Domoticahuis: toestellen verbonden in één systeem
In het Domoticahuis van Odisee brachten ze meerdere technieken samen onder één dak. Joachim Goeminne en Tom Claeys leidden ons rond.
Naar een uniforme standaard?
In de industriële sectoren is er momenteel veel te doen rond ‘Industrie 4.0’, een principe waarbij machines met elkaar communiceren en zo zelfstandig beslissingen kunnen nemen. Een van de hinderpalen daar is eveneens het gebrek aan uniforme communicatieprotocollen. Vandaag zien we daar de eerste aanzetten toe, met ethernetgebaseerde protocollen als OPC UA.
Mogen we in de domoticasector ook ooit een dergelijke evolutie verwachten? Tom Claeys van Odisee denkt van wel: “Ik denk dat we onvermijdelijk die richting uitgaan, ja. Al zal dat nog niet voor meteen zijn. Daarom is het vandaag nog zaak om goed na te denken over de installatie en hoe alles te koppelen valt.”
Klaslokaal als voorbeeldruimte
Om dat in de praktijk te brengen, richtte Odisee een klaslokaal in als praktisch leslokaal. Daarin komen meerdere fabrikanten en protocollen aan bod. Het is een prima voorbeeld van hoe alles verbonden kan worden met elkaar. Joachim Goeminne gidst ons door de installatie: ”Aan de buitenkant van de woning hebben we drie technieken. Er is een toegangssysteem van Siedle met fingerprintcontrole, deurbel en camera. Er is het alarmsysteem dat we momenteel aansluiten en er zijn de zonnepanelen die via de omvormer van Fronius de woning voorzien van elektriciteit. Die omvormer staat via KNX – dat de ruggengraat vormt van de installatie – in contact met de HMI.”
“Installeren wordt ook programmeren”
“In de woning vormt een Raspberry PI samen met een Crestron processor dan weer het kloppend hart van de installatie. De Raspberry PI is aangesloten op een klein draadloos LAN- netwerk (Local Area Network), waar ook de besturingen van Amazon Alexa en Google Home op verbonden zijn. Ook het KNX-netwerk is hierop aangesloten via de router, dankzij KNX/Net-IP. De router zorgt er ook voor dat Alexa en Google Home met het internet verbonden zijn via een ethernetverbinding, zodat ze hun databank met commando’s kunnen ophalen. Met andere woorden: dankzij de router – en de Openhab software – op de Raspberry PI kunnen al deze toestellen met elkaar praten. Als ik tegen Alexa zeg: ‘Turn on the lights’, dan vertaalt de Raspberry PI dat commando via Openhab, zodat het systeem weet welke KNX-component aangestuurd moet worden. Dat verloopt dan via de KNX/Net-IP controller. Via KNX worden zo meerdere zaken aangestuurd, zoals de verlichting en de rolluikregeling. De smart-tv en Marantz geluidsinstallatie zijn dan weer verbonden via een Crestron processor. De Crestron processor bestuurt de smart-tv, de geluidsinstallatie van Marantz en beeldscherm via infrarood, dus niet via het protocol van Crestron. De connectie tussen Crestron en KNX wordt op haar beurt via een Crestron certified KNX-gateway verzorgd. De visualisatie van het systeem verloopt via een HMI waarop alle onderdelen van de installatie kunnen worden opgevolgd. Het geheel kan ook op de tablet of de smartphone bekeken worden: wat er met de deurbel gebeurt, het aanpassen van het licht, rolluiksturing en noem maar op.” Voor een ‘traditionele’ installateur die vooral graag werkt met kabels, kabelgoten en zekeringen, lijkt het een enorme opgave om dit soort installaties uit te denken en (vooral) te programmeren, opperen we.
Tom Claeys: “Dat kan ik me inbeelden, ja. Er komt heel wat voorbereiding, programmeerwerk en denkwerk bij kijken. Iedere aanbieder brengt zijn eigen systeem op de markt en als installateur moet je zien dat je alles kan laten communiceren met elkaar. Ze moeten vandaag steeds meer IT’er zijn.”
Goeminne pikt in: ”Je moet zorgen dat eindklanten op een overkoepelend systeem terechtkunnen om al die actoren te besturen. Zij willen geen app om de rolluiken te sturen, een andere om de RGB-waarden aan te passen, een derde om te zien wie er aan de voordeur staat en een vierde om de verwarming te regelen ... Dat hebben we hier opgelost door alles te integreren in een en dezelfde visualisatie, die we zelf opgebouwd hebben. Ze moeten dus naast IT’er ook deels appontwikkelaar worden.”
Verlichting via DALI gestuurd
“Voor de verlichting – die uitgetekend werd met Dialux – wordt gebruikgemaakt van een DALI-sturing en het overeenkomstige DALI-protocol, dat wordt gebruikt voor communicatie en controle van de lichtpunten. Het DALI-protocol zorgt ervoor dat verschillende componenten, fabrieksonafhankelijk, met elkaar kunnen communiceren. Op één DALI-lijn kunnen er maximaal 64 adressen worden ingesteld. Deze sturing is gebaseerd op een 1 V- tot 10 V-interface. Een gateway zorgt voor de communicatie tussen het DALI-netwerk en het KNX-netwerk.
Bij een signaal wordt een volledige procedure in gang gezet. Op het KNX-netwerk wordt er een bepaalde hoeveelheid lichtsterkte gevraagd door de verbruiker door middel van een ruimtecontroller, een computer of een smart device. Het KNX-commando wordt omgezet door de KNX DALI-gateway naar een DALI-commando. Dit commando wordt doorgestuurd naar de DALI-belasting, hierdoor weet de ballast hoeveel stroom gestuurd moet worden naar de verlichting. Dit betekent dat het DALI-netwerk verbonden moet worden met het KNX-netwerk; deze connectie wordt gedaan door de KNX-bus aan te sluiten op de KNX-aansluiting van de KNX DALI-gateway. Het KNX-commando dat omgezet wordt in een DALI-commando, moet verzonden worden naar de DALI-ballast. Dit wordt eenvoudig gerealiseerd door de D+ en D- klemmen van de KNX DALI-gateway te verbinden met de DALI-ballast. De DALI-gateway is in dit geval vergelijkbaar met een gewone dimactor voor KNX. De koppeling met de bedieningselementen gebeurt via groepsobjecten en parameters, zoals in- en uitschakeltijden, sferen en functies. Deze kunnen worden ingesteld in ETS5. Voor het programmeren werd er gebruikgemaakt van de plug-in voor ETS5, al had dat ook gekund door te surfen naar het IP-adres van de ingebouwde webserver. In dit geval werd er overigens geopteerd voor Human Centric Lighting, waarbij de lichtkleur aangepast wordt aan het moment van de dag.”
Energiemonitoring via meting en data-analyse
In het geheel is ook een energiemeting geïntegreerd, want het monitoren van het verbruik is een van de belangrijke pijlers in dit project. Hier wordt dit gerealiseerd door een energiesensor van Jung. Naast de energiesensor zal ook een Bynode III – zie verder – de installatie energie-efficiënter maken door de data te analyseren en door te sturen naar de gebruiker. De energiesensor van Jung heeft drie verschillende kanalen waarop drie verschillende energieverbruikers aangesloten kunnen worden. Vanuit deze verschillende kanalen kan de sensor vier verschillende grootheden met een bepaalde nauwkeurigheid meten. Deze grootheden zijn: de spanning over de verbruikers, de stroom door de verbruikers, het werkelijke vermogen, het blindvermogen die de verbruikers opnemen.
Datalogging met Bynode III
De Bynode is een datalogger die verschillende data op het KNX-netwerk opslaat. De opgeslagen data worden omgezet in MQTT- berichten en verstuurd via IP naar de servers van Bynubian. De doorgestuurde data worden door Bynubian verwerkt. Na deze verwerking zal dat bedrijf feedback doorsturen naar de gebruiker door middel van een gepersonaliseerde website op ByNeuron. Op deze website kan de gebruiker gebreken in de installatie aflezen. Enkele voorbeelden van gebreken zijn: lichtregelproblemen, lagere opbrengst van een warmtepomp, hoog energieverbruik bij een slecht werkende verwarmingsinstallatie, busproblemen …
De Bynode wordt gevoed door een aparte voeding die een spanning van 12 V levert. De connectie met het KNX-netwerk wordt gerealiseerd met een KNX-kabel. Er moet ook verbinding zijn met een netwerk om de data te kunnen versturen naar de server van Bynubian. Dit wordt gerealiseerd door een internetkabel met een RJ-45-connector die verbonden is met de router.
Goeminne: “Ook bijzonder aan deze installatie is dat niet enkel de meetgegevens uitgelezen worden, maar ook de telegrammen zelf. Er wordt met andere woorden ook nagegaan hoeveel en waar er geschakeld wordt. De intelligentie kan die big data analyseren om de installatie verder te optimaliseren. Ik kan dus niet enkel een grafiek opvragen van de resultaten van pakweg energiemetingen, maar ook van de resulterende schakelacties via KNX.”
