Система управления умным домом своими руками. Оборудование для умного дома

Сегодня существует множество элементов системы управления электричеством – разнообразные , датчики температуры, движения и звука. В единой связке с внутренней электропроводкой дома или квартиры, они способны автоматизировать процессы включения/выключения света, отопления, контролировать работу некоторых бытовых приборов с учетом временных режимов. Но при этом не будет централизованной системы управления, то есть, Вы не сможете управлять светом и другими потребителями с единого устройства.

Тем и хороша система умный дом, ведь с помощью нее можно управлять всеми потребителями, подключенными к проводке, при помощи одного устройства – мобильного (планшет, смартфон, пульт ДУ) и/или стационарного (компьютер/ноутбук, графический интерфейс системы). При этом все датчики и реле также присутствуют в системе и производят управление электропитанием в автоматическом режиме.

Кроме элементарных бытовых потребителей, интеллектуальный (умный) дом может производить контроль и управление за системами связи, пожаротушения, охранных сигнализаций, телефонных линий и многим другим, включая инженерные коммуникации.

Однако, для полного контроля бытовых приборов, например, регулирование режимов кондиционера или холодильника, в самих приборах должен быть специальный разъем, по средствам которого производится подключение к электронному логическому контроллеру системы управления. Далее рассмотрим те основы, которые дадут Вам понятие о системе умный дом, ее принципе работы и составных элементах.

Составляющие элементы системы умный дом

Прежде всего, стоит заметить, что на сегодня появилось множество модификаций и комплектаций, в которых система управления умный дом может быть выполнена. Множество производителей предоставляют комплекты системы со встроенными Wi-Fi и/или Bluetooth передатчиками (модулями связи), вшитыми в контроллер, по средствам которых можно управлять системой беспроводным способом через мобильное устройство в пределах квартиры/дома.

Разновидность архитектуры системы умный дом

Имеются модификации, в которых управление происходит через интерфейс Ethernet (проводным способом, через ); к ним дополнительно нужно подключать коммутаторы и Wi-Fi роутеры для беспроводного управления, если они не встроены в контроллер. Что касается ручных выключателей, то они также могут подключаться к центральному контроллеру беспроводным способом или через электропроводку. В общем, имеется разнообразное оборудование для системы умный дом, и система состоит из таких элементов:

• контроллер умного дома (главный и дискретные модуляторы ввода-вывода);
• модули расширения и связи (коммутаторы, роутеры, GPS/GPRS модули);
• элементы коммутации электрической цепи (реле, диммеры, блоки питания);
• измерительные приборы, датчики и сенсоры (движения, температуры, света и др.);
• элементы управления системой (пульты, сенсорные панели, КПК, планшеты);
• исполнительные механизмы (клапаны воды, вентиляции, газа, ролеты и т. д.).

При выборе оборудования также важно учесть, какой протокол (способ) передачи данных системы «Умный дом» используется. Например, распространенный протокол EIB\KNX, использует в качестве передачи данных компьютерные сети, радиоканалы, силовые электрические сети. Имеется и протокол X10, который для передачи данных использует бытовую сеть переменного тока 230 В: устройства обмениваются сигналом, поданным в момент перехода переменного тока через нулевое значение. Такие сигналы представляют собой радиочастотные импульсы в 120 кГц, длительностью 1 мс.

Что такое контроллер для системы умный дом.?

Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.

В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).

Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.

Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)

Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.

Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.

Региональный контроллер , дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.

Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet

Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.

Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.

Что такое модули расширения и связи для системы умный дом.?

Модули расширения – это устройства, подключаемые к контроллеру и расширяющие его функциональность. Отчасти переходники, двоители-троители и измерительные приборы также являются модулями расширения. Такие устройства могут быть встроенными в контроллер, подключаемыми отдельно через специально предназначенный разъем или общий разъем Ethernet, USB и другие интерфейсы. По причине того, что компании производители систем умный дом используют различные системы шифрования передачи данных, при выборе модуля расширения важно обратить внимание на его совместимость, если контроллер приобретен другого производителя.

