Система умный дом своими руками. Умный дом — что это за система и как она работает Как создать систему умный дом

Представьте такую картину: вы приходите к себе домой, а на кухне вас уже ждет теплый ужин, уютно горит в гостиной свет, белье постирано и поглажено, полы пропылесосены и вымыты, цветы политы, а домашние животные накормлены. И вы не приложили к этому никаких усилий. Представили?

Именно так работает «умный дом ». Это система управления домашними инженерными сетями, которая берет на себя все повседневные заботы и рутину. Для многих людей технологии «Smart Home » до сих пор остаются чем-то фантастическим и немыслимым. Но специалисты уверены, что через 20-30 лет все загородные коттеджи и городские квартиры станут «умными».

Smart Home и Smart House: в чем разница

Для начала определимся с терминами. Сегодня нередко путают два разных понятия: «умный дом » (Smart Home) и «умное здание» (Smart House). А это, хоть и близко по смыслу, но не вполне одно и тоже.

• Умный дом (Smart Home) – автоматизированный комплекс электроники, который осуществляет рутинные домашние дела. Например, он может приготовить кофе, разогреть ужин, включить кондиционер, открыть дверь, чтобы выпустить домашнее животное и пр. Smart Home создается в одном, отдельно взятом домохозяйстве и служит интересам конкретного пользователя/семьи. Добавим, что в нашей стране к понятию «умный дом» также относится и «мультирум» (тогда как на Западе это два разных термина). Если говорить просто, то система мультирум – это централизованное управление всеми мультимедийными устройствами вашей квартиры: телевизором, компьютером, ноутбуком, акустической системой.
• Умное здание (Smart House) – это распространенная в США технология, позволяющая автоматизировать управление большим многоквартирным жилкомплексом. Smart House контролирует работу центрального водо-, газо-, электроснабжения, отепления и безопасности. В России такие технологии все еще в диковинку, но со временем, можно не сомневаться, «умные здания» появятся во всех крупных и малых городах нашей страны.

Итак, мы разобрались, что такое Smart Home и почему его не надо путать со Smart House. Теперь перейдем к вопросу: как же работает «умный дом»?

Как действует система «умный дом»

Принцип работы Smart Home построен почти как в фантастических фильмах. Вы даете команду («включить обогреватель!») – система ее выполняет (обогреватель включен). Как именно все это происходит? В зависимости от модификации Smart Home есть два основных варианта:

• В первом случае необходимо «живое» участие человека. Вы должны лично попросить систему выполнить то или иное действие, используя для этого голос, смартфон или пульт Д/У (как вам удобнее). Пользовательская команда поступает на центральный процессор, который поручает ее реализацию конкретному устройству.
• Во втором случае непосредственное участие человека не требуется. В дело вступают разнообразные датчики и часы. Например, компьютер принимает решение включить или выключить кондиционер, ориентируясь на показания датчиков температуры. А при срабатывании датчика движения в квартире (в ваше остуствиие), центральный процессор включает сигнализацию. И так далее. В определенный момент времени, в соответствии с настройками пользователя, система разогревает чайник и готовит кофе; переключает телевизор на ваш любимый сериал; осуществляет полив цветов. Это перечисление можно продолжать очень долго.

Таким образом, система Smart Home включает в себя три основных элемента:

1. датчики, воспринимающие сигналы и информацию из окружающей среды;
2. центральный процессор (хаб), обрабатывающий эти сигналы и принимающий решения;
3. устройства-исполнители (актуаторы), которые получают указания от хаба и непосредственно выполняют задачи по дому.

Современные системы «умного дома» допускают наличие самых разных актуаторов. Это могут быть умные розетки , системы видеонаблюдения , управляемые термостаты, системы климат контроля, умные дверные замки , системы сигнализации , робот-пылесос и пр. Подробнее о всем разнообразии приборов Smart Home мы расскажем ниже.

Связь: проводная или беспроводная

Все элементы системы могут быть соединены между собой посредством проводной, либо беспроводной связи. Применение проводов может показаться архаичным, зато это обеспечивает высокий уровень надежности. Поэтому кабельное соединение используют даже самые передовые флагманы индустрии, такие как AMX и Evika.

С другой стороны, беспроводная связь по Bluetooth и Wi-Fi – гораздо современнее, удобнее и дает больше возможностей. Включая, увеличенную дальность управления актуаторами. Некоторые производители Smart Home предлагают комбинированные решения, сочетающие как проводную, так и беспроводную связь.

Возможно ли оснастить дом или квартиру полноценной системой автоматизации или, хотя бы, сделать упрощенный Умный дом своими руками, не поручая эту работу профильным компаниям?

В интернете можно найти великое множество статей на эту тему: люди рассказывают о своём опыте монтажа как простейших связок из разряда «свет по датчикам движения в зависимости от времени суток», так и более сложных, с управлением через компьютер или с мобильного устройства (например, с iPad). Многие из таких решений действительно интересны и полезны в повседневной жизни.

Что нужно для того, чтобы построить Умный дом самому?

1. Знание электрики. Понимание принципов управления различными электроприборами, опыт сборки электрощитов, обязательно знание техники безопасности при работе с электрическим током. Навыки надёжного соединения кабеля.
2. Знание принципов построения систем автоматики: типы контроллеров, входы и выходы контроллеров, виды сигналов.
3. Навыки программирования для настольной или мобильной операционной системы для создания интерфейса управления.
4. Чёткое понимание алгоритмов работы.
5. Хорошее знание используемого оборудования.

Зачастую Умный дом можно найти в виде достаточно простой, но ограниченной системы, например, контроль протечек воды , SMS информирование или управление светильниками с пульта. Такое оборудование существует в виде готовых «коробочных» решений, предназначенных для самостоятельной сборки.

Предлагаем вам ознакомиться с ассортиментом готовых решений - комплектов оборудования «Умный дом в коробке», которые позволят вам реализовать систему Умный дом самостоятельно.

Настоящая система Умный дом - это комплексное решение, связывающее все подсистемы в единую сеть, позволяющую контролировать весь дом с одной панели управления или планшетного компьютера.

Чтобы создать такую систему, которая будет надёжна, удобна и проста в освоении, позволит хозяевам чувствовать себя в полной безопасности, нужны годы работы в этой области: грамотный подбор оборудования, тщательная разработка программного обеспечения, опытные инженеры и проектировщики. Достойной альтернативой этому батальону специалистов станут готовые решения Умного дома .

К самым сложным работам относится сопряжение со сторонним оборудованием: кондиционером, вентиляцией, домашним кинотеатром и т.д.

В любом случае, мы всегда можем подготовить проект системы . Проект будет выполнен в полном соответствии с пожеланиями и всеми строительными нормами. Он будет включать в себя схемы монтажа кабеля, схему щитов и пояснительную записку с полной спецификацией оборудования.

Стоимость проекта невысока, но он даст возможность самостоятельно произвести все необходимые работы, связанные с монтажом кабеля и сборкой щитового оборудования без риска замкнуть «фазу на ноль».

В вопросе того, как сделать умный дом своими руками, вам также могут помочь готовые примеры проектов .

Поскольку наши системы построены на свободнопрограммируемом промышленном контроллере (Beckhoff , ОВЕН, Siemens), то, обладая знаниями в данной области, человек сможет самостоятельно произвести программирование, настройку и наладку в соответствии с собственными пожеланиями.

Предлагаемая нами сборка на базе промышленного контроллера и управляющего программного обеспечения Easy Home для Windows, Android или iOS оставляет достаточно большой простор для самостоятельного конфигурирования , так как позволяет легко менять интерфейс, добавлять новые элементы, изменять сценарии и ассоциации выключателей группам света, используя уже заложенные принципы.

Самостоятельно внедренная система Умный дом для квартиры или частного жилого здания, безусловно, подарит хозяину огромное количество знаний и опыта, но мы рекомендуем перед тем, как построить систему на жилом объекте, обсудить с нашим специалистом возможности будущего интеллектуального здания, пути их осуществления и возможные сложности реализации для того, чтобы быть полностью уверенными в своих силах.

Кажется, еще совсем недавно мы зачитывались произведениями научных фантастов, мечтали вместе с ними и помыслить не могли, что кофеварка будет готовить нам эспрессо во время утреннего моциона, а холодильник - предупреждать о закончившемся молоке. Тем не менее, это случилось: новости о появлении умных гаджетов заполняют сеть, и все, что требуется от нас - не считая платежеспособности, разумеется, - немного разобраться в происходящем.

Давайте будем честны: про умный дом слышал каждый, кто-то даже следит за успехами Xiaomi и Цукерберга, но далеко не все понимают, о чем, собственно, идет речь. Для многих людей концепция Smart Home по-прежнему остается фантастичной и запредельной, а кто-то и вовсе игнорирует ее существование. Наши читатели не из таких, поэтому для вас мы написали ознакомительную статью о сущности явления «умного дома».

Что значит «умный дом»?

Прежде всего давайте разберемся с терминами. Это важно, потому что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» - не совсем равнозначные понятия.

Под «умным домом» (англ. smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс устройств, которые для нашего удобства сами принимают решения и выполняют рутинные задачи по дому. Умный дом формируется в личном домашнем хозяйстве в отдельно взятой квартире: упомянутые выше кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и автоматические двери - все это умный дом. В России в это понятие обычно включают и так называемый мультирум - систему управления мультимедиа устройствами: телевизорами, проекторами, акустическими системами. На Западе разделение терминов «умный дом» и «мультирум» продиктовано рыночными условиями.

А вот термин «умное здание» (англ. smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и подразумевает системы центрального отопления, водоснабжения и безопасности. Как правило, организация «умного» здания - задача застройщиков или членов совета дома. Понятия тесно связаны друг с другом, но расскажем мы только о smart home, причем в российском понимании.

Вехи истории

Какой бы современной ни казалась концепция умного дома, история этого явления начинается с середины XX века - как раз с тех пор, когда о нем впервые заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи - а принцип работы умного дома зиждется как раз на программировании. Конечно, в то время не существовало интернета и облачных сервисов, но громоздкие неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли осуществить задуманное.

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Поначалу дело ограничилось усилиями энтузиастов-изобретателей, которые либо прокладывали по всему дому кабели и монтировали в стены управляющие консоли, либо уже начинали использовать первые компьютеры. Увы, эти идеи не получили отклика у массового населения. Тем не менее, в 1966 году Джеймс Сазерленд запрограммировал компьютер Echo IV на включение приборов по расписанию, а также на связь с датчиками слежения и сигнализации. Появлением самих датчиков мы обязаны братьям Джоелю и Руту Спирам, которые в 1961 году запатентовали свой диммер - прибор, автоматически регулирующий свет. А ведь это времена, когда The Beatles еще даже не подписали свой первый контракт!

Компьютер Echo IV

До массовой реализации еще было далеко, но уже в 1978 году произошел своего рода прорыв, часто называемый рождением современного умного дома: шотландская компания Pico Electronics разработала первый стандарт передачи данных, универсальный для всех приборов домашней автоматизации. Суть стандарта заключалась в создании шины, которой любой производитель мог оснастить бытовой прибор, будь то соковыжималка или пылесос. Это было сродни языку программирования, знакомому всем специалистам, или операционной системе, на которой могли работать все приложения. Подключение осуществлялось через обычные розетки, в дополнение шли модули связи, пульты и даже программы управления для компьютеров. Эпохе стандарта X10 мы обязаны появлением таких привычных нам технологий, как свет, включающийся по хлопку, или автоматически открывающиеся двери.

Появление единого стандарта дало толчок для новых экспериментов и рождению специализированного рынка. Вскоре дело дошло и до нового термина: в 1984 году представитель Американской ассоциации жилищно-строительных компаний впервые употребил выражение «умный дом», впоследствии ставшее общеупотребительным. Для ассоциации создание термина было маркетинговым ходом, что подтверждает интенсивность развития идеи в то время.

К развитию концепции подключилась и Ассоциация электронной промышленности, которая стала инициатором создания другого универсального стандарта. Их протокол под названием CEBus (потребительская электронная шина) был модернизированным X10 и вскоре заменил прообраз на американском рынке.

Первое массовое знакомство людей с концепцией умного дома произошло в 1999 году. И главным посредником стала… компания Disney, выпустившая фильм о компьютеризированном доме, начавшем самостоятельную жизнь.

Кадр из фильма «Умный дом»

В нулевых годах сегмент домашней автоматизации пополняется все новыми компаниями-производителями. Однако настоящей революцией стало появление первого iPhone и других смартфонов. Возможности приложений и аппаратных средств карманных компьютеров побудили инженеров к новым изобретениям: к 2012 году, по данным ABI Research, только в США было установлено 1,5 миллиона систем домашней автоматизации.

Как все работает?

Работа умного дома основана на принципе выполнения команд, причем получать их центральный контроллер может как от человека, так и от датчиков. В первом случае вы просите систему приготовить кофе, включить кондиционер или ослабить отопление, а центральный процессор, обработав команду, отправляет ее нужному прибору. В зависимости от ваших предпочтений, общение с центральным контроллером осуществляется посредством голосовых команд, пульта управления или смартфона.

Во втором случае присутствие человека не требуется. Компьютер либо сообщает приборам команды в определенное время в соответствии с ранее заданными алгоритмами, либо сам принимает решения по показаниям датчиков в зависимости от изменения условий. Например, в системах терморегуляции датчики температуры и влажности сообщают системе данные, а та, в свою очередь, выставляет нужные параметры обогрева, кондиционирования и увлажнения. Еще пример: датчики движения обнаруживают активность в доме, когда ее быть не должно - компьютер воспринимает это как сигнал к включению сигнализации или отправке сообщения охранной службе.

Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi

Вся система умного дома, таким образом, состоит из трех главных элементов:

• датчики, которые воспринимают информацию из окружающего мира;
• хаб, или центральный контроллер, который обрабатывает информацию и принимает решения;
• приборы, которые выполняют прикладные задачи и облегчают наш быт.

Все компоненты системы умного дома могут соединяться друг с другом по проводной или беспроводной связи. Первый вариант кажется более архаичным, однако таким образом система меньше подвержена сбоям. Некоторые производители по этой причине предлагают решения на основе кабельной связи; в их числе AMX, Ctestron, Evika. Радиосвязь, в свою очередь, представляет больше удобств и возможностей, таких как простота установки и удаленное управление. Беспроводная связь подразумевает использование протоколов Bluetooth, Wi-Fi или специальных стандартов, о которых мы расскажем далее в статье. Беспроводные системы автоматизации производят компании Gira, Vitrum, Z-Wave, Jung, Zamel и прочие. Чтобы обеспечить систему надежностью и удобством, некоторые производители (например, Insteon) предлагают комплексные решения на базе проводных и беспроводных устройств одновременно.

Системы умного дома могут быть централизованными или нецентрализованными. В первых управление всеми устройствами осуществляется из единого модуля, что дает возможности построения сложных схем автоматизации. Нецентрализованные системы состоят из автономных цепочек приборов или даже устройств-«одиночек». Такие решения обеспечивают большую безопасность системы.

Технологии умного дома

Что в реальности следует считать умным домом? Дом-робот Била Гейтса за 200 млн. долларов или скромную квартиру с умной системой терморегуляции и освещения? Умный дом - это образное название для всех систем домашней автоматизации, и представленное на рынке огромное количество технологий можно комбинировать и совмещать как угодно в зависимости от нужд и предпочтений. Но давайте все же попробуем привести в порядок это множество.

Системы управления освещением

Управление светом - наверное, самый популярный и доступный формат систем автоматизации дома, сегмент даже имеет свое название - «умный свет». В вашем подъезде, вероятно, уже сейчас установлена лампа, включающаяся при хлопке или движении человека. Основу таких систем составляют диммеры и умные лампы, работающие вместе с датчиками измерения освещенности и присутствия живого объекта.

Приведем примеры основных возможностей «умного света»:

• управление естественным освещением с помощью автоматизации работы жалюзи, штор, ставней и навесов (шторы и карнизы Lutron);
• включение/выключение света при появлении человека в доме или комнате (умные лампы Philips);
• автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещенности, времени суток и количества людей в помещении;
• затемнение комнаты при включении телевизора или проектора;
• имитация присутствия хозяев в доме для обеспечения безопасности (лампа BeON);
• световое оповещение о различных событиях (лампа Xiaomi Philips EyeCare 2);
• «световые сценарии» - дизайнерские возможности светового акцентирования и затенения предметов интерьера (комплект ламп Nanoleaf Aurora Smarter Kit);
• возможность установки пользовательских алгоритмов работы - включения света на полную яркость при пробуждении, установки мягкого света во время чтения и т.д.;
• удаленное управление работой освещения через голосовые команды, программу на смартфоне или пульт управления.

Применение ламп Aurora в дизайне интерьера

Компоненты световой системы могут взаимодействовать по радиосвязи, однако такое решение не всегда самое удобное. Сбалансированной системой можно назвать комплекс, включающий привычные выключатели и диммеры с дополнительной опцией удаленного управления по беспроводной связи (выключатель Linear Z-Wave Dimmer). Или же, как это реализовано в умной лампе Xiaomi Yeelight Bedside Lamp, возможность управлять светом через смартфон и аппаратную кнопку на самом устройстве.

Xiaomi Yeelight Bedside Lamp

В качестве примеров умного света можно привести следующие технологии:

• умная лампа Elgato Avea Bulb, меняющая не только яркость, но и цветовые оттенки освещения;
• лампа с Kickstarter LIFX, работающая без контроллера или передатчика;
• светильник Xiaomi CooWoo, умеющий работать от встроенного аккумулятора;
• умный патрон для лампы Vocca, управляемый голосом и не требующий никаких дополнительных устройств.

Пример цветовых возможностей лампы LIFX

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Блага жизни, скрывающиеся под акронимом ОВК (англ. HVAC), призваны поддерживать комфортные для жизни температуру, влажность и чистоту воздуха, а также, что немаловажно, экономить электроэнергию. Объединение этих систем в один автоматизированный комплекс было одной из первых задач реализации концепций умного дома. От ОВК напрямую зависит здоровье человека, поэтому для этих систем наиболее актуальны не только функциональность и удобство использования, но и стабильность работы.

Обычно ОВК объединяются в единую сложную систему, работающую автономно и независимо от других компонентов умного дома. Это необходимо для того, чтобы при сбоях и неполадках какого-либо элемента системы ОВК продолжали работу.

Умные системы ОВК выполняют следующие функции:

• поддержание постоянной комфортной температуры дома при помощи автоматического регулирования работы радиаторов, электрических обогревателей и теплых полов (системы Loxone);
• экономия средств на отопление при помощи автоматического выключения или снижения интенсивности обогрева (термостат Nest Learning);
• снижение температуры помещения до комфортной ночью;
• автоматическое регулирование работы увлажнителей, осушителей и ионизаторов воздуха в зависимости от показателя влажности (увлажнитель Xiaomi Smartmi Air Humidifier);
• автоматическая работа кондиционеров, фанкойлов, вентиляторов и систем подачи свежего воздуха (Keen Smart Vens);
• автоматизация работы водопроводных систем - например, закрытие клапанов подачи воды при отсутствии человека в доме (вентили Insteon).

Управление термостатом Nest со смартфона

Конструктивно автономность работы систем ОВК обеспечивается за счет подключения устройств к отдельному главному модулю. Для системы отопления в этом качестве обычно выступает умный термостат с настенной панелью управления - такой, как умный термостат Elgato Eve Thermo. Устройство регулирует температуру комнатных батарей автоматически по заранее установленному пресету. Дополнительно контроллером можно управлять через приложение Apple Home Kit или с помощью кнопки на панели устройства.

Умный термостат Elgato Eve Thermo

Системы безопасности

Автоматическими системами безопасности оборудовано немало обычных квартир, далеких от звания умного дома. Тем не менее, умные охранные системы могут дополнить сложную систему домашней автоматизации и стать ее интегрированной частью. Системы безопасности оснащаются камерами, сигнализациями и большим количеством разнообразных датчиков: детекторами движения, присутствия, открытия двери.

Следует различать безопасность инженерную и личную. Для первой в умном доме предусмотрены:

• отслеживание протечек водопроводной системы (система NetBotz);
• автоматическая система пожаротушения (продукция ЭПОТОС);
• отслеживание перебоев в работе проводки и защита от коротких замыканий (тепловизоры Seek Thermal).

Тепловизор Seek Thermal

Системы личной безопасности выполняют следующие функции:

• внешнее наблюдение посредством видеодомофонов, камер и устройств инфракрасного излучения (датчик движения Elgato Eve Motion);
• удаленная отправка или сохранение данных (облачная камера Оco 2);
• автоматическая сигнализация или вызов охранной службы (свето-звуковые системы Schneider Electric);
• контроль целостности ограждения участка, окон и дверей (Home Monitoring Kit);
• контроль прав доступа в дом (умный замок Kwikset Kevo).

Системы личной безопасности работают автономно и управляются с центрального хаба. Дополнительно устанавливается центральная система сигнализации, которая самостоятельно взаимодействует с владельцем только для того, чтобы подтвердить необходимости вызова охранных служб.

Системы наблюдения за детьми, стариками, инвалидами и животными

Данная категория призвана обезопасить членов семьи, нуждающихся в контроле и наблюдении. Раздел мог быть разбит на 3 части, однако здесь мы ограничимся кратким обзором и классификацией. Иногда, даже если вы не намерены превращать ваше жилище в умный дом, подобные технологии могут помочь близким и снять лишний стресс во время разлуки.

• видеонаблюдение и аудиосвязь посредством камер записи и real-time мониторинга, радионянь и инфракрасных камер (видеоняни Samsung);
• дистанционные уведомления;
• автоматизированное передвижение и закрытие доступа в помещения (кресло-подъемник S-max Sella);
• мониторинг местоположения и показателей здоровья с помощью GPS-трекеров, датчиков физической активности и приборов для автоматического измерения медицинских показателей (Redmond SkyTracker).

Умный ошейник Mishiko

В России системы и приборы данной категории только набирают популярность, а вот мировой рынок не стоит на месте. Хорошим примером новых технологий в данной категории могут служить видеоняни Ramili Baby, следящие за дыханием ребенка, или разрабатываемая система Tecnalia, способная распознать нервное расстройство у домочадцев.

Радяоняня Ramili Baby RV1200

Управление умными приборами

Категория умных приборов и гаджетов - самая многочисленная и интересная. Именно сюда входят удивительные умные скороварки, холодильники, мультимедийные центры и роботы-пылесосы. Перечислять современные умные устройства можно до бесконечности, но мы попробуем их кратко классифицировать:

• Бытовая кухонная техника: холодильники, мультиварки, электроплиты, системы вытяжки, кофеварки, соковыжималки и т.д (экотестер СОЭКС);
• Прочая бытовая техника: стиральные машины, пылесосы, весы, сушильные машины, утюги и т.д (роботы-пылесосы Panda);
• Мебель и предметы интерьера: карнизы, шторы, автоматические двери, шкафы, абажуры, кресла, спальные кровати и т.п. (кровать Balluga);
• Мультимедийная техника: телевизоры, проекторы, видеоплееры, музыкальная аппаратура, акустические системы, караоке (мультирум-система Trivium);
• Игры и развлечения: развивающие игры для детей, роботы и т.д. (робот Ozobot).

Робот-компаньон Zenbo

Глаза разбегаются от количества умных вещей и их возможностей! Между тем, проблем рынок домашней автоматизации тоже не лишен, так что поговорим и о них тоже.

Фрагментированность рынка и протоколы

Главная проблема современного систем Smart Home - отсутствие универсального стандарта, который подходил бы ко всем устройствам на рынке. Обустраивая умный дом, вы, возможно, захотите укомплектовать систему продукцией различных производителей: например, охранной системой Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple. Однако многие компании не заботятся о совместимости своих устройств с другой продукцией. В лучшем случае, на вашем смартфоне окажется целый набор приложений - каждое для своего компонента умного дома. Согласитесь, не очень удобно. Некоторое же оборудование и вовсе оснащено проприетарным софтом с закрытым исходным кодом. Интересы компаний очевидны, но вот интересы пользователей неработающие в системе приборы определенно игнорируют.

Проблема существует давно, и мы уже рассказали в разделе истории о создании первых протоколов, призванных сделать работу всех систем универсальной. Сегодня наметилась тенденция к объединению компаний, занимающихся разработкой систем домашней автоматизации. Как следствие, все больше и больше умных устройств имеют поддержку универсальных стандартов. Наиболее перспективными и продвинутыми универсальными протоколами являются на сегодняшний день Z-Wave и ZigBee; на них и предлагаем остановиться чуть подробнее.

Z-Wave и ZigBee

Оба протокола специально разрабатывались для систем домашней автоматизации. Их цель - не только обеспечить системе универсальность, но и обезопасить ее. И Z-Wave, и ZigBee принадлежат к категории ячеистых сетей; это означает, что у сообщения внутри них есть несколько путей для достижения пункта назначения. Такое распределение снижает вероятность сбоев и гарантирует безопасность: если какой-либо узел поврежден, сообщение перенаправляется к ближайшему доступному устройству. В ячеистой сети каждый прибор связан с несколькими другими.

Z-Wave работает в низком радиочастотном диапазоне до 1ГГц, и это удобно, потому что потенциальных помех существенно меньше, чем на частоте 2,4ГГц, на которой работают Wi-Fi и Bluetooth. Дополнительным плюсом можно считать малые задержки при передаче коротких команд.

Открытые протоколы начинают поддерживать все больше компаний, причем даже такие гиганты, как Xiaomi.

Кроме преимуществ ячеистой структуры, ZigBee предоставляет возможность выбора алгоритма маршрутизации в зависимости от состояния сети и требований программы. Протокол обеспечивает повышенную безопасность и низкое энергопотребление - а значит, длительную автономную работу сетевых устройств.

Вокруг обоих протоколов уже сформировались своеобразные альянсы, в которые входят производители систем для умных домов. Список компаний чрезвычайно широк, с ним можно ознакомиться на официальных сайтах Z-Wave и ZigBee.

Умный дом - будущее или настоящее?

Представьте, что Марк Цукерберг, основатель Facebook, пригласил вас в свой дом. Вы входите в просторную прихожую, умный ассистент Джарвис включает умеренно-яркий свет, чтобы вы могли разуться и повесить верхнюю одежду. В гостиной ассистент настраивает мягкий свет, комфортный для отдыха. Марк просит Джарвиса включить приятную фоновую музыку - и из колонок раздаются звуки саксофона Майлза Девиса. Поужинав, вы решаете посмотреть фильм, и Джарвис включает для вас телевизор, а свет вокруг тускнеет до минимума. Пока вы наслаждаетесь просмотром, умный ассистент не сидит на месте: он следит за безопасностью дочерей Марка, и если дети заплачут, Джарвис голосом Моргана Фримена тут же сообщит об этом отцу. Раздается звонок - пришли гости. Джарвис тут же сканирует пришедших и сообщает хозяину дома, кто находится у двери. После приятно проведенного вечера вы ложитесь спать. Утром Джарвис готовит завтрак всем гостям, а для Марка у него припасена чистая футболка - ей он выстреливает из помпы прямо в руки Цукербергу!

Этот пример организации умного дома - лишь один из многих. Жилище Билла Гейтса может удивить еще больше: оно оборудовано стеклянным лифтом с голосовым управлением; бассейном с автоматической настройкой комфортной температуры воды; системой контроля за каждым растением в саду и в доме и многим другим.

Конечно, чтобы обзавестись настолько умным домом, нужно возглавить успешную компанию. Но в целом умные технологии и системы автоматизации больше не являются прерогативой избранных: рынок растет, на нем появляется все больше решений для потребителей. Чтобы настроить свой умный дом, нужно только желание погрузиться в тему и непосредственно заняться организацией. Конечно, существует и немало предложений полностью готовых решений - например, от компаний BTicino, Crestron, Legrand и других, - но начать можно и с малого. Скажем, с умной лампочки - почему нет?

Скидка 10% по промокоду действует на весь ассартимент товаров представленных на сайте интернет-магазина электронники Inspector Gadgets

Введите промокод ReadTheBlog при оформлении заказа

Копировать промокод

Пользователи сайт хорошо знают, что от надёжной и бесперебойной работы всех инженерных систем жилого дома во многом зависит комфортность проживания за городом. Взять на себя управление коттеджем, избавив его владельца от решения рутинных вопросов может система «Умный дом». В нашей статье мы собрали ответы экспертов на самые распространённые вопросы о ней.

Из нашей статьи вы узнаете:

• Что такое «Умный дом»;
• Какую систему можно считать «Умным домом»;
• Какие возможности она предоставляет своему владельцу;
• На какой технологии она основана;
• Какие требования предъявляются к электросетям для ее установки. Как осуществляется управление освещением;
• Как обеспечивается надёжность и безопасность работы;
• Какая выгода ее от использования.

Автоматизация управления

Чтобы понять, что такое «Умный дом» и как это работает, можно прочитать описание этого понятия в Википедии, а лучше разобраться в предназначении данной технологии вместе с нашими экспертами.

Вот какое определение дает руководитель компании «Умная дача» Илья Ковальчук :

– «Умный дом» – это система, построенная на базе высокотехнологичного оборудования. Основное ее предназначение – автоматизация операций по управлению различными инженерными системами в коттедже.

Она обеспечивает комфорт, безопасность, ресурсосбережение и может «взять» на себя рутинные операции, освободив от этих действий хозяев коттеджа.

А вот какое определение дает директор по развитию компании Luxury Systems Екатерина Королёва :

– «Умный дом» это система централизованного управления электроприборами и инженерным оборудованием. А режимы работы одних узлов, так или иначе, зависят от работы других.

Таким образом, технология "Умный дом" предусматривает комплексный подход.

Вот определение руководителя отдела систем электроснабжения компании GWD Engineering Илья Марков:

– Под этим термином обычно понимают интеграцию систем, оборудования и узлов в единую интеллектуальную систему управления коттеджем.

А именно:

• управления и связи;
• отопления, вентиляции и кондиционирования;
• освещения;
• электропитания здания;
• безопасности и мониторинга.

Контроль над работой всех систем может осуществляться дистанционно – при помощи мобильного телефона, планшета или через Интернет.

Генеральный директор компании Alef Elektro (г. Москва) Андрей Назаренко :

– Лучше всего это иллюстрируется следующим примером: с помощью мобильного телефона или планшета вы можете:

• включить вечернюю световую сцену в жилой комнате;
• поставить на таймере закрытие форточки через определённый промежуток времени, чтобы не замёрзнуть под утро;
• переключить каналы ТВ или выбрать фильм с сервера;
• проверить состояние всех систем безопасности.

То же самое можно сделать посредством специального пульта управления – кнопочного или сенсорного.

Илья Марков:

– Можно сказать, что «Умный дом» базируется на трёх основных принципах:

• обеспечение комфорта;
• обеспечение безопасности;
• обеспечение энергоэффективности.

Екатерина Королёва :

– Существует две разновидности систем:

1. Проводные.
2. Беспроводные.

В жилом доме стоит защита от протечки воды и датчик задымления, который посылает СМС. Это две разные системы, и каждая из них отвечает за свой узкий круг обязанностей.

Екатерина Королёва :

– Назвать это «Умным домом» нельзя, так как управлять этими датчиками с единого окна интерфейса системы невозможно. У каждого из этих устройств – собственные параметры и настройки, и работают они независимо друг от друга. А«Умный дом» обеспечивает полную координацию и управление всего инженерного и электрического оборудования.

Технологией управляет интеллектуальная программа, причём её работа адаптируется под конкретный коттедж и предпочтения владельца. Для наглядности вся доступная информация о её работе отображается на сенсорном дисплее, расположенном на стене. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу, названиям команд и поясняющим изображениям, управление системой «Умный дом» напоминает работу на электронном планшете.

Минимальный набор оборудования

По мнению Ильи Ковальчука, минимальный набор оборудования, в первую очередь, должен обеспечить безопасность, возможность удалённого мониторинга коттеджа при помощи видеонаблюдения или датчиков сигнализации и движения, а также возможность управления отоплением. Таким образом, технология убережёт от краж и нештатных ситуаций.

Андрей Назаренко :

– Если система может самостоятельно изменить свой статус, то её можно считать умной.

Главным назначением технологии является повышение уровня комфорта проживания. Сюда входит и удобство управления: освещённостью помещения, минимизация пультов управления техникой, оптимальная работа всех инженерных систем коттеджа в целях экономии энергии.

Тёплые полы, которые отключаются на целый день, когда вы уходите на работу, и включаются за час до вашего возвращения, тем самым экономя энергию, можно назвать «умными» тёплыми полами.

Екатерина Королёва :

– Есть пакет минимальных функций, при котором система имеет право называться «Умным домом». В него входят две или более функции, которыми можно управлять с одного интерфейса:

• контроль протечки воды;
• охранно-пожарная сигнализация;
• контроль утечки газа;
• управление светом;
• управление климатом;
• голосовое оповещение.

Илья Ковальчук :

– «Умным домом» называют и простейшие системы мониторинга и управления: GSM-розетки, системы оповещения о внештатных ситуациях. По моему мнению, так можно называть любую схему управления или мониторинга, построенную на основе высокотехнологичного оборудования, которая приносит реальную пользу своему владельцу.

Современные технологии и материалы предоставляют возможность постепенного наращивания функционала, что позволяет начать с малого, а впоследствии создать сложную и многофункциональную систему автоматизации.

Илья Ковальчук :

– Одну управляемую розетку (в которую включён обогревательный прибор) «Умным домом» можно назвать с большой натяжкой, но кому-то она сможет реально облегчить жизнь, сэкономить расходы на электричество, помочь сделать свою жизнь более комфортной даже в квартире. В перспективе она может стать частью более сложной схемы.

Подобная гибкая настраиваемость позволяет воплощать в жизнь любые решения.

Екатерина Королёва :

– Возможности безграничны. Функционал может ограничить только фантазия. Проще говоря, все приборы, которые имеют кнопку «вкл.» или «выкл.» – можно автоматизировать.

Как это работает

Илья Ковальчук :

– В коттедже есть Интернет, установлен контроллер «Умного дома» и несколько датчиков температуры и движения. Даже такая минимальная система оповещает пользователя о вторжении в его жилье, направляя ему на телефон сигнал: СМС-уведомление. Также в систему входит контроль за температурой и влажностью в доме.

Далее, добавив розеточные модули (умные розетки или установив реле), появляется возможность автоматически – по графику или каким-то событиям, контролировать электрооборудование, управлять степенью освещения. В зависимости от температуры в помещении – включать и выключать отдельные отопительные приборы, кондиционеры, поддерживая комфортную атмосферу. Причём, при наличии многотарифного счётчика, а также в отсутствие хозяев таким образом можно сэкономить на электричестве.

Илья Ковальчук :

– Собираясь на дачу, можно заранее, через телефон, Интернет и т.д. установить комфортную температуру. Для безопасности, в любой момент к системе можно добавить противопожарные датчики, датчики протечки воды, утечки газа.

Впоследствии, по срабатыванию таких датчиков, можно организовать перекрытие воды и газа.

Расширять систему можно практически бесконечно.

При помощи «Умного дома» можно:

• открывать въездные ворота, рольставни, жалюзи;

• управлять светом;

Свет может зажигаться, реагируя на приближение людей, и отключаться при их удалении.

• управлять отопительными котлами и тёплыми полами, поддерживая оптимальную температуру;

• следить через камеры видеонаблюдения за коттеджем и территорией;

Картинка может в режиме реального времени передаваться на экран телефона, планшета или ноутбука.

• заменить все пульты дистанционного управления телевизоров и мультимедийных устройств;

• имитировать присутствие людей;

За счёт включения и отключения света, подъёма и опускания рольставней создаётся видимость жизнедеятельности, что может отпугнуть воров в случае долгого отсутствия хозяев.

• автоматизировать полив.

Всем этим можно управлять удалённо, с любых устройств, и получать любые уведомления о работе систем.

Особенности монтажа

Илья Ковальчук :

– Существует множество систем и протоколов, предназначенных для реализации «Умных домов». По сути, можно использовать любой протокол, предназначенный для автоматизации. От промышленного протокола RS-485 до обычного Wi- Fi.

В данный момент наиболее востребованы протоколы управления, предназначенные именно для домашней автоматизации и, по большей части, беспроводные, то есть не требующие прокладки большого количества проводов, глобальных изменений в электропроводке и т.п.

Базой для «Умного дома» может стать и обычный персональный компьютер, а многие контроллеры представляют собой устройства с операционными системами семейства Linux.

Андрей Назаренко :

– Оптимальный вариант построения «Умного дома» – когда все устройства обмениваются между собой данными по кабелю, используя протокол KNX.

KNX – это единый унифицированный международный стандарт обмена данных, предназначенный для автоматизированных систем управления.

Многие застройщики заранее закладывают кабель в стены. В будущем это обеспечивает возможность монтажа оборудования без дорогостоящих переделок уже готового интерьера.

Екатерина Королёва :

– Основное требование к оборудованию – это его надёжность. Также оборудование должно быть гибким для программирования, функциональным и иметь приемлемую стоимость.

Если вы планируете использовать у себя в коттедже систему «Умный дом», то о ней необходимо задуматься ещё при проектировании всех инженерных систем.

Процесс установки системы разбивается на следующие этапы:

• На этапе черновых работ производится закладка всех коммуникаций, в т.ч. – и проводов.
• На этапе завершения чистовых работ устанавливается все необходимое оборудование, датчики, шкафы автоматики, производиться их настройка и программирование системы.
• Далее идут пусконаладочные работы и сдача системы в эксплуатацию.

Оснастить системой «Умный дом» можно любое жилище используя оборудование, которое работает по радиоканалу. Но такое оборудование не даёт 100 % гарантии исполнения команды. А если хозяин захочет автоматизировать объект уже после ремонта, то можно все коммуникации спрятать в фальшпотолок или в пол.

Т.к. «Умный дом» зависит от электричества, особое внимание следует уделить монтажу электросети.

Илья Ковальчук :

– Все оборудование, необходимое для создания «Умных домов» предназначено для стандартных сетей в 220 В. Благодаря беспроводному оборудованию, «умным» можно сделать уже любой существующий коттедж, особо не переделывая его проводку, без ремонта и изменений в дизайне помещений и т.д.

Любое жилье начинается с безопасности, поэтому «умной» должна быть и его электрика. Важно всё – правильный расчёт сечения проводов, наличие УЗО или дифференциальных автоматов, заземления.

Илья Ковальчук :

– Учитывая, что «умная розетка» стоит не намного дороже обычной современной розетки, включая стоимость её установки, то, создавая «Умный дом» с нуля и заранее составив проект, стоимость автоматизации можно уменьшить, а экономия на электроэнергии быстро окупит это удорожание.

Разбираемя, не придется ли из-за энергопотребления системы «Умный дом» получать бешеные суммы счетов за электричество в конце месяца.

Илья Ковальчук :

– Одним из основных предназначений системы «Умный дом» является экономия энергоресурсов. Управляющее оборудование, датчики, исполнительные устройства – слаботочные и потребляют минимум электроэнергии.

В плане энергопотребления расходы – ничтожны, а экономия может быть многократной. Грамотно проведённая и надёжная электрика – это уже элемент «Умного дома». Системы «Умный дом» могут работать стабильнее многих других домовых электроприборов.

Любой из загородных жителей сталкивался с ситуацией отключения света, и не понятно, что делать в этом случае.

Екатерина Королёва :

– В случаях отключения света, система автоматически переходит в режим аварийной работы. Записываются показания со всех датчиков, и, когда электроэнергия будет подана в 100% объёме, всё возвращается в состояние «как до отключения».

Представим, что в коттедже отключили свет. В этом случае система «Умный дом» голосом оповестит вас о том, что произошло отключение. Если же дома никого нет, то система отправит СМС и сама позвонит пользователю на мобильный телефон. На аккумуляторах бесперебойного питания система продолжит работать и поддерживать основных потребителей электроэнергии: холодильник, систему отопления, аварийное освещение, системы безопасности. В случае продолжительного отсутствия электричества система автоматически запускает генератор.

Илья Ковальчук :

– Чтобы обеспечить работоспособность всех элиментов: интернета, видеонаблюдение, датчики и исполнительные устройства, достаточно хорошего компьютерного источника бесперебойного питания.

Т.к. все оборудование «Умного дома» относится к виду слаботочного, то мониторинг и обратная связь с ним в этом случае сохранится. Хозяин коттеджа узнает об отключении электроэнергии, неработающем отоплении, других внештатных и чрезвычайных ситуациях и т.п.

Учитывая особенности нашего энергоснабжения, желательно поставить стабилизаторы напряжения. Это необходимо для нормальной работы обычных электроприборов.

Системы энергоснабжения могут включать в себя бесперебойное электроснабжение на случаи отключения электроэнергии. Это могут быть как генераторы, с автозапуском и без, интегрированные в общую схему электрики или просто позволяющие эксплуатировать минимальное количество электроприборов. Также это могут быть более сложные и дорогие системы бесперебойного электроснабжения на базе инвертеров и аккумуляторов.

Такие системы обеспечивают все здание электроэнергией до суток и более.

От скачков напряжения, импульсных помех электроприборы и другое оборудование могут защитить дифференциальные автоматы, сетевые фильтры, устройства защитного отключения.

Илья Ковальчук :

– Для повышения автономии жилья можно разделить потребителей электроэнергии на две группы – важные (котельное оборудование, холодильник, сигнализация и т.п.) и второстепенные. В случае отключения электричества автоматика сама отключит часть менее значимых электроприборов, питая от генератора только самое важное электрооборудование.

Считаем выгоду

Каждый владелец загородного жилья хочет, чтобы все вложения в жилье отрабатывались на все 100 %. И для того, чтобы понять, как работает система «Умный дом» и как это может сэкономить средства, необходим комплексный подход.

Илья Ковальчук :

– Если в системы «Умного дома» включить управление отоплением, то окупиться система может за один отопительный сезон.

Окупаемость других систем – охраны, противопожарных датчиков, системы контроля протечек воды, утечки газа, заморозки труб – в таких случаях также очевидна.

Екатерина Королёва :

– Система окупит себя полностью в ту же минуту, когда предотвратит ЧС, пожар, затопление, утечку газа, проникновение посторонних на объект и т.д.

Также с помощью автоматики можно осуществлять удалённое наблюдение за жилищем находясь в отпуске, с возможностью управления приборами, светом, климатом с любого мобильного устройства или ПК.

Подведя итог статьи, можно сказать, что, используя "Умный дом » вы постоянно держите руку на пульсе работы вашего коттеджа.

Принято считать, что концепция «Умного дома» (от английского smart house) берет свое начало в середине прошлого века, но из-за высокой стоимости реализации подобные проекты не получили широкого распространения. Ситуация в корне изменилась с развитием электроники и в настоящее время такие системы хоть все еще не внедряются повсеместно, но уже и не воспринимаются как диковинка. Предлагаем рассмотреть, что представляет собой «Умный дом», его круг задач, а также возможность самостоятельной реализации такого проекта.

Что такое система «Умный дом»?

Под данным термином подразумевается программно-аппаратный комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить управление различными системами, а также другим оборудованием дома или квартиры.

В качестве примера приведем функции, которые могут быть возложены на «Smart house» (далее SH):

Управление системой освещения, например:

• включать свет по сигналу датчика движения;
• имитация присутствия хозяев (периодически зажигается свет в разных комнатах);
• изменение различных вариантов подсветки интерьера;
• дистанционное управление светом при помощи планшета или смартфона и т.д.

Вариант функционального набора охранной системы:

• получение SMS сообщений в случае включения, отключения и срабатывания системы;
• отправка MMS сообщений с видеокамер при поступлении сигналов от датчиков движения;
• возможность просмотра видеозаписи через Интернет и т.д.

Система климат-контроля:

• поддержка температуры на заданном уровне, с возможностью его установки дистанционно (например, при помощи смартфона);
• установка режима максимальной экономии при отсутствии хозяев и т.д.

Это далеко не полный функциональный набор, он может быть расширен в зависимости от пожеланий и финансовых возможностей. Благодаря развитию беспроводных технологий масштабируемость системы не требует капитального ремонта.

Какие минусы имеет «Умный Дом»:

• Любая электроника не застрахована от сбоев или зависаний. Нужно быть готовым к тому, что в любой момент понадобится перенастройка отдельных электронных систем и компонентов вручную;
• Дороговизна. На рынке России и СНГ производители продают системы по минимальной цене от 2000 долларов до 5000, в зависимости от «начинки» и пожеланий заказчика.

Как сделать дом «Умным»?

В идеале реализация подобных решений должна вестись на этапе строительства, но такой вариант ввиду разных причин не популярен среди застройщиков. В результате остается два способа автоматизации:

1. Обратиться в профильную компанию, где на основе ТЗ заказчика будет составлен проект с его последующей реализацией. Минимальная стоимость такого решения варьируется, как уже было сказано выше, в пределах $2000-$5000, максимальная зависит от функционального набора и используемого оборудования.
2. Самостоятельно разработать и внедрить систему «Умный дом».

В первом случае заказчик получает готовое решение, под ключ. Во втором, стоимость реализации можно существенно сократить, если не на порядок, то в несколько раз, особенно если использовать для этой цели платформу Ардуино (о ней мы расскажем немного ниже). Необходимо предупредить, для реализации проекта потребуются навыки программирования, но разработчики постарались максимально упростить эту задачу.

Кратко о платформе

Основа платформы это плата с микроконтроллером (далее МК) и электронным обвесом к нему. К контролеру выпускается множество различных датчиков и плат расширения с теми или иными функциями.

Обозначение:

1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
2. Кнопка аппаратного сброса.
3. Сигнал опорного напряжения.
4. Контакты для цифровых сигналов.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для подключения внешнего программатора.
8. Контакты для аналоговых сигналов.
9. Подключение внешнего питания.
10. +5 В.
11. +3,3 В.
12. Сигнал сброса.
13. Разъем для источника питания.
14. Микроконтроллер.

Особенность платформы заключается в том, что процесс программирования МК максимально упрощен. Прошивка при помощи встроенной программы-загрузчика через имеющийся на плате порт USB. На случай случайного «затирания» этой программы предусмотрена возможность перепрошивки стандартными программаторами.

Для программирования используется бесплатная оболочка (Arduino IDE), совместимая с наиболее распространенными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS). В эту оболочку входит текстовый редактор для написания программ, компилятор и библиотеки. В качестве базового языка программирования используется упрощенный вариант С++. Более полную информацию о программировании МК можно получить на сайте разработчика и тематических форумах. В этих же источниках можно узнать все о визуализации управления системой.

Оболочка для программирования Ардуино

Ориентировочная стоимость оригинального базового модуля $30 — $50 (в зависимости от модификации), китайских аналогов — $10-$16.

Примеры плат расширения и датчиков

Приведем краткое описание шилдов, которые могут понадобиться при разработке собственного проекта SH.

Модуль для подключения к локальной сети или интернет по стандартному протоколу TCP/IP. В качестве основного элемента используется контроллер ENC28J60. Данное устройство позволяет организовать визуализированное управление системой с веб-сайта.

Подключение сетевого модуля к Ардуино

Модуль GPRS/GSM SIM900 позволяет осуществлять управление системой при помощи обмена данными через сеть любого мобильного оператора. Для подключения к сети используется стандартная SIM карта. Имеется возможность отправки SMS и ММС сообщений, в библиотеке модуля реализована поддержка других функций.

Реле электромеханического действия на 10 А 250 В, может использоваться для управления освещением или другой соответствующей нагрузкой. При подключении питания включается светодиод красного цвета, если реле срабатывает, то дополнительно загорается зеленый индикатор. Сигнал можно подавать от любого цифрового выхода МК.

К сожалению, при максимальной нагрузке или близкой к ней у электромеханических реле, через несколько недель работы могут начать залипать контакты, поэтому для управления работой электрокотлов системы отопления они не подходят. Но не стоит расстраиваться, для платформы Ардуино можно найти модули на все случаи жизни, в данной ситуации решить проблему можно при помощи твердотельного реле, например SSR-25DA.

Обозначения:

1. GND на базовой плате.
2. К цифровому выходу, например, D
3. Питание от сети 220 В.
4. Подключение нагрузки.

Обратим внимание, что данный модуль реализован на симисторе, а для его стабильной работы требуется отвод тепла, поэтому рекомендуем вместе с модулем приобрести и штатный радиатор.

Датчики

Теперь рассмотрим несколько типов датчиков, которые также могут быть полезны для проекта, начнем с ИК устройства HC-SR501, фиксирующего движения.

Обозначения:

1. Питание от источника в диапазоне 5-12 В (можно подключить к +5 В на плате контроллера).
2. Сигнал, исходящий от датчика (подключается к любому цифровому входу МК)
3. GND соединяется с соответствующим контактом базовой платы.
4. Время задержки (удержание логической единицы на выходе) – от 5 до 300 сек.
5. Чувствительность датчика (можно установить от 3 до 7 метров).
6. Переключатель в режим «Н» (при серии срабатываний устанавливается логическая единица).
7. Установка режима «L» (при активации посылается одиночный импульс).

Не менее полезным будет цифровой температурный датчик DS18B20 (изготавливается в герметичном и обычном исполнении). Их особенность заключается в том, что устройства не требуют калибровки и каждое из них имеет собственный уникальный идентификатор. То есть, датчик передает данные температуры и свой уникальный номер. Благодаря этому на один шлейф можно установить несколько датчиков и программно обрабатывать поступающую информацию. Ограничение длины сигнальных проводов – 50 метров.

Завершая тему датчиков, приведем модуль для измерения влажности, он может быть использован в качестве сигнализатора протечки воды или для организации полива комнатных или тепличных растений.

Обозначения:

1. Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
2. Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
3. Питание +5 В.
4. Управление порогом чувствительности.

Мы привели только три типовых датчика совместимых с платформой, на самом деле их значительно больше. Ознакомиться с разнообразием данной продукции можно на сайтах производителей.

Закончив с обзором оборудования, перейдем к проектированию системы управления и автоматизации, начать необходимо с постановки задачи.

Определение начальных условий

В первую очередь необходимо определиться с постановкой задачи, то есть, с функциональностью системы. Допустим, у нас имеется однокомнатная квартира, которую можно условно разделить на следующие зоны:

• Тамбур.
• Прихожая.
• Туалет, совмещенный с ванной комнатой.
• Кухня.
• Жилая комната.

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

В данном случае можно автоматически включать свет при приближении к входной двери. То есть, потребуется датчик движения. При этом необходимо учитывать уровень освещенности, соответственно, автоматика должна срабатывать только в темное время суток. Для этого понадобиться датчик GY302 или аналогичный (в обзоре мы не приводили его, но найти описание не составит проблем). Включение и выключение лампочки (через заданное в программе время) можно доверить твердотельному маломощному реле, например G3MB-202P, рассчитанному на ток нагрузки 2 А.

Прихожая

Управление освещением в данной зоне можно организовать по тому же принципу, что и в тамбуре. Можно добавить включение света при открытии входной двери. В качестве датчика подойдет типовой дверной геркон.

Туалет и ванная комната

Включение бойлера можно связать с наличием в квартире хозяев. Если никого нет, автоматика принудительно отключает нагреватель воды при помощи модуля SSR-25DA. Отслеживать температуру нагрева нет смысла, поскольку данные устройства самостоятельно отключаются при достижении заданного порога. Свет и вытяжка должны включаться автоматически при входе человека в эту зону, и отключаться через определенное время, если не обнаруживается движение.

Автоматизация кухни

Управление освещением данной зоны можно оставить ручным, но дублировать его автоматикой, отключающей свет, если движение не обнаруживается длительное время. При работе электро или газовой плиты должна включаться вытяжка и отключаться через некоторое время после приготовления пищи. Управлять работой вытяжки можно при помощи термодатчика, фиксирующего повышение температуры при включении плиты.

Жилая комната

В данном помещении управлять освещением лучше вручную, но можно реализовать возможность автоматического отключения света при достаточном уровне освещенности.

Приведенный пример довольно условный, поскольку алгоритм работы Умного дома каждый разрабатывает в зависимости от личных предпочтений.

Особенности терморегуляции

В заключение дадим несколько рекомендаций по управлению отоплением. Следует учитывать большую инерционность данной системы. Велика вероятность того, что управление посредством простого включения и отключения отопления, в соответствии с заданным температурным диапазоном, могут создать довольно дискомфортные условия. В данном случае следует использовать алгоритм PID-регуляции, в сети доступна библиотека с его реализацией для Ардуино.

Не вдаваясь в подробности можно описать работу данного алгоритма следующим образом:

• Производится анализ между необходимой и текущей температурой в помещении, и по результату устанавливается определенная мощность отопительной системы.
• Производится учет постоянных теплопотерь. Они могут зависеть от уличной температуры или других факторов. Поэтому при достижении заданной температуры, отопление не отключается полностью, а снижается до уровня необходимого для компенсации теплопотери.
• Последний фактор, влияющий на работу алгоритма, учитывает инерционность системы отопления, что не допускает выход температуры за установленный диапазон.