Как мы делали систему «умного» дома, которая помогла сэкономить 32% на коммунальных платежах

Создатель системы «умного» дома CLAP Александр Пойманов рассказал о её разработке и тестировании техники в собственном офисе.

Несколько лет назад, купив квартиру, я столкнулся с бытовым вопросом: чем выгоднее её отапливать — батареями, тёплым полом или кондиционером? Если комбинацией всех трёх устройств, то в каком соотношении? Взявшись за расчёты и применяя математические формулы, я высчитывал внешние параметры, погодные условия. Это было непросто.

Чтобы упростить и автоматизировать процесс, я начал изучать различные «умные» устройства и сформировал собственное видение, как должна выглядеть и что уметь такая система. Мои идеи оформились в создание собственного продукта — CLAP (сокращенно от Clever Apartment). Это «умный» дом, который выполняет четыре основные задачи: обеспечивает комфорт, безопасность, экономит деньги и время.

У меня есть опыт ведения бизнеса в хардвер-области: я управляю компанией «Розумбуд». Мы занимаемся инсталляцией IP-домофонов, камер видеонаблюдения, сигнализаций и систем контроля доступа. У нас отличная команда из 50 разработчиков — имея идею и ресурсы, мы взялись за создание нового продукта.

Перед тем, как разрабатывать свой продукт, мы протестировали все представленные на рынке системы, которые стоят до $10 тысяч. Во всех были свои плюсы и минусы: не хочу говорить о ком-то плохо или хвалить.

Но у одних производителей сами приборы были сделаны не очень красиво и в буквальном смысле портили интерьер, а координационные центры (так называемые мозги) были размером с платяной шкаф — в обычной городской квартире это смотрится громоздко.

У вторых либо не было собственного приложения, либо же оно было очень неудобным и неинформативным. Третьи стоят так дорого, что только единицы могут их себе позволить (если говорить о сегменте b2c).

Оценив достоинства и недостатки существующих продуктов, мы решили объединить все полезные функции в едином интерфейсе. При этом мы взяли за ориентир три основных направления автоматизации — комфорт, экономию и безопасность.

CLAP состоит из координационного центра «Хаба», панели управления, объединённой с видеодомофоном, терморегулятором для контроля отопительных приборов и набора датчиков, которые измеряют температуру в квартире, реагируют на затопление, сигнализируют о движении и анализируют прочие параметры.

Все датчики — беспроводные, что позволяет устанавливать и настраивать систему за несколько часов, не портя стены. Датчики способны работать без замены батареек до пяти лет.

Основная масса устройств использует контроллеры STM разных модификаций. Это семейство контроллеров мы выбрали благодаря их низкому потреблению электроэнергии и широким функциональным возможностям.

Все элементы системы связаны между собой с помощью головного элемента — блока диспетчерского управления. Для связи используется радиоканал, протокол общения мы разработали самостоятельно. Также мы предусмотрели возможность подключать модули для работы со стандартизированными протоколами. Модульная структура системы позволяет расширять её возможности при добавлении новых элементов.

CLAP умеет управлять климатом квартиры, выбирать наиболее экономичные сценарии отопления, выявлять вероятность затопления или отравления углекислым газом и заранее предупреждать несчастные случаи, перекрывая краны или газ. Анализ данных реализован с помощью методов машинного обучения.

Система защищена от взлома многоканальным шифрованием и включает в себя три канала связи: радиоканал, интернет и GSM. Принятые меры безопасности минимизируют возможность глушения.

Управляется умный дом со смартфона или компьютера через приложение.

Сконструировав первый прототип продукта, мы решили установить устройства в нашем офисе. Цель — проверить, как система будет справляться со своими задачами, насколько будет удобна в использовании в реальных условиях.

Наш офис расположен в новостройке, площадь помещения — 118 м². У нас ежедневно работает 12 компьютеров. Обычно мы тратим на оплату коммуналки от 3000 до 7500 гривен (от 6400 до 16 200 рублей) в месяц — в зависимости от сезона и расходов на отопление.

Мы установили термоголовки на батареи, а также датчики, которые измеряют температуру и влажность воздуха в помещении, сигнализируют о движении, контролируют окна и двери, считывают показатели со всех счётчиков.

Я не сильно преувеличу, если скажу, что в Украине с каждым днём дорожают тарифы. CLAP помогает экономить на коммунальных платежах: система сама выбирает тот источник тепла, который позволит добиться нужной температуры с наименьшими затратами.

Мы настроили систему согласно нашему рабочему графику и сумели снизить общую сумму коммуналки на 18-31% в зависимости от разных сценариев, которые мы использовали.

Расскажу подробнее на примере отопления, так как это самый дорогой по стоимости энергоресурс.

В первом сценарии использовали для обогрева только батареи. С помощью термоголовок мы выставили комфортную температуру на уровне 22 градусов и смогли добиться экономии в 9%.

Во втором сценарии добавили управление тёплым полом. При этом использовали двухтарифный счётчик электроэнергии (день и ночь) и основную нагрузку на тёплый пол давали по ночному тарифу, батареи на это время перекрывали. После ночи комфортная температура держалась приблизительно до обеда, затем включали батареи. Это позволило получить экономию сразу в 32%.

Наконец, к батареям и тёплому полу мы добавили кондиционер, который тоже может работать по ночному тарифу. При этом сценарии максимальный размер экономии мы зафиксировали на уровне 38%. При наличии трёх источников тепла в квартире возможно достигнуть наибольшей экономии, потому как каждый из них по своему энергоэффективен.

По нашим расчётам, уровень экономии можно было увеличить до 50%, если бы мы сделали аудит энергоэффективности помещения.

На КПД каждого из приборов отопления — батарей, тёплого пола и кондиционера — влияют исходные данные помещения: утепление стен, качество стеклопакетов, высота потолков (как быстро и насколько высоко поднимается тёплый воздух) и так далее.

Помимо экономии, благодаря CLAP наш офис всегда защищён. Комплектация системы включает в себя функции охранной сигнализации, IP-домофона и камер наблюдения. При попытках взлома входной двери или окон устройство отправляет сигнал в службу охраны и на смартфоны хозяев квартиры. Для поставки этих функций мы разработали свою систему диспетчеризации для охранных компаний, которую планируем поставлять как SaaS.

Ещё один результат — повышение комфорта работы для сотрудников офиса. Помимо температуры, система заботится о влажности и автоматически включается свет при малой освещённости. Сотрудникам не приходиться отвлекаться от задач из-за бытовых мелочей и терять концентрацию каждый раз, когда нужно открыть или закрыть окно, или же с наступлением сумерек сделать свет в помещении ярче.

За пять месяцев от начала тестирования CLAP в офисе до момента запуска в производство мы почти каждую неделю дописывали программное обеспечение системы, упрощали интерфейсы, совершенствовали фичи. Что касается самого железа, мы шли по стандартам Генри Форда — приводили наше оборудование к максимальному качеству по минимально возможной цене.

Три раза меняли дизайн датчиков, стараясь максимально уменьшить их размеры, чтобы оборудование несло все свои полезные свойства и при этом не выглядело громоздко, оставалось максимально незаметным и не отвлекало на себя внимание. В итоге удалось добиться того, что конечные размеры устройств стали на 30-50% меньше, чем первые прототипы.

Внешний вид устройств влияет не только на эстетическое восприятие — он напрямую связан с качеством системы. К примеру, от геометрии датчиков зависят простота и лёгкость их крепления на стенах, потолке, полу, окнах или дверях.

Разрабатывая дизайн нашего приложения, мы изучали абсолютно всё — начиная от максимально приятного цвета приборов, заканчивая размером иконок и кнопок. Согласно исследованиям UX- и UI-специалистов, слишком яркие цвета (жёлтый и салатовый) напрягают глаза, а очень тусклые и грустные (все оттенки серого, чёрный) вызывают лишь негативные эмоции и нежелание работать с программами, оформленными в такой цветовой гамме.

Поэтому в оформлении мобильного приложения мы остановились на мягком синем и тёплом оранжевом цветах. Что касается размера значков, за основу мы взяли золотую середину, где на экране появляется одновременно не более десяти вариантов для выбора — именно на таком количестве человеческому мозгу комфортно фокусировать своё внимание.

При этом на каждом значке основной упор делался на инфографику, а уже потом на словесное дублирование. Специалисты утверждают, что инфографическое обозначение люди воспринимают намного быстрее. А дублирование картинки словесным описанием практически не оставляет вопросов.

Помимо экспертных выводов, мы делали и собственные срезы — давали попробовать наше приложение всем возрастным группам: детям, подросткам, взрослым, людям пожилого возраста. Чтобы протестировать удобство и простоту, спрашивали, всё ли интуитивно понятно, возникают ли трудности с тем, чтобы управлять устройствами, настроить какие-либо параметры. На основании всего полученного массива информации сделали выводы и реализовали их в нашем приложении.

Как оказалось, для людей преклонного возраста было важно, чтобы все обозначения в приложении не были слишком мелкими. Все остальные возрастные группы сошлись на том, что цвет приложения и цвет текста и инфографики не должны сливаться.

Также все согласились, что индикация срабатывания каждого датчика должна выделяться в приложении красным цветом.Заметили разницу и в восприятии информации у мужчин и женщин. Всё оказалось максимально просто: мужчины лучше воспринимали инфографику, а женщины — словесное описание элемента.

Тестирование показало, что мы движемся в правильном направлении. После пяти месяцев использования CLAP в офисе я уже не могу представить свою жизнь без этой системы.

Мы привыкли к «умным» телефонам, машинам, телевизорам. Но за последние полвека в наших квартирах ничего не поменялось кардинально: телевизоры стали тоньше, кондиционеры мощнее, но всё управление бытом по-прежнему завязано на человеке.

Я хочу это изменить. Мне кажется, умный дом — это не элитарный продукт, и он должен быть доступен каждому. Мы поставили себе задачу сконструировать систему, которая будет окупаться за один отопительный сезон, и, думаю, у нас это получилось.

С лета 2018 года наша система будет устанавливаться в новых домах киевского застройщика «Укрбуд», с осени планируем начинать продажи в рознице. Активно изучаем международные рынки и думаем, на какие из них лучше выходить вначале.

В будущем мы планируем и дальше совершенствовать автоматизацию: научить систему определять энергопотребление каждого отдельного прибора внутри помещения. Это позволит ещё эффективнее контролировать и оптимизировать свой быт.

#будущее #техника