Cách thức hoạt động của những ngôi nhà thông minh

Với một ngôi nhà thông minh, bạn có thể xoa dịu tất cả những lo lắng này chỉ bằng một cái nhìn nhanh vào điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng của mình. Bạn có thể kết nối các thiết bị và thiết bị trong nhà để chúng có thể giao tiếp với nhau và với bạn.

Bất kỳ thiết bị nào trong nhà bạn sử dụng điện đều có thể được đưa vào mạng gia đình của bạn và theo lệnh của bạn. Cho dù bạn đưa ra lệnh đó bằng giọng nói, điều khiển từ xa, máy tính bảng hay điện thoại thông minh, ngôi nhà sẽ phản ứng. Hầu hết các ứng dụng liên quan đến ánh sáng, an ninh gia đình, rạp hát gia đình và giải trí, và điều chỉnh nhiệt độ.

Ý tưởng về một ngôi nhà thông minh có thể khiến bạn liên tưởng đến George Jetson và nơi ở tương lai của ông ấy hoặc có thể là Bill Gates, người đã chi hơn 100 triệu đô la để xây dựng ngôi nhà thông minh của mình [nguồn: Lev-Ram ]. Từng là điểm thu hút những người am hiểu công nghệ hoặc giàu có, những ngôi nhà thông minh và tự động hóa gia đình đang trở nên phổ biến hơn.

Những gì đã từng là một ngành công nghiệp kỳ quặc tạo ra các sản phẩm khó sử dụng và rườm rà cuối cùng đã phát triển thành một xu hướng tiêu dùng toàn diện. Thay vì các công ty mới thành lập, các tổ chức công nghệ được thành lập nhiều hơn đang tung ra các sản phẩm nhà thông minh mới. Doanh thu của các hệ thống tự động hóa có thể tăng lên khoảng 9,5 tỷ đô la vào năm 2015 [nguồn: Berg Insight ]. Đến năm 2017, con số đó có thể tăng lên 44 tỷ USD [nguồn: CNN ].

Phần lớn điều này là do sự thành công vượt bậc của điện thoại thông minh và máy tính bảng. Những máy tính siêu di động này có ở khắp mọi nơi và kết nối Internet liên tục của chúng có nghĩa là chúng có thể được cấu hình để điều khiển vô số thiết bị trực tuyến khác. Đó là tất cả về Internet of Things.

Internet of Things là cụm từ dùng để chỉ các đối tượng và sản phẩm được kết nối với nhau và có thể nhận dạng thông qua các mạng kỹ thuật số. Danh sách các sản phẩm giống như web này ngày càng nhiều hơn và tốt hơn mỗi ngày. Tất cả các thiết bị điện tử trong nhà của bạn đều là trò chơi công bằng cho cuộc cách mạng công nghệ này, từ tủ lạnh đến lò sưởi của bạn.

Ở trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét công nghệ trong ngôi nhà thông minh.

1. Phần mềm và Công nghệ Nhà thông minh
2. Thiết lập một ngôi nhà thông minh
3. Lợi ích của Nhà thông minh
4. Nhiều sản phẩm thông minh
5. Hiệu quả và Vui vẻ
6. Những thách thức về nhà thông minh

Tự động hóa gia đình có một lịch sử lâu đời và phù hợp. Trong nhiều năm, các xu hướng công nghệ đã đến và đi, nhưng một trong những công ty đầu tiên tìm thấy thành công vẫn còn đó.

Nguồn gốc của nhiều sản phẩm nhà thông minh là năm 1975, khi một công ty ở Scotland phát triển X10 . X10 cho phép các sản phẩm tương thích nói chuyện với nhau qua các dây dẫn điện đã có sẵn của một ngôi nhà. Tất cả các thiết bị và thiết bị là máy thu, và phương tiện điều khiển hệ thống, chẳng hạn như điều khiển từ xa hoặc bàn phím, là máy phát. Nếu bạn muốn tắt đèn trong phòng khác, thiết bị phát sẽ đưa ra một thông báo bằng mã số bao gồm những điều sau:

Tất cả những điều này được thiết kế để diễn ra trong vòng chưa đầy một giây, nhưng X10 có một số hạn chế. Giao tiếp qua đường dây điện không phải lúc nào cũng đáng tin cậy vì đường dây bị "nhiễu" khi cấp nguồn cho các thiết bị khác. Thiết bị X10 có thể hiểu nhiễu điện tử như một lệnh và phản ứng, hoặc nó có thể hoàn toàn không nhận được lệnh.

Trong khi các thiết bị X10 vẫn còn tồn tại, các công nghệ khác đã xuất hiện để cạnh tranh cho đồng tiền mạng gia đình của bạn . Thay vì đi qua đường dây điện, nhiều hệ thống mới sử dụng sóng vô tuyến để liên lạc. Đó là cách hoạt động của BlueTooth, WiFi và tín hiệu điện thoại di động.

Hai trong số các mạng vô tuyến nổi bật nhất trong tự động hóa gia đình là ZigBee và Z-Wave . Cả hai công nghệ này đều là mạng lưới , có nghĩa là có nhiều cách để thông điệp đến đích.

Z-Wave sử dụng Thuật toán định tuyến nguồn để xác định tuyến đường nhanh nhất cho thông điệp. Mỗi thiết bị Z-Wave được nhúng một mã và khi thiết bị được cắm vào hệ thống, bộ điều khiển mạng sẽ nhận ra mã, xác định vị trí của nó và thêm nó vào mạng. Khi có lệnh, bộ điều khiển sử dụng thuật toán để xác định cách gửi thông điệp. Vì việc định tuyến này có thể chiếm nhiều bộ nhớ trên mạng, Z-Wave đã phát triển một hệ thống phân cấp giữa các thiết bị: Một số bộ điều khiển khởi tạo thông báo và một số là "nô lệ", có nghĩa là chúng chỉ có thể mang và trả lời các thông báo.

Tên của ZigBee minh họa cho khái niệm mạng lưới bởi vì các thông điệp từ máy phát đi ngoằn ngoèo như những con ong, tìm kiếm đường dẫn tốt nhất đến máy thu. Trong khi Z-Wave sử dụng công nghệ độc quyền để vận hành hệ thống của mình, nền tảng của ZigBee dựa trên tiêu chuẩn do Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đặt ra cho các mạng cá nhân không dây. Điều này có nghĩa là bất kỳ công ty nào cũng có thể xây dựng một sản phẩm tương thích với ZigBee mà không phải trả phí cấp phép cho công nghệ đằng sau nó, điều này cuối cùng có thể mang lại cho ZigBee một lợi thế trên thị trường. Giống như Z-Wave, ZigBee có các thiết bị đầy đủ chức năng (hoặc những thiết bị định tuyến thông điệp) và các thiết bị giảm chức năng (hoặc những thiết bị không).

Sử dụng mạng không dây mang lại sự linh hoạt hơn cho việc đặt các thiết bị, nhưng giống như đường dây điện, chúng có thể bị nhiễu. Insteon cung cấp một cách để mạng gia đình của bạn giao tiếp qua cả dây điện và sóng vô tuyến, làm cho nó trở thành một mạng lưới kép . Nếu thông báo không được truyền trên một nền tảng, nó sẽ thử nền tảng khác. Thay vì định tuyến tin nhắn, một thiết bị Insteon sẽ phát tin nhắn và tất cả các thiết bị sẽ nhận tin nhắn và phát nó cho đến khi lệnh được thực hiện. Các thiết bị hoạt động giống như các thiết bị ngang hàng, trái ngược với một thiết bị đóng vai trò là kẻ xúi giục và thiết bị khác đóng vai trò là cơ quan tiếp nhận. Điều này có nghĩa là càng nhiều thiết bị Insteon được cài đặt trên mạng, thông báo sẽ càng mạnh.

Trên trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các sản phẩm bạn sẽ cần để vận hành ngôi nhà thông minh của mình.

Bên trong nhà của Bill Gates

Ngôi nhà của Chủ tịch Microsoft Bill Gates ngay bên ngoài Seattle, Wash., Có thể là ngôi nhà thông minh nổi tiếng nhất cho đến nay. Mọi người trong nhà đều được gắn chip theo dõi điện tử. Khi bạn di chuyển qua các phòng, đèn chiếu sáng phía trước và mờ dần sau lưng bạn. Các bài hát yêu thích của bạn sẽ theo bạn đến khắp nhà, cũng như bất kỳ bài hát nào bạn đang xem trên tivi. Bạn có thể giải trí bằng cách xem bộ sưu tập ảnh tĩnh điện tử phong phú của Gates, tất cả đều có sẵn theo yêu cầu. Con chip theo dõi tất cả những gì bạn làm và thực hiện các điều chỉnh khi nó tìm hiểu sở thích của bạn. Khi hai chip khác nhau vào cùng một phòng, hệ thống sẽ cố gắng thỏa hiệp về một thứ mà cả hai người sẽ thích.

X10, Insteon, ZigBee và Z-Wave chỉ cung cấp công nghệ cơ bản, được gọi là giao thức , để giao tiếp trong nhà thông minh. Họ đã tạo liên minh với các nhà sản xuất thiết bị điện tử, những người thực sự chế tạo thiết bị cho người dùng cuối. Dưới đây là một số ví dụ về các sản phẩm nhà thông minh và chức năng của chúng.

Các sản phẩm này có sẵn tại các cửa hàng cải tiến gia đình, cửa hàng điện tử, từ các kỹ thuật viên lắp đặt hoặc trực tuyến. Trước khi mua, hãy kiểm tra xem những gì công nghệ được liên kết với sản phẩm. Các sản phẩm sử dụng cùng một công nghệ sẽ hoạt động cùng nhau mặc dù các nhà sản xuất khác nhau, nhưng việc kết nối X10 và một sản phẩm Z-Wave đòi hỏi một thiết bị kết nối và thông thường, bạn phải hết sức kiên nhẫn và một số kỹ năng kỹ thuật.

Trong thiết kế một ngôi nhà thông minh, bạn có thể thực hiện tự động hóa nhiều hoặc ít tùy ý. Đối với những người mới bắt đầu, tốt nhất có thể nghĩ về những công việc bạn đã làm thường xuyên và sau đó tìm cách tự động hóa chúng.

Bạn có thể bắt đầu với một bộ khởi động chiếu sáng và thêm vào các thiết bị bảo mật sau đó. Nếu bạn muốn bắt đầu với một hệ thống mở rộng hơn với nhiều tính năng, bạn nên thiết kế cẩn thận cách thức hoạt động của ngôi nhà, đặc biệt nếu cần phải quấn lại hoặc cải tạo. Ngoài ra, bạn sẽ muốn đặt các nút của mạng không dây một cách chiến lược để chúng có phạm vi định tuyến tốt.

Khoảng 60% những người xây dựng nhà đã lắp đặt các thiết bị tự động hóa trong nhà đã thuê trợ giúp chuyên nghiệp [nguồn: Regan ]. Nếu bạn đang tìm kiếm một kỹ thuật viên, hãy kiểm tra xem họ có chứng chỉ CEA-CompTIA hay không. Chứng nhận này là kết quả của sự hợp tác giữa Hiệp hội Điện tử Tiêu dùng (CEA) và Hiệp hội Công nghiệp Công nghệ Máy tính (CompTIA), và nó thể hiện sự thành thạo trong việc cài đặt, bảo trì và khắc phục sự cố thiết bị mạng gia đình của bất kỳ nhà cung cấp nào.

Chi phí của một ngôi nhà thông minh khác nhau tùy thuộc vào mức độ thông minh của ngôi nhà đó. Một nhà xây dựng ước tính rằng khách hàng của anh ta chi từ 10.000 đến 250.000 đô la cho các hệ thống phức tạp [nguồn: McKay ]. Nếu bạn xây dựng ngôi nhà thông minh dần dần, bắt đầu với một hệ thống chiếu sáng cơ bản, nó có thể chỉ là vài trăm đô la. Một hệ thống phức tạp hơn sẽ lên tới hàng chục nghìn đô la, và các yếu tố của hệ thống rạp hát gia đình làm tăng chi phí của một hệ thống lên khoảng 50% [nguồn: Gloede ].

Là nó có giá trị tiền bỏ ra? Để tìm hiểu thêm về những lợi ích của ngôi nhà thông minh, hãy chuyển đến trang tiếp theo.

Thiết bị thông minh

Một số phụ kiện nhà thông minh theo đúng nghĩa của chúng:

• Thùng rác giám sát những thứ bạn vứt đi và tạo đơn đặt hàng trực tuyến để thay thế.
• Tủ lạnh tạo ra công thức nấu ăn tối dựa trên các thành phần được lưu trữ bên trong.
• Washers and dryers that send text message alerts when their cycle has ended.

Smart homes may make life easier and more convenient. Who wouldn't love being able to control lighting, entertainment and temperature from their couch? Whether you're at work or on vacation, the smart home will alert you to what's going on, and security systems can be built to provide an immense amount of help in an emergency. For example, not only would a resident be woken with notification of a fire alarm, the smart home would also unlock doors, dial the fire department and light the path to safety.

Here are a few more examples of cool smart home tricks:

Smart homes also provide some energy efficiency savings. Because systems like Z-Wave and ZigBee put some devices at a reduced level of functionality, they can go to sleep and wake up when commands are given. Electric bills go down when lights are automatically turned off in empty rooms, and rooms can be heated or cooled based on who's there at any given moment. One homeowner boasted that her heating bill was about one-third less than a same-sized normal home [source: Kassim]. Some devices can track how much energy each appliance is using and command power hogs to use less.

Smart home technology promises tremendous benefits for elderly people living alone. A smart home could notify the resident when it's time to take medicine, alert the hospital if the resident falls and track how much the resident is eating. If an elderly person is a little forgetful, the smart home could perform tasks such as shutting off the water before a tub overflow or turning off the oven if the cook had wandered away. One builder estimates that a system like this could cost $20,000, which is less expensive than a full-time nursing home [source: Venkatesh]. It also allows adult children who might live elsewhere to participate in the care of their aging parent. Easy-to-control automated systems would provide similar benefits to those with disabilities or a limited range of movement.

Smart homes look great on paper, but are they for everyone? On the next page, we'll look at some of the disadvantages of this technology.

Home automation systems have struggled to find a mainstream audience, in part because they require a bit of technical savvy from their users. But these days, the fast proliferations of smartphones and tablets provide an easy way for even tech novices to communicate with home automation gadgets. And those gadgets are more numerous by the day.

The Nest thermostat comes with integrated WiFi so that you can control, schedule and monitor your home's temperatures, from the porch or from a taxi. Nest learns your behaviors and automatically adjusts its settings for maximum efficiency and comfort. It will tell you how much energy you're using, remind you to change your filters, and even alter its functions to account for the differences between, say, a heat pump or radiant heaters.

Philips' Hue lights offer some concert lighting effects right in your own home. Screw these LED bulbs into your regular fixtures, install the app to your phone or tablet, and then you can turn the lights on or off, brighten or dim them, or perhaps best of all, change the color. Then you can even program the lights to perform just about any combination of color and brightness, and control up to 50 lights on one bridge (which links the lights to your phone). The more lights you have the more fun it will be. But it will cost you -- a starter pack with three bulbs and a bridge goes for around $200.

On the next page you'll see even more nifty smart home products. With a bit of ingenuity on your part, you'll see that you can automate just about any electronics processes.

Belkin markets its WeMo home automation switches specifically to smartphone users. For about $100, you'll receive a smart WeMo switch and a motion detector. Plug the switch into an electrical outlet, and then plug a device, such as a lamp, heater or coffee pot into the switch. Pair the switch with your smartphone using Belkin's app, and then you can control the switch remotely, letting you, for example, turn a light on or off from 1,000 miles away (or just from your cozy bed).

Home automation isn't always about pricey products. Some of the most useful smart home tools are actually free.

The WeMo is one of many products compatible with IFTTT (IF Then, Then That), which is a free Internet service that lets you automate an endless number of processes. For example, with IFTTT (which rhymes with gift), you could create a so-called "recipe" that automatically posts Twitter tweets to Facebook if they contain a specific hashtag or keyword in them. Or you could schedule a text message to yourself as a reminder to call your grandma.

IFTTT is basically just a simple way to create triggers that result in specific actions, and it works with WeMo. For instance, you could set up a WeMo motion detector in your bedroom, and when it sees that you're up for the morning, it will trigger the coffee pot in the kitchen.

The potential for these kinds of "if x, then y" type of actions is limited only by your imagination. Of course, it takes some time to set up all of these fun actions. And that brings up one of the biggest challenges of home automation products.

Many smart home products use their own proprietary apps. In short, you could install dozens of home automation gadgets and their associated apps, and then slowly drown in frustration as you try to control all of them.

The Revolv is a $299 WiFi hub that connects to all of your other wireless home automation products. Revolv attempts to unify all of your home automation gear under one app, and also helps you build pre-programmed capabilities, all in the name of realizing a truly automated home.

Once connected, you control all of your gadgets from the central Revolv app. Revolv currently works best with Z-Wave, Insteon and WiFi products, and it's available only for iPhone users. However, the company plans to expand to hundreds of other products and to add Android compatibility, too. You'll find similar consolidation hubs from companies such as Insteon and SmartThings.

Keep reading and you'll see more challenges associated with home automation.

A smart home probably sounds like a nightmare to those people not comfortable with computers . Those who routinely fumble around with a remote control just trying to change the TV channel might have stopped reading by now.

One of the primary mental blocks of installing a smart home system is balancing the complexity of the system against the usability of the system. If it's downright exasperating, then it's actually making your life harder instead of easier. When planning the system, it's important to consider a few factors:

For these reasons, it may be easier to start with a very basic home network and expand as enhancements are needed or desired. Like many new technologies, smart homes require a significant investment in both cash and time to keep up, so if you're short on either, you may want to stick with your "dumb" old house.

Before you buy, check product reviews and avoid those that draw the ire of users. There are plenty of products making sky-high promises that fall flat in the real world. And if you're a smartphone user, strongly consider products that come with an equally well-reviewed smartphone app. Some apps are so unwieldy or convoluted that they cause more headaches than they relieve.

Smart homes also come with some security concerns. Hackers who find a way to access the network may have the ability to turn off alarm systems and lights, leaving the home vulnerable to a break-in. They could also cause mischief like turning devices on and off rapidly, which could ruin some electronics or -- in an extreme case -- possibly cause a fire.

Consumer electronics manufacturers are ramping up their product lines in the hope that home automation finally hits the mainstream. Thanks to smartphones and tablets, and the many home automation apps that are now available, there's a chance the trend will catch on ... but a full-on Jetson's-style home may still be years or decades off.

That's because, in spite of so many technological advances, there's still no standard system for automating all of these gadgets. Without such a standard, many consumers are left wondering if they're spending hundreds or thousands of dollars on products that will wind up obsolete or unusable in a short time.

Tất nhiên, cũng có câu hỏi liệu một cá nhân có cần tất cả công nghệ này hay không. Có phải xã hội của chúng ta thực sự lười biếng đến mức chúng ta không thể bật công tắc đèn? Tin tốt là với tất cả thời gian chúng ta tiết kiệm được từ việc tự động hóa tại nhà, chúng ta sẽ có thời gian để thực hiện các mục tiêu khác. Giống như phát triển người giúp việc robot.

Để tìm hiểu thêm về nhà thông minh, hãy truy cập các liên kết trên trang tiếp theo.

Ghi chú của tác giả: Cách thức hoạt động của những ngôi nhà thông minh

Đối với tôi, các sản phẩm tự động hóa gia đình trông rất thú vị. Tôi đặc biệt bị hấp dẫn bởi ý tưởng về các sơ đồ chiếu sáng LED tùy chỉnh và bởi một chiếc crockpot mà tôi có thể theo dõi từ cách xa 20 dặm. Nhưng bản chất tôi cũng khá tiết kiệm và các thiết bị nhà thông minh có xu hướng trở thành những món đồ xa xỉ đắt tiền, đặc biệt nếu chúng không thực sự đáp ứng được nhu cầu. Và cho đến khi tôi thực sự cảm thấy có nhu cầu, có lẽ tôi sẽ nằm trong số những người hoài nghi về nhà thông minh. Tất nhiên, trừ khi bạn có thể hứa với tôi hiệu ứng ánh sáng xứng đáng với Pink Floyd trong phòng tắm của tôi - điều đó sẽ không thể cưỡng lại được. -NC

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn