu či bytu. Projekt řeší fungování moderního bydlení, které reflektuje životní styl a způsob, jakým má být dům nebo byt užíván. Zohledňuje umístění jednotlivých komponent systému (řídící a regulační prvky, ovládací prvky, kamery, čidla, audiovizuální techniku, apod.), jejich vzájemné propojení až po vybrané konkrétní typy komponent, které jsou v souladu se stylem a designem interiéru. Práce vychází z popisu ideální funkcionality chytrého domu s cílem vytvořit návrh řešení chytrého domu na základě vytypovaných aktuálně dostupných technologií. Detailně je rozpracován návrh užití dostupné technologie pro ovládání domácích spotřebičů. Klíčová slova Inteligentní dům, chytrý dům, informační systémy, Arduino, elektronika

Abstract The house in which the family live, should be built for the specific lifestyle residents and respond intelligently to their current and changing needs. Nowadays there are some new buildings that have such requirements partially resolved. The proposed project is based on the situation of families living in older buildings that no longer complies with their needs. Therefore they are considering home reconstruction to transform house into socalled "smart" house or apartment. The project deals with the functioning of modern living that reflects the lifestyle and how to be a house or flat is used. It takes into account the location of individual system components (control and regulation elements, controls, cameras, sensors, audio-visual equipment, etc.), and their interconnection to the selected specific component types that are in keeping with the style and interior design. The work is based on the description of the ideal smart home functionality to create smart design solutions of selected house based on currently available technologies. Detailed design is developed using available technology to control home appliances. Keywords Intelligent home, smart house, information systems, Arduino, electronics

Obsah 1. Úvod... 1 2. Inteligentní dům a inteligence... 3 3. Popis ideální funkcionality chytrého domu... 9 3.1 Ovládání domu... 10 3.1.1 Ruční lokální ovládání... 11 3.1.2 Dálkové ovládání... 25 3.1.3 Hlasová interakce... 26 3.1.4 Další moderní technologie... 26 3.2 Smysly domu... 28 3.2.1 Zrak... 28 3.2.2 Sluch... 30 3.2.3 Čich a hmat... 34 3.2.4 Řeč... 37 4. Návrh řešení chytrého domu... 41 4.1 Řeč... 43 4.2 Zrak... 48 4.3 Sluch... 51 4.4 Dotykové panely... 54 4.5 Souhrn... 60 5. Návrhy užití volně dostupných technologických postupů... 61 5.1 Arduino... 61 5.2 Databáze potravin... 71 6. Závěr... 75 Přílohy... 77 Příloha č.1: Ukázky mikrofonů vhodných pro chytré domy... 78 Příloha č.2: Lokální ovládání podle výrobců... 79 Příloha č.3: Jednoduché programy pro Arduino... 85 Bibliografie... 90 Seznam obrázků... 99 Seznam tabulek... 101

1. Úvod Výraz inteligentní dům se začal používat od padesátých let minulého století jako vize plně automatizovaného domu, který sám řídí topení, má roboty na čištění podlah a audio/video systémy v každé místnosti. (1) V dnešní době, kdy je téměř každý dům se spotřebou energie nižší, než bývalo obvyklé, nazýván chytrým, je třeba vymezit hranice, kdy se skutečně o inteligentní dům jedná, nebo kdy jde pouze o statickou aplikaci jednoduché funkce. Například - pouhé automatické zapnutí topení celého domu při poklesu teploty na předem nastavenou hodnotu je sice využitelné v energeticky úsporném domě, avšak zdaleka nesvědčí o inteligenci nemovitosti, protože mimo jiné chybí třeba naprogramovaný prvek učení. Téma INTELIGENTNÍ DOMY mne zaujalo již před řadou let, kdy jsem se o informační technologie začal zajímat a později je studovat. Chytrý dům v sobě kombinuje uplatnění znalosti informatiky, jako jsou například zobrazovací zařízení, síťové rozvody, dotykové ovladače, grafický design anebo software. Nárůst teoretických poznatků i praktických aplikací v této oblasti, zabývající se inteligentní možností bydlení, je obrovský a orientace vyžaduje soustavné sledování nových produktů, zároveň však také provokuje k vytváření finančně jednodušších a elegantních postupů jak některé nabízené produkty nahradit. Dalším důvodem této práce byl stále se zvyšující zájem veřejnosti o chytré bydlení, takže souhrn a porovnání aktuálních poznatků a jejich názorné převedení do reality lze využít v široké praxi. Cílem práce bylo popsat základní ideální funkce chytrého domu a zakomponovat je do návrhu řešení takto vybavené domácnosti. Na základě rešerše aktuálně dostupných technologií navrhnout ekonomicky nejvýhodnější a přitom z hlediska obyvatel nejoptimálnější reálné řešení chytré domácnosti. Během práce jsem se potýkal s řadou problémů zejména v oblasti nalezení vhodných výrobků, které by byly běžně dostupné veřejnosti na trhu a zároveň cenově dostupné a vhodné pro inteligentní dům. I když se nabídka použitelných produktů rozšiřuje každým dnem, je tento nárůst na druhou stranu kontraproduktivní z hlediska celkové orientace a 1

zejména nedostatku informací o kvalitě nově zaváděných výrobků. Ve výsledku nakonec pojednává první část (kap. 3) předkládané práce o aktuálně dostupných prvcích na trhu, ze kterých je možné inteligentní dům postavit a jejich srovnání. Vychází z rozsáhlé průběžné rešerše nabízených produktů na trhu. Druhá část obsahuje návrh přestavby vybavení jednoho patra běžného domu takovým způsobem, aby bylo možné ho připojit k inteligentní centrále pomocí zapojení vybraných aktuálně dostupných prvků, které byly diskutovány v části předchozí. Třetí část práce tvoří ukázky, jakým způsobem je možné prvky dostupné na trhu nahradit zařízením vlastním, nad kterým má uživatel plnou kontrolu a které je podstatně ekonomicky výhodnější. Původně jsem plánoval v práci zohlednit daleko více aspektů, ale z hlediska přehlednosti a srozumitelnosti bylo nutné rozsah omezit. Rád bych se této problematice věnoval i v budoucnosti a zejména šířeji rozpracoval a zejména uvedl do praxe užití některých dostupných technologií pro dálkové (bezkontaktní) ovládání domácích spotřebičů. 2

2. Inteligentní dům a inteligence Jak již bylo v úvodu řečeno, výraz inteligentní dům je starý více než padesát let. Původní projekty kladly důraz na zjednodušení elementárních provozů domácnosti jako je zajištění audio a video komunikace v každé místnosti, zjednodušení úklidových prací, automatické topení apod. Vzhledem k neustále se rozvíjejícím technologiím i dalšímu vědeckému pokroku se sice definice inteligentního domu na jedné straně rozšiřuje, avšak dle různých autorů i tříští. Mezi nejlepší, které lze v dostupné literatuře najít, patří např.: V nejširším smyslu slova je jako inteligentní dům označována budova vybavená počítačovou a komunikační technikou, která předvídá a reaguje na potřeby obyvatel s cílem zvýšit jejich komfort, pohodlí, snížit spotřebu energií, poskytnout jim bezpečí a zábavu pomocí řízení všech technologií v domě a jejich interakcí s vnějším světem. (1) Inteligentní dům je takový dům, který zajišťuje optimální vnitřní prostředí pro komfort osob prostřednictvím stavební konstrukce, techniky prostředí, řídicích systémů, služeb a managementu. Je efektivní ekonomicky, energeticky i z hlediska působení na vnější prostředí a umožňuje víceúčelové použití a rekonfigurace. (2) Inteligentní dům reaguje na potřeby obyvatel s cílem zvýšit jejich pohodlí, zpříjemnit jim zábavu, zaručit co nejvyšší bezpečí a snížit náklady na provoz. (3) Chytrý dům obsahuje programovatelné ovládání a senzory, které regulují teplotu, chlazení, ventilaci, osvětlení a řídí vybavení ve směru uchovávání energie a klimatu (4) V současnosti se, bohužel, jako vzájemně zaměnitelné pojmy používají termíny chytrý dům, digitální dům, domácí automatizace, inteligentní elektroinstalace či domotika a další. Tyto termíny jsou užívány velmi volně od označení domu, který má např. pouze běžný bezpečnostní kamerový systém a strukturované kabelové rozvody pro počítačovou síť (dále používán zkrácený termín strukturovaná kabeláž ), až po ukázkové domy budoucnosti, které slouží jako výzkumné laboratoře pro vývoj a testování nejnovější techniky. Je však třeba zdůraznit, že často dochází k chybné záměně inteligence domu s jeho energetickou úsporností a efektivností, i když i tyto atributy mají být inteligentním domem optimalizovány. Inteligentní dům je úspornější a energeticky efektivnější než běžný dům díky systémům, které se starají o sledování vnitřních i vnějších prostor domu a pružně reagují například na 3

změny venkovní i vnitřní teploty. Na základě empirických zkušeností i vědecky podložených testů lze postavit energeticky úsporný dům bez inteligentního systému (5; 6; 7). Široké pojetí inteligentního domu v některých výše uvedených definicích je zatím ještě vzdálené nynější realitě, nicméně velmi rychlý technologický růst v posledním desetiletí nás k této vizi neustále přibližuje. Současný dům se může projevovat jako inteligentní díky zabudovaným informačním systémům, které monitorují velké množství aspektů denního života. Dnešní chytré domy například obsahují programovatelná zařízení jako svítidla a bezpečnostní systémy, které mohou volat policii za majitele. Alarmy na kouř a oxid uhelnatý mohou nejen informovat majitele domu o požáru nebo úniku plynu, ale mohou určit i přesný zdroj a samy zavolat účinnou pomoc. Software pro rozpoznávání hlasu umožňuje majiteli domu ovládat celý dům slovními příkazy. Tato technologie inteligentních domácností je již reálná a stává se čím dál složitější. Kódované signály jsou odesílány prostřednictvím domovních rozvodů do switchů a zásuvek, které jsou naprogramovány tak, aby ovládaly provoz elektronických zařízení v každé části domu. V současnosti je již zřejmé, že kombinace aspektů výstavby domu spolu s technologií inteligentní domácnosti budou budoucností průmyslu bydlení. Domy budou nejen podporovat zelené technologie, ale i dále snižovat emise uhlíku prostřednictvím efektivního využívání vhodných technologií inteligentních zařízení domů. Je nutné si uvědomit, že budova se stává inteligentní ve chvíli, kdy je do ní nainstalován příslušný myslící systém. Stáří budovy je pro tuto akci irelevantní, a proto i budova postavená před rokem 1950 se může relativně jednoduchou přestavbou stát inteligentní. Tento fakt si kupodivu uvědomuje relativně málo stavebníků i architektů. Je pravda, že náklady na rekonstrukci se zabudováním inteligentního systému ovládání mohou být vyšší, ale rozhodně se majiteli během užívání finančně vyplatí. Na druhou stranu inteligentní dům je pouze tak chytrý, jak mu dovolíme. A to se týká nejen celkového pokroku vědy, ale i finančního omezení stavebníka. Samozřejmě, že finančně schůdnější i stavebně jednodušší je inteligentní systém zabudovat do nově projektované budovy, která je stavěna podle nových standardů a vyhovuje už některým z definic tzv. energeticky úsporného domu seu nízkoenergetického domu seu 4

pasivního nebo nulového domu, nebo tak zvaného domu s energetickým přebytkem. (8) Pochopit a realizovat inteligentní dům či domácnost znamená ujasnit si, co očekáváme, že dům či domácnost bude umět, tedy kam až jeho inteligence sahá. Ale co to inteligence je? Webové i knižní definice přisuzují inteligenci pouze individuu/člověku a je zajímavé, že se v nejrůznějších souvislostech opakují pouze tři citace: (9) "Inteligence je schopnost zpracovávat informace, tedy všechny dojmy, které člověk vnímá." (J. P. Guilford) "Inteligence je všeobecná schopnost individua vědomě orientovat vlastní myšlení na nové požadavky, je to všeobecná duchovní schopnost přizpůsobit se novým životním úkolům a podmínkám." (Wiliam Stern) "Inteligence je vnitřně členitá a zároveň globální schopnost individua účelně jednat, rozumně myslet a efektivně se vyrovnávat se svým okolím." (David Wechsler) Inteligenci lze samozřejmě definovat z nejrůznějších pohledů. Pro přehlednost a zároveň pro demonstraci šíře problému je užitečné dělení na relativně nezávislé typy, z nichž každý má svůj vlastní průběh vývoje a každý má (u člověka!) své poklesy i vrcholy. Vychází ze způsobu zachycování informací prostřednictvím smyslů zraku, sluchu, vnímání pohybu a dotyku. Informace, které již jsou v mozku uloženy, jsou zkoumány dle významu vstupu a tento význam je dále důležitý při reakcích k okolnímu světu. (10) Porovnáním lidské inteligence s možnou inteligencí obydlí a možnostmi aplikací jednotlivých typů se zabývá další stať. LOGICKO - MATEMATICKÁ inteligence Základní funkcí tohoto typu je chápání okolního prostředí jako světa čísel a znaků, vyznačuje se snahou o věčné konfrontace se světem předmětů, jejich přerovnávání, odhadování jejich množství. Vše je uspořádáno ve vztahu k číselným operacím. Tento typ se projevuje velmi brzo, nad smyslově - pohybovou oblastí má převahu čistá abstrakce, logika a věda. Děti nadané tímto typem počítají aritmetické příklady rychle z hlavy, dávají otázky - Kde končí svět? Kdy začal čas? Rádi hrají logické hry, milují strategii a vymýšlejí různé experimenty. (10) 5

Inteligentní dům, ačkoliv by neměl vymýšlet experimenty, má mít schopnost přizpůsobit se svým obyvatelům a na základě predikce konat na podněty, i předpokládané, jeho obyvatel. V současnosti sice ne zcela uskutečnitelná, avšak s pokrokem techniky velmi pravděpodobná složka umělé inteligence domu. JAZYKOVÁ inteligence Tento typ je velmi důležitý především pro školu, kde tvoří celých osmdesát procent šance na úspěch. Bez tohoto nadání se stává škola bolestivou a frustrující. Zástupci této skupiny rádi čtou, píší a luští křížovky a hádanky. Není pro ně problémem používání fantazie pro vymýšlení různých příběhů a mají v oblibě nesmyslné rýmy a jazykolamy. (10) Inteligentní dům musí umět komunikovat ústně i písemně s uživatelem v jeho rodném jazyku (jako by chodil do školy), musí rozumět hlasovým pokynům vydávaným v rodném jazyku uživatele a být naprogramován i na eventuální specifické příkazy v příslušném žargonu. PROSTOROVÁ inteligence Podstatou je schopnost představy čehokoliv. Je zde schopnost přesného vnímání vizuální stránky světa, a tento vjem si kdykoliv vybavit i bez pomoci příslušného fyzického podnětu. Spolu s jazykovou inteligencí tvoří důležitou složku inteligence určenou pro zapamatování a vnímání problémů. Pro lidi s tímto typem je důležitější než psané slovo či vzorce přesná prostorová představa. Děti takto nadané tráví volný čas uměleckými aktivitami, mají zrakové představy při přemýšlení a snadno se orientují v mapách a schématech. Dokážou kreslit přesné podoby věcí nebo lidí a je u nich časté denní snění. (10) Představa velice vábná, ale v současnosti nerealizovatelná. Vize budoucnosti, která dá rozměrům života v inteligentním domě nový rozměr. 6

TĚLESNĚ - POHYBOVÁ inteligence Je schopností vysoce ovládat pohyby těla, tělo používat jako sebevyjádření, dokázat obratně ovládat předměty vyžadující cit. Dětí se projevují vynikáním při soutěžích zaměřených na sport, neustále se pohybují a nevydrží chvíli v klidu. Rády provozují nejrůznější sportovní aktivity a dovedně napodobují mimiku, gesta a pohyby ostatních lidí. (10) Představa inteligentního domu, přestavujícího aktivně svou základnu na základě počtu aktuálně přítomných osob je dosti futuristická, nicméně aktuální změna propozic jednotlivých pokojů dle přání obyvatele již natolik neuskutečnitelná není. HUDEBNÍ inteligence Je to typ projevující se ze všech ostatních nejdříve a je od nich nejvíce oddělen. Zahrnuje schopnost zvládnout intonaci, melodii, rytmus, tóny a skladbu. Dokáže vykompenzovat slabší jazykovou paměť přeložením řeči do rytmických vzorců. Je pro ně těžce stravitelné monotónní vykládání. Takto nadané děti hrají na hudební nástroj, pamatují si melodie písní, potřebují hudbu pro učení a zpívají si pro sebe. (10) Z hlediska inteligentního domu není problém naladit se dle dispozic na profil obyvatele a zásobovat jej specificky pro něj příjemnou melodií, rytmem i adekvátním jazykovým rozlišením. INTRAPERSONÁLNÍ a INTERPERSONÁLNÍ inteligence Oba tyto typy jsou mnohem pestřejší a také více závisí na kultuře než předchozí typy. Důležitost těchto typů se projevuje v dobách války, utlačování, hospodářské krize, hladomoru a katastrof. V právě tyto období se musí řešit události, které jsou neopakovatelné a vyžadují činy. Intrapersonální inteligence představuje schopnost zkoumat a poznat vlastní já, své pocity, nutnost porovnávat tlak okolních lidí se svým rozhodujícím jednáním. Za každé situace usměrňovat své pocity a vystupování nebo rozhodování. Děti se projevují silnou nezávislostí, silnou vůlí, vždy mají vyhraněné názory, jdou cestou vlastního stylu a rádi jsou sami. Interpersonální inteligence představuje schopnost vnímat pocity jiných lidí, rozlišovat jejich nálady, temperamenty, cíle a záměry. Je zde schopnost podle svých potřeb ovlivnit skupinu 7

lidí, stávat se přirozenými vůdci. U dětí se projevuje velkým množstvím přátel, působí jako rodinní usmiřovatelé a mají velké množství mimoškolních aktivit. (10) Implementace této složky inteligence není žádoucí z důvodu bezpečnosti lidstva kontra umělé inteligence, a proto v současnosti se o ní v kontextu inteligentních domů neuvažuje. V budoucnosti lze však očekávat větší rozšíření pro umělé inteligentní systémy. Pro rozdělení domů podle míry inteligence je v současnosti používáno pět stupňů, do kterých lze budovy podle inteligence rozdělit (1) (11): 1. Obsahující inteligentní zařízení a systémy: dům obsahující samostatná, inteligentně fungující zařízení, pracující nezávisle na ostatních. Například systém řízení osvětlení skládající se ze snímače přítomnosti osoby a snímače úrovně osvětlení. 2. Obsahující inteligentní komunikující zařízení a systémy: dům obsahující inteligentně fungující zařízení a systémy, které si z důvodu zdokonalení svojí činnosti vyměňují informace a zprávy. Například po uzamčení vchodových dveří zvenku dojde k aktivaci bezpečnostního systému a jsou vypnuta světla v místnostech bez detekce pohybu. 3. Propojený dům: dům propojený použitím vnitřní a vnější komunikační sítě, umožňující interaktivní vzdálené ovládání systémů, přístup ke službám a informacím z domu i mimo něj. Například systém po vyhlášení poplachu rozsvítí světla v domě (případně i na zahradě), vytáhne rolety, přivolá bezpečnostní službu atd. 4. Učící se dům: dům zaznamenávající aktivity obyvatel, tyto záznamy používá pro samočinné ovládání technologií podle předvídaných potřeb jeho uživatelů. Například ovládání světel a vytápění dle obvyklého způsobu používání. 5. Pozorný dům: dům, kde jsou aktivity a okamžitá poloha lidí a předmětů neustále vyhodnocovány, na základě vyhodnocování těchto údajů jsou technologie samočinně ovládány dle předvídaných potřeb. Na rozdíl od stupně 4, který využívá historická data, zde vše probíhá v reálném čase. 8

3. Popis ideální funkcionality chytrého domu Slovo funkcionalita je v posledních letech rutinně užíváno, většinou jako synonymum slova funkčnost nebo soubor funkcí, naprosto běžně je používáno při překladech z anglického functionality. Teprve úvaha nad úvodem této kapitoly vedla ke zjištění, že na rozdíl od slovenštiny, kde je již slovo funkcionalita zařazeno do Slovníka súčasného slovenského jazyka (12), Pravidla českého pravopisu tento způsob překladu dosud neznají (13) a uznávají pouze překladové slovo funkčnost. Vzhledem k tomu, že výrazu funkcionalita bylo užito již v zadání diplomové práce, bude užíváno v textu i nadále, s plným vědomím, že se jedná o slovo cizího významu, které již v češtině zdomácnělo, ale dosud nebylo jazykově uznáno. Slovo funkční se užívá ve významu vztahující se k účelu, působnosti, fungování, chodu, činnosti něčeho. (14) Slovo ideální je synonymem pro dokonalý, nedosažitelný, neskutečný, vysněný. (15) Dům, naprosto dokonale fungující v souladu s potřebami svého majitele, je, a zřejmě ještě dlouho bude, vysněným cílem. Následující stať poskytuje informace o v současnosti dostupném, technickém a technologickém zázemí, jehož aplikace může pomoci sny uživatele co nejdokonaleji naplnit. Pokud to bylo v rámci rešerše či vlastních zkušeností možné, jsou uvedena pozitiva a negativa jednotlivých produktů. 9

3.1 Ovládání domu Základní součástí inteligentního domu je interakce s jeho obyvateli. V dnešní době jsou již dostupné technologie, které tento problém značně zjednodušují. Tyto systémy však nejsou zatím užívány plošně. Problémem pro nasazení takových systémů může být především cena, kterou ovlivňuje, tedy zvyšuje, specializovanost a malá dostupnost některých řešení. Během samotné instalace je pak většinou problémem umístění a integrace jednotlivých částí, protože při instalaci do již postaveného domu může znamenat různě náročné stavební úpravy. Následující stať poskytuje informace o různých možnostech interakce obyvatele s chytrým domem. Zabývá se možnostmi ručního lokálního a dálkového ovládání a možnostmi interakce pomocí hlasu. V jednotlivých kapitolách jsou na základě plošné rešerše dle dostupnosti uvedeny možnosti, pozitivní i negativní vlastnosti a dostupnost jednotlivých produktů dle firemních nabídek. 10

3.1.1 Ruční lokální ovládání Simplexní lokální ovládání domácího zařízení je v současné době již široce využíváno. Takovými zařízeními jsou například ovladače světel na zdi, ovládání klimatizace nebo další ovladače, které nemají možnost být ovládány dálkově. Možnost dálkového ovládání, kterou se zabývá další stať, je v dnešní době jistě vítaným pomocníkem a náhradou za ruční lokální ovládání, avšak někdy není vyhovující či možné s sebou při pohybu po domě nosit stále dálkové ovládací zařízení a je proto výhodnější mít nainstalovány statické konzole, které umožní přístup k ovládání inteligentního domu ve frekventovaných místech, jakými jsou například obývák, chodba nebo kuchyň. Na rozdíl od lokálního dotykového ovládání, které není vždy vzhledově imponující a zabírá místo, je možné využít jako designový doplněk domu ovládací panel. Pokud je panel nainstalován po vnitřním obvodu celého patra, vytvoří se z něj vždy dostupný lokální ovladač, který je i módním doplňkem domu. 3.1.1.1 Dotykové ovládání Současné velké množství technologií, které umožnují interakci člověka s obrazovkou, může být z hlediska uživatele (ať již projektanta či vlastníka obytného prostoru), nepřehledné a zavádějící, protože každé má své výhody a nevýhody. Ceny řešení od jednotlivých výrobců jsou velice proměnlivé. V úvahu se berou faktory jako velikost dotykového panelu (formát) a výrobní technologie. Takových kombinací je mnoho a ceny se pohybují řádově od několika desítek korun do desetitisíců. Mezi aktuálně používané technologické postupy v dotykovém ovládání patří: Rezistivní (odporové) Kapacitní (elektricky citlivé) Akustické (povrchová akustická vlna) Infračervené Disperzního signálu Rozpoznání akustického pulzu 11

Rezistivní (odporová) technologie Odporový dotykový senzor se skládá ze dvou vrstev. Svrchní polyesterová vrstva je natažena v blízké vzdálenosti od spodního skleněného senzoru. Svrchní vrstva má stejně jako vnější strana spodního skleněného senzoru na své vnitřní straně vodivý povrch a svrchní vrstva je pod napětím. Dotyk uživatele na obrazovku spojí polyesterovou vrstvu se spodním skleněným senzorem. V důsledku toho začne do čtyř rohů senzoru téct proud, podle něhož vyhodnotí hlavní jednotka polohu dotyku na obrazovce. (16) Kapacitní (elektricky-citlivá) technologie Kapacitní dotykový senzor se skládá z izolantu, například skla potaženého transparentním vodičem. Dotyk vodivého prstu uživatele naruší elektrostatické pole obrazovky a odvádí proud z obou stran ovladače v závislosti na vzdálenosti od okrajů, měřit se dá jako změna v kapacitním odporu. Kontrolní jednotka poté vyhodnotí polohu prostu na obrazovce a informaci pošle k dalšímu zpracování. (16) Akustická (povrchová akustická vlna) technologie Tento dotykový senzor se skládá ze skleněné desky, vysílače a přijímače povrchové vlny. Prst, který se dotkne panelu, absorbuje část povrchové vlny v místě doteku, což je vyhodnoceno kontrolní jednotkou. Sklo má 98-100% světelnou propustnost. Jedná se o moderní dotykovou technologii, která je odolnější než odporová. Ovšem prach, voda, či jiné nečistoty mohou omezit funkci touchscreenu. (16) Infračervená technologie Technologie je určena pro velmi náročné aplikace. Je to jediná technologie, která nemusí spoléhat na povrchový senzor pro registraci doteku, takže je prakticky nemožné opotřebit dotekové sklo. Tato technologie kombinuje vynikající optický výkon s prvotřídními těsnícími schopnostmi. Po doteku prstem, rukavicí, nehtem nebo tužkou, provede pokaždé rychlou a přesnou odpověď. (16) 12

Technologie disperzního signálu Tato technologie byla představena společností 3M v roce 2002. Systém využívá senzory k detekci piezoelektricity, která vzniká při dotyku prstu se sklem. Informace je následně zpracována komplexními algoritmy, které ji interpretují a určí přesnou polohu doteku prstu. Technologie disperzního signálu je výhodná z hlediska vlivu zevního prostředí, tedy neovlivňuje ji nános prachu, poškrábání apod. Díky senzorům, umístěným v okrajích obrazovky, poskytuje plocha výbornou ostrost a jas. K detekci pozice doteku může být také využíváno mechanických vibrací. Díky tomu je možné použít jakýkoliv předmět k dotyku včetně stylusu. Nevýhodou této technologie je, že po první detekci dotyku není ve stacionární pozici dále možné dotýkající se předmět monitorovat. (17) Technologie rozpoznání akustického pulzu Tento systém, představený Elo divizí společnosti Tyco International v roce 2006, používá piezoelektrické snímače umístěné na různých místech obrazovky pro přeměnu mechanické energie doteku (vibrací) v elektrický signál. Hardware obrazovky pak používá algoritmus pro určení místa doteku na základě těchto snímaných signálů. Dotyková obrazovka je vyrobena z běžného skla, což ji dává dobrou odolnost i optickou průzračnost. Je obvykle schopna správně fungovat i se škrábanci a prachem na obrazovce. Tato technologie se také dobře hodí pro fyzicky rozměrnější displeje. Tak jako technologie využívající disperzní signál, nemůže ani zde být po počátečním doteku prst bez hnutí rozpoznán. Na druhou stranu není rozpoznání doteku rušeno žádnými opírajícími se objekty. (18) 13

3.1.1.2 Hlavní výrobci dotykových senzorů 3M (Microtouch) Společnost 3M je globální společnost s dlouholetou tradicí v mnoha oborech. Jednou z důležitých divizí je 3M Touch Systems, zabývající se výrobou a distribucí dotykových senzorů a LCD monitorů. (19) Výhradním distributorem dotykových komponentů MicroTouch v České republice je Společnost Power products s.r.o. nabízí kompletní řadu kapacitních dotykových senzorů, které lze v inteligentních domech využít. Kapacitní senzory ClearTek jsou nejrozšířenější dotekovou technologií na světě. Jsou to celoskleněné senzory s vysokou optickou průzračností a odolností proti mechanickému poškození. Znečistění, mastnota i tekutiny nemají na funkci senzoru vliv a dají se velice snadno odstranit. Senzor obsahuje i aktivní antibakteriální vrstvu CleanScreen, která udržuje obrazovku vždy hygienicky čistou. (19) Obrázek 1: Dotykový panel (Zdroj: (19)) Firma 3M nabízí kapacitní sensor ClearTek 3000. Dle údajů výrobce jsou jeho výhody zejména dobrá světelná propustnost a odolnost proti vlhkosti a znečištění. Pracuje i v náročnějších podmínkách a prostředích, výrobce poskytuje záruku 5 let. Zatím se používá nejčastěji v informačních kioscích, hracích a jiných automatech a prodejních pokladnách. DMC Co.,Ltd. DMC Co.,Ltd. je japonský výrobce dotykových technologií. Jejich dotykové senzory se vyznačují vysokou kvalitou zpracování, dlouhou životností a unikátní přesností dotyku. Ačkoliv je čtyřvodičová technologie dotykových senzorů již v mnohém překonána, ať už technologií pětivodičovou, nebo technologií kapacitní, jsou tyto senzory stále oblíbené pro svou cenu a skutečnost, že je možné je ovládat jakýmkoliv předmětem. Jejich funkčnost není 14

narušována znečištěním. Společnost Power Products,s.r.o. nabízí ucelenou řadu čtyřvodičových odporových senzorů DMC, které najdou široké uplatnění v mnoha aplikacích. ELO Touch Systems Společnost ELO Touch Systems je součást společnosti Tyco Electronics. Je uváděna jako úspěšný celosvětový dodavatel dotykových technologií. Více než třicet let se zabývá vývojem, výrobou a prodejem dotykových senzorů a monitorů. Na českém trhu je zastupována převážně společností Power Products s.r.o. Vybrané technologie doteku společnosti ELO Touch Systems jsou v češtině uvedeny na webových stránkách společnosti Power Products (20), z nichž čerpají následující odstavce textu: AccuTouch IntelliTouch SecureTouch ThruTouch AcusticPulse CarollTouch Surface Capacitive (kapacitní dotykové senzory) Ad AccuTouch Když společnost ELO Touch Systems vyvíjela AccuTouch technologii, myslela na nejnáročnější prostředí. Vyniká proto ve spolehlivosti, trvanlivosti a životnosti. Vydrží vlhkost a stékání vody a jsou odolné většině znečištění. Zaručí chod bez rekalibrace po celý život - 35 miliónů dotyků prstu na jedno místo. Obrazovka reaguje jak na dotyk prstu, tak třeba nehtu, tužky i kreditní karty, vždy s rychlou a přesnou odpovědí. AccuTouch technologie je vynikající technologií v prodejních systémech, průmyslu, přepravě, lékařství I výzkumu a lze předpokládat, že bude široce využívána i v oblasti inteligentních 15

domácností. (21) Ad IntelliTouch IntelliTouch s povrchovou vlnou (povrchovým akustickým vlněním) je standard "optického" dotyku. Jeho čistě skleněná konstrukce poskytuje nejlepší optický výkon a dělá z ní nejvíce "škrábancům odolnou" dostupnou technologii, která je odolná všem zevním vlivům. IntelliTouch je v současné době široce používán v kioscích, hrách a aplikacích kancelářské automatizace a je dostupný pro oba typy displejů - plochý panel i CRT (Cathode ray tube) řešení. Mezi výhody použití patří dále nejlepší obrazový jas, rozlišení a průchod světla, vždy přesná a rychlá odezva doteku s vynikajícím rozpoznáním umístění a velikosti tlaku. Aktivovat ji lze prstem, rukavicí či stylusem. Ideálně se uplatňuje na počítačových trenažérech, informačních kioscích, veřejných telefonních automatech, bankovnictví a podobně. Užití v inteligentních domech lze předpokládat. (22) Ad SecureTouch Ploché obrazovkové SecureTouch produkty jsou vyrobeny ze zvlášť tuhé skleněné podložky, které je odolná vandalismu. Tyto dotykové senzory obsahují pevné sklo a bezpovlakovou konstrukci. Protože se jedná o tvrzené, žíhané nebo chemicky zesílené sklo, velmi odolné zevním vlivům jako je polití, poškrábání a znečistění, ale I s vysokou odolností proti nárazům a rozbití, užívají se například v bankovních automatech, kioscích a podobně. V inteligentních domech by je bylo možné využít například do dětských pokojů nebo na frekventovaná místa s nebezpečím rozbití. (23) Ad ThruTouch Tato technologie umožňuje rozpoznat dotyky přes ochrannou vrstvu před displejem, což dovolí instalovat touchmonitor například za výlohu obchodu nebo vandalům odolné sklo. 16

Kompletní systém je také netečný vůči vlhkosti, teplu, dešti, sněhu a ledu, a proto je ideálním pro venkovní aplikace. Spojení touchscreenu a řadiče poskytuje zvýšenou spolehlivost a delší životnost, systém nevyžaduje rekalibraci ani údržbu. Také tento systém pracuje spolehlivě I při poškrábání či prasknutí skla, ovlát jej lze nejen přímo prstem, ale I rukavicemi. Zatím se používá nejčastěji na kioscích, automatech na prodej lístků, bankomatech atd., avšak uplatnění na obvodovém zdivu chytrého domu jistě najde. (24) Ad AcusticPulse Technologie Acoustic Pulse Recognition (APR) využívá zcela nový a unikátní způsob rozeznávání dotyku na displeji, kdy rozeznává zvuk, vznikající dotykem na sklo v dané pozici. Sestává se ze skleněné desky, předsazené před displej, spolu s malou destičkou kontrolního panelu. Spojuje v sobě všechny výhody, kterými se vyznačovaly výše popsané technologie. To znamená výhody optiky a zároveň odolnosti čirého skla, obsluhu nejen prstem, ale I řadou dalších podnětů, odolnost proti vodě, prachu a dalšímu znečistění. APR kombinuje absolutní optickou propustnost, trvanlivost a stabilitu s vynikající možností tažení objektů. Je odolná vodě a ostatním znečištěním obrazovky, vyrobitelná ve velikosti od PDA (personal digital assistant) po 42" a použitelná pro ověřování podpisem. Navíc je finančně výhodná. APR je již využívána v průmyslové I kancelářské automatizaci, v prodejních automatech, restauracích a pohostinství. ELO Touch Systems začíná aplikovat APR technologii v oboru pultového prodeje POS (point-of-sale). (25) V domácnostech nalezne uplatnění v místnostech jako je kuchyně nebo koupelna. Ad CarollTouch CarrollTouch - infračervená technologie je vhodná pro ty nejnáročnější aplikace. Je to jediná technologie, která se nespoléhá na potah nebo desku k registrování dotyku, takže je nemožné fyzicky dotykovou obrazovku opotřebit. CarrollTouch technologie kombinuje maximální optický výkon s vynikající těsnící schopností. Dotyk prstem, rukavicí, nehtem nebo stylusem zaručí vždy rychlou, přesnou odezvu. Velkou výhodou je přizpůsobivost měnícím se světelným podmínkám, včetně přímého slunečního světla. Je stabilní, není nutná rekalibrace 17

a dle potřeby lze zvolit typ kontrolní jednotky. CarrollTouch - infračervená technologie je dostupná pro řešení plochých panelů. Má i možnost filtru nebo překryvu pro ochranu systému a zajištění optimální optiky. V současnosti se používá do vnitřních i venkovních kiosků, pokladních automatů, uplatnění našla již v lékařských zařízeních, v komerční dopravě, potravinářství. Zvláště vhodná je pro velké plasmové displeje. (26) Inteligentní dům ji jistě využije v exteriérech, kde se uplatní její výše popsané vlastnosti. Ad Surface Capacitive (kapacitní dotykové senzory) Firma ELO Touch Systems poskytuje povrchově kapacitními touchscreeny řešení pro zákazníky, kteří hledají alternativu k nyní dostupným kapacitním možnostem. Průhledný ochranný nátěr dělá senzor odolným proti poškrábání, zašpinění, polití tekutinami či působení čisticích prostředků. Kontrolní jednotka reaguje na rychlé, lehké dotyky a nevyžaduje rekalibraci. Produkt se zatím uplatňuje zejména v POS systému (prodejní terminály-pokladny) a herních automatech, avšak rychlá, citlivá dotyková odezva s vynikajícím trvalým výkonem je vhodná i pro chytré domy. (27) 18

3.1.1.3 Design Nutnost je matka vynálezu. Z historického pohledu na design - se z nabroušené kamenné sekery postupně stala japonská skládací prořezávací pilka, což bylo inspirováno potřebou. Opravdu úspěšný design je ten, který řeší problém, snadno se používá a je krásný na pohled během práce. (28) Je obecně známo, že design produktu výrazně ovlivňuje oblíbenost u zákazníka. Ten je schopen často ustoupit z požadovaných vlastností výrobku ve prospěch jeho vzhledu, nebo o vlastnostech produktu vůbec neví a pouze se orientuje na základě designu. Na následujících stránkách jsou vyobrazeny a popsány příklady aktuálně používaných řídících softwarů pro ovládání inteligentních domácností z hlediska jejich designu a ovladatelnosti. CONTROL4 Control4 je přední dodavatel individuálního řešení automatizace a řízení. Tento systém umožňuje ovládat prakticky jakýkoli přístroj v domácnosti nebo podnikání. Společnost byla založena v roce 2003 a jejím posláním je poskytovat elegantní a cenově dostupný způsob ovládání a automatizace osvětlení, hudby, videa, bezpečnosti a energie v jedné místnosti nebo v celé domácnosti. Integrátoři, kteří vlastní certifikát společnosti Control4, spolupracují s majiteli domů a podniků tak, aby byly naplněny výhody inteligentního propojení domů: pohodlí, klid a efektivní prostředí, které je pohodlné a bezpečné. Control4 spolupracuje s více než 7000 výrobci zařízení spotřební elektroniky. Díky partnerství s největšími výrobci spotřební elektroniky, spotřebičů, osvětlení a zabezpečení domácnosti je Control4 vedoucí společnost v oboru propojování zařízení a zajištění stálého rozšiřování. (29) 19

Jak je vidět na Obrázek 2, je ovládání konstruováno tak, aby bylo možné se jedním dotekem dostat do jakékoliv nabídky. Pravdou je, že při užití menšího displeje jsou ikony až příliš malé a mohou být problémem pro starší uživatele s vadou zraku. Nastavení velikosti ikon lze však měnit. Obrázek 2: Control4 - Hlavní menu (verze 1) (Zdroj: (30)) INSIGHT HOME (InHome) Insight Home, a.s. je partnerem americké společnosti AMX a jejich systém inhome AMX je jedním z nejlepších ve svém oboru. Systém inhome AMX umožňuje dosáhnout energetických úspor, čímž se chová šetrně k životnímu prostředí. Zajišťuje vysokou úroveň zabezpečení, díky ovládání přes chytré telefony a tablety pohodlné ovládání a zábavu v té nejvyšší kvalitě. V neposlední řadě zvyšuje aplikace této technologie i významné zhodnocení celé nemovitosti. Obrázek 3: Insight Home - Hlavní menu (Zdroj: (31)) Ovládání je graficky velice dobře zpracováno ve formě posuvného seznamu a díky tomu lehce viditelné a ovladatelné. Tato vlastnost je, bohužel, vykoupena cenou více doteků na obrazovku, protože je nutné se ke konkrétní požadované položce doklikat. 20

LCARS Grafické uživatelské rozhraní LCARS neboli Library Computer Access and Retrieval System vzniklo na konci osmdesátých let minulého století a bylo původně navrženo pro filmové účely. Minimalistický vzhled rozhraní dává dobrou přehlednost nad nabízenými možnostmi a nezatěžuje uživatele leckdy zbytečnými animacemi a těžko pochopitelným designem. Při pohledu na toto rozhraní má uživatel pocit, že jde o pokročilou technologii. Obrázek 4: LCARS (32) Výhodou tohoto designu je fakt, že v něm nejsou použity žádné obrázky. Vše je vykreslováno graficky a je tedy možné ho využít na displeji s jakýmkoliv rozlišením. Samotný design je jednoduše barevně upravitelný, což dává velké možnosti variability, jak ukazuje Obrázek 4. Lcars se dočkal ve světě takového úspěchu, že je možné se s ním setkat jak v internetovém obchodu itunes (Příloha: Obrázek 69), na smartphonech a iphonu (Příloha: Obrázek 71 a Obrázek 70) a v neposlední řadě i na běžných osobních počítačích jako nadstavba běžného uživatelského rozhraní. Jedna z prvních prací byla již pro systém Windows 95, nakonec se tento design dostal i do chytrých domů, jak je patrno z obrázků v přílohách (Obrázek 72 a Obrázek 74). MY:RO Systém Myro:Home byl vytvořen proto, že nic podobného v minulosti neexistovalo. Až do teď byly rozhraní pro domácí automatizaci příliš složité, špatně navržené, nebo neintuitivní. Toto 21

všechno se mění s příchodem Myro:Home. Nejlepší je, že už nikdy nebudete muset napsat jediný řádek kódu nebo se strachovat navrhovat použitelné rozhraní. Myro:Home zvládá toto všechno za vás. Po letech výzkumu a vývoje, Myro:Home byl navržen tak, aby splnil základní potřeby domácích uživatelů automatizačních systémů. Kutilové těží z jeho snadné instalace a použití - Nastavení je jednoduché s jakýmkoli HAI (Home Automation, Inc) Ethernet systémem domácí automatizace. (33) Obrázek 5: MY:RO - Nastavení zabezpečení (Zdroj: (33)) Myro:Home funguje pouze se systémy společnosti HAI a to konkrétně Omni IIe, OmniPRO II, Lumina nebo LuminaPRO s minimální instalovanou verzí firmwaru 3. THRONE (rusky ТРОН) THRONE je systém řízení budovy zaměřený na vybrané nemovitosti, jejichž majitel není vázán finančními prostředky. Mají možnost sloučit všechny potřebné elektronické systémy do jednoho a zvyšují pohodlí a bezpečí domácnosti ve zcela novém měřítku, bohužel dosud vzhledem k finanční náročnosti ne plošně aplikovatelném. Ovládání jasu je možné po samostatných světelných zdrojích nebo po a skupinách. Lze si zvolit jeden z několika přednastavených režimů nastavení světla (např. "sledování filmu" nebo "noc"), který může být použit buď v jednotlivých pokojích, nebo plošně v celém domě. Použití různých senzorů umožňuje automatickou kontrolu osvětlení v závislosti na úrovni přirozeného světla stejně tak, jako na pohybu osob v různých částech bytu. 22

Systém umožňuje přímou kontrolu každého jednotlivého zařízení zařazeného do klimatického systému budovy. Komplexní automatický systém řízení klimatizace, udržuje naprogramované teplotní úrovně a vybírá nejvhodnější a ekonomické provozní režimy větrání, klimatizace, vyhřívaných podlah, kotle a radiátorů v pokojích v závislosti na venkovním počasí, času a přítomnosti nebo absence obyvatel. Klimatický systém budovy obsahuje přímou kontrolu každé jednotlivé části klimatizace. (34) Obrázek 6: THRONE - Ovládání světla (Zdroj: (35)) Připojením zařízení jako jsou automatické domovní brány, rolety, motorizovaná projekční plátna, čerpadla, filtrační systémy a systémy na úpravu vody do sjednoceného domácího prostředí získáme kompletní možnost ovládání z jednoho místa. Ovládat lze buď každé zařízení samostatně, nebo posílat příkazy v přednastavených scénářích (např. otevření promítacího plátna a zatažení závěsů v okamžiku zapnutí video projektoru). (36) Použití elektromechanických zámků a přístupových karet namísto klíčů je zárukou komfortu a vyšší ochrany domu. Dotyková obrazovka umožní ovládání vzdálených zámků na bráně, hlavním vchodu i vnitřních dveřích během komunikace videotelefonem. (37) Integrace bezpečnostní signalizace a protipožárního ochranného systému dává příležitost vytyčit zabezpečené zóny, kde bude v případě výskytu osoby spuštěn alarm, který dává okamžitou informaci o nepovoleném vstupu. (38) Audio a video část systému je postavena na víceprostorovém konceptu, tedy je možné z jakéhokoliv zdroje zvuku (DVD přehrávač, satelitní přijímač, FM tuner nebo video přijímač) zaslat signál na jakýkoliv připojený přijímač (lcd a plazmové obrazovky, projektory, akustické systémy). Veškeré zařízení je ovládáno z dotykových ovladačů a tím dává možnost se vyhnout používání běžných dálkových ovladačů. (39) V rámci projektu bylo třeba řešit, jakému designu z výše uvedených by eventuální budoucí 23

klienti návrháře chytrého domu dali přednost. Oslovil jsem proto 100 náhodně vybraných osob s úkolem vybrat jednu z předložených pěti výše uvedených eventualit do každé z předložených místností. Podrobnosti jsou uvedeny v anketě v kapitole 4.4 Dotykové panely. 24

3.1.2 Dálkové ovládání Možnost dálkového ovládání je v dnešní době jistě vítaným pomocníkem a náhradou za ruční lokální ovládání a to, ať už se jedná o ovládání a kontrolou domu přes internet, nebo mobilní telefon uvnitř či mimo dům. Zvlášť důležité je dálkové ovládání domu v případě, kdy nejsou žádní jeho obyvatelé doma. Situaci lze nejefektivněji zabezpečit připojením centrální ovládací jednotky k internetu a skrze něj ovládat všechny funkce domu (např. kontrola zabezpečení, ovládání světel a oken, nežádoucí osoby pohybující se po domě, apod.). Kromě toho dálkové ovládání v nepřítomnosti majitele umožňuje i takové funkce jako je vyvětrání domu, zabezpečení adekvátní teploty apod. Například firma Crestron vyrábí pro své řešení dálkového ovládání aplikaci XPanel pro vzdálené a mobilní zařízení: XPanel for Mac XPanel IE XPanel EXE XPanel PDA XPanel Emulator Jakožto světový lídr v oblasti inovací řídicího systému Crestron nadále vylepšuje ovládání přes IP protokol (Internet Protocol), díky čemuž se e-control dostává do další úrovně. Crestron představil e-control 2, druhou generaci řešení řízení založené na protokolu IP, využívající Microsoft COM / ActiveX. e-control2 nabízí plně transformovatelnou platformu pomocí GUI (Graphical user interface) softwaru VTPro-e Crestron. Výsledkem je sada řešení zvaných XPanel. Spíše než pouhé poskytnutí vzdáleného přístupu, XPanel skutečně kopíruje za pomocí e- Control2 dotykové ovládání společnosti Crestron na každém PC nebo PDA. Přesné dotykové GUI je prezentováno na vzdáleném počítači, s veškerými tlačítky včetně systému zpětné vazby. Kompletní funkcionalita včetně diagnostiky systému, monitorování a ovládání je možná v reálném čase. (40) 25

3.1.3 Hlasová interakce Předpoklady a možnosti realizace jsou podrobněji probrány v souvislosti s praktickým řešením v kapitole 3.2.4. - Smysly domu, Řeč a 4.1. - Návrh řešení chytrého domu, Řeč. 3.1.4 Další moderní technologie Fotovoltaické stmívací sklo - chytré sklo Tyto produkty - skla s vlastním napájením a samostmívací schopností jsou výbornou volbou pro chytré domácnosti z hlediska automatizovaného ovládání a hlavně také úspory energie. Lze je použít jak do střešních oken, včetně střešních, tak i vnitřních prostor. Jedná se o jednu z nejnovějších technologií - teprve v roce 2010 představila americká společnost National Renewable Energy Laboratory (NREL) projekt spojující dva pojmy - fotofoltaiku a elektrochromii. Vycházela ze známé zkušenosti, že plocha domu je zhruba z deseti procent tvořena okny, která v zimě nechávají unikat z domu teplo a v létě naopak propouštějí sluneční záření, které ohřívá vnitřek budovy až na příliš vysokou teplotu. Řešení situace klimatickým systémem budovy je velmi drahé, a proto je lepší výkyvům spíše předcházet, než se je snažit odstranit spotřebou další energie. Produkty tohoto typu, i když bez fotovoltaických vlastností, nabízí například korejská společnost Dmdisplay. Jejich výrobek DMD Magic Glass viz Obrázek 8, Obrázek 9 a Obrázek 10. Produkt se vyrábí z několika odlišných vrstev (Obrázek 7). Na našem trhu je takovéto sklo dodáváno například společností MIJA-THERM s.r.o. Dostupných je několik druhů, přičemž nejnižší cena za m 2 je 18000,-Kč a nejvyšší 25000,-Kč vč. DPH. Obrázek 7: DMDisplay vrstvy (41) 26

Zatemněno: Obrázek 8: DMDisplay zataženo (42) Polozatemněno: Obrázek 9: DMDisplay - polozataženo (42) Odtemněno: Obrázek 10: DMDisplay - rozataženo (42) 27

3.2 Smysly domu Proto, aby mohl dům svým obyvatelům dobře sloužit, musí mít podrobné informace, které bude získávat svými smysly podobně jako jeho obyvatelé. Proto je vhodné, aby byly ve všech místnostech umístěny senzory analyzující prostředí spolu s komunikačními prostředky. 3.2.1 Zrak Aby byl dům schopen dobře nastavovat všechna spravovaná zařízení, měl by vědět, kde jsou v aktuální chvíli jeho obyvatelé. Takovým zařízením mohou být kamery, ať už standardní nebo trojdimenzionální (3D), které po propojení s centrální jednotkou dokáží identifikovat, kde se který obyvatel domu nachází. V současné době je možné se na trhu setkat s dvěma technologicky odlišnými druhy kamer - analogovými a digitálními. Analogový vs. digitální systém Analogový signál je dán spojitou funkcí spojitého času. Analogové kamery zaznamenávají a zobrazují spojitou veličinu pomocí jiné veličiny, a to tak, že analogový signál nebo záznam je úměrný původní veličině. Jako ukládací médium používají magnetické pásky. Digitální kamery přenášejí obraz v nespojité, číselné formě, tedy v 1 a 0 a k ukládání dat se užívají standardní počítačová úložiště jako například pevný disk (HDD). Výhodou digitálního ukládání dat na pevné disky je zachování kvality signálu, jehož zhoršování se časem na analogových úložištích projevuje. Dále je možné v digitálně uložených záznamech přeskakovat jednotlivé části, což není možné u analogových záznamů, kde je potřeba k danému místu uložení mechanicky přesunout - přetočit. Kvalita záznamu z analogové kamery na pásku je vždy nižší, než kvalita zdrojová. Omezení velikosti záznamu, které bylo v minulosti pro digitální záznamová zařízení problematické, se v průběhu času vyřešilo. V současné době existují pevné disky v řádech tisíců gigabajtů a jsou schopny pojmout velké množství digitálního videozáznamu v závislosti na použité technologii kompresního formátu. 28

Jednou z důležitých technologických změn na poli kamerových systémů je příchod tzv. IP (Internet Protocol) kamer, tedy v podstatě kombinace kamery a počítače. Senzor s optikou snímá obraz a převádí ho na videosignál. Ten je přenášen na další část zařízení, kde je digitalizován. Pro zhlédnutí například za pomocí počítače, mobilu či internetového prohlížeče je v další části IP kamery webový server, který data v požadovaném formátu předává. Na rozdíl od analogových kamer, jednoduchých na pochopení, jsou pro funkční instalaci digitálních kamer potřebné rozsáhlé znalosti v oblasti informačních technologií jako pokročilé techniky komprese digitálního videa, síťové technologie a počítače obecně. 29

3.2.2 Sluch Ať už v případě, že bude dům naslouchat svým obyvatelům a plnit jejich příkazy v podobě hlasového ovládání, nebo jen sledovat prostředí pro případ nechtěného vniknutí cizí osoby je vhodné, aby byly na specifických místech nainstalovány mikrofony schopné zachytit a rozlišit nespecifické zvuky nebo lidskou řeč. K tomuto účelu existuje na trhu řada produktů, které se instalují do příslušných míst v domě, jako jsou zdi, strop, lustry nebo jiná místa strategicky vhodná pro co nejlepší zachycení snímaného zvuku mikrofonem. Instalace mikrofonů do stropu není v některých místnostech doporučena, protože vzdálenost od obyvatele je větší a odrazové vlastnosti místnosti jsou v tomto místě nejhorší. Vhodná místa pro instalaci jsou taková, kde je možné mikrofony instalovat do úrovně lidských úst a na vzdálenost paže. Čím blíže je obyvatel k mikrofonu, tím lepší je rozlišitelnost jazyka. Množství a umístění mikrofonů v interiéru je z hlediska funkčnosti zásadní. Při příliš malém množství nebude možné pokrýt požadovanou oblast a při příliš velkém budou zachytávat abnormální hluk a šum z okolí. V ideálním případě je vhodné mikrofony umístit do oblastí blízké obyvatelům a co nejdále od potencionálních zdrojů šumu a hluku. Před samotnou instalací je vhodné nejdříve vyzkoušet potencionální rozmístění prostým zapojením mikrofonů do snímače (mixéru) a za pomocí stahovacích pásků mikrofony provizorně umístit do jejich budoucích pozic. (43) Pro výběr vhodného umístění mikrofonů je potřeba se zamyslet nad místy, kde obyvatelé tráví v jednotlivých místnostech nejvíce času. Zároveň je třeba vzít v úvahu nejen současné rozmístění nábytku, ale i možné další změny. Nebylo by vhodné, aby po přemístění zakrýval mikrofon gauč, nebo jiný zvukově neprostupný nábytek. Například v ložnici je nejvhodnější umístit mikrofon co nejblíže k posteli. Kvalita mikrofonu závisí na schopnosti maximalizovat chtěný zvuk a minimalizovat veškeré okolní šumy a hluk. Každý mikrofon zachytává zvuk v nějakém vzoru, který určuje, jak kvalitně a z jakých směrů mikrofon zvuk zachytává vzhledem ke své přední straně. 30