Справа — контроллеры системы умный дом со встроенными модулями беспроводной передачи данных

Модули расширения связи для системы умный дом представляют собой устройства передачи данных беспроводным или проводным способом. К первым относятся всем известные Wi-Fi роутеры, которые подключаются к контроллеру так же, как и к компьютеру, через Ethernet или USB (есть и специально «заточенные» фирменные модули со своей системой подключения). Реже используются отдельно подключаемые GSM/GPRS модули (так как обычно они встроенные), с помощью которых система умный дом может связываться с хозяином через СМС-оповещения на его номер телефона. Существуют модули беспроводной связи Bluetooth (радиосигнал) и ИК (передача по средствам инфракрасного луча).

Модули беспроводной связи GSM и Wi-Fi; коммутатор для проводной сети Ethernet

Для проводного способа расширения связи используются коммутаторы – устройства, которыми подключают несколько клиентов (компьютеров, контроллеров и других интеллектуальных устройств) в одну локальную сеть. Они необходимы при устройстве децентрализованной системы умного дома, когда имеется несколько региональных контроллеров, а также для создания общей сети с компьютерами и другими интеллектуальными устройствами, использующими соответствующие интерфейсы. При большом расстоянии передачи сигнала, для его усиления применяются специальные цифровые усилители – репитеры.

Модули расширения функциональности системы умный дом имеют самый разнообразный функционал, и, как правило, подключаются в общий или специальный разъем интерфейса. Они расширяют перечень функций контроллера, например, модуль голосовых сообщений дает возможность руководить системой по средствам звуковых (голосовых) команд. Также имеется возможность сделать так, чтобы система управления умный дом воспроизводила звуковые сообщения (приветствия, предупреждения, поздравления и др.) на динамики.

Модули расширения для управления сложными механизмами, шаговыми двигателями и т. д.

Также стоит отметить расширение функционала по средствам модулей-переходников, которыми можно добиться совместимости различных стандартов устройств. Специальные модули управления предназначены для контроля различных специфических приборов (двигателей, механизмов открытия/закрытия дверей, клапанов вентиляции; многое другое) и элементов коммутации электрической цепи. Так, контроллер умного дома не имеет власти над силовыми защитными автоматами (пробки, автоматические выключатели), а при подключении модуля управления автоматами и использования управляемых автоматов, функция их включения/выключения по средствам контроллера становится доступной. Для подключения к системе умного дома регуляторов освещения (диммеров – см. ниже) также необходимы специальные модули расширения.

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

Под понятием коммутации электрической цепи стоит понимать замыкание/размыкание ее, а также регулирование напряжения и других параметров электрического тока. Регуляторы напряжения (освещения), преобразователи/трансформаторы, блоки питания, автоматические выключатели и реле – все это элементы коммутации, без которых монтаж системы умный дом (как и любой электропроводной системы), выполнен не может быть. Они могут иметь встроенную защиту от перегрузки сети и короткого замыкания и срабатывают, размыкая цепь, таким образом, выполняя защитную функцию.

Простая схема системы умный дом с контроллером, элементами коммутации (управления) электрической цепи и элементарные потребители (в данном случае — лампы освещения)

Автоматические выключатели предназначены для предохранения электропроводки от перегрузки или замыкания. Они подбираются по мощности, на которую рассчитана контролируемая ими линия электропроводки. Для системы умный дом существуют как обыкновенные ручные, так и управляемые автоматические выключатели.

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

Первые имеют в своей конструкции механизм, который при нагревании вследствие перегрузки размыкает цепь, а также могут быть выключены вручную. Контролируемые же автоматы имеют специальный интерфейсный выход на модуль управления, через который главный контроллер и хозяин может ими управлять дистанционно, не заглядывая в щитовую вообще.

Реле и релейные блоки – это элементы управления силовыми цепями при помощи подаваемого сигнала от контроллера. Сигнал может выглядеть в виде тока небольшой мощности, как правило 24 В (опять-таки, единого стандарта нет, есть разные системы и производители) или другого сигнал.

На изображении — электромагнитные реле для контроля одной и несколькими линиями силовой цепи

В отличие от автоматических выключателей, реле не имеют защиты и механизм замыкания/размыкания цепи выглядит противоположно: при подачи управляющего напряжения на электромагнитную часть, последняя приводит в действие якорь и механическим влиянием замыкает контакты силовой цепи питания (220 В). Самое элементарное реле управления одной силовой линией фазы имеет три входа и один выход: ноль и фаза управления электромагнитом (24 В которые), вход фазы силовой (220 В) от защитного автоматического выключателя и выход ее на потребитель.

Регуляторы напряжения (освещения) применяются в основном для контролирования подаваемой мощности и напряжения тока для осветительных приборов. В основе таких регуляторов лежит элемент цепи – реостат, прибор для регулирования освещения. Для обыкновенной цепи питания представляет собой механизм с ползунком, заключенный в коробку с габаритами выключателя и имеет также функцию вкл/выкл.

Диммер, управляемый вручную (справа) и дистанционно (слева)

Нового образца система управления умный дом группами освещения вмещает в себе прибор, именуемый диммером (подключают его к контроллеру также через специальный модуль управления). Этот прибор рассчитан на управление одной или несколькими группами питания освещения и управляется при помощи контроллера в автоматическом режиме или дистанционно хозяином, что есть удобно. Еще преимущество диммера – через него контроллер может контролировать яркость освещения, руководствуясь данными про уровень освещенности, полученными из датчиков света.

Блоки питания, трансформаторы, преобразователи – это сложной архитектуры приборы, которые предназначены для изменения параметров электрического тока при необходимости на том или ином участке цепи или на всей цепи.

Блок питания с 220 В на 12 В

Применяют их в связи с тем, что некоторые потребители рассчитаны на другие характеристики тока, нежели переменного 220 В/50 Гц, подаваемые в быту в СНГ и Европе. К примеру, взять то же освещение: есть специальные люминесцентные, неоновые и другие высокодекоративного освещения, которые работают от 10/12/24 В постоянного тока. Для того чтобы добиться таких характеристик, на соответственный участок цепи монтируют блок питания 220-10В, 220-12В, 220-24В. Такие устройства могут работать в одном режиме, например 220-24В, или во всех трех, вышеперечисленных.

Что такое измерительные приборы, датчики и сенсоры в системе умный дом.?

Эти устройства – как органы обоняния и осязания для человека: они дают представление о происходящем в окружающей среде. Благодаря современным измерительным приборам, датчикам и сенсорам (коих разнообразие на сегодня очень велико), на контроллер системы умный дом поступают данные о температуре, влажности, степени освещенности и атмосферном давлении снаружи и внутри помещения.

На рисунке датчики с элементарными функциями

Имеются контрольно-измерительные приборы для контроля состояния инженерных коммуникаций: давления и учета расхода воды и утечки газа с электронным интерфейсом, позволяющим передавать эти данные интеллектуальной системе умного дома, которая будет строить отчеты и отправлять их хозяину.

Датчики и сенсоры аналоговые традиционного образца используют в качестве передачи данных низковольтный ток до 24 В, как правило, и электрическую проводку малого сечения в качестве среды передачи. К примеру, самый элементарный датчик света содержит фотоэлемент с входом и выходом, через который проходит фаза низковольтного тока. Этот фотоэлемент меняет сопротивление при попадании на него света, таким образом, выдавая различные параметры тока в разное время суток.

На рисунке — элементарные аналоговые датчики, реагирующие на бытовой и углекислый газы

Контроллер получает эти значения, обрабатывает их и, соответственно, посылает сигнал о включении/выключении групп осветительных приборов, а также регулировании уровня освещения (при наличии диммера). Примерно аналогичная система, только с разными рабочими элементами, имеется в датчиках контроля температуры (на основании их данных интеллектуальная система умный дом управляет обогревом), движения и шума (свет, сигнализация), утечки газа и воды (управление клапанами, перекрывающими газ и воду) и многое другое.

Датчики и сенсоры цифровые нового поколения имеют расширенный функционал и являются интеллектуальными устройствами. Например, современные многофункциональные датчики движения, способны не просто выводить данные на контроллер в двух параметрах: 1 («да», есть движение) или 0 («нет», нет движения).

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

Они способны измерять расстояние от датчика до движущейся цели, засекать задержки при передвижении объекта и многое другое. Все это обрабатывается встроенным в датчик микропроцессором и подается на контроллер в виде цифровых сигналов. Стоит отличать датчики от контрольно-измерительных приборов: датчики и сенсоры засекают события, а контрольно-измерительные приборы засекают физические величины измеряемого тела, объекта (скорость, вес, оббьем и т. д.).

Контрольно-измерительные приборы – это более сложные в отличие от простых аналоговых сенсоров аппараты, которые вмещают в себе новые технологии умный дом и контролируют широкий диапазон параметров, предоставляют их физические единицы измерения. Цифровые барометры, счетчики воды и газа, того же напряжения – все это контрольно-измерительные приборы.

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

В отличие от аналоговых приборов и датчиков, современные цифровые, имеют собственную систему вычисления на основе простого микропроцессора; они обрабатывают сигналы и в готовом виде подают данные на контроллер умного дома, тем самым частично разгружая его процессор. В качестве среды передачи данных цифровые контрольно-измерительные приборы и датчики используют специальный интерфейс.

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.

Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами

Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.

На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом

Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.

Проводной локальный способ управления , в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

В отличии от реле, которые отчасти можно назвать исполнительными элементами (подача команды – реле замыкает/размыкает цепь), исполнительные механизмы, которыми руководит интеллектуальное оборудование для системы умный дом, являются сложными электромеханическими изделиями, приборами, рассчитанными на испытание высоких механических нагрузок.

На изображении можно наблюдать объекты, в которые могут быть встроенные исполнительные механизмы системы умный дом

Рабочий орган более сложных приборов (приводов открытия/ закрытия ворот, жалюзей и т. д.) – это двигатель, у менее сложных (клапанов, замков) – сердечник, приводящийся в движение электромагнитом. Управляются в большинстве от низковольтного тока до 24 В включительно, но есть и высокомощные приводы, рассчитанные на 220 В.

Электромеханические приводы открытия/закрытия ворот, калиток, дверей, окон, жалюзей и штор; встроенные в мебель электромеханические детали, делающие ее моторизированной. В комплекте они могут иметь интерфейс подключения и пульт ДУ.

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

В продвинутых моделях приводов имеются элементарные системы автоматизированного управления: встроенные датчики и возможности настройки скоростей и крайних положений открытия/закрытия. Сегодня чаще всего встречаются автономные приводы для штор и жалюзей, которыми не управляет интеллектуальная система умный дом: управляемые с пульта инфракрасного передатчика, и не имеющие никакой связи с контроллером умного дома. Тем не менее, такие устройства тоже считаются отдельными элементами умного дома.

Клапаны низкого, среднего и высокого давления – это более простые механизмы для управления водопроводными сетями (в т. ч. и пожаротушения), газовыми трубами и вентиляцией. Клапаны применяются в системах контроля: газовые – в системах контроля за газом, водные – контроль водообеспечения, предотвращения затопления и пожаротушения.

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

Очень полезно для здоровья, и стоит отметить систему вентиляционных клапанов, которая срабатывает от датчиков углекислого газа (CO2). Система выветривает вредный для человека газ и создает благоприятный микроклимат. К подобным элементарным механизмам можно отнести электромагнитные замки и другие элементы контроля доступа в помещение, входящие в систему безопасности умного дома. Такие устройства в основном не имеют микропроцессоров, имеют только два положения: открыто и закрыто.

Иметь дом за городом – мечта каждого. Поэтому каждая семья, имея финансовые возможности, старается приобрести или построить жилье, которое бы соответствовало современным стандартам проживания. В последнее время огромной популярностью пользуются проекты «умный дом». Они не только позволяют грамотно распланировать пространство, но и гарантируют владельцам максимальный комфорт и удобство.

Общие характеристики

«Умный дом» представляет собой жилье будущего, в котором работа и контроль всех систем осуществляется автоматизировано, обеспечивая помещение высоким уровнем безопасности и всеми необходимыми условиями для проживания. В таких домах полностью исключены трудозатраты на управление, так как установка температурного режима, освещения и прочего выполняется не вручную. Помимо этого, здание оборудуется специальными мониторами с датчиками, которые могут заранее определить потенциальные угрозы как для собственных систем, так и самих жильцов.

При перебоях в электропитании, неисправностях в работе отопления, задымлении и несанкционированном проникновении установка мгновенно оповещает хозяев и самостоятельно устраняет проблемы.

Главным преимуществом умного дома считается то, что его гибкие системы управления позволяют существенно экономить затраты энергоресурсов, так как при отсутствии жильцов все приборы включаются на экономичный режим. Благодаря заложенным программам такая установка исправно выполнит все поручения хозяев, часто предсказывая их самостоятельно. Поэтому можно сказать, что после монтажа подобного новшества в жилье появляется «нештатный дворецкий». Единственный минус установки – высокая цена, но она себя со временем оправдывает.

Виды

Чтобы сделать загородный дом максимально комфортным, многие владельцы устанавливают систему «умный дом», которая помогает не только экономить ресурсы энергии, но и драгоценное время, выполняя автоматизированное управление всеми коммуникациями и развлекательными центрами. В зависимости от того, какие функции и возможности имеются в установке, ее подразделяют на несколько видов.

Проводная

Состоит из выключателей, датчиков и устройства контроля климатом. Все оборудование управляется при помощи проводной панели, на которую поступают сигналы. Она располагается в главном щите и к ней подводятся кабели. К достоинствам проводной установки относят высокую надежность, а также большую скорость клика. После нажатия кнопки происходит запуск программы без задержки, что избавляет жильцов от долгого ожидания, сценарии при правильном монтаже не «подвисают». Кроме этого, управляющие элементы характеризуются красивым дизайном. Они, как правило, оснащены «умными» выключателями и разнообразными системами интеграции.

Благодаря проводному «умному дому» намного проще настраивать температурный режим в комнатах, а также управлять видео- и аудиорумом. Он служит долгий срок, так как в устройствах отсутствуют батарейки, требующие постоянной замены. Выключатели в данном случае используются пожаробезопасные и слаботочные. Чтобы система работала надежно, перед ее монтажом необходимо заранее подобрать место расположения панели и туда вывести кабели.

Если загородный дом построен из дерева, то хозяевам нужно предварительно согласовать проект и подготовить место под электропроводку.

Проводное устройство также рекомендуется устанавливать в процессе ремонта жилья, когда еще проводка не сделана по классической схеме. В готовом здании это сделать будет проблематично. Для монтажа обычно используют большой щит размером в ширину до 60 см и в высоту до 150 см. Установочные работы лучше всего осуществлять при помощи опытных специалистов, так как оборудование стоит дорого и малейшая ошибка может повлечь целый ряд неприятностей.

Беспроводная

В отличие от предыдущего варианта, в этой системе исполнительный сигнал передается к работающим устройствам не по проводке, а по выделенному радиоканалу. Это позволяет значительно сэкономить на электропроводке и инсталляции. Такие установки можно размещать в домах с законченным ремонтом и обычной схемой проводки. Благодаря тому, что каждый выключатель «беспроводной», появляется возможность выставлять разные световые эффекты, предварительно программируя функциональные клавиши. Монтаж этих систем не требует подготовки проекта, поэтому идеально подходит для деревянных построек, да и цена его вполне доступная.

Беспроводной «умный дом», работающий от радиоканала, напрямую зависит от качества связи, поэтому различные помехи от телефонов и электроприборов могут негативно сказаться на его функциональности. Помимо этого, качество радиосвязи также зависит от строительного материала стен, и если проводка слишком разбросана по стенам, то уровень сигнала будет минимальным. В том случае, когда система управляется на батарейках, то их следует регулярно менять, иначе в самый неподходящий момент что-то может не сработать.

Некоторые беспроводные системы состоят из радиоаппаратуры, которая питается от переменного электричества, поэтому для них нужно прокладывать нулевой провод. Чтобы избежать проблем с монтажом такой установки, рекомендуется сразу закладывать дополнительно нулевой провод под выключатель. Его ставят в коробку. Минусом устройства считается и то, что в нем трудно наладить стабильную функциональность, так как в доме придется управлять не только обогревом полов и освещением. Кроме этого, безопасность установки низкая и «хакеры», прилагая сигнал внешней связи, могут быстро ее вывести из строя.

Централизованная

Ее принцип работы основан на режимах программирования, которые поступают из единого логического модуля. Как правило, устройство представлено контроллером, имеющим много выходов. В контроллер предварительно загружают уникальную программу, отвечающую за управление коммуникационными системами и исполнительными устройствами. Благодаря таким технологиям удается применять огромный выбор сложных сценариев и любого оборудования. К преимуществам устройства можно отнести возможность контроля в одном окне, создание сложных задач, учитывая состояние владельцев дома, время суток и лунный цикл. Помимо этого, к системе возможно подключить любой вид оборудования.

Что же касается недостатков, то они тоже имеются. В первую очередь, такой централизованный «умный дом» полностью зависит от человеческого фактора, потому что он работает по программе, написанной программистом, и если с ним будет утерян контакт, то понадобится полностью перепрограммировать всю систему. Во-вторых, при монтаже следует устанавливать качественный контроллер, иначе при выходе из строя он может остановить всю систему. В третьих – это высокая стоимость.

Децентрализованная

Работа «умного дома» в данном случае построена на использовании микропроцессора с энергонезависимой платой. Поэтому данные системы считаются самыми надежными и при неисправности даже одного оборудования вся система будет полноценно продолжать свое функционирование. Установка проста в обслуживании, и если имеется необходимость в создании нового сценария, то для этого просто применяют дополнительный логический блок. На сегодняшний день в продаже можно встретить много децентрализованных систем, отличающихся между собой функционалом и дизайном.

В отличие от предыдущих вариантов, при монтаже установки в щит закладывают много устройств, поэтому рекомендуется отдавать предпочтение хорошо проверенным производителям, иначе в дальнейшем можно столкнуться с их выходом из строя.

Необходимое оборудование

До того как установить в своем загородном жилье систему «умный дом», необходимо создать правильный проект и приобрести все необходимые устройства.

В зависимости от личных предпочтений комплект оборудования может быть различным, при этом минимальный набор должен состоять из:

• сенсорной системы;
• регулировки, с помощью которой техника и освещение будет включаться и выключаться;
• мониторов, где будет происходить видеонаблюдение;
• сигнализации;
• контроллера;
• программы-приложения для смартфонов, содержащей необходимые гаджеты;
• облачных сетевых каналов, упрощающих подключение и управление приборами.

Как установить и настроить?

Установка «умного дома» вполне доступна своими руками, но так как монтаж и технология требуют правильного исполнения, то лучше всего обратиться за помощью к специалистам. Подрядная организация начнет с определения особенностей объекта, потом предложит самый подходящий проект. После проектирования составится смета, в которую будут включены устройства управления и схема системы.

Если же хозяин дома уверен в своих способностях и сможет сделать монтаж самостоятельно, то ему необходимо выполнить следующие этапы.

• До начала ремонтных работ в жилье следует проложить сеть кабелей и установить серверный шкаф, стойки под него и все закрыть монтажными коробками. В техническом помещении нужно разместить оборудование для электрического снабжения, выключатель, и подключить автоматику к модулям.
• После того как ремонт помещений завершен, можно установить акустические колонки и систему управления, подсоединяя сенсорные панели. Далее следует осуществить тестовую настройку системы.
• Завершающим этапом станет окончательная настройка техники и проведение испытательных работ, после чего установка вводится в эксплуатацию. При правильном выполнении проектирования и монтажа система «умный дом» начнет эффективно функционировать и наполнит интерьер жилья гармонией и комфортом. Чтобы ее надежно спрятать от посторонних глаз, еще на стадии отделки комнаты понадобится умело скрыть вспомогательное оборудование и проводку.

Из вышеописанного можно сделать вывод, что установка «умного дома» трудоемкая, так как большая часть времени отводится на создание проекта и монтаж оборудования. При этом скорость работы зависит от количества установок, материала стен и площади жилья. Обычно весь процесс занимает до двух недель, включая сценарное программирование.

Системы управления

Обычно в современных городских квартирах и домах за городом используются системы очищения, кондиционирования воздуха, освещения, а также устанавливается охранная сигнализация и видеоаудиотехника. Поэтому оборудуя свое жилье под «умный дом», у его владельцев появляется уникальная возможность удобно управлять всем этим «оркестром». Чтобы автоматизация происходила быстро и без сбоев, такую установку подразделяют на подсистемы: безопасность, климат-контроль, освещение, мультирум и домашний кинотеатр. Каждая из них характеризуется своим видом управления.

Освещение

Группы или отдельные светильники могут работать в разном режиме, для этого им задается свой уровень освещенности. Контроль осуществляется при помощи пультов, дистанционно имеется возможность задавать иллюзионные сценарии нахождения хозяев в квартире. Управление всеми источниками освещения выполняется единым пультом, при этом можно дополнительно задавать дату, время или определенное событие. Аналогично настраивается и яркость приборов, автоматическое выключение ламп при выходе из помещения.

Климат-контроль

Данная система контролирует приборы, обеспечивающие обогрев, кондиционирование, очищение и вентиляцию воздуха. Благодаря выставленным настройкам техника работает слаженно в заданном режиме. Кроме этого, в некоторых проектах предусмотрено и дистанционное управление климатом, благодаря чему комфортная температура устанавливается до прихода владельцев дома. Вся техника контролируется с единого пульта, где можно управлять отоплением в зависимости от даты, времени и сезона. В помещениях также дополнительно размещаются датчики влажности и температуры, которые срабатывают в определенное время и регулируют климат.

Домашний кинотеатр и мультирум

К этой системе относятся не только плееры и телевизоры, но и сопутствующая техника: шторы, жалюзи и освещение. Благодаря налаженной работе в комнате создается особая атмосфера для просмотров фильмов. Управление бывает как голосовое, так и автоматизированное при помощи нажатия кнопок на пульте.

Система безопасности

Представляет собой уникальное многофункциональное устройство, которое дистанционно управляется и оперативно реагирует на различные тревожные ситуации, включая в том числе пожарную безопасность, сигнализацию и нарушение работ в коммуникациях. Пожарная и охранная сигнализации работают автоматически и включается сразу же после ухода хозяев дома. Ее можно контролировать как при помощи сотового телефона, так и пульта. Дистанционно можно получать сигналы об утечке газа, протечках воды и взломе. Информация мгновенно поступает на мобильный телефон или компьютер.

Устройство «умный дом» идеально подходит как для загородного дома, дачи, так и для квартиры. Так как система стоит дорого и ее монтаж нелегкий, то владельцам жилья, которые хотят осуществить установку самостоятельно, избежать ошибок помогут рекомендации специалистов.

• Нельзя применять оборудование, не соответствующее стилистике комнаты. Разное по дизайну оборудование испортит интерьер помещения, ведь некрасиво, когда в комнате панели расположены в хаотическом порядке и отличаются цветом от декоративной отделки стен. Например, пластиковый белый домофон неуместен на стене с темной поверхностью. Поэтому еще на стадии проектирования таким моментам необходимо уделить особое внимание и приобрести подходящие кейпады и панели. Кроме этого, устройства нужно дополнительно маскировать специальными пластинами или рамками, гармонично сочетающимися с остальными элементами интерьера.
• Не очень хорошей идеей считается и монтаж большого количества управляющих панелей на одной стене. Например, установленные одновременно термостат обогрева пола, климат-контроль, дистанционный пульт мультирума и выключатель не только усложнят управление техникой, но и будут выглядеть громоздко. В итоге «умный дом», наоборот, усложнит жизнь и никак не сделает ее комфортной. Поэтому чтобы этого не допустить, нужно стараться на стенах располагать минимум устройств, отдавая предпочтение только розеткам, выключателям и сенсорным панелям. Что же касается настройки температурного режима в комнатах, то она, как правило, выполняется один раз на сезон, поэтому контрольные панели можно установить только в важных комнатах.
• Многие хозяева жилья предпочитают монтировать «умный дом» только с беспроводным управлением. Конечно, современная жизнь устроена таким образом, что каждый человек не может прожить без планшета или мобильного телефона. Но если полностью положиться на такой способ управления, то можно оказаться зоне риска и потерять контроