Smarthus

Smarthus eller hjemmeautomasjon er helheten av overvåkning, styring, regulering og optimeringsinnredninger i en bygning. Målet er å samkjøre og automatisere prosessene i en bygning. Ordet smarthus er ikke et entydig definert begrep, men er et samlebegrep for mer eller mindre automatiserte og intelligente funksjoner som skal bidra til lavere energiforbruk, bedre komfort, enklere betjening og et høyere sikkerhetsnivå.

Et smarthus i Tyskland, 2014.

Smarthjem med veggmontert hjemmesentral, 2009.

Automatisk porsjonering av kattemat.

Smarthus brukes ofte om ulike styringssystemer for lys, varme, brannsikring, innbruddsikring og ventilasjon i boliger. Med enkelhet skal brukerne kunne kontrollere alt fra belysning, solskjerming, varme, strømforbruk, persienner, garasjeport, ytterdøren, kameraer, ventilasjon, lyd og bilde i boligen bare ved hjelp av noen enkle brytere eller over et nettbrett/smarttelefon, talestyring, eller eventuelt automatisk (og kanskje fortrinnsvis) helt uten manuell innputt.

Historie

Tidlig på 1990-tallet ble KNX dannet som et overordnet system for hjemme- og bygningsautomasjon.

HomeOS var et eget operativsystem for styring av smarthus som Microsoft utviklet tidlig på 2010-tallet, men utviklingen stoppet opp.

I 2013 annonserte LG, ABB, Bosch og Cisco at de ville utvikle en ny standard som skulle forene eksisterende standarder og danne grunnlaget for en ny forretningsmodell innen utstyr for smarthus.

I 2019 ble den kommende standarden Matter annonsert, og den er ventet å lanseres i starten av 2022.

Smarthusteknologi i kommunale tjenester

Hjemmeautomasjon kan være til hjelp for eldre og funksjonshemmede. Stadig flere kommuner i Norge har i løpet av de siste årene valgt å innføre smarthusteknologi. I en rapport fra 2004 ble det skrevet at noen kommuner hadde hatt god erfaring med smarthusløsninger, mens andre kommuner opplevde en teknologistruktur som var fragmentert og ikke fungerte godt sammen.

Eksempler på funksjoner i et smarthus

Eksempler på komponenter i et smarthjem er:

• Alarm, overvåkning og adgangskontroll: Kameraovervåking, elektronisk barnevakt, røykvarsler, kullosvarsler, vannlekkasjedetektor, smartdørklokke, smartlås, dør- og vindussensorer (f.eks. magnetkontakt), garasjeportåpner
• Ambient intelligens for automatiske rutiner, personerdeteksjon (bevegelsessensor som PIR, tilstedeværelsessensor som datasyn, ultralyd, mikrobølge, lys- eller lyddeteksjon)
• Berøringfrie vannkraner, såpe-dispensere og andre dispensere, berøringsfrie åpnere for dører, skap og skuffer, selvåpnende dør, toalett med automatisk nedskylling, selvvaskende bad og dusj, selvoppredende seng
• Hjemmesentral (et smarthus kan ha ingen, en eller flere hjemmesentraler, og noen kan snakke sammen i mer eller mindre grad)
• Innendørs posisjonering (for å finne personer og gjenstander, eller for diverse automatisk styring)
• Hjemmenettverk: Internetttilkobling er ofte nødvendig for komponenter som fungerer via nettskyen. Eksempler på teknologier: fiber-bredbånd, WiFi, WiFi-maskenettverk, Power over Ethernet
• Klimaanlegg: Ventilasjonsstyring/VVS (fuktmåling, luftkvalitet), oppvarming, smartventilasjon, smarttermostat (med automatisk innregulering), vinduer som automatisk åpnes ved dårlig luft og lukkes ved vind eller regn
• Lyd og bilde: Hi-fi, multiromslyd, smarthøyttaler, virtuell assistent, smart-TV, videotorg
• Lysstyring (fjernstyrte brytere og dimmere, fjernstyrte lyspærer, smartrele/pillebryter/puck betjent av impulsbrytere)
• Robotikk: Robotgressklipper, robotstøvsuger, automatisk vanning, klesbrettemaskin
• Smarte hvite- og brunevarer: Smart oppvaskmaskin, smart vaskemaskin, smartkjøleskap, smartvekt, smart kjøkken (med oversikt over matbeholdning, forhåndsdefinerte kokeprogrammer, overvåkning av matlaging, automatisert matlaging)
• Smarte vegguttak og fjernstrømbrytere for styring av «dum» elektronikk
• Smart strømmåler med strømpriser i sanntid, ladestasjon for elbil
• Solskjerming (motorisert markise, persienne, blendingsgardin, smartglass)
• Værvarsling og værstasjon (temperatur, vindmåler, barometer, lysmåler, nedbør, luftfuktighet)

Blant disse er kanskje de mest relevante automasjonene per 2021 automatisk styring av lys, automatisk styring av oppvarming og ventilasjon for å oppnå behagelig inneklima, potensial for strømsparing med tidsforskyvd automatisk oppstart av billader, oppvarming og vaskemaskin eller andre effektkrevende aktiviteter som kan tidsforskyves, og bruk av robotgressklipper og robotstøvsuger. Ellers kan de fleste automasjoner gi glede eller være nyttige gitt at de fungerer på en sømløs måte.^{[trenger referanse]}

Lysstyring

Både i smarthus og vanlige hus er det ofte enkelt og intuitivt å ha vanlige lysbrytere plassert naturlig ved inn- og utganger til rom i boligen, samt på andre naturlige steder i rom som kjøkken, stue og soverom. Slik plassering er hensiktsmessig både på grunn av tradisjon og typisk bruk av lysbrytere i «dumme hus». Bevegelsessensorer kan særlig være hensiktsmessige i rom hvor man bare befinner seg av og til, som for eksempel korridor, baderom, garasje eller lager. Det kan for eksempel være praktisk med lys i garasjen som slår seg på ved hjelp av bevegelsessensorer dersom man ofte kommer inn der med hendene fulle. En annen populær funksjon er å ha en knapp som slår av alt lys når man forlater huset eller legger seg. Et lysanlegg består i det minste av lys, lysaktuatorer og eventuelle drivere og dimmere. Både i kablede og trådløse systemer kan det være aktuelt å ta hensyn til antall lys og koblingsmetodikk, og vurdere dette opp mot antallet kanaler som kan være hensiktsmessig. Mer komplekse automasjoner kan ofte lages i mobilapplikasjoner, og kalles da ofte for «scener». Det går for eksempel an å ha en spesiell scene for stuen når man skal se på film («filmmodus») som gjør at lyset dempes til et bestemt nivå. Lyssensorer kan brukes for å styre lysinnfall av dagslys ved hjelp av persienner.

En smartrele/pille/puck er et rele som kan legges til i en elektrisk krets for å slå på eller av en eller flere apparater, som lamper eller solskjerming. Smartreleer kan ofte styres via en app, smartbryter eller en konvensjonell impulsbryter.

Oppvarming, ventilasjon og luftkvalitet

For å få passelig oppvarming og ventilasjon og oppnå behagelig inneklima kan en smarttermostat settes opp til å justere ventilasjonen med tanke på CO₂ og andre parametre for luftkvalitet som radon, karbonmonoksid, temperatur og relativ luftfuktighet, og kan programmeres for å justere oppvarming på en automatisk og energieffektiv måte ut ifra bruken av boligen. Det kan hensyntas værmeldinger om forventet kulde slik at man automatisk kan skru opp varmen på forhånd, eller utnyttelse av naturlig oppvarming fra solen på solfylte dager ved at elektriske persienner rulles opp. Det går an å programmere en modus som detekterer fukt på badet når man for eksempel dusjer og setter på ekstra avtrekk for å få bort fuktigheten, eller en modus for matlaging som skaper ekstra undertrykk fra kjøkkenvifte kombinert med overtrykk fra resten av husets ventilasjonsanlegg for å hindre matos fra kjøkkenet i å komme til andre deler av huset.

Tidsforskyvd oppstart

Ved automatisk tidsforskyving av oppstart kan man automatisere slik at man når strømmen er billig starter klesvask, klestørk, luftavfukter, billading, oppvask, varmepumpe, varmekabler, varmtvannsbereder og batteribank. Videre kan disse oppgavene skeduleres på en slik måte at man minimerer effekttariff. Se også operasjonsanalyse, et fagfelt innen optimering.

Alarm, overvåkning og adgangskonrtoll

Systemer for alarm, overvåkning og adgangskontroll kan integreres med resten av et smarthus. Fordeler med dette kan være mulighet for å gi adgang til andre personer (låse opp) når man er bortreist på ferie, få varsling ved brann, bevegelse, radon, CO2, eller temperatur, og utløsning av automatiske hendelser som sirene, nedjustering av ventilasjonsanlegg og åpning av dører ved brann. Det kan være mulighet for lokal- eller skytilkobling med logging og opptak ved hendelser. Kameraovervåkning og annen overvåkning må ta hensyn til personvern, privatliv og relevant lovgivning. Detektorer for vannlekkasje med automatisk avstengning og varlsing.

Underholdning

Underholdning i et smarthus kan innebære sømløs intergasjon av enheter for konsumering av media, for eksempel «casting» av videotorg til smart-TV.

Styringsmetoder

Noen vanlige metoder for utløsig av automasjon er:

• Tidsangivelser (schedule), fast rutine avhengig av kalender (for eksempel på måneds-, ukes- eller dagsbasis, eller timer i løpet av en dag). Eksempelvis kan temperatur og belysning senkes til faste tidspunkt om natten eller på tidspunkt når man vanligvis er bortreist på arbeid.
• Scener, en modus som velges når man eksempelvis kommer hjem, skal reise bort, skal legge seg, se film, studere, etc.
• Hendelser, for eksempel utløsning av rutiner når en dør åpnes.

Teknologi

Det finnes flere nivåer for styring, fra enkle installasjoner som detektorer og timere, til mer omfattende.

Kommunikasjonsprotokoller

Utdypende artikkel: Hjemmesentral

Noen kommunikasjonsprotokoller er mer spesialiserte (f.eks. DALI for lysstyring), mens andre er mer allsidige (f.eks. KNX for lys-, ventilasjon- og varmestyring). Kommunikasjonsprotokoller som brukes mellom hjemmesentraler og smartkomponenter, samt komponenter imellom, kan grupperes i trådløse og kablede teknologier.

Noen eksempler på trådløse protokoller som brukes i smarthus er:

• 2,45 Ghz (WiFi, Bluetooth, ZigBee, Thread, Matter)
• Z-Wave (868 Mhz i Europa, utstyr med amerikansk frekvens er ulovlig å bruke i Europa)
• RF 868 (868.3 Mhz, ulike protokoller)
  • xComfort, et proprietært trådløst styringssystem utviklet av Eaton
  • Loxone Air, en proprietær protokoll for trådløst smarthusutstyr
• RF 433 (433.92 Mhz, ulike protokoller)
• Infrarødt lys (430 THz; 697 nm, IrDA)

Det finnes flere kablede bussystemer og automasjonsløsninger, eksempelvis bygget direkte i sikringsskap. Noen eksempler på kablede protokoller som brukes i smarthus er:

• KNX, eldre og godt etablert åpen standard for overordnet nettverksbasert styring av utstyr i smarte bygninger, eksempelvis lysstyring, persienner, oppvarming, ventilasjon, sikkerhetssystemer, energistyring, lyd og bilde, hvitevarer og annet utstyr. Det finnes også en trådløs utvidelse. KNX kan brukes som et overordnet system for kablet kontroll for det meste av sensorer og aktuatorer, eksempelvis termostater, styring av lys, oppvarming og persienner. Krever buss frem til aktuatoren. KNX har også gatewayer for styring av DALI- eller DMX-enheter.
• DALI, åpen standard spesifikt for nettverksbasert lysstyring i bygninger, godt egnet til dimming, men blir i motsetning til KNX ikke testet for konformitet. Kan kombineres inn i et KNX-system, og KNX blir ofte brukt for tilhørende sensorikk for DALI. DALI kan være mer fleksibelt dersom det skal gjøres endringer på et anlegg ettersom kontrolleren alltid er inkludert og man bare trenger én kabel, mens KNX vil trenge korrekt aktuator og ny kabling.^{[trenger referanse]}
• DMX, egentlig en standard for styring av scenebelysning, røykmaskiner, med mer, men brukes også til en viss grad for hjemmeautomasjon grunnet stor utbredelse for profesjonell sceneteknikk og dertil god tilgjengelighet
• X10, mye brukt på eldre utstyr i USA, men brukes i liten grad i nye installasjoner.
• MQTT, en åpen nettverksprotokoll for maskin-til-maskin-kommunikasjon, særlig brukt til overføring av telemetridata for komponenter til tingenes internett.
• LonWorks, en åpen standard for nettverksplattformer brukt til styring av belysning og varme-, ventilasjons- og sanitærteknikk.
• BACnet, en åpen protokoll (ISO 16484-5) for informasjonsutveksling mellom bygningsautomasjonssystemer, uavhengig av hvilken bygningstjeneste de utfører. Designet for blant annet automatisering og styring av varme-, ventilasjons- og klimaanleggskontroll, lysstyring, adgangskontroll, branndeteksjonssystemer, og tilhørende utstyr. En del brukt i sentrale driftsanlegg, og kan for eksempel gå over Ethernet.
• Modbus, en åpent publisert og royaltyfri protokoll for datakommunikasjon, spesielt populær i industrielle miljøer, eksempelvis til programmerbar logisk styring. Modbus kan benytte seriell port, Ethernet eller internettprotokoll som transportlag. Brukt i systemer for overordnet styring, kontroll og datainnsamling (SCADA).
• M-Bus, en åpen standard for fjernavlesning av forbruksmålere, f.eks. vann-, gass- eller strømmåler. Brukes blant annet i HAN-porten på smarte strømmålere (AMS-målere) i Norge.

Galleri

• 
  Eksempel på en hjemmesentral med areal på størrelsen til et kredittkort
• 
  Oversikt over rommene i et hus som viser temperatur og om lysene er slått på
• 
  Fjernstrømbrytere gjør det mulig å slå av og på strømuttaket slik at man kan fjernstyre «dum» elektronikk; her en vifte
• 
  Smart dørklokke med videokamera
• 
  En smarthøyttaler med Google Assistant som virtuell assistent

Sårbarheter

Økt integrasjon av digitale systemer kan også føre til økt risiko og sårbarhet. Elektronikk i smarthjem kan hackes. Dette gjelder særlig ting som er koblet til internett, men også annen elektronikk som kommuniserer trådløst eller kablet lokalt.

En god huskeregel er at smart utstyr bør kunne overstyres på en manuell måte (for eksempel via en knapp) dersom huset får en uventet oppførsel. Dersom utstyr i et smarthus slutter å fungere kan man for eksempel bli stengt ute eller inne, eller miste tilgang til kritiske funksjoner. Eksempler på årsaker til uventet oppførsel kan være tomme batterier, strømbrudd, vannlekkasje eller hacking.

Se også

• Bygningsautomasjon
• Effektiv energibruk
• Nullutslippsbygg
• Smart strømnett
• Smartby
• Smartproduksjon og smartfabrikker
• Tingenes internett
• Uavhengige bygninger

Eksterne lenker

• Smarthusteknologi Planlegging og drift i kommunale tjenester, utgitt av Sosial- og helsedirektoratet: http://www.bufetat.no/Documents/Bufetat.no/Deltasenteret/Publikasjoner/IS-1216_Smarthusteknologi_planlegging_og_drift_i_kommunale_tjenester.pdf Arkivert 30. juni 2011 hos Wayback Machine.
• Prosjektet: Smarthusteknologi - større spredning, flere kommuner og mer kommunikasjon