Sterowanie oświetleniem za pomocą głosu, bez połączenia z Internetem

Oświetlenie elektryczne od początku wiązało się z potrzebą sterowania. Przez lata było to, oczywiście, najprostsze sterowanie typu on–off, czyli załącz–wyłącz, np. za pomocą przełącznika ściennego lub umieszczonego na przewodzie zasilającym. W ostatnich latach potrzeby wynikające ze zmiany stylu życia w połączeniu z rozwojem techniki wzbogaciły spektrum dostępnych możliwości.

Dziś do najprostszych funkcji automatycznego sterowania oświetleniem należą:

• centralne załączanie i wyłączanie oświetlenia w poszczególnych pomieszczeniach,
• użycie zaprogramowanych scen świetlnych,
• automatyczne załączanie i wyłączanie oświetlenia w zależności od pory roku i natężenia światła naturalnego na zewnątrz,
• automatyczne załączanie i wyłączanie światła w przypadku wejścia użytkownika do rzadko używanych pomieszczeń,
• symulacja obecności w domu w celu zabezpieczenia przed włamaniem i kradzieżą.

Rozwój techniki w połączeniu ze zmianami stylu życia sprawił, że sterowanie oświetleniem odgrywa obecnie rolę najpopularniejszej i najtańszej funkcji inteligentnego domu lub budynku.

Od przełącznika ściennego do sterowania za pomocą smartfona

Rozwój elektroniki sprawił, że najprostsze sterowanie oświetleniem typu załącz–wyłącz, stosowane w obwodach kablowych, zostało wzbogacone o możliwość sterowania mocą żarówek, co pozwoliło na regulowanie ich strumienia świetlnego. Wprawdzie maksymalna jasność świecenia lamp pozostała niezmieniona, ale dzięki elektronicznym ściemniaczom można było ją zmniejszać, czyli przyciemniać oświetlenie żarowe poniżej maksymalnego poziomu wynikającego z właściwości źródeł światła. Było z tym nieco problemów, np. częste akustyczne efekty pracy ściemniaczy w postaci dokuczliwego brzęczenia oraz koszty samego sprzętu, które znacznie ograniczyły upowszechnienie tej metody sterowania. Ściemniacze elektroniczne – suwakowe, z pokrętłem obrotowym lub dotykowe – były instalowane zamiast zwykłych przełączników i mogły pracować ze wszystkimi żarówkami tradycyjnymi. Niestety, w przypadku żarówek halogenowych pojawiały się istotne problemy w postaci obniżenia ich trwałości. Ściemniacze nie były także kompatybilne z energooszczędnymi świetlówkami kompaktowymi, które w dużej mierze wyparły tradycyjne żarówki z użytku domowego.

W następnej fazie rozwoju technologii elektronicznej indywidualne sterowniki współpracujące z pojedynczym źródłem światła lub oprawą oświetleniową były przewodowo integrowane w system ściemniania ze wspólnego, ściennego panelu dotykowego, a np. dzięki systemowi automatyki domowej można było z jednego punktu sterować całym budynkiem. Taki zintegrowany system ściemniania pozwalał już tworzyć różnorodne aranżacje, tzw. sceny oświetleniowe, w pomieszczeniach. Wydawanie komend odbywało się przez dotykanie i przytrzymywanie przycisków, co wymagało podejścia do tablicy sterującej. Alternatywnym sposobem było użycie bezprzewodowego pilota wykorzystującego podczerwień lub fale radiowe, jednak sama centrala systemu nadal była połączona z oprawami oświetleniowymi za pomocą przewodów elektrycznych.

Kresem możliwości stosowania ściemniaczy w starej, klasycznej formie, stało się masowe wprowadzenie źródeł światła LED do użytku domowego. Przeważająca większość lamp LED o kształcie i rozmiarach tradycyjnych żarówek jest niekompatybilna z takimi starymi ściemniaczami, a cena lamp LED specjalnie do tego przystosowanych jest wysoka. Z kolei moduły i taśmy LED wymagają specjalnego kontrolera, co zwiększa koszty instalacji.

Sterowanie oświetleniem w erze smartfonów

Kolejne możliwości sterowania oświetleniem, w tym przede wszystkim oświetleniem LED, pojawiły się wraz z masowym upowszechnieniem telefonów komórkowych, zwłaszcza smartfonów. Rozwinęły się systemy bezprzewodowego sterowania oświetleniem, które do łączności używają standardu Bluetooth. Doskonałym, intuicyjnym interfejsem stały się aplikacje instalowane w smartfonach. To wyeliminowało konieczność podchodzenia do tablicy sterującej, bo każdy mógł użyć własnego przenośnego telefonu trzymanego zazwyczaj w zasięgu ręki, do bezprzewodowego wysyłania komend.

Niestety, te nowoczesne systemy, w których interfejsem jest smartfon, wymagają od użytkownika umiejętności konfiguracji. Niektóre osoby korzystające z telefonów mobilnych na co dzień używają ich jedynie do rozmów i na tym kończą się ich umiejętności. Dla nich taka konfiguracja, choć najczęściej prosta, okazuje się zbyt trudna.

Dlatego ciągle rozwijane są systemy z alternatywnymi sposobami obsługi, które stają się coraz bardziej popularne. Jednym z przykładów nowoczesnego rozwiązania jest system sterowania gestami, czyli ruchami ręki – ProxiDimmer. Sterownik, poprzez czujnik odległości, potrafi rozpoznać gest włącz–wyłącz wyrażony ruchem ręki oraz rozjaśnij–ściemnij wyrażony poprzez przytrzymanie ręki nad czujnikiem, oraz opcjonalnie zmienić barwę światła. Jest to rozwiązanie bardzo funkcjonalne i estetyczne, bo nie wymaga dotykania powodującego brudzenia przełącznika lub panelu. Rozwiązuje również problem umiejscowienia przycisku, bo czujnik może być umieszczony przy źródle światła LED lub nawet pomiędzy diodami (ang. ProxiDimmer OnBoard), co pozwala na uzyskanie jednolitego światła.

Głosowe sterowanie światłem

Z punktu widzenia użytkownika najwygodniejszym sposobem sterowania światłem, np. gdy ma on zajęte ręce lub gdy przełącznik, pilot lub telefon są poza zasięgiem rąk, jest użycie komend głosowych. To najbardziej intuicyjny i najszybszy sposób sterowania. Po prostu wypowiadamy komendę określającą co, gdzie i jak chcemy zmienić, a system ją rozpoznaje i wykonuje.

Technologia ta nie jest aż tak nowoczesna, jak się może wydawać. Istniała od dawna, lecz zawsze ograniczały ją możliwości sprzętowe i programowe. Mimo tego producenci widzieli w niej potencjał. Jednym z pierwszych przykładów jej powszechnego zastosowania było głosowe wybieranie numerów w telefonach mobilnych, w czasach przed upowszechnieniem systemów iOS i Android. Niestety, ograniczenia tej technologii były mocno widoczne i dlatego pozostała ona w sferze ciekawostek technicznych.

Najprostsze sterowania głosem to system zależny od mówcy (ang. speaker dependent). Musimy nauczyć sterownik określonych komend wydawanych naszym własnym głosem, a następnie będzie on w stanie je rozpoznać i wykonać. System sterowania głosem zależny od mówcy to rozwiązanie najtańsze i zarazem najprostsze. Dobrym przykładem umiejscowienia takiego systemu jest lampka biurkowa lub nocna. W takim przypadku mamy najczęściej do czynienia tylko z jedną osobą sterującą tą lampą. Zaletą takich systemów jest niski pobór mocy, co umożliwia pracę na baterii, oraz brak barier językowych – urządzenie zapamiętuje jedynie wymowę danej komendy. Ogranicza ją potrzeba konfiguracji komend, która może wydawać się uciążliwa, oraz ich ograniczona liczba do skonfigurowania.

Podstawę do poważnego przyspieszenia rozwoju sterowania za pomocą komend głosowych dały systemy asystenta głosowego – Amazon Alexa, Google Asystent, Apple Siri i Microsoft Cortana, łączone z odpowiednim inteligentnym urządzeniem zawierającym głośnik i mikrofon, które wymagają jednak dostępu do Internetu, czyli działają wyłącznie w systemie online. Rozwiązania te pozwalają na wiele różnych czynności, np. sprawdzenie pogody lub warunków ruchu drogowego, oraz, oczywiście, na głosowe sterowanie oświetleniem. Wystarczy jedynie kupić kompatybilną żarówkę lub system do taśm lub modułów LED (np. HOMEEMITY firmy Cezos), kompatybilne z jednym ze wspomnianych asystentów głosowych, i możemy cieszyć się idealnym systemem do sterowania oświetleniem za pomocą głosu. Systemy te pozwalają na różnorodne czynności, np. na zapalanie i gaszenie światła, grupowanie opraw oświetleniowych, programowanie scen świetlnych, automatyczne załączanie i wyłączanie światła o zaprogramowanej porze itp.

Czy to już idealne rozwiązanie? Prawie tak, ale nie w pełni. Systemy te wymagają stałego podłączenia do Internetu, gdyż to właśnie w chmurze dokonywana jest analiza naszego głosu. Urządzenie reaguje jedynie na słowo klucz, tzw. WakeWord, np. „Alexa”, „Hej Siri” lub „OK Google”, a następnie nasze komendy są przesyłane na odpowiednie serwery. Mogą przy tym wystąpić problemy, bo nie tylko trzeba mieć zapewniony sprawny dostęp do Internetu, ale bez zarzutu muszą też działać inne elementy łańcucha. Kluczowe mogą tu być awarie po stronie dostawcy usługi asystenta głosowego bądź awarie naszego domowego routera Wi-Fi. Brak połączenia z siecią lub awaria innego elementu oznacza utratę możliwości kontroli nad światłem. Dodatkowym problem jest wymóg konfiguracji asystenta głosowego oraz każdego urządzenia – źródła światła lub oprawy oświetleniowej, a to, jak już wspomnieliśmy, jest nie lada wyzwaniem dla wielu osób. Cała analiza odbywa się w innym miejscu, a nasz głos jest wysyłany na serwery dostawcy rozwiązania. Stałe nasłuchiwanie słowa kluczowego przez system wśród wielu budzi też obawy przed inwigilacją naruszającą prywatność użytkownika, gdyż nigdy nie ma pewności, do czego te dane zostaną dalej wykorzystane.

Głosowe sterowanie oświetleniem bez dostępu do Internetu

W tej sytuacji najciekawszym rozwiązaniem staje się system sterowania głosowego niezależny od osoby mówiącej (ang. speaker independent), który nie potrzebuje do pracy połączenia z Internetem (system offline). System jest zawsze przeznaczony i wbudowany do jednego konkretnego urządzenia, czyli przykładowej lampy nad stołem. Postęp w dziedzinie sprzętu, polegający na obniżeniu ceny i zwiększeniu możliwości technicznych, oraz w dziedzinie oprogramowania, polegający na zmniejszeniu wymagań sprzętowych odnośnie do mocy i pamięci, pozwolił na zrównanie jakości takich systemów z asystentami głosowymi wymagającymi Internetu. Oczywiście, takie urządzenie nie odpowie na pytanie, jaka będzie jutro pogoda ani jaki jest ruch na drodze, ale ma kilka kluczowych zalet:

• nie wymaga Internetu, przez co jest od niego całkowicie niezależne,
• jest urządzeniem typu plug & play, nie wymaga jakiejkolwiek konfiguracji, z wystarczającą ilością pamięci dla komend do sterowania światłem,
• komendy głosowe są wypowiadane w kierunku sterowanego urządzenia – lampy, która posiada własny, wbudowany mikrofon.

Poniższa tabela przedstawia porównanie poszczególnych systemów sterowania głosowego.

Niewymagający połączenia z Internetem system sterowania głosowego niezależny od osoby mówiącej może być ciekawą alternatywą dla asystentów głosowych korzystających z łączy internetowych. Żaden system nie jest jednak idealny i należy samemu określić, czego potrzebujemy.

CEZOS

Olgierda 88/B

81-534 Gdynia

Tel.: +48 58 664 88 61

e-mail: cezos@cezos.com

www.cezos.com