Умные управляющие приборы для «умного дома. Умный дом своими руками. Оборудование

Эта система без проводов?

Раньше для работы умного дома нужно было прокладывать кабели и провода. Если система устанавливалась в уже готовый интерьер, приходилось делать ремонт. Система "Умный дом на Z-Wave" работает без ремонта и без проводов. Вы сами с минимальными усилиями можете установить и настроить оборудование для работы умного дома всего за несколько минут.

Я смогу самостоятельно установить эти устройства?

Создать свой Умный дом у себя в квартире проще простого. Датчики легко крепятся на любую поверхность, умные розетки просто вставляются в обычные розетки, а для установки выключателей нужны элементарные знания по физике 7го класса. Вам не нужно платить компаниям-инсталляторам, Вы с легкостью справитесь сами. Ведь Умный дом - это просто!

Я хочу создать беспроводной умный дом. Какие устройства мне понадобятся для этого?

Условно все устройства умного дома можно разделить на несколько типов:

Контроллер - это «мозг» умного дома. Этот прибор контролирует работу сети и всех входящих в нее устройств, хранит в своей памяти сложные сценарии (определенные наборы действий) и обеспечивает связь системы умного дома с вашим смартфоном, планшетом или компьютером.

Различные датчики, определяющие движения, задымления, протечки, - это «органы чувств» умного дома. Благодаря им система непрерывно получает информацию о том, что происходит в доме.

Исполнители - группа устройств, которые выполняют команды системы, отдаваемые на основании данных от датчиков. Например, шаровой кран мгновенно перекрывает воду, если датчик обнаруживает протечку. Реле выключают и включают свет, а диммеры меняют яркость.

Устройства управления - приборы для комфортного использования системы умного дома. Это пульты дистанционного управления или, например, выключатели света на батарейках, которые можно разместить там, где вам удобно.

Прочие интегрируемое оборудование и веб-сервисы — видеокамеры, оборудование и сервисы, имеющие открытый API (мультимедиа-оборудование, различная современная техника, проекторы и т.д.) или управляемые ИК пультами дистанционного управления.

Как обеспечивается надежность связи между устройствами?

Каждое устройство умного дома одновременно и принимает, и передает сигнал, обеспечивая большую надежность всей сети. Если одно устройство выходит из строя, сигнал дублируется соседним. Поэтому сеть работает без помех и перебоев. Ей не мешают мебель, стены и любые другие предметы. Чтобы расширить покрытие сети, нужно просто добавить новые устройства.

Как я объясню устройствам, что они должны для меня делать, если я не программист и совсем не разбираюсь в этом?

Мы предлагаем вам технологию с простой, дружелюбной и понятной каждому панелью управления (интерфейсом). Вы не должны знать технические особенности того, как работает система умный дом или быть программистом и писать компьютерные коды, чтобы отдавать устройствам команды и настраивать простые сценарии действий системы. Хотя, для сложных и нестандартных сценариев могут понадобиться некоторые знания - мы поможем вам разобраться или, при необходимости, сделают все за вас.

Сколько мне понадобится таких устройств, чтобы мой дом «поумнел»?

Не нужно покупать сразу все устройства. Можно купить пару датчиков и розетку, а после этого брать что-то другое. Система расширяема, всегда можно добавить новые устройства без ремонта и лишних проводов.

Я хочу, чтобы мой утюг тоже стал умным. Это возможно?

Да, конечно. Благодаря беспроводной технологии умного дома к системе может быть подключена любая бытовая техника. Сделать умными вы можете сигнализацию, систему освещения, теплый пол и другие коммуникации, которыми давно пользуетесь. «Вразумляют» их устанавливаемые автономно без вреда для интерьера миниатюрные устройства, например, такие как микромодули в розетку.

А, может, это все лишнее? Ведь я и так неплохо живу. Действительно ли мне нужен умный дом?

10 лет назад люди нормально обходились без мобильных телефонов, а 20 лет назад - без интернета. И только те, кто раньше всех опробовал возможности этих технологий, до сих пор чувствуют гордость и удовлетворение, что они были первыми. Умный дом - это наша с вами большая мечта, которая уже сегодня становится реальностью. Совсем скоро вы уже даже представить себе не сможете, как вы без этого жили.

Рассмотрение данной категории начнем, пожалуй, с выключателей света.

Они всем знакомы, являются очень простыми в эксплуатации и надежными по качеству. Казалось бы, что можно добавить в эту простую и вместе с тем гениальную конструкцию, чтобы улучшить его характеристики?

С введением в эксплуатацию систем «умного дома» этого удалось добиться, разработав, так называемый, «умный» выключатель . На самом деле это было ожидаемо, ведь в «умном доме» вся техника работает на новом уровне технического прогресса.

С виду отличить от обычного практически невозможно, ведь даже их габариты не отличаются, что позволяет производить их взаимную замену, ведь им подходит одно и то же гнездо. Однако по набору выполняемых функций разница ощущается сразу же. В обычных выключателях нет автоматики, и он работает автономно.

«Умный» выключатель является составляющей системы «умный дом», а его работа осуществляется автоматически. Среди функций можно выделить способность управления интенсивностью освещения, которую выполняют чаще всего диммеры.

Управление выключателем может производиться вручную или при помощи сигналов с пульта управления. Он разработан таким образом, чтобы при помощи его одного можно было управлять целой группой выключателей. При этом пульт имеет небольшие габариты.

Работа его основана на радиосигналах, а не на инфракрасном излучении, как у обычных телевизионных. Поэтому не обязательно, чтобы пульт был направлен именно на приемник сигнала, особенно в том случае, если для декорирования выключатель должен быть спрятан.

Очень часто «умные дома» комплектуются универсальным пультом, с которого можно управлять всей бытовой техникой и осветительными приборами. Для этого достаточно их подсоединить к общему реле.

Очень часто такие выключатели программируются на плавный пуск, что позволяет значительно продлить срок службы осветительных приборов, так как исключается появление пиковых токов.

Следующим по распространенности управляющим прибором являются датчики движения.

Они подают управляющий сигнал в том случае, если в радиусе их обзора было зафиксировано какое-либо движение. В качестве приемника данного сигнала может выступать какой-либо осветительный прибор или система звукового оповещения.

Именно поэтому датчики движения чаще всего интегрируются в систему освещения и безопасности. Большое распространение они получили при организации автоматики уличного освещения. Подходя к калитке или дому, свет автоматически включится и не придется долго искать ключи в темноте.

Для тех, кто считает, что данная система неэкономна, так как может включаться беспорядочно, ошибаются. Так как датчики движения работаю в связке с датчиками объема и освещенности, что практически исключает ложное срабатывание.

Помимо датчиков движения в «умном доме» имеются датчики загазованности, задымления, температуры, влажности и герконы. Они применяются для предотвращения чрезвычайных ситуаций на начальных этапах, а также для своевременного оповещения жильцов дома и соответствующих служб.

Герконы представляют собой герметичный контакт и применяются в системах безопасности для предотвращения проникновения через двери и окна. Датчики влажности применяются в основном в автоматизированных системах полива для определения моментов включения/выключения воды.

В этой статье описано небольшое количество управляющих приборов для «умного дома», но и их наличие в доме позволяет сделать жизнь намного комфортнее.

Подобные материалы

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.

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.

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.

Концепция обустройства «умного дома» давно перешла из разряда фантастических в статус реализуемых. В той или иной мере эта идея воплощается во многих частных коттеджах и квартирах, облегчая эксплуатацию техникой со стороны пользователей. Впрочем, на данном этапе о массовом распространении этой идеологии можно говорить с большими оговорками, поскольку полноценное комплексное устройство многофункциональных систем управления стоит недешево и многими представляется очень сложным. Собственно, сердцем таких систем является контроллер «умный дом», присутствие которого и отличает принципы данной идеи от привычной электронной автоматики.

Что представляет собой управляющий контроллер?

Любой контроллер является средством управления определенными процессами и находится в связке с автоматизированным оборудованием. Обустройство «умного дома» предполагает наличие эксплуатируемых компонентов, которые могут контролироваться интеллектуальной системой. Как раз ее и представляет небольшой прибор, в котором сосредотачиваются средства обработки входящих сигналов от инженерного и бытового оборудования. На основе поступающей информации и будет принимать решения контроллер. «Умный дом» может иметь разное наполнение эксплуатируемыми устройствами. В частности, это могут быть сигнализационные системы безопасности, осветительное оборудование, мультимедиа, инжиниринговая коммунальная инфраструктура и т. д. В зависимости от количества объектов, подчиняющихся интеллектуальному управлению, определяется и программа работы контроллера.

Важно отметить многокомпонентность функционала таких средств контроля. Главная их задача ориентируется на управление вышеназванной пользовательской техникой. Однако, для поддержания функции самого контроллера также отводится часть его ресурсов, не говоря о вспомогательных модулях. Кроме того, отдельное внимание при разработке таких систем уделяется способам коммуникации. Например, GSM-контроллеры для «умного дома» оснащаются специальными модемами, передающими данные о состоянии обслуживаемых компонентов непосредственно пользователю через сотовую связь. Если же речь идет об управлении охранных комплексов или инженерных систем, то в случае тревоги или аварии контроллер может программироваться на информирование специальных служб. Причем система GSM является вовсе не единственной из тех, благодаря которым реализуется удаленная связь с владельцем дома.

Составные части контроллера

Базовый набор функциональных компонентов включает центральный управляющий шкаф, дополнительную панель контроля, серверный компьютер, коммутаторы и модемы. На случай прекращения подачи электроэнергии также предусматривается источник бесперебойного питания, но чаще всего он рассчитывается на кратковременное отключение, поэтому в постоянном режиме эксплуатации полагаться на него не стоит. Центральный шкаф, в свою очередь, содержит счетчик энергии, вводный автоматический выключатель, операторскую панель, силовые контакторы и программируемый блок контроллера. Иногда применяются также выключатели линий питания, модули ввода-вывода, упомянутый GSM-модем и т. д. При этом набор может иметь и урезанное количество компонентов - в зависимости от того, какие задачи выполняет контроллер.

«Умный дом» на базе небольшого коттеджа, к примеру, может не иметь модулей ввода-вывода, если в блок управления изначально заложена оптимальная программа работы. Также сокращение количества функциональных единиц может быть обусловлено стремлением к оптимизации ресурсов, требуемых для поддержания работы комплекса. И это не говоря об упрощении системы с целью обеспечения пользовательской эргономики в процессе эксплуатации.

Теперь стоит рассмотреть состав дополнительного шкафа. Как правило, в него включают или дублирующие резервные системы, которые уже присутствуют в составе основного шкафа, или же вспомогательные средства коммуникации, а также системы безопасности. То есть его интеграция в систему повышает надежность функций, которые реализует основной контроллер «умный дом». Оборудование в этом сегменте, к примеру, может быть представлено средствами сетевой локальной коммуникации, усилителями и тем же блоком бесперебойного энергоснабжения.

Какие задачи выполняет контроллер?

Спектр задач, которые может выполнять контроллер, весьма широк и определяется только желанием пользователя, обустраивающего свой дом. Конечно, это в первую очередь относится к управлению электротехникой и компонентами инжиниринга. Сама идея «умных домов» некогда была популярна в связи со стремлением потребителя с максимальным удобством пользоваться Современные контроллеры позволяют управлять дистанционно и в автоматическом режиме домашним и уличным освещением, а также электропитанием в целом. Уже в базовых комплектациях контроллеры для системы «умный дом» ориентируются и на регуляцию электропитания для газового оборудования, холодильников, бойлеров, вентиляционных систем и т. д.

При этом независимые каналы управления могут программироваться в отдельном порядке. Это касается наиболее ответственных объектов. Например, для контроля «теплого пола» зачастую предусматривают линию сложного четырехзонного управления в нескольких помещениях. Это же можно сказать об охранной инфраструктуре, которую обычно обслуживают GSM-контроллеры для «умного дома» с возможностью отправки SMS-сообщений пользователю и на пульты служб безопасности. Причем оповещение может параллельно производиться и по каналам беспроводных модулей коммуникации на базе интернет-соединения.

Принцип работы устройства

Общая концепция систем интеллектуального управления базируется на создании автоматизированного контроля. То есть комплекс изначально настраивается на самостоятельное управление целевыми компонентами «умного дома». Здесь важно отметить, что именно подразумевается под таким управлением. Это может быть настройка температуры котла, «теплого пола», включение или выключение светильников, регулировка параметров работы аудио- и видеотехники и т. д. При этом контроллеры управления «умным домом» могут работать, то есть принимать решения и на основе заранее заложенной программы, и на базе обратной связи от того же оборудования. В первом случае пользователь вводит определенные параметры функционирования с указанием логических цепочек. Классический пример - установка уличного освещения на работу в определенные часы ночью и полное отключение днем.

В случае обработки сигналов обратной связи контроллер действует тоже по изначально заложенной программе, но решения принимаются на основе данных, которые могут меняться в зависимости от текущего состояния обслуживаемой техники. Например, бойлер должен накапливать воду при определенном давлении в системе водоснабжения. От манометра, установленного на линии подачи воды, поступает сигнал с тем или иными показаниями и на их основе система дает уже обратную команду электронике бойлера. Другой вопрос, насколько полезна для пользователя будет команда, которую отдал контроллер. «Умный дом» является интеллектуальной системой, но и она может не оправдать ожиданий, если владелец неверно просчитал режим функционирования в тех или иных ситуациях.

Контроллер «Овен»

В качестве базового решения компания предлагает контроллер модификации ПЛК100, к особенностям которого можно отнести применение для организации каналов обмена информацией. Система рассчитана на обслуживание частных жилых домов с двумя этажами, уличным освещением, напольным обогревом, сигнализацией и т. д. Основным элементом комплекса выступает логический контроллер, связанный с операторской панелью и устройствами ввода-вывода по интерфейсу RS-485. То есть «умный дом» на контроллере «Овен» этой версии может программироваться самим владельцем при его желании. Системы ввода-вывода представлены аналоговым модулем МВА8 и коммутирующими устройствами от производителя INSYTE.

Главное меню оператора имеет 6 блоков управления, каждый из которых берет на себя один из подчиненных сегментов. В частности, это энергоснабжение, система напольного обогрева, осветительное оборудование, средства контроля температуры в разных частях дома, диспетчеризация и событийный журнал. Важно отметить, что это тот же GSM-контроллер для управления «умным домом», посредством которого может производиться отправка SMS. Оповещение в данном случае будет выполняться при аварии в линии энергоснабжения уличного освещения, при неполадках в питающем контуре и т. д.

Контроллер Vera

Сегодня на рынке доступно огромное количество различных контроллеров, но специалисты рекомендуют обращаться к продукции производителей, имеющих большой опыт работы в данном сегменте. И в этом отношении модели семейства Vera имеют огромный запас доверия, поскольку компания существует на рынке много лет. Одним из новейших решений является комплекс VeraEdge. К отличительным чертам этой системы относится компактность, высокая производительность и эргономика. Причем разработка выделяется даже на фоне остальных представителей линейки Vera. Контроллер «умного дома» в этом исполнении привлекателен и технологичной начинкой. Создатели применили высокопроизводительную платформу SoC, частота которой составляет 600 МГц. При этом объем операционной памяти был повышен до 128 Мб.

Главное же нововведение, реализованное в VeraEdge, представляет чип системы Z-Wave Plus. Это уже пятое поколение микросхемы, в то время как большинство конкурентных аналогов все еще работает на платформах третьей генерации. Что это означает на практике эксплуатации? Пользователь может с максимальной нагрузкой использовать протоколы коммуникации, одновременно обслуживая более 200 устройств. Помимо этого, блок снабжен модулем Wi-Fi, что избавляет от сложностей с организацией проводных линий локальной связи. Это тоже новое решение, которым пока не могут похвастаться контроллеры управления «умным домом» от других производителей. Правда, не обошлось и без недостатков системы. К сожалению, она лишена интегрированного источника бесперебойного энергоснабжения.

Контроллер Arduino

Система Arduino предлагает довольно необычное, но вполне логичное решение для управления «умным домом». Ее справедливо называют комплексом, который реализуется своими руками, поскольку участие пользователя в организации контролирующей инфраструктуры в данном случае является основополагающим. Итак, что же предлагается в комплекте Arduino? Основу набора составляет непосредственно логический контроллер небольшого размера, а остальные компоненты представлены датчиками, сенсорами и всевозможными индикаторами. Когда говорилось, что количество компонентов может быть ограничено, то речь шла немного о других принципах сокращения элементов, но контроллер «умного дома» Arduino довел концепцию оптимизации практически до совершенства. Во-первых, все его датчики функционируют по беспроводному принципу, что избавляет от прокладки многочисленных сетей. Во-вторых, для непосредственного управления контроллером используются не традиционные блоки с операторскими панелями, а удобная и современная веб-страница, которая доступна и в качестве мобильного приложения. Что касается самих датчиков, то они представлены устройствами, фиксирующими данные потребления энергии, параметры влажности и температуры, открытие дверей и т. д.

Контроллеры Siemens

Немецкие управляющие контроллеры в основном ассоциируются с автоматизацией процессов в промышленности. Однако, недавно появилась весьма интересная линейка LOGO, в которой представлены системы для «умного дома». Компания при разработке данных комплексов придерживалась традиционного направления, предложив на выходе двухкомпонентную модель. Первичный модуль формирует инфраструктуру ввода-вывода информации, имеет в составе клавиатуру и дисплей. Второй модуль позволяет работать с контроллером через проводной интерфейс, то есть загружать программы с помощью компьютера. Для самостоятельной разработки рабочих режимов производитель предлагает и специальную программу - Soft Comfort. Если система используется как центральный контроллер «умного дома», то для нее вполне можно самостоятельно создавать алгоритмы управления и рабочие схемы. В плане производительности и функциональных возможностей модели этого семейства отличаются гибкостью. Дело в том, что каждую версию контроллера LOGO можно модифицировать посредством введения новых подсистем и модулей, которые и повысят эксплуатационные качества аппаратуры.

Плюсы и минусы контроллеров для «умного дома»

К бесспорным достоинствам контроллеров этого типа можно отметить эффективное решение задач по управлению инжинирингом, мультимедиа и другой бытовой техникой. Действительно, интеллектуальные способности даже простых комплектов дают массу преимуществ рядовым домовладельцам, избавляя их от рутинных действий. В качестве примера достаточно привести типовой Ethernet-контроллер. «Умный дом» под его управлением с помощью сетевых интерфейсов сводится в единую информационную панель, через которую хозяин может отслеживать все необходимые рабочие показатели и данные об эксплуатируемых компонентах. Конечно, есть и недостатки у такого рода контроллеров. К ним относится сложность технической реализации с подключением и введением в пользование, зачастую непростое обслуживание и, конечно, существенная стоимость.

Заключение

Хотя многих потенциальных пользователей управляющих систем «умного дома» настораживает их многокомпонентность и громоздкость, с отдельными их элементами они давно знакомы. Например, электроника в современных котлах, холодильниках, акустических наборах и осветительных приборах нередко действует на тех же принципах. Более того, многие неосознанно делают тот же контроллер для «умного дома» своими руками, когда устанавливают систему безопасности на датчиках и модуле GSM. Только если в случае с охранными комплексами центром выступает панель, связывающая, например, сенсоры движения и детекторы дыма, то рассматриваемые контроллеры обслуживают весь спектр бытовых устройств, которые в принципе поддаются автоматическому управлению. Другое дело, что второй вариант оказывается более требовательным в части энергоснабжения, сложнее в реализации и эксплуатации.

Загородный коттедж на стадии отделки, кабель уже разведен «под автоматизацию»

Ремонтно-строительные работы всегда должны выполняться с «привязкой» к будущему. Дальнейшие планы по обустройству жилья, вид и количество используемого оборудования, возможность простого изменения параметров помещения ввиду новых обстоятельств (например, рождения ребенка) – все это учитывается заранее, еще на стадии проекта, тем самым экономя время и средства. В значительной степени это касается частных загородных домов.

«Умный дом» — система интеллектуального управления , объединяющая инженерные сети и электрооборудование дома. В последние годы системы «умный дом» у всех на слуху – при проведении коммуникаций в коттедже все чаще владелец рассматривает возможность добавить функции автоматизации. Это удобно, современно, позволяет экономить энергоресурсы и предоставляет высокий уровень безопасности. Однако внедрение такой системы не ограничивается банальной покупкой и установкой отдельных интеллектуальных приборов. Чайник или тостер со смарт-функциями хороши сами по себе. Но речь идет о большем.

Проект «Умный дом» для дома или большой квартиры рекомендуется делать на основе «проводной» системы домашней автоматизации. Такая система подразумевает наличие специфической электропроводки, посредством которой все инженерные системы, электроприборы, видеокамеры, датчики соединяются в единую сеть. Поэтому его успешная реализация также должна начинаться и продумываться в деталях еще на стадии строительства или капитального ремонта здания.

Это не означает, что «умную» систему вообще нельзя установить без штробления стен в доме с классической электропроводкой. Для этого существуют отдельные интеллектуальные устройства и беспроводные решения, позволяющие соединить их в единую сеть, но при большом количестве устройств и большой площади их размещения беспроводные решения могут работать нестабильно. Функционал такой «облегченной» системы будет значительно отставать от полноценного «проводного» умного дома.

Что собой представляет такая электросеть? В чем ее преимущества? На самом ли деле это выгодно и что учесть для наилучшего результата?

Как выглядит электропроводка в системе «Умный дом»?

Сразу стоит оговориться, что для под «Умный дом» необходим детальный проект – исполнительная документация для монтажа кабеля, в которой обозначено расположение кабеля, сделаны схемы электрических щитов и «привязки» всех элементов. Зачастую при классической электрике электромонтажник сам решает, как организовать электропроводку. В «Умном доме» все решения принимаются на этапе проектирования, а монтаж происходит строго по проекту.

Проект «умного дома» содержит полную рабочую документацию для электромонтажа

С точки зрения электрозащиты проект «Умного дома» имеет все привычные атрибуты современной классической проводки: . Что касается соединения конечного оборудования с выключателями, есть один важный нюанс. В простой электросети любой прибор, допустим, лампочка или их группа напрямую подключены кабелем питания к выключателю. Прерывая или замыкая цепь, он включает или выключает свет. В более сложной реализации может использоваться несколько управляющих элементов для возможности отключения из разных мест. Но суть остается прежней. Один провод через выключатель (или через каждый из них, если их несколько) идет к лампочке.

Наглядное представление классической схемы электрики

В отличие от этого в проекте «Умного дома» система проводов подразумевает использование двух типов линий:

• силовой (220 Вольт для питания электрооборудования);
• информационной (слаботочной).

Каждый из этих кабелей (один от прибора, а второй от выключателя) подключается к , в котором находятся модули системы автоматизации. Сигнал от выключателя по слаботочному информационному проводу попадает на расположенные в щитке контроллеры. Они обрабатывают этот сигнал и по второму – силовому проводу – подают питание на электрооборудование. Таким образом, в «умной» системе управление приборами происходит опосредовано – через контроллеры. Их логику работы можно запрограммировать нужным образом, например, чтобы включать освещение сразу, с задержкой или по сигналу с датчика. Так достигается необходимый уровень автоматизации.

В системе автоматизации нагрузки подключаются не через выключатели, а напрямую в щит

В чем выгоды и преимущества интеллектуальной электропроводки?

Очевидной выгодой от использования такой проводки в проекте «Умного дома» является возможность автоматизации и удобства управления любым количеством разнообразных приборов (под приборами здесь понимаем светильники, AV-технику и подобное). Есть и еще кое-что.

На первый взгляд может показаться, что для реализации проекта «Умного дома» потребуется в несколько раз больше кабеля, чем для классической проводки. Но это не так по двум причинам:

• слаботочный информационный кабель (шина) проходит через все выключатели дома, соединяя их с модулями автоматики в щитке – таким образом, его длина больше зависит от размеров помещения, чем от количества ламп, датчиков и других приборов (но при выбранной топологии типа «звезда» все будет наоборот).
• силовой провод проходит от щитка к каждому прибору или их группе, минуя выключатели, отвечающие за их работу, поэтому его длина оказывается меньше длины такого же кабеля при классической разводке.

Таким образом, «умная» электропроводка является вполне рациональным решением, не требующим необоснованно много кабелей силового и информационного назначения . В некотором смысле она проще, поскольку отсутствуют «петли» провода питания от щитка к выключателю, а затем к люстре или другим приборам. Информационная же шина одна для всех устройств «Умного дома».

Остается один важный вопрос, на который нужно ответить, желая создать свой проект «Умного дома»: «Какой вид информационного кабеля (шины) использовать и какой будет геометрия его подключения к многочисленным устройствам?»

Вид и топология информационной шины интеллектуальных систем

Основополагающими в данном вопросе будут два фактора, от которых и будет зависеть, какой именно тип шины заложить в проект, и какой конфигурации при его прокладке нужно придерживаться:

• На сегодняшний день существует большое количество производителей, предлагающих свои протоколы автоматизации. Creston, KNX, HDL, Teletask, Vantage – это далеко не полный перечень всего, что доступно на рынке «умных» систем. Для интернета, телевидения и телефонии используют разные провода, в зависимости от поставщика услуги и других факторов. Подобным образом для большинства протоколов автоматизации необходим «свой» тип информационной шины, что должно учитываться еще на стадии проекта.
• Как именно пролягут провода – топология сети – будет зависеть от вида внедряемой системы. Существует понятие децентрализованных систем, каждый элемент которых для обработки поступающих сигналов имеет интеллектуальные функции. В таком «Умном доме» нет необходимости направлять потоки команд на центральный процессор. В другом же случае сигналы со всех выключателей необходимо сначала завести в «сердце» системы, и только затем – на исполнительные устройства.

В ряде ситуаций одинаковый тип системы от разных производителей (например, децентрализованной от HDL и KNX) может иметь одинаковую разводку кабеля. Что касается применения открытых стандартов (например, типа KNX), то здесь в изменении геометрии кабеля при использовании оборудования других производителей нет необходимости.

Хотя все это должно учитываться еще на стадии создания проекта «Умного дома», это не является ограничением в использовании «гибридных» систем – когда применяются разные протоколы автоматизации или оборудование различных производителей. Иногда это может оказаться самым лучшим решением для получения максимальной эффективности. Просто все должно быть предусмотрено заранее.

Протокол автоматизации KNX поддерживает различные среды передачи данных, включая IP и радиоканал. Но чаще всего применяют специальную проводную шину, к которой и подсоединяют все оборудование. Геометрия подключения устройств может иметь вид:

• линии;
• дерева;
• звезды.

При этом возможно совмещение этих типов. Один сегмент, который является простейшим элементом топологии, включает до 64 узлов. Максимальное количество сегментов, объединенных в одну линию, составляет четыре. До 15 линий объединяются в одну область. В свою очередь до 15 областей могут объединяться на верхнем уровне системы. Таким образом, размер системы исчисляется количеством возможных устройств, равным: 64 узла * 4 сегмента * 15 линий * 15 областей = 57600 штук.

Что касается размеров помещений, в которых может быть реализован проект «Умного дома», они могут быть достаточно большими, так как интеллектуальная проводка KNX имеет максимальное расстояние между экземплярами подключенного оборудования – до 700 м, а длину кабеля в сегменте – до 1000 м.

Система «Умный дом» подразумевает особый рациональный вариант прокладки кабельных трасс , при котором используется промежуточное звено (между управляющим элементом и оборудованием) в виде логических контроллеров. Для поддержания работы и эффективного функционирования такой сети, в зависимости от необходимости, используют и другие устройства. Способы прокладки проводки будут зависеть от поставщика протокола автоматизации, его типа (централизованный или децентрализованный), необходимости использования оборудования других производителей.

Чтобы учесть все эти моменты и обрисовать для себя концепцию будущей системы, лучше всего обсудить эти вопросы с компанией — интегратором Умного дома на самом раннем этапе капитального ремонта или строительства дома. Тогда ваше здание будет полностью готово для того чтобы не только стать «умным» сейчас, но и легко адаптироваться к изменяющимся условиям, требующим добавления, удаления или изменения конфигурации интеллектуальных устройств.