Управление организацией при помощи системы умный дом. Универсальный выключатель: управление светом, климатом и другими функциями умного дома. Распространённые марки контроллеров

Управление умным домом с компьютера

3.3 (66.67%) 3 votes

Жители квартир и домов тратят много времени на регулирование множества процессов в своем жилье: включение и выключение электроприборов и света, видеонаблюдение. Однако не все знают, что эти и другие процессы можно автоматизировать, управляя соответствующей техникой с обыкновенного настольного компьютера, который есть у каждого.

Управление домом с компьютера - идея логичная. А появилась она даже до начала массовых продаж в магазинах комплексов автоматизации. Таким образом, сконструировать «умный дом» своими руками теперь может каждый владелец жилья – компьютер в этой системе выступает ключевым узлом. Установить его можно непосредственно в комнате или в отдельном шкафу.

Пользовательский компьютер выполнит все «умные» функции, а сигнал с внешних датчиков проходит по стандартным каналам TCP/IP или USB. Удобство создания такого узла объясняется еще и тем, что больше половины производителей выпускают технику на основе проводного подключения, которая снабжена адаптерами (чтобы подключить ее к компьютеру или ноутбуку). Возможный вариант работы с аналоговыми или же цифровыми сигналами - модуль для вывода и ввода, подключающийся посредством USB. Возможности такого устройства недостаточны, а сама автоматика подойдет для сигналов, имеющих уровень 0-5 вольт. Чтобы преобразовать полученный сигнал, в таком комплексе используются формирователи и преобразователи.

Управление домом с компьютера

Преимущества и недостатки

Пользователям компьютеров умный дом на базе ПК кажется перспективной идеей по следующим причинам:

• доступность узла для интеллектуального управления. У владельцев домов дома присутствует хотя бы один компьютер, а при необходимости под эти цели покупается даже бюджетный нетбук;
• доступная стоимость модулей для ввода и вывода (сравнительно с устройствами, которые используются с промышленными контроллерами);
• у него нет ограничений по количеству подключенных приборов (в готовых комплектах обычно присутствует малое количество техники для контроля над светом и безопасностью, а контроллер не рассчитан на множество приборов). Собрав умный дом собственноручно, вы сможете настроить его на выполнение нужных для вас опций, а также удобный способ управления, будь то голосовые команды или смартфон;
• возможность составить сложный комплекс с широким набором функций.

Не стоит забывать о возможных недостатках системы, среди которых выделяют следующие:

• необходимость подбора надежного узла (непосредственно компьютера) с достаточно надежной операционной системой и широким функционалом;
• зависимость составляющих комплекса от ноутбука, который по ходу использования ломается по причине механической поломки, износа или отключения света;
• необходимость собственноручного планирования схем и воплощение их в жизнь.

Технологии управления

Управление домом с компьютера сложно представить без контроля над электропитанием. Для воплощения этой технологии специалисты рекомендуют использовать 1-wire фирмы Maxim/Dallas. Такая технология используется в промышленных и бытовых системах и хорошо там себя зарекомендовала.

Кроме того, с компьютера удобно управлять и контролировать охранный комплекс - в удаленном режиме можно просматривать данные с видеокамер и информацию с датчиков, чтобы узнать, как ведут себя дети или животные, а также увидеть, не было ли несанкционированного проникновения в квартиру. Помимо компьютера, для реализации этой идеи понадобятся видеокамеры с датчиками движения или открытия дверей, которые можно подключить к технике через USB-разъем. Если вас беспокоит стандартное ограничение длины провода в 5 м, купите активный длинный кабель или свяжите провода через специальные хабы, имеющие внешнее питание (возможны другие варианты).

Чтобы научить систему «умного дома» понимать владельца и даже разговаривать с ним, можно воспользоваться самым доступным методом и приспособить под потребности функционал распознавания речи от компании Google. Миллионы людей по всему миру уже оценили его достойный уровень голосового перевода и поиска.

Технологии управления умным домом с компьютера

Для координации и управления системой при помощи компьютера лучше всего написать отдельную программу для всех ее компонентов или воспользоваться готовыми решениями (Ardublock). Эта программная среда для автоматизации техники идет в комплекте с некоторыми наборами электроники. Помимо управления сигнализацией и электричеством, такая программа сможет:

• управлять состоянием электроприборов (подключать и отключать технику через «умную» розетку, программировать время включения и режим работы);
• замерять и контролировать постоянную температуру в доме.

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.

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.

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.