DESIGN YOUR SMARTHOME

사람의 실내 위치및 재실 파악을 위한 기술들



실내에서 사람의 재실 위치 추적 기술은 스마트홈의 기본이지만 아직 마땅한 솔루션은 없는 형편입니다.

이번 글은 스마트홈에서 보다 정확한 재실 위치 추적을 위한 여러 기술에 대한 짧은 글입니다.

얼마전에 올렸던 비콘에 관한 글도 참고용으로 보세요.

http://ecohigh.tistory.com/category/iBeacon%20%26%20Eddystone


일반적으로 재실 위치 추적기술로 우리가 스마트홈에 쉽게 접목할수 있는 기술은 Wifi 접속 분석,비콘,카메라를 이용한 이미지 인식,센서를 이용한 방법 등이 있습니다.

사람의 재실과 위치 추적을 위해선 아래 4가지가 순차적으로 이뤄져야 합니다.

개체 탐지탐지한 개체를 사람으로 인식사람으로 인식 되었을시 추적이동과 고정에 따른 위치 분석


정확한 판단을 위해선 고급 분석기술과 기계 학습 기술은 반드시 필요하며  기술들을 기반으로 다음과 같은 분석이 이뤄져야 합니다.


개체 탐지


기술에는 Tof(Time of flight), 적외선 , 이미징,비디오 분석을 통한 사람 인식이 있습니다

적외선 빔은 일반적으로 많이 사용되는 모션 센서 방식입니다.

이미징 분석 방법은 사람에게는 체온이 있으므로 움직이는 물체가 포착되더라도 열을 가진 개체를 포착하는 방식입니다.

비디오 분석은 카메라로 촬영이 되는 영상에서 사람을 인식하는 방법입니다.

TOF 빛을 물체에 쏘아서 반사되는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식입니다

이를 이용해 거리를 이미지로 변환하는 것입니다

kinect2 TOF 방식입니다.

다음은  TOF 이용한 사람의 카운터 영상입니다.

여기서 중요한 것은 사람을 탐지하면 몇명의 인원인지 정확히 카운터가 되어야 합니다





탐지한 개체를 사람으로 인식


이 기술은 상당한 발전을 이룬 기술로 움직이는 물체들 중에서 사람으로 인식하는 CCTV도 많이 있습니다. 

요즘에는 사람인식 기능을 넘어 안면인식까지 널리 사용이 됩니다.


사람으로 인식 되었을시 추적


추척은 움직이는 물체를 지속적으로 포착하는 것입니다. 

우리가 어떤 기술을 사용해서 탐지한 개체를 사람으로 인식했다면 사람의 이동 경로에 따라 추적을 해야 합니다.



추적의 기술중에는 동영상 이미징을 분석해서 추적하는 기술도 있으며, 비콘,Wifi 같은 신호 data의 변화로 추적하는 기술도 있습니다.


추적은 높은 정확도를 요구합니다. 그래서,센서만 이용하는 것이 아니라 스마트 기기들의 여러 신호를 이용해 사람을 추적하는 기법도 있습니다.


위치분석


사람이 이동중이면 계속 추적을 해야 하고,한곳에 머물러 있으면 현재 장소와 매치하여 재실 여부를 판단해야 합니다.

위치분석은 추적의 결과로 판단합니다. 

어떤 장소에 들어가서 계속 머물어 있으면 그장소에 재실이면서 정적상태 ,이동중이면 실내에서 활동하며 동적상태로 분류해야 합니다. 

이런 위치 정보 분석을 잘 활용하면 개인화된 스마트 홈 환경을 구축할수 있습니다.


스마트홈에서 거주자의 실내위치와 재실에 따라 응용 가능한 서비스 구축


스마트홈에서 거주자의 위치와 재실에 기반한 서비스를 구축키 위해 Z-wave 컨트롤러는 다음과 같은 조건을 구현할수 있는 확장성과 유연성,정확도가 필요할 겁니다.

1. 거주자의 위치를 인식하기 위해 주택의 평면도면을 바탕으로 만든 스마트 홈 제어 앱의 실내 지도에 거주자의 위치정보가 기록되고,지속적으로 수집되는 거주자의 실내 위치 정보 data를 기반으로 이동 동선을 계산한다.


2. 수집된 거주자의 이동 동선과 위치를 종합적으로 분석해 거주자의 현재 행동 의도를 파악한다.

   현재 휴식중인지 식사 준비중인지 등의 상태 파악...


3. 실내 환경 측정센서가 수집한 온습도,기류 등의 실내환경 정보와 거주자의 실내 이동량 ,현재 거주자의 행동 상태,거주자의 현재 위치,작동되고 있는 가전기기 등을 종합 판단하여 필요한 냉난방 에너지량과 전열교환기 환기량을 파악한다. 


4. 3에서 유추된 결과로 거주자가 위치한 곳에 냉난방기와 전열교환기를 쾌적한 조건으로 제어한다. 

    거주자가 없는 공간은 조명과 냉난방을 절약모드로 한다.


우리에게 더 친화적인 스마트 홈 서비스를 구축하기 위해서는 가정내에서 일어나고 있는 상황을 즉각적으로 파악할수 있어야 하며,실시간으로 수집되는 수많은 정보를 정확히 파악하여 예측하고 판단하며 실행할수 있어야  인간 중심적인 지능형 스마트 홈이 가능할 것입니다.


스마트 온도조절기가 적용된 주택에서의 HVAC 통합제어의 필요성


국내에서도 주택에 스마트 온도조절기를 적용하는 사례가 점점 늘어가고 있습니다.
국내의 설비는 냉난방기와 제습,가습,환기 시스템이 각기 나눠져 있어 통합제어가 어려운 점이 있습니다.
미국,캐나다는 HVAC 단일시스템으로 운용되기에 스마트 온도조절기 하나로 통합제어가 가능합니다. 

냉난방 방식에 따라 여러 설비가 있지만,주택에선 대부분 냉방은 에어컨,난방은 보일러를 적용하고 있습니다.
주택에서도 공기난방(시스템에어컨)을 적용하는 경우가 늘고 있지만,아직 주류는 바닥난방입니다.
가습과 제습은 별도의 가습,제습기 또는 에어컨의 제습 기능을 사용합니다.
환기는 환기팬과 열교환환기장치를 주로 적용합니다.

정리하면 국내주택의 공조비는 다음과 같습니다.
냉방 - 에어컨,선풍기
난방 - 보일러,히터
가습 - 가습기
제습 - 제습기,에어컨
환기 - 환기팬,열교환환기장치
순환 - 실링팬,공기순환기

주택의 실내환경 제어를 위한 공조설비는 적어도 5가지 이상의 설비로 나눠집니다.
클린룸이나,서버실의 경우는 항온항습기인 단일설비로 모든 제어가 가능하지만 주택에선 용도에 따라 나눠져 있기 때문에 스마트한 통합제어가 반드시 필요합니다.



NEST만 설치하면 저절로 스마트하게 제어가 되며 에너지가 절약될것 같지만 실상은 전혀 그렇치 않습니다.
NEST 설치전보다 오히려 에너지를 더 사용하는 경우도 번번히 발생합니다.

이는 냉난방 공조의 통합제어가 되지 않고 있다는 뜻이며,그만큼 공조설비의 통합제어는 어렵다는 뜻이기도 합니다.

건축기술이 발달함에 따라 주택의 기밀성능과 단열성능은 높아집니다.
최근에 지어지는 주택은 기밀성능의 향상,고성능 단열재,3중창,진공창호등으로 인해 에너지 효율이 높아졌습니다.
하지만,기밀해진 만큼 외부의 공기가 침투하지 못하므로 기계환기 시스템은 필수적입니다.

주택에서 환기는 오염된 실내공기와 깨끗한 외기를 교환하는 것입니다.
환기의 주목적은 실내공기를 깨끗하게 유지하는데 있습니다.
환기의 기준은 이산화탄소량이 아니라 기체상 오염물질,입자상 오염물질,화학 오염물질...등의 종합적인 측정값으로 환기를 해야 하며,에너지 절약을 위해서는 자연환기보다는 기계환기설비를 이용하는 것이 유리합니다.



주택의 기계환기설비는 전열교환기를 많이 사용합니다.

전열교환기는 외기 온도와 내기 온도의 차를 줄이기 위해 신선한 외기와 오염된 외기를 공급/배출할때 열교환을 합니다.
전열교환기는 제품에 따라 또는 방식에 따라 열회수율이 70 ~ 90% 선입니다.

전열교환기의 조작은 단순하며 일반적인 제품의 컨트롤러엔 ON/OFF와 풍량 3단계(강,중,약),그리고 Bypass 모드가 있습니다. 
Bypass 모드는 열교환을 하지 않고 환기만 하는 모드인데,여름같은 경우 야간에 외기온도가 실내 온도보다 낮을때 열교환없이 환기만 하면 차가운 외기가 그대로 유입되어 실내를 냉각하는 모드입니다.

<전열교환기 Bypass 동작>


전열교환기는 깨끗한 실내공기를 위해 필수적으로 동작해야 하지만,여름과 겨울철에는 냉난방 에너지의 손실은 피할수 없습니다.
패시브하우스에선 실내 전체 공기를 3시간마다 1회씩 신선한 공기로 교체해야 합니다.
시간당 전체 공기의 33%는 교체 되어야 한다는 의미입니다.
환경에 따라 온도의 변화정도는 다르지만 전열교환기가 동작할때는 실내온도도 같이 변합니다.
여름에는 냉방에너지 손실이,겨울에는 난방에너지 손실이 일어납니다.

실내 상황에 따라 다르지만 하루에도 취사,흡연,방향제등의 스프레이제품 사용,섬유유연제사용, 재실자의 활동, 냉난방기의 사용으로 인해 환기를 시간당 33%가 아니라 단시간에 그 이상의 환기가 필요할 상황도 자주 생깁니다.
이런 경우 전열교환기의 풍량을 최대로 해서 단시간에 오염물질을 밖으로 배출해야 합니다.
실내 공기가 정상치로 돌아오면 풍량은 최소로 변경되어 동작되어야 합니다.
여름철 야간엔 외기온도가 실내온도보다 낮으면 전열교환기는 Bypass모드로 변경되어 차가운 외기가 그대로 실내에 유입되게 해서 냉방에너지를 절감해야 합니다.
Bypass 모드를 활용하면 기존 전열교환기 대비 최대 30%의 에너지 절감 효과를 볼수 있습니다.

저희집 측정 Data에 의한 전열교환기의 동작에 따른 실내온도 변화입니다. 
일반적으로 많은 분들이 사용하시는 netatmo 측정 data 입니다.

1. 전열교환기 Bypass 모드 동작 (2018년 6월3일)

2018년 6월4일

2. 전열교환모드 동작 (2018년 6월 7일)

위의 데이터를 보시면 전열교환기의 Bypass 모드와 전열모드일때의 실내온도는 많은 차이를 보이고 있습니다.

Bypass 모드일때는  -5.2℃ ~ -2℃ 까지 온도가 내려갑니다.

전열모드일때는 -0.6℃ ~ 0.5℃ 로 1도 조차 내려가지 않습니다.

패시브하우스에서는 Bypass 를 이용하여 실내에 냉기를 축열했다가 더운 낮 동안 실내온도 상승을 상쇄하는 방법으로 여름을 나시면 냉방기의 에너지 사용량을 최소화 할수 있을겁니다. 

여기에 더불어 습도제어를 고려해야 하지만 이부분의 내용은 다음을 기약합니다. 

실제 데이터를 제시하면서까지 제가 설명하고자 하는 바는

이산화탄소량에 의한 ON/OFF만 가능한 접점제어로 전열교환기를 제어한다면 여러상황에 따른 최적의 환기는 기대할수 없습니다.

에너지절감 효과는 아예 기대할수도 없습니다.
접점제어로는 ON/OFF 만 가능할뿐 메뉴 컨트롤은 할 수가 없습니다.
강,중,약 풍량도 제어를 할수 없으며 전열모드와 Bypass 모드의 전환은 할수 없습니다.
상황에 맞는 효과적인 제어가 필요한데 on/off는 효과적인 제어 방법이 아닙니다.
비싼 시스템을 구입한 의미가 없습니다.

다시한번 더 강조하겠습니다.
전열교환기를 정전보상방식의 ON/OFF 제어 방식으로 운영하면 전혀 스마트 하지도 않고,에너지 절약효과도 없습니다.
냉난방기 역시 마찬가지입니다. ON/OFF 만 가능한 정전보상 방식은 스마트하지 않습니다.
단지,스마트폰으로 ON/OFF 가 가능한 리모컨 기능일뿐입니다.

다른 예를 하나 더 들어 볼까요!
고사양의 전열교환기 스펙입니다.
카달로그를 직접 찍었습니다.

각 모델의 스펙이 나와있습니다.

여기서 강,중,약 풍량에 따른 전열효율을 보겠습니다. (풍량 250 , 150 , 75)


난방 열교환효율은 약 > 중 > 강 풍량순으로 높습니다.  97.2 > 94.8 > 91.9 입니다. 

상당한 효율의 전열교환기입니다.

냉방 열교환 효율은 강 > 중 > 약 풍량순으로 높습니다. 

여름에는 전열교환기의 풍량을 강으로 동작함이 냉방에너지 절감 효과가 있습니다.

겨울에는 전열교환기의 풍량을 약으로 동작함이 난방에너지 절감 효과가 있습니다

이런 기계장비들을 효율적으로 사용하기 위해선 접점제어로는 구현할 수  없습니다.


제가 생각하는 스마트한 HVAC의 통합제어는...

외기온도와 실내온도에 따라 전열교환기는 Bypass ,전열모드를 자동으로 전환하고 , 강,중,약의 풍량도  상황에 따라 능동적으로 제어가 되어야 합니다.

실내 온습도,이산화탄소량이 불균일 하다면 실링팬이 작동되어 공기가 골고루 순환이 되게 되어야 합니다.

여름에 실내온도 28도 ,습도 50% 일때 실내기류를 1,35 m/s 조건으로 만들면,즉 실링팬이나 에어컨의 송풍을 동작하면...

실내온도 26도,습도 50% ,실내기류 0.15 m/s 와 동일한 체감온도이므로 굳이 냉방에너지를 소모할 필요가 없습니다.


그리고, 외기에 따라 냉난방기를 가변 제어할수 있어야 합니다. (변조 제어라고도 합니다.)

겨울에 새벽 5~7시 외기가 가장 낮을때는 난방을 23~4도로 설정하더라도,18:00 ~ 22:00 에는 난방온도를 1~2도 낮추어 난방하더라도 실내에서 느끼는 체감온도는 차이가 없습니다.

이런,여러 조건과 상황에 따라 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬등이 적합하게 제기능을 발휘할수 있는 제어가 가능해야 합니다.


NEST 단 1대로 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬 모두를 제어할려면 기기마다 제각각인 신호를 통일시켜 컨트롤할수 있어야 합니다.

이렇게 해야 스마트 하다고 할수 있습니다.

제 생각은 그렇습니다.


방의 크기와 용도에 따른 환기팬 용량 계산하기


오염된 실내공기가 가족의 건강에 미치는 영항은 아주 큽니다.
어린이와 노인들, 호흡기 질환에 예민한 사람들에게는 특히 더 악영향이 많습니다.

실내공기의 오염물질은 크게 기체상 오염물질,입자상 오염물질,화학오염물질,방사성 물질로 구분되어 집니다.

기체상 오염물질 -  일산화탄소, 이산화탄소, 이산화질소, 아황산가스, 오존..
입자상 오염물질 -  PM2.5 , PM 10, 석면, 부유 세균, 집먼지진드기...
화학    오염물질 -  휘발성유기화합물, 포름알데히드...
방사성 오염물질 -  라돈

EPA(미국환경보호청)은 환기가 되지 않은 실내공기는 ...
실외공기 대비 오염비율이 최대 100배까지 증가한다고 하며,실내오염물질이 실외보다 폐에 전달될 확률이 1000배 높아진다고 합니다.

환기는 자연환기와 기계환기로 나뉘는데,미세먼지로 인해 요즘은 자연환기보다 기계환기가 훨씬 더 효과적인 환기방식입니다.
가정에서의 기계환기 시스템은 일반 환기팬, HRV, ERV로 크게 구분이 됩니다.
환기팬은 쉽게 화장실에 있는 환기팬처럼 실내의 공기를 밖으로 배출만 하는 기능을 하며, HRV는 열회수 환기장치 , ERV는 에너지회수 환기장치입니다.

주택에서는 여러공간이 있습니다.
거실,주방,침실,화장실,샤워실,다용도실,현관,지하실등....


사용용도에 따라 각 공간으로 나눠져 있는데,이런공간들은 각각 최적의 환기량이 있습니다.
방의 크기와 용도에 따라 필요한 환기량의 계산식은 다음과 같습니다.
아래 공식을 참고하면 공간에 맞는 적합한 환기팬의 선택과 환기시스템의 운영에 도움이 될것입니다.

공간                        시간당 공기 교체
침실                          5 ~ 9
거실                          6 ~ 12
주방                         15 ~ 25
화장실                     6 ~   15
샤워실                     15 ~ 25
공부방                     6 ~ 10
다용도실                 15 ~ 20

각 공간에 필요한 환기량은 다음과 같은 공식을 따릅니다.

(방의 가로길이)  X  (방의 세로길이) X  (방의 높이)   X  (각 공간의 시간당 공기 교체량) = 적합한 환기량
예를 들어 가로 5미터, 세로 4미터 , 높이 2.6미터인 침실의 경우
5 x 4 x 2.6 = 52㎥ x 5 ~ 9 = 260 ~ 468 
즉, 시간당 풍량이 최소 250㎥ 에서  최대 468㎥ 의 성능을 가진 환기팬이 적합합니다.

시중에서 구입할수 있는 환기팬의 사양을 보면


위의 환기팬의 사양중 날개크기가 130파이 제품은 시간당 풍량이 180㎥,  날개크기가 180파이 제품은 시간당 풍량이 480㎥ 입니다.

여기서는 180파이 사양의 환기팬이 적합한 제품이라고 할수 있습니다.


위 공식은 일반적인 환경에서의 환기량이며 실내 조건에 의해 필요 환기량은 변할수 있습니다.

  • 마감재 - 타일,유리,대리석등은 습도를 흡수하는 소재가 아니므로 습도의 제어를 위해 환기량을 높여야 합니다.
  • 우리나라와 같은 고온다습한 여름엔 습도의 제어를 위해 환기량을 높여야 합니다.
  • 팬이 덕트에 연결되어 있다면 덕트의 길이나,덕트가 구부러진 곳의 많음에 의해서도 환기량을 높여야 합니다.
  • 재실인원에 의해 환기량은 달라집니다.
  • 리모델링,입주 초기,새로운 가구를 구입했을때 환기량을 높여야 합니다.










에코 하이테크 홈 짓기


더 잘 설계할수 있을까

더 잘 시공할수 있을까

더 잘 살아갈수 있을까


효율적이고 환경 친화적인 주택 구현을 위해 향후 올리는 게시물들은 전문적인 내용과 DATA를 보강해 올리려고 합니다.
주택을 짓기 위한 모든 과정에서의 유용한 정보와 더 좋은 방법들,,,
그리고 가장 중요한 스마트 홈,에너지 최적화를 기반으로 한 에코 하이테크 홈에 대한 가치있는 정보들을 얻으실 수 있습니다.

리모델링 또는 신축 주택 건설에 필요한 친환경,저에너지,스마트 기술의 정보와 조언 지침을 카테고리 별로 구분해  순차적으로 올립니다.

그렇게 하기 위해  에너지 절감과  스마트한 고성능 주택을 짓기 위한 단계별 지침을  설계에서 준공까지 건축의 각 단계별로 분류해 참고할 수 있게 구성할 예정입니다.


블로그와 더불어 http://cafe.naver.com/smartzeroenergy  카페에선 여러명의 저에너지 패시브 하우스 전문가분들과 인테리어 전문가들,

건축가, 기계설비(냉난방,환기) 전문가들,조명및 전기분야의 전문가들 건축과 환경에 대한 전반적인 지식과,스마트 홈 구축에 대한 심도깊은 글들도 보실수 있습니다.


각 분야 전문가들의 노하우와 지혜가 모여 설계, 시공, 기계설비, 인테리어, 스마트 홈, 신재생에너지, 친환경 제로에너지가 정교하게 어우러진 에코 하이테크 홈을 한단계 한단계 만들어 나가고자 합니다.


http://cafe.naver.com/smartzeroenergy 카페를 통해선 얼마든지 질문 하실수 있습니다.


각 카테고리에서 다루는 내용은 다음과 같습니다.





컨셉 및 디자인

주택을 신축하거나, 기존의 집을 리모델링하거나, 이미 지어진 집을 선택할 경우 결정을 위한 우선 순위가 있습니다. 
각자의 라이프 스타일과 부지의 위치 선택에서부터 건축물의 디자인 컨셉에 이르기까지 본 가이드에서 다룹니다.

기초 및 골조

주택을 짓기 위한 기초작업,배수,토목에 대한 기초와 콘크리트,목조,스틸 구조의 골조에 대한 여러 정보와 지침에 대한 가이드입니다.

지하실에 대한 내용도 다루어 라돈 가스 문제 습기,결로등의 수분 문제로 인한 여러 문제를 이해하며 쾌적한 지하실을 건설할수 있도록 다양한 주제에 대한 내용도 다룹니다.


벽체 및 창호

벽체와 창호는 외부의 열,빛,공기,소음같은 환경요소로부터 실내공간을 구분짓는 경계면으로 건축물에서 필수 요소입니다.

친환경적 건축물을 시공함에 있어 외부의 혹독한 자연환경으로부터 실내환경을 쾌적한 수준으로 지속하기 위해 에너지 소비를 최소화하기 위해 고단열 기밀 시공과 디테일은 아주 중요합니다.

본 가이드는 건물의 외장구조와 소재에 따른 집의 단열성,올바른 시공방법을 통한 하자 없는 건강한 건축물에 대한 내용을 다룹니다.


냉난방 및 기계설비

냉난방,환기,습도 제어를 위한 기계설비와 배관은 주택운영의 핵심입니다.
초기설계 단계부터 그에 따른 적합한 기계설비 제품의 선택에 대한 정보와 스마트한 운용으로 안락함,효율성,내구성,에너지 절약 및 무엇보다 가족의 건강을 지키는 운용 방법에 대해 기술합니다.
본 가이드는 난방,에어컨,제습,가습,환기,공기순환,배관,수도,그리고 신재생에너지에 대해 다룹니다.

실내환경제어

스마트 장비를 활용한 에너지 생산,에너지 소비,에너지 예측,에너지 제어,보안시스템,멀티미디어 기기,전열기기,조명기기,가전기기의 자동화등,,,실내환경제어에 대한 모든 부분을 다룹니다.

인테리어

인테리어 디자인,재료선택 및 마감에 대한 정보를 주택의 각부분으로 나누어 기술합니다.
바닥재,벽마감재,페인트 및 시트,문과 몰딩 및 가구의 선택은 기본적으로 개인의 취향에 따라 선택됩니다.
이를 보다 더 친환경적이고,내구성이 강한 소재와 더불어,미적인 디자인까지 고려한 인테리어 요소에 대해 다룹니다.

익스테리어

주택의 야외공간은 기능적인 공간이 될수도 있고,즐거운 휴식의 공간도 될수 있으며,조경이 멋진 공간이 될수도 있습니다.
테크시공,우수처리,온실,조경,외부석재,식물재배에 대한 모든것들을 다룹니다.




Fibaro -특별한 주택을 위한 Hotel mode,Access control 기능

부제: Hotel mode 기능을 이용한 룸 개별제어,Access control 기능을 이용한 Multi House 제어


 Loxone,Fibaro,Zipato 같은 프리미엄 스마트 홈 시스템들은 주로 고급주택에서 많이 사용되어집니다.


국내에선 위의 제품들을 사용하는 유저가 거의 없지만 유럽에선 많은 사용자층을 가진 제품들입니다.

프리미엄 허브 제품인 만큼 평범한 스마트 홈 허브와 비교해 

하드웨어 스펙,지원기기들,운영 소프트웨어,안정성,편의기능,확장성 등에서는 분명한 차이가 있습니다.

지원되는 기기들을 보면 Bang & Olufsen, Marantz, Yamaha, Denon, Dyson, Vitrum, Gira, Miele,등의 각종 가전과 각 브랜드의 프리미엄 TV등입니다.  

조명제어 또한 DALI시스템 같은 디지털 라이팅 콘트롤이 가능해,현대 조명제어 시스템의 모든 요구를 만족시키며,안정된 제어가 가능합니다.

고급주택이나 저택에서 까다로운 사용자의 요구를 만족키 위해 사용되는 제품이다 보니 특별한 환경에 특화된 기능들이 있습니다.

그중,Fibaro에는 Hotel Mode 와 Access Control 기능이 있습니다.

Hotel Mode 와 Access Control을 설명하기에 앞서...

대부분의 유저들은 스마트 홈의 기능을 사전에 프로그래밍 하거나 또는 장면 기능을 만들어 미리 설정한 조건에 따라 디바이스가 동작하고, 센서의 입력값을 받아 실행 되는 일괄적이면서 수동적인 제어 방법을 사용하고 있습니다.

이런 제어 방법은 융통성 없는 홈 자동화라고 할 수 있으며, 개개인을 고려치 않은 일방적인 제어이기 때문에 가족 구성원의 공감을 얻기가 힘듭니다.

실내공기의 오염이 감지 되었을때 각방의 조명이 붉은색으로 깜박이게 설정 하거나,

아침 기상시 외부 블라인드나 커튼이 자동으로 걷히도록 설정을 했을 경우,

편리한 점이 많을 것이지만 거부감을 느끼는 가족도 분명히 있을겁니다.

가장 좋은 스마트 홈은 가족 모두가 만족하는 것입니다.

스마트 홈 시스템이 가족 각 개인에게 맞춤화된 설정이 가능하다면 불만의 상당부분이 해소될것입니다.

더우기 각 개인의 룸 공간자신만이 제어 할수 있다면,공간의 개인화도 가능할겁니다.

Fibaro의 Hotel Mode 와 Access Control 은 이것을 가능하게 합니다.

Fibaro - Hotel Mode

Fibaro 시스템은  유닉스처럼 Admin 계정과 일반 계정으로 다수의 유저를 등록할수 있습니다.
그리고,일반 유저 계정에 대해선 접근 권한을 개별적으로 달리 부여할수 있습니다.
여기서 접근 권한은 각 구역과 각 디바이스,각 장면들에 대한 제어 권한입니다.
Hotel Mode는 간단히 설명해 일반 계정 유저가 지정한 객실만 제어할수 있는 모드입니다.
그림을 보면서 실제 예로 설명드리겠습니다.

지하 포함 5층짜리 규모가 상당히 큰 주택입니다. 여기에 6명의 식구가 살고 있습니다.

6식구에 걸맞게 각자의 방이 있습니다.

지하 AV룸, 1층 주방, 2층 거실, 3층 방2 화장실/목욕탕, 4층 방2 화장실/목욕탕, 5층 부부 룸으로 구성되었습니다.

2층 거실에 Fibaro 허브가 위치하며, 각 층마다 스마트 디바이스가 설치되어 있습니다.

가족 모두 개인룸이 있으며,공용 공간이 마련되어 있습니다.

각자의 취향과 효율적인 스마트 홈 제어를 위해 개별제어와 통합제어로 분리해 관리하기로 계획합니다.

AV룸,거실,부부 룸,전체 보안,Admin은 가장이 제어,

주방은 주부가 제어.

방1 ~ 4 까지 자녀4명이 각자의 방을 제어하는 시나리오입니다.

이런식으로 구성하기 위해 Fibaro의 제어 화면에서 

Configuration --> Access Control 을 클릭하면 User LIst 가 나옵니다.

현재는 SuperUser 계정만 있습니다.

여기서 , Add User 버튼을 클릭합니다.

추가할 유저의 로그인 ID, 패스워드 ,이메일을 입력 .

User List 에 User 1명이 추가 되었습니다.

그후, 아래의 Hotel Mode에 Enable hotel mode에 체크합니다.

추가한 User의 ID 오른쪽에 펜 모양 아이콘을 클릭합니다.

Edit User 창이 나타나며 유저의 권한을 설정할수 있습니다.

아래쪽의 Hotel Mode 에 추가한 유저가 제어할 방을 선택해줍니다. 

여기서는 침실을 선택했습니다.

이제 추가한 유저는 침실에 설치된 스마트 디바이스만 제어를 할수 있습니다.

즉,자신의 방만 제어 할수 있으며,이 공간은 슈퍼유저외 다른 사람은 제어할수 없습니다. 침실의 접근 권한이 없기 때문입니다.

그리고,스마트폰이나 태블릿에 Fibaro App을 설치후 자신의 ID와 패스워드를 입력하면 침실에 설치된 디바이스들만 표시됩니다.

이런식으로 유저를 계속 추가해 각 유저들마다 제어할 방을 지정하면 그 공간은 개인의 취향에 따라 맞춤제어를 할수 있습니다.

이것이 Fibaro의 Hotel Mode 입니다.

스마트 홈 허브는 1대 이지만,각방마다 독립적인 허브를 설치한것과 동일한 개별 제어가 가능합니다.

Fibaro - Access control 

Hotel Mode 방에 대한 제어 권한을 부여하는 방법이지만 Access control은 둘 이상의 방과 장치들을 제어할수 있습니다. 
좀더 범위가 넓다고 생각하시면 됩니다.
그림을 보면서 실제 예로 설명드리겠습니다.

하나의 건물에 4가구가 있습니다. 주인 1세대 ,나머지는 입주세대라고 가정합니다.

Fibaro는 주인세대에 설치되어 있고, 나머지 3가구는 스마트 디바이스들이 설치 되었고 모두 Fibaro에 연결되어 있습니다.

이런경우라도 4가구 모두  독립적인 스마트홈으로 구성가능합니다.

Fibaro에서 유저를 추가합니다. (위의 Hotel Mode를 참고하세요)

추가한 User의 ID 오른쪽에 펜 모양 아이콘을 클릭합니다.

Edit User창이 나오면 하단의 Access control 메뉴에서 Device 항목의 Edit access rights 를 클릭하면 Devices List 창이 나옵니다.

여기서 제어를 원하는 공간과 디바이스들을 선택합니다.

룸명을 101,102,201,202호 등으로 설정하면 공간과 디바이스들을 더욱 알아보기 쉬울겁니다.

이런식으로 각 세대의 유저 id를 만들고 해당 세대의 공간과 디바이스를 매칭하면 설정은 모두 끝난겁니다.

Fibaro는 1대이지만, 4가구는 독립적인 스마트홈 환경을 누릴수 있습니다.

위와 같은 경우 일반 스마트 홈 허브 4대로 구성하는 것보다 오히려 비용적인 면에선 저렴합니다.

이렇듯,프리미엄 스마트 홈 허브들은 조금 높은 가격대이지만 분명 값어치를 뛰어넘는 기능을 제공합니다.

직접 사용해보확장성과 유연성,기기의 안전성,신뢰성에선 일반 스마트홈 허브들에 비해 월등합니다.


Beacon,Geofency를 활용한 현관문 자동화

이번글은 비콘을 활용한 현관문 자동화에 대해 알아보겠습니다.

내용이 길것 같은데.... 자 달려봅시다..

먼저,우리 가족에게만 열리는 현관문 자동화입니다.

시나리오는 스마트 폰(와치)을 소지한 우리 가족이 외출후 집으로 돌아올때 현관문 약 4미터 반경에 들어오면 ,자동으로 현관문이 열리는 것입니다.

현관문 자동화 방법은 다음의 순서를 따릅니다.

1. 가상디바이스로 현관문 센서 만듬

2. 현관문 센서(가상디바이스)의 http 주소 취득

3. 현관문 도어락에 릴레이 연결

4. 현관문에 설치한 비콘을 Geofency에 연동후 비콘 신호 수신하면 webhook 실행.이때 입력 주소는 현관문센서

5. 현관문의 제어를 위한 Rule Creater 작성.

셋팅은 Zipatile 기준으로 설명합니다. 다른 Z-wave 허브 사용자들은 응용해서 적용하시면 됩니다.


1. 가상디바이스로 현관문 센서 만듬

<그림 1>

Zipatile의 제어 화면에서 Device browser (좌측 돋보기 아이콘)을 선택하면 표시되는 화면에서 +ADD NEW DEVICE를 누릅니다.

<그림 2>

표시되는 화면에서 Virtual devices 선택

<그림 3>

Zipatile 에서 생성 가능한 가상디바이스들중 Virtual sensor을 선택.

<그림 4>

표시되는 창에서 가상디바이스의 이름을 현관외부모션 정함.

<그림 5>

현관외부모션이 만들어진후 가상디바이스 리스트에 등록여부 확인.

현관외부모션 클릭 -->현관외부모션 --> SENSOR --> STATE  오른쪽   ✲ 클릭

2. 현관문 센서(가상디바이스)의 http 주소 취득

<그림 6>

STATE  오른쪽   ✲ 클릭후 표시되는 창에서 URL 주소 확인.

현관외부모션(가상디바이스)의 http 주소임.

https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=

* Zipato는 가상 디바이스를 만들더라도 로컬주소가 아니라 외부에서도 접속이 가능한 고정주소가 발급됩니다.

<그림 1>을 다시 보면 Device browser가 있습니다. 여기서 http 디바이스를 선택하면 다음의 창이 표시됩니다.

<그림 7>

현관외부모션 가상디바이스가 보이며 Inactive 입니다.

여기서 현관외부모션의 주소를 웹브라우저 주소창에 복사하고 주소 끝에 1을 입력합니다.

https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=1

크롬 주소창에 현관외부모션 주소 입력후 엔터하면 위와 같은 값이 생성되며 Device browser창에서 현관외부모션이 Active 됩니다.

<그림 8>

현관외부모션의 주소를 웹브라우저 주소창에 복사하고 주소 끝에 0을 입력하면 현관외부모션이 Inactive 니다.

https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=0

여기까지는 가상디바이스를 생성하고 동작 활성화 확인 단계입니다.

3. 현관문 도어락에 릴레이 연결

저희집의 현관문의 모델명은 "ADS70HI" 이며 이건창호 제품입니다. 정확히는 독일 Schüco 제품입니다.

<그림 9>

* 2014년도에 찍은 사진인데 그당시 사용한 Doorbot 도어벨이 보입니다. Ring 도어벨의 초기모델이죠.

ADS70HI 도어에는 4가닥의 선이 있으며 2선은 전원선 ,2선은 현관도어락 제어입니다.

<그림 10>

도어락제어 2선을 Zipatile에 내장된 릴레이에 연결합니다. Zipatile의 뒷면에 릴레이가 있습니다.

<그림 11>

도어락과 연결한 릴레이를 현관문 디바이스로 등록합니다. 이제 현관문은 릴레이의 on/off 조작에 따라 도어락은 열림/닫힘이 가능합니다.

<그림 12>


4. 현관문에 설치한 비콘을 Geofency에 연동후 비콘 신호 수신하면 webhook 실행.이때 입력 주소는 현관외부모션

<그림 13>

Geofency app에서 현관 비콘에서 영역에서 왼쪽으로 스와이프하면 서브 메뉴가 나옵니다.

<그림 14>

서브 매뉴에서 Webhook 선택합니다.

<그림 15>

Event -->URL Settings 선택합니다.

<그림 16>

ENTRY Event 영역의 URL에서 현관외부모션 주소를 입력하고,끝에는 1을 붙입니다.

https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=1

이제 현관비콘의 신호를 우리 가족의 스마트 폰이 수신하자 마자 현관외부모션이 Active 됩니다.

5. 현관문의 제어를 위한 Rule Creater 작성.

Zipato는 강력한 Rule Creater가 있습니다.

각 디바이스들의 자동화 장면을 만드는 기능인데 장면의 작성은 직관적이고 쉽지만 그 기능은 실로 막강합니다.

마치 레고 조립하듯이 블럭을 조립해서 장면을 만듭니다.

Rule Creater의 사용법에 대해서는 추후를 기약하겠습니다.

<그림 17>

Rule Creater는 다음과 같은 화면 구성이며 다양한 모양의 블럭을 끼워 맞춰 장면을 구성합니다.

메인 조건은 When 블럭입니다.

<그림 18>

작성된 현관문 자동화 Rule Creater 입니다.

1 ~ 12번 까지의 내용에 대해 설명하겠습니다.

1.  when 블럭의 실행 조건은 현관외부모션(가상디바이스)이 Active 상태일때. * 스마트폰이 현관비콘을 수신하면 현관외부모션은 자동으로 Active로 됨

2.  만약 시간이 7:00~22:00 사이이면

3.  현관문(릴레이)을 ON action 하고 현관문 도어락 열림

4.  메세지를  스마트 폰으로 보낸다. 현관문이 열렸습니다

5.   11초 기다린후 * 즉 현관문이 11초 동안 열림

6.  현관문(릴레이)을 Off action 하고 현관문 도어락 잠김

7.  2초 기다린후

8.   http 주소를 던진다. * 주소는 https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=0 로 하면 현관외부모션(가상디바이스)이 Inactive로 바뀐다.

9.  메세지를  스마트 폰으로 보낸다. 현관문이 닫혔습니다

10.  만약 시간이 22:00~07:00 사이이면 1.의 조건을 만족하더라도 * 현관외부모션(가상디바이스)이 Active 상태

11.   http 주소를 던진다. * 주소는 https://my.zipato.com/zipato-web/remoting/attribute/set?serial=*************=268b0e54-d630-4202-aa71-694ba6794f36&ep=98bf02b3-e5b7-4249-944f-2737c3c5106a&value10=0 로 하면 현관외부모션(가상디바이스)이 Inactive로 바뀐다. 즉 현관문은 열리지 않는다.

12.  1 ~11 까지 구성한 장면을 저장한다. * Rule Creater는 반드시 Save를 해야 장면이 반영된다.


여기까지는 비콘을 이용한 현관문 제어였습니다.

위의 방법을 따르면 스마트 폰을 소지한 우리 가족에게만 도어락이 반응을 하며 현관문 반경 약 4미터에 들어오면 기다림 없이 순간적으로 현관문이 열립니다.
비콘 범위를 4미터 보다 더 넓히면 훨씬 더 스마트폰과 비콘의 통신이 원할하겠지만 비콘의 배터리가 좀 더 빨리 소모됩니다.
그리고,비콘의 신호가 빨리 수신되지 않을 때도 간혹있는데 이때는 비콘의 신호 간격을 짧게 설정하면 됩니다.
물론,비콘의 배터리 소모는 좀 더 빠릅니다.
비콘을 이용하면 GPS와는 비교할수 없을 정도로 정확한 위치에 따른 제어가 가능하고, 모션센서보다도 똑똑한 우리 가족에게만 열리는 현관문 제어가 가능합니다.

* 여기서 좀 더 응용을 하면 가상디바이스를 가족명으로 각자 만들고, Rule Creater에서 1.의 현관외부모션(가상디바이스) 대신 가족명으로 대치해 현관문 제어를 하면 가족 개개인의 입출입과 재실 여부가 자동으로 파악됩니다.


다음에는 비콘을 이용하여 정확한 재실파악, 실내 위치 기반의 개인화된 스마트홈 서비스 구축에 대해 알아보겠습니다. 



Geofency를 이용해 Beacon을 스마트홈 시스템과 연동하기

이번글은 Beacon을  Smart Home system과 연동하는 방법에 대해 설명합니다.


가장 효과적인 홈 오토메이션은 재실 상태를 기반으로 합니다.

그러나 스마트 홈 시스템의 근본적인 질문은...

어떻게 "내가 집에 없다는 것을 알 수 있을까? 내가 집에 돌아 왔는지 어떻게 알 수 있을까? 입니다.

그동안 재실을 판단하기 위한 방법으로..

스마트폰의 와이파이 접속으로 재실여부 판단

RFID 키패드 또는 NFC 태그를 이용해 재실여부 판단

재실센서를 소지하는 방법

GPS를 이용하는 방법등을 주로 사용했었습니다.

위의 방법들은 장점도 있지만 정확한 재실판단이 부정확하거나,시간이 걸린다거나,번거롭기도 합니다.

그에 비해 비콘은 저렴하면서 GPS가 되지 않는 실내에서도 수미터의 정확도로 위치를 파악할수 있습니다.



비콘을 이용하는 Geofency는 위치기반의 time tracking 앱입니다.

방문한 모든 위치와 머문 시간을 추적하며,자신이 방문한 곳의 in,out 시간을 알 수 있으며 머문 시간은 자동으로 기록됩니다.

그렇기에,위치 기반 시간 추적이 가능합니다. 

외부에선 지오펜싱 기반이며,내부에선 beacon의 위치 기반 기술을 사용합니다.

어떠한 지오펜싱 앱보다 배터리 소모량이 적기 때문에 부담이 없습니다.

매일, 매주 및 매월 특정 위치에서 보낸 총 시간을 계산하고 매일 다른 위치에서 시간이 소비되는 방식을 보여주는 분포 그래프를 작성합니다.

Geofency를 사용하여 현재 위치 상태를 감지 할 수 있으며,비콘을 이용해선 자신의 재실 위치를 스마트 홈 허브에 전송해 지속적으로 실내 위치를 업데이트 할 수 있습니다.

사용자가  geofence 또는 Beacon 영역에 들어가거나 나가면 Webhook 기능을 사용해 스마트 홈 시스템을 트리거 할 수도 있습니다.

따라서 자동으로 존재 탐지나 위치기반의 스마트 홈 서비스를 설정하는 것이 상대적으로 쉽습니다. (예 : 경보 시스템을 자동으로 활성화 또는 비활성화)


Geofency를 실행하면 다음과 같은 화면을 볼수 있습니다.

<  위의 화면에서 현관 ~ 아이들방의 아이콘은 비콘센서를 표시합니다.>

저희집에는 21개의 비콘을 사용중인데 Geofency에는 현관,2층,화장실,베티(자동차),거실,아이들방 이렇게 6개를 사용중입니다.

나머지는 다른 용도로 사용하는데,물론 스마트홈과 연계하여 사용중입니다.(비콘은 숨겨서 설치가 가능하므로 많은 수의 비콘이라도 눈에 띄지 않습니다)

왼쪽 상단 + 를 누르면 모니터링할 장소나 대상 또는 위도,경도를 선택할수 있습니다. 여기서 iBeacon을 선택합니다.

UUID,Major,Minor를 입력해야 하는데 저의 경우는 Estimote 비콘만 사용합니다.

Estimote의 기본 앱을 사용하면 UUID,Major,Minor를 알수 있으며,비콘의 신호범위와 신호전송 간격을 셋팅할수 있습니다. (동영상 참고)

<동영상 화면을 확대해서 보세요>

Estimote의 비콘이 다른 비콘보다 신호의 위치 정확도가 뛰어나기에 저는 해당 제품만 사용하고 있습니다. (아래 링크 참고)

https://reprage.com/post/How-accurate-are-estimote-ibeacons

영상을 보시면 저의 경우 비콘의 신호범위는 가장 좁게 (1m),신호 간격은 짧게 셋팅했는데 실내의 상황에 맞게 설정하시면 됩니다.

비콘의 신호범위를 넓게 설정하면 스마트폰에서 더 원할히 수신 가능하지만,방마다 비콘 셋팅시 인접한 방의 비콘이 겹쳐 수신이 될수 있습니다.

위의 사진과 같이 현관과 거실의 비콘 신호가 중복으로 수신이 되면 제가 두 군데에 존재하는 것이 되므로 정확한 재실을 파악할수 없기 때문입니다.

제 경험상 비콘의 신호범위는 최대한 좁게,비콘과 비콘사이의 거리는 적어도 도보로 5초이상의 간격으로 셋팅함이 좋습니다.

일단 비콘을 Geofency에 연동하면 다음의 매뉴를 볼수 있습니다.

매뉴는

Edit Name

Show on Map

Notifications(on/off) 

Setting

Webhook

iBeacon setting

 Stop Monitoring

Export to Calendar

Open in Apple Maps

Open in Google Maps

Add to Contact

Edit Coordinates

여기서 Webhook을 보면

Event-URL Settings 을 보면

ENTRY EVENT는 비콘 신호 범위에 들어가 수신했을때, EXIT EVENT는 비콘신호 범위를 벗어날때 URL을 보내는 것입니다.

* Geofency를 보다 잘 작동 시키려면 Webhook 구성 화면에서 'Send Current Position'기능을 활성화해야 합니다. 

여기까지 내용만으로도 이제 각자의 스마트 홈 환경과 비콘을 연동하여 새로운 기능을 만들어 낼수 있을겁니다.


다음에는 비콘을 이용하여 현관문 자동화와 정확한 재실파악, 실내 위치 기반의 개인화된 스마트홈 서비스 구축에 대해 알아보겠습니다. 






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Beacon,그리고 스마트홈

"단순함은 궁극의 정교함이다"
개인적으로 미니멀리즘을 추구하므로 스마트 홈 시스템도 단순함을 지향합니다.
대부분의 사용자들이 구축한 스마트 홈 시스템은 여러 센서들과 디바이스들을 설치해 각자 취향의 환경을 구축합니다.
저의 경우는 최소의 기기만 설치하여 스마트홈 환경을 구축하는 편입니다.
iot에서 단순함을 지향하면서 최대의 효과를 얻을려고 하면 어떻게 구성해야 할까요?
저의 경우 이에 대한 방법으로 비콘을 활용합니다.
비콘은 매우 단순하지만 정교한 iot 기술의 구현이 가능합니다. 
일반적인 스마트 홈에서 재실이나 실내의 위치 인식을 구현하기 위해선 여러 센서들의 조합이나 이미지 분석,무선 신호 data의 분석을 통해 재실여부,위치를 판단합니다.
비콘을 사용하면 재실,위치기반의 서비스는 간단히 구현 가능하며 스마트 홈 시스템을 보다 더 심플하게 구성 가능합니다.

비콘 및 iBeacon의 작동방식

비콘은 블루투스(BLE) 기반의 통신장치로 신호를 방출하면 근거리에서 접근하는 스마트 기기들은 이 신호를 수신해 정보와 서비스를 제공 받을수 있습니다.

쉽게 설명해 비콘은 "나는 여기있다, 내 ID는 *********** 다."라는 간단한 무선 신호를 지속적으로 전송합니다. 

대부분의 경우 신호는 블루투스 저에너지 (BLE) 기술을 사용하여 근처의 스마트 장치에서 수신합니다. 

스마트 장치가 비콘 신호를 감지하면 비콘의 식별 번호 (UUID)를 읽고 비콘과의 거리를 계산하며 이 데이터를 기반으로 비콘 호환 모바일 응용 프로그램에서 작업을 트리거합니다.

정리하면 비콘이 하는 일은 설치된 곳에서 각자의 고유한 식별 무선 신호를 내보냅니다. (UUID,Major,minor)

배터리가 죽을 때까지 이것을 계속합니다. 그게 다입니다. 

단지 스마트 장치에 자신의 존재를 알리기만 하면 됩니다.




Apple은 2013 년에 iBeacon 프로토콜을 도입했습니다. 

Google은 2015 년에 Eddystone 프로토콜을 도입했습니다. 

Eddystone은 오픈 소스이며 iBeacon보다 더 많은 데이터 유형을 지원합니다.

비콘은 일반적으로 상점에서 고객에게 마케팅 콘텐츠를 제공하기 위해 오프라인 상점에서 사용됩니다. 

고객이 상점에 입장 할 때 광고 또는 프로모션 내용을 고객의 스마트 기기에 제공하며,특정 제품에 대한 보다 자세한 대화형 컨텐츠를 제공하기도 합니다.

비콘 스스로는 어떤한 일도 할 수 없고,스마트 기기의 특정 응용 프로그램이 비콘 신호를 수신하면 이에 따라 어떠한 기능을 수행합니다. 


비콘이 다른 스마트 센서와 다른점

비콘이 스마트홈에 사용되는 일반적인 센서와의 차이는,바로 존재를 알아차린다는 것입니다.

그렇기에 공간을 개인화 할수 있습니다. 이는 다른 스마트 센서들을 이용해서는 구현하기가 힘듭니다.

나 자신뿐 아니라 가족구성원 각각의 존재를 감지할수 있으므로,각개인에게 맞춤화된 스마트홈 설정이 가능하다는 뜻입니다.

주택 실내의 각 공간에 비콘을 놓아두거나 각방마다 비콘을 두고 홈 자동화를 개인에게 맞출수 있습니다.

비콘은 스마트 디바이스를 통해 엔터테인먼트 장치, 보안 시스템, 가전 제품, 온도 조절기, 감시 카메라 등을 제어하는 ​​메커니즘을 활성화함으로써 사용자가 진정한 스마트 생활 공간을 조성하도록 합니다. 

좋아하는 음악 장르, 선호하는 조명 설정, 선호하는 TV 채널,선호하는 온도 등과 같이 철저하게 개인화된 안락한 생활 환경을 제공합니다.

비콘을 사용하면 접속된 사용자에 따라 다양한 제어 서비스가 가능합니다.

비콘으로 인해 디지털 세계(iot)와 물리적 세계(주택)를 원할히 융합할수 있습니다.

비콘을 사용하면 스마트홈 장비들은 나 자신의 존재를 인식하게 되어, 나만의 맞춤 제어가 가능해지므로 디지털 Life가 훨씬 더 풍부해집니다. 



<서재에 위치한 비콘신호를 나의 스마트폰에서 수신하면 서재의 환경이 (조명,온도,음악) 나의 취향에 맞춰 실행된다.>


비콘 + 스마트홈

비콘이 집 안팎에 배치되면 비콘은 스마트 디바이스와 상호 작용하고 설치되어 있는 비콘에 스마트 디바이스가 근접하면 적절한 애플리케이션 실행,webhook,action,trigger를 수행합니다.

비콘은 배치된 위치에 따라 제어할 수 있는 장치를 선택해 활성화 할 수 있습니다. 

멀티미디어 장치에서 보안 시스템에 이르기까지 다양한 스마트 장비들의 종류에 따라 자체 규칙을 설정할 수 있습니다.

비콘은 존재를 인식할수 있기에 재실 인원이 몇명인지 실내 어디에 있는지 누구인지 정확히 알수 있습니다.

집안에 사람의 존재 여부를 알수 있으므로 보안 시스템을 정확히 제어 할수 있습니다.

또한,현관문에 비콘을 설치하면 가족이 접근할때만 도어락의 open을 자동화 할수 있습니다.

존재를 인식할수 있기에 가족 구성원의 귀가,외출을 알 수 있습니다.

비콘의 큰 장점은 설치에 기술적 전문 지식을 요구하지 않는다는 것입니다.

누구나 쉽게 원하는 장소에 배치하면 그것으로  끝입니다.

비콘은 위치기반 서비스가 가능합니다.

비콘이 위치한 실내 각 공간에 스마트 디바이스가 접근해서 신호를 수신해 동작하기 때문에 위치에 따른 제어를 할수가 있습니다.


다음편은 비콘과 스마트홈을 연동하기 위한 방법입니다.












Zipatile2 소식

우연히 페이스북에서 발견한 Zipatile2 소식.
아직 Zipato 홈페이지에도 제품에 대한 정보가 없습니다.
프랑크푸르트에서 열리는 LIght + Building 2018 에서 처음으로 선을 보이는 제품인것 같습니다.
선명한 사진이 없어 사양을 모두 알수는 없습니다.


분명히 Zipatile2 Smart home server 라고 되어 있고, 아래에  선명한 Coming Soon 이 적혀 있습니다.



관람객이 Zipatile2에 스펙을 살펴보고 있네요.



글자가 선명하지 못한 관계로 알아볼수 있는 스펙을 살펴보면...


공통사양

인/아웃풋

8" 터치스크린 1280 x 800 

프로그램가능한 장면 버튼 3개


EU 버젼 Zipatile2 전용사양

드라이 컨택 아웃풋 2ea (

opentherm 인터페이스 (네스트 EU 버젼과 동일한 사양)

드라이 컨택인풋 1ea 


US버젼 Zipatile2 전용사양

HVAC 인터페이스 (2~5Wire) 네스트 미국향과 완전 동일 ,냉난방기 연동 가능

C 와이어 제공


공통사양

외부 온도센서

1.3M security Camera & privacy switch

멀티 사운드 알람 시스템,100dB

스테레오 스피커 1W X 2

마이크로폰

전원 5v DC


지원 프로토콜

이더넷,

wifi 2.5 . 5ghz

Bluetooth 4.0

Z-wave plus

zigbee

Enocean

433mhz

BLE

3G/4G 

인것 같습니다.


지원 프로코콜이 많이 늘었네요.

특히 Enocean 지원은 대박입니다.

그리고,HVAC 정식지원이 됩니다.

Zipatile을 사용하면서 HVAC 단자가 있으면 따로 스마트 온도조절기가 필요 없겠다는 생각을 많이 했는데 드디어 지원이 되는군요.


그리고,노란선으로 강조한 요것이 아마 인터콤인것 같은데,SIP서버 지원 가능한 DoorBird 인터콤 같습니다.

요 제품에 대해선 아무리 검색해도 나오지 않는데, 추측으로는 DoorBird 제품이 맞는것 같습니다.


제가,스마트 도어벨만 4종류를 사용했는데 3개나 고장이 난 경험이 있기에 스마트 도어벨을 그렇게 신뢰하진 않습니다.

스마트 도어벨 제품들의 스펙에는 방수와 Operating Temperature가 분명 한국의 날씨에도 충분히 사용가능 하다고 되어 있지만, 

막상 여름의 직사 광선이 바로 내려쬐고,겨울 영하의 기온,그로인한 도어벨 내부결로 발생, 그리고 눈,비에 노출되는 장소에 설치해서 사용해 보면 고장은 시간문제입니다.

완전한 outdoor용으로의 내구성은 스마트 도어벨 제품의 품질로는 문제가 있습니다.

아파트 현관이나 주택이라도 어느정도 외부환경에 노출이 적게 되는 Semi Outdoor 환경에서 사용해야 오래 사용할수 있습니다. 

특히 RING 도어벨의 내구성은 최악이었는데,방수가 분명히 된다고 하는데 사용했던 2개 모두 침수(또는 내부결로 일수도 있습니다)로 고장,(Doorbot,Ring)

현재 사용중인 Ring Pro는 사용한지 5개월로 접어드는데 사용기간이 짧은관계로 평가는  아직 보류입니다.

프로젝트를 위해 테스트중인 Doorbird는 독일 제품답게 견고하고,품질에서는 대만족입니다.

Ring에 비해 2.5배 높은 가격인데도 불구하고 그만큼 품질이 뛰어나기에 RIng Door벨 2~3개 사는 셈치고  Doorbird 하나 구입하는것이 오히려 더 경제적입니다.

더욱이 Doorbird는 폭스바겐 유저라면 자동차와 연동도 가능합니다.













Z-Wave 컨트롤러가 고장나더라도 스마트홈 기능을 사용하고 싶다면...


대부분의 Z-Wave 홈 오토메이션은  컨트롤러가 모든 명령을 처리하도록 구성합니다. 

일반적인 Z-Wave 컨트롤러는 다음의 단계를 거쳐 스마트 기능을 수행합니다. 

예를 들어 모션 센서는 컨트롤러에 신호를 보내고 컨트롤러는 두 번째 단계에서 Dimmer에 명령을 보내 조명을 켭니다. 

아주 간단한 프로세서이지만 클라우드 방식의 Z-Wave 컨트롤러라든지 인터넷 연결에 의존하는 디바이스들은 통신이 끊겨 버리면 아무것도 할수 없습니다.

로컬 방식의 컨트롤러라도 손상된 경우나 고장난 경우엔 간단한 명령조차 수행할수 없기 때문에 스마트 홈이 아니라 멍청한 홈이 됩니다.

만약 Z-Wave 디바이스와 Z-Wave 디바이스가 Z-Wave 컨트롤러 개입없이 직접 통신을 한다면 언제나 1년 365일 24시간 스마트 홈을 누릴 수 있을것입니다.

이번글은,Z-wave 디바이스들 끼리 직접 통신으로 장치를 제어하는 방법에 대해 알아 보겠습니다.


Z-Wave 디바이스 직접 연결하기

Z-Wave 네트워크는 마스터 장비와 슬레이브 장비 이렇게 두 가지 유형의 장치로 구성됩니다.

마스터 장비 (컨트롤러)는 다른 장치를 제어하는 ​​장치이며 슬레이브 장비는 이 장치로 제어됩니다.

      컨트롤러는 두 가지 방법으로 슬레이브 장비와 통신합니다. 

      슬레이브 장비를 켜고 끄는 신호를 보내거나 모션 센서에서 센싱에 대한 정보를 수신 합니다.



이런 상황이 지속된다면 아무 문제가 없지만 다음과 같은 상황이 발생하면 멍청한 홈이 되고 맙니다.



이런 상황일때 장비와 장비가  서로 직접 통신이 가능하여 신호를 보낼 수 있다면 스마트 홈 장비들이 무용지물이 되는 경우는 없을 것입니다. 

이렇게 직접 연결이 되면 Z-Wave 디바이스가 컨트롤러를 통하지 않고 Z-Wave 디바이스에 직접 신호를 보낼 수 있기 때문에 시간도 절약되고 통신의 복잡성이 줄어듭니다.

또한,디바이스들끼리 통신을 하므로 컨트롤러 사양이 낮더라도 여러 동작들을 동시에 실시간 처리하는 것도 가능합니다.


Z-Wave 디바이스들끼리 직접 연결하기 위해선 어떤 장치가 마스터(컨트롤러)의 역할을하고 어떤 장치가 슬레이브가 되어 제어 될 것인지를 선택해야 합니다.

여기서는 모션 센서가 마스터, Dimmer가 슬레이브가 되어 동작하는 것에 대해 기술합니다.



현재 시각 저녁 6:30분,저희 집에 Z-Wave 컨트롤러는 먹통이 된 상황입니다.

가족들은 모두 외출해서 아무도 없습니다.

막내가 학원을 갔다가 집으로 들어오네요.

현관을 지나 중문 위에 설치된 모션센서가 센싱을 했습니다.

모센센서가 Dimmer에게 신호를 보냅니다.

Dimmer는 센싱 신호를 수신 받고(OK!),조명을 켭니다.(LIght ON)


그럼,실제 어떤식으로 구현하는지 설명하겠습니다. (Fibaro를 기준으로 설명드립니다.)

복도의 모션센서와 복도펜던트 조명을 직접 연결합니다.

복도 모션센서 아이콘 오른쪽위 빨간원을 누르면 설정으로 들어갑니다.


Advanced 탭을 누르고 밑으로 내려갑니다.

Associations 항목이 나오면 "Setting Association" 버튼을 누릅니다.

좌측 박스에 Endpoint 0 가 있고. 밑으로...

Group 1 ~ Group 5 까지 있습니다.

Group 2를 클릭합니다.

오른쪽 박스 상단에  S    M      Device list   이렇게 되어있는데  디바이스 리스트를 아래로 스크롤 해서 복도 펜던트를 찾고   칸을 선택합니다.

S는 single 채널 , M은 multi 채널입니다. (여기에 대해선 제일 아래에 설명하겠습니다.)

선택후 Save버튼을 누르면 끝입니다.

이제, 두 장치는 컨트롤러 개입없이 직접 통신을 하여 작동됩니다.

장치간 직접 연결은 보시는 것처럼 설정이 아주 간단합니다.


그럼,이 기능은 어떤 기능일까요?


Z-Wave Association 이라고 합니다. 

하나의 장치와 다른 장치 (일반적으로 5 개 또는 6 개 장치)의 작은 '그룹'을 제어 할 수 있습니다. (위의 사진을 참고하세요.)

Association을 사용하는 장점은 명령이 '제어 장치"에서 '제어되는장치"로 직접 전송된다는 것입니다. 

인터넷이 되지 않더라도,컨트롤러가 먹통이어도 상관없습니다.

명령은  Z-Wave 컨트롤러를 통해 전송되지 않습니다.

이 방법은 불필요한 Z-Wave 네트워크 트래픽을 줄이는 것에도 도움이 되므로, 동시에 여러 제어 명령를 딜레이 없이 처리 할 수 있습니다.

단순한 On / Off  명령의 처리만 가능하며, 조건이 필요한 복잡한 명령은 수행 할수 없습니다.

위의 예처럼, Z-Wave 모션 센서는 하나의 디머와 연결할 수도 있고,여러 Z-Wave 디머와 연결될 수도 있습니다. 

모션 센서가 움직임 (트립)을 감지하면 관련 디머에 BASIC Set 명령 (ON)을 즉시 보낼 수 있습니다. 

마지막으로 움직임을 감지 한 후 일정 시간 후에 OFF 명령을 보냅니다. 

OFF 시간은 센서의 구성 설정에서 설정할수 있습니다.


Scene(장면) 과의 차이점

장면과 Association은 홈 오토메이션 장치를 사용하는 두가지 방법입니다.

장면 기능은 시스템을 훨씬 다양하게 제어 할 수 있습니다. 

장면 기능이야말로 스마트홈의 핵심 기능이죠.

장면은 여러 유형의 명령을 여러 장치에 전송할 수 있으며 센서를 입력으로 사용할 수 있으며 조건부 결정을 내릴 수도 있습니다.

예를 들어 장면은 일부 조명은 끄고 다른 조명은 낮은 밝기로 켜고 TV 및 AV 장비는 켜고 그와 동시에 특정온도로 난방을 가동 할 수도 있습니다. 

또는 실내 온도를 측정하고 난방이 켜지거나 꺼져 있어야 하는지 결정 할수 있으며 특정 시간대인 경우에만 난방을 할수도 있습니다,

요약하면, Association 기능은 구성하기 쉽지만 장치를 제한적으로 제어 할 수 있습니다. 

장면은 더 복잡하게 생성되지만 시스템의 장치를 다양한 방법으로 제어 할 수 있습니다.


정리하자면..

Association은 메인 Z-Wave 허브가 오프라인 상태일때도 개의치 않고 기능이 계속 실행됩니다. 

컨트롤러를 통하지 않으므로 실행이 아주 빠릅니다.

컨트롤러를 통하지 않으므로 디바이스들이 컨트롤러의 Z-Wave 통신 범위에 있을 필요도 없습니다.

그러므로,컨트롤러에서 디바이스들끼리 직접 연결을 위한 셋팅만 하고 컨트롤러 통신 범위를 벗어난 주택의 옥상 같은 곳에서 센서와 디바이스를 배치해 사용할수 있습니다.

(제가 이렇게 적용해서 사용하고 있습니다.)

단순한 ON/OFF 제어에 적합합니다. 

하나의 디바이스에 여러 디바이스를 연결해 실내 모든 조명을 동시에 ON/OFF 할수 있습니다.

간단하게나마 3~4가지 명령을 처리할수 있습니다. (예를 들어 모션 센싱이 되면 조명이 켜지고,그후 보일러가 켜지며,그 후 TV도 켜져라..)


저의 경우엔 다음과 같이 적용해 사용하고 있습니다.



옥상 외부출입문 안쪽에 모션 감지되면 외등 조명 ON.

보일러(연료전지) 누수가 감지되면 다용도실 입구 Zipato RGBW 전구 레드색 ON.

Fibaro Keyfob 으로 각방 밸브 ON , 보일러 ON.

Fibaro Keyfob 으로 열교환기 ON.


이렇게 유용한 Association 기능을 Fibaro에서만 사용할수 있느냐 하면 ... 그렇지 않습니다.

대부분의 Z-Wave 컨트롤러는 위의 기능을 지원합니다.

ST도 지원을 할 것이므로 유용하게 사용하시길 바랍니다.


* 멀티 채널

싱글 채널과 멀티채널은 대부분의 Z-Wave 디바이스들은 하나의 장치에 하나의 기능만 있는데,하나의 장치에 여러 기능이 있는 것들이 있습니다.

위의 그림에도 Fibaro의  2채널 Relay가 밸브 각각에 연결되어 있습니다.

즉, 2채널 릴레이의 경우 Endpoint 가 2개입니다.

이때,Association을 통해 각각의 릴레이를 개별 제어 할려면 멀티 채널 연결을 통해 작업을 수행 할 수 있습니다.