Управление умным домом с компьютера.

Под термином «умный дом» на сегодняшний день подразумевается комплексное внедрение в быт высокотехнологичных устройств, позволяющих обеспечить высокий уровень комфорта жильцов. Отличительной чертой систем данного типа является максимальная автоматизация ряда процессов при минимальном участии человека. Кроме этого, одним из критериев «умного дома» является централизованное управление всеми задействованными в комплексе устройствами. Система «умный дом» имеет модульную конструкцию и состоит из функционально разграниченных блоков с полной или частичной их интеграцией в единую систему. Каждый модуль задействован в выполнении строго обозначенных задач, между тем, блоки могут взаимодействовать между собой.

Возможное модульное наполнение современной системы «умный дом»:

Центральный управляющий контроллер , объединяющий другие компоненты, и обеспечивающий их взаимодействие. Таким контроллером может выступать как промышленное решение в виде законченного устройства, так и обычный компьютер с соответствующим программным обеспечением.
Климатическая система . Состоит из блоков управления отоплением и вентиляцией, обеспечивает поддержание заданного микроклимата в помещении.
Управление освещением и коммутацией энергопотребителей.
КТСО (комплекс технических средств охраны). Включает в себя охранно-пожарную сигнализацию, систему видеонаблюдения и модули дистанционного уведомления владельца о тревожных ситуациях.
Система учета, сбора и хранения данных . В задачи модуля входит сбор информации с приборов учета, фиксация различных событий и предоставление данных для анализа с целью оценки эффективности всего комплекса.
Каналы связи . В качестве каналов передачи данных используются сети, работающие с протоколом TCP/IP в проводном или беспроводном исполнении. Для интеграции в сеть приборов, имеющих специализированные интерфейсы, используются соответствующие конвертеры.

Каждый из вышеописанных модулей может быть реализован при помощи различных технических средств и программного обеспечения. Наиболее распространенные и часто применяемые решения выглядят следующим образом:

Управление

В качестве управляющего контроллера системы «умный дом» наиболее оправдано применение одноплатного компьютера промышленного исполнения. Подобные компьютеры отличаются небольшим размером, малой потребляемой мощностью, отсутствием механических частей (вентиляторы, жесткие диски) и работают на программном обеспечении с открытым исходным кодом. Количество и тип имеющихся интерфейсов в большинстве случаев можно изменять и дополнять.

Логично, что самостоятельное программирование подобных устройств требует определенных навыков и знаний. Доступ к контроллеру осуществляется по сети, с использованием WEB интерфейса или клиентских приложений. Существуют и готовые решения, предназначенные для управления всем комплексом, и предоставляющие пользователю для настройки простой дружественный интерфейс.

Для управления «умным домом» удобно использовать универсальные пульты, поддерживающие выполнение макросов - упорядоченных наборов действий. Радиопульты в данном случае эффективнее ИК-пультов, так как позволяют осуществлять управление вне прямой видимости ИК-приемника. Более современным пультом управления может выступать смартфон с установленным на нем специализированным программным обеспечением.

Климат

Управление климатом реализуется при помощи оценки показаний датчиков температуры и влажности. На основании анализа этих данных производится автоматическая регулировка отопления, включение или выключение систем кондиционирования, вентиляции и увлажнения.

Освещение

Реализуется посредством установки датчиков освещенности, присутствия или же совмещенных. При необходимости управляющий контроллер позволяет управлять освещенностью по расписанию. При использовании диммерных устройств возможна не только дискретная, но и плавная регулировка яркости источников света.

Охрана и безопасность

Комплекс охранных средств может состоять из нескольких подсистем:

1. Охранно-пожарная сигнализация (ОПС). В качестве детектирующих устройств используются датчики присутствия, реагирующие на появление в контролируемой зоне ИК-излучения, присущего телу человека. Для обнаружения открытия двери устанавливаются магнитоконтактные датчики. Пожарная безопасность контролируется датчиками дыма, температуры и утечки газа. Многие современные системы охранно-пожарной сигнализации имеют модуль радиосвязи, позволяющий уведомлять владельца при помощи сетей GSM или 3G. Часто ОПС допускает подключение любых электроприборов через сухое реле, что позволяет по сигналу тревоги блокировать замок, включать освещение, сирену и т.д. Иногда в состав ОПС входит датчик влажности, позволяющий своевременно выявить факт протечки воды.

2. Система контроля доступа. Состоит из устройства идентификации, непосредственно идентификаторов (электронные ключи, радиометки, отпечаток пальца), устройства блокировки (замок, шлагбаум, автоматические ворота) и предназначена для разграничения доступа в помещение или на территорию.

3. Система видеонаблюдения. Представляет собой комплекс, состоящий из видеокамер и устройства обработки и хранения видеосигнала.

Учет и обработка данных

В большинстве случаев данный функционал реализуется при помощи управляющего контроллера с использованием соответствующего программного обеспечения.

Связь

Транспортным каналом, как правило, является локальная сеть, выполненная по проводной или беспроводной технологии. Для управление сетью используется маршрутизатор, позволяющий контролировать все сетевые устройства и обеспечивать защиту от несанкционированного доступа к каждому из них. Современные технологии высокоскоростной передачи данных позволяют одновременное использование сети для обмена информацией между компьютерами, передачи сигналов IP-телевидения, телефонии, работы компонентов «умного дома».

Помимо вышеописанного, в системах «умный дом» нередко используются устройства, не взаимодействующие со всем комплексом. Это могут быть приборы для автоматической уборки (роботы-пылесосы), системы автоматического полива растений, кормления домашних животных и многое другое. Несмотря на то, что подобные приборы автономны, их интеграция с системой вполне возможна при помощи простого включения или выключения электропитания управляющим контроллером.

Видео по теме

Компания «Арт-Ин» предлагает интеллектуальные решения для Вашего дома или квартиры, позволяющие управлять всем оборудованием с одного устройства. Вы можете настраивать сценарии, отвечать на звонки телефона или домофона, контролировать освещение и охранные системы. И все это можно делать удаленно с iPad, iPhone или другого устройства, например, находясь на работе.

Что мы предлагаем

Блок управления «умным домом» необходим для правильной работы графического интерфейса. Он станет единым центром, работающим через Wi-Fi или Ethernet. Вы можете выбрать подходящий вариант исполнения:

кнопочный пульт дистанционного управления с экраном и программным обеспечением (ПО) производителя оборудования для «умного дома»;
сенсорные панели для «умного дома», которые могут быть настольными, настенными или переносными. Как правило, эти сенсорные устройства находятся в прихожей или холле. Так можно задавать нужные параметры системы сразу после прихода домой;
Wi-Fi-гаджет на оперативной системе Android или iOS, на котором установлено приложение от «Арт-Ин». Позволяет осуществлять дистанционное управление домом с iPad, iPhone и т. д.

Подробнее о блоках контроля

Сенсорные панели для «умного дома» . Универсальные панели управления «умным домом» – современные гаджеты с интуитивно понятным русифицированным интерфейсом. На этом устройстве можно выбрать помещение и управлять всем оборудованием, расположенным в нем. Включите домашний кинотеатр, ответьте на звонок домофона, закройте шторы или запустите сценарий всего несколькими прикосновениями к экрану. На дисплей сенсорного блока управления также выводится различная полезная информация. Например, это может быть температура и влажность в помещении и на улице, прогноз погоды, данные с видеокамер «умного дома» и сведения о пробках. Также некоторые сенсорные панели дают возможность самостоятельно создавать, удалять и корректировать сценарии, программировать будильник. Система управления «умным домом» от «Арт-Ин» предполагает несколько вариантов сенсорных панелей: настольные, настенные и переносные. Выберите наиболее удобный для себя вариант.

Кнопочные пульты с экраном . Эти пульты для «умного дома» отчасти напоминают традиционные выключатели, но отличаются гораздо большим функционалом. Главное преимущество таких блоков – программируемость каждой клавиши. Это значит, что наши специалисты зафиксируют на них нужные функции и сценарии в удобном для Вас порядке. Настройки кнопок умного блока управления можно изменить, если это понадобится. На ЖК-экране отображается полезная информация о погоде, состоянии системы «умного дома» и текущих задачах. Визуализация Ваших команд значительно облегчает работу с интеллектуальными системами.

Человек всегда стремится к усовершенствованию и модернизации своего жилища. Именно разработка системы «умный дом» даёт возможность максимально автоматизировать все возможные процессы, происходящие в нём. За счёт этого достигается комфорт и безопасность квартиры или дома. То есть, умный дом - это многофункциональное комплексное устройство систем управления, которое может работать как в автономном (полностью автоматическом режиме), так и в ручном. Последнее время этот комплекс устройств стал всё более популярен, хоть и стоит достаточно дорого. Сердцем любого умного дома является так называемый контроллер, который и превращает весь этот сложный механизм в уникальную сеть и именно он отличает её от обычной автоматики на основе электронных устройств.

Из чего состоит умный дом

На сегодняшний день существует множество модификаций и конфигураций системой управления умным домом, это зависит от того:

Каких целей хочет достичь хозяин жилья;
Материальных возможностей;
Размеров и функциональности дома.

В любом случае основными составляющими системы являются:

Контроллер выполняет роль руководствующего и регулирующего механизма между модуляторами ввода и вывода. То есть основной соединительной частью между управляющим человеком и нужным процессом;
Системы расширения связи, включает в себя всевозможные роутеры, коммутаторы, GPS/GPRS модули;
Приборы коммутации электрической цепи с их помощью происходит включение или выключение нужного механизма или устройства. Это реле, блоки питания, различные диммеры;
Датчики и сенсоры, а также измерительные приборы разного направления. Они могут измерять движение, температуру, насыщенность света, влажность и т. д.;
Элементы, за счёт которых, происходит непосредственное управление всей системой или её частями;
Механизмы, приводящие в исполнение сигнал от контроллера, то есть превращающие электрический сигнал в соответствующий выбранному устройству. Это двигатели вентиляции, роллеты, клапаны подачи воды, осветительные приборы, обогревательные элементы и т. д.

Что собой представляет контроллер для управления

Сердце этой системы контроллер не только руководит всеми потребителями и приборами входящими в систему умного дома, но ещё и высылает отчёт хозяину о том в каком состоянии той или иной прибор в данный момент. Он может быть запрограммирован на выполнение различных действий в нужный промежуток времени или же по утверждённому графику включения. Вся система умного дома может работать в автономном режиме, то есть без участия человека, связь с ней происходит несколькими способами через:

Компьютерную сеть;
Мобильный телефон;
По радиопередатчику.

Выбор контроллера нужно выполнять в зависимости от архитектуры системы управления. То есть весь комплекс может быть:

Принцип работы контроллера

Основный принцип работы всей системы интеллектуального дома базируется на автоматизации и контроле всех процессов, происходящих в нём. Первоначально всё управление настраивается на самостоятельные включение и отключение тех или иных механизмов, упрощающих жизнь человека в доме. Контроллер умного дома может выполнять и контролировать задачи которые заложены у него в программе или же ранее были выставлены пользователем. При этом обязательна обратная связь между человеком управляющим домом и контроллером. Все системы, завязанные на работе с контроллером имею один или группу датчиков, и поэтому пользователю остаётся выбрать только режим их срабатывания, или же попросту отключить их автоматическую работу. А вот насколько полезна вся информация, подающаяся с контролера, это уже вопрос. Так как часть их может быть неинтересна обычному обывателю, не вникающему в подробности работы системы. Поэтому во время настройки и установки всей системы умного дома, хозяин должен решить насколько он будет автоматизирован. Так как, например, не всем нужно знать давление воды в магистрали холодной воды, или же напряжение в сети.

Типы связи систем

Связь для управления этой довольно сложной системой является немаловажным компонентом. Существует несколько основных типов связи:

Беспроводная локальная. Этот тип связи имеет ограниченный радиус действия и производится с помощью радиосигнала, Wi-Fi, или же в крайнем случае Bluetooth. Управление осуществляется с любой точки помещения или даже придомовой территории. Однако, если дом многоэтажный и ещё выполнен из материала, который выполняет экранирующую функцию (обшитый железом или даже состоит бетонных плит с арматурной увязкой), то устанавливаются специальные, усиливающие беспроводной сигнал, приборы или же дополнительные радиоточки;
Удалённая беспроводная связь. Она возможна при условии подключения контроллера умного дома к глобальным сетям или системам расширения связи, которые обеспечивают постоянный доступ к ним. Это такие сети, как GSM/GPRS, любой мобильны интернет. То есть, даже если отсутствует интернет можно отправить или получит смс на телефон о состоянии той или иной системы управляемой контроллером. Основные устройства связи это телефон (смартфон), планшет или ноутбук.
Проводной локальный. Это один из устаревших и выходящих из обихода способов, но всё же обладающих хорошей надёжностью. Связь происходит по кабелю, витой паре или электрической проводке. Любой центральный или региональный контроллер умного дома имеет такое подключение. Расширение связи и функции происходит с помощью коммутатора, который создаёт несколько ответвлений. Управление осуществляется путём нажатия кнопок на панели управления, она может быть сенсорной или же механической. Но иногда и через компьютер можно выполнять соединение, но это не совсем удобно теряется мобильность в управлении.
Проводной удаленный способ. Это довольно дорогой способ, так как подразумевает прокладку большого количества кабельной продукции. И чем дальше будет расположен блок управления тем проблемнее его связь с контроллером. Чаще всего такой метод связи применяется не для частных а для государственных организаций и структур для управления несложными процессами корпусов зданий и близлежащей территории. Для домашнего пользования применяется крайне редко.

То есть устройства, за счёт которых, и происходит непосредственное управление чаще всего идут в комплекте. Представляют они из себя графические панели управления с кнопочным или сенсорным воздействием, также это могут быть пульты дистанционного управления, настроенные на радиочастоту передатчика. Такие приборы управления, как мобильные телефоны, компьютеры или планшеты, естественно, приобретаются отдельно. Связь через них и управление происходит при помощи специально разработанного программного управления, которое и обеспечивает удалённый доступ при помощи интернета.

Основные варианты конфигураций

Постоянно, стремясь к совершенству и автоматизации, человек изобретает всё новые и новые механизмы для этого. Также это стремление направлено и на уменьшение габаритов устройств без потерь их функциональных особенностей.

Для контроллера управляющего механизмами так и для всей системы умный дом есть основные требования это:

автоматизм;
самоконтроль;
чёткость управления, без совершения ошибок.

Варианты конфигурации любой такой системы зависят от многих факторов, о который уже говорилось выше, вот варианты систем которое могут подключаться к контроллеру:

Регулировка и управление освещением как в самом помещении, так и на придомовой территории, и в местах архитектурных сооружений;
Климатические установки (кондиционирование, вентиляция, обогрев);
Закрывание и блокировка дверей, ворот и окон;
Аудиосистемы, и телевидение, домашний кинотеатр;
Управление шторами, жалюзи и солнцезащитными роллетами;
Системой водоснабжения;
Кормление домашних животных и аквариумных рыбок.

То есть всё заключается в желании клиента и его материальных возможностей.

Распространённые марки контроллеров

Качество выполнения команд и функциональность любой системы интеллектуального дома напрямую зависит от контроллера и его производителя.

Овен

Этот контроллер для умного дома модификации ПЛК 100 является базовым решением. Особенностью которого можно выделить применение протокола Modbus. Именно он выполняет организацию обменом информации между каналами связи. Рассчитан контролер «Овен» для использования и создания автоматических систем жилых домов и коттеджей с этажностью не более двух, уличного освещения, обогрева напольного, и устройств сигнализации. Логический контроллер связан с панелью оператора и аппаратом ввода-вывода через интерфейс RS-485. Программирование происходит самим владельцем, если, конечно, у него есть такое желание. Меню состоит из шести информативных блоков управления, каждый из которых отвечает за определённый сегмент. Есть функция отправки СМС с помощью элемента GSM-контроллера. Оповещение происходит в случае аварийных ситуаций энергоснабжением или неисправности питающих контуров отдельных ключевых элементов системы «умный дом».

VeraEdge

Модель семейства Vera отличается большим запасом доверия пользователей, из-за применения их аппаратуры в данной отрасли уже многие годы. Основные преимущества данной модели это:

Высокая производительность;
Эргономика;
Компактность;
Надёжность.

Разработчики применили здесь новую платформу, дающую высокие показатели производительности под названием SoC, её частота составляет 600 МГц, а оперативная память увеличена до 128 Мб. Основное нововведение реализовано на чипе Z-Wave Plus являющимся пятым поколением данных микросхем. Пользователь одновременно может контролировать и управлять механизмами количество которых доведено до 200 устройств. Оборудован контроллер VeraEdge модулем связи через Wi-Fi. Одним из недостатков которые всё же имеются в любой системе можно считать отсутствие интегрированного блока бесперебойного питания, который можно докупить и установить дополнительно.

Arduino

Контролер Arduino предлагает довольно необычное, но довольно логичное решение для управления «умным домом». Некоторые умельцы с лёгкость выполняют подключение и установку своими руками, это возможно из-за простоты работы с ним. Логический контроллер имеет очень небольшие габариты. И также в комплекте есть датчики, сенсоры, а также всевозможные индикаторы. Разработчикам почти удалось довести оптимизацию устройства до совершенства. Все датчики имеет беспроводную связь и отличаются минимальными погрешностями в работе, а для управления служат блоки которые отличаются необычным внешним видом, с удобной и уникальной веб-страницей. Она же доступна и в качестве мобильного приложения.

Siemens

Эти системы немецкого качества применяются не только для автоматизации систем в быту, но и на производстве, в промышленности. Контроллер этой компании выражен линейкой LOGO, участвующей в создании «умного дома». Это традиционная двухкомпонентная модель. Один, из которых, выполнен в виде клавиатуры с дисплеем и являющийся системой ввода-вывода, а второй позволяет выполнять манипуляции и подключение к контролеру через удобный и надежный проводной интерфейс. Компания предлагает также самостоятельную разработку определённых режимов в работе, для чего прилагается специальная программа Soft Comfort. Когда LOGO используется как центральный контроллер, то с помощью него можно создавать целые алгоритмы работы схем. Постоянно новые введения и модификация повышают эксплуатационные качества этого аппарата.

Положительные и отрицательные стороны контроллеров

Бесспорное достоинство применения контролеров для управления домом или помещением направлено на эффективное решение разнообразных задач, а также на воспроизведение интеллектуальных способностей, казалось бы, у самых простых и элементарных механизмов. Домовладельцы реально избавляются от многих рутинных действий. Однако как и у каждой системы существуют обязательно недостатки. К ним стоит отнести:

сложность подключения и введение в работу;
дорогостоящее обслуживание и стоимость всех элементов системы.

Однако развитие и технологии не стоят на месте и когда-то системой «умный дом» будет оборудован каждый дом или дачный участок, как буквально столетие назад не знал человек об электричестве, а теперь оно существует в каждом доме.

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:

Проводные.
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:

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.
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:

Порт для перепрошивки (стандартный USB).
Кнопка аппаратного сброса.
Сигнал опорного напряжения.
Контакты для цифровых сигналов.
Сигнал ТХ.
Сигнал РХ.
Порт для подключения внешнего программатора.
Контакты для аналоговых сигналов.
Подключение внешнего питания.
+5 В.
+3,3 В.
Сигнал сброса.
Разъем для источника питания.
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:

GND на базовой плате.
К цифровому выходу, например, D
Питание от сети 220 В.
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:

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

Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
Питание +5 В.
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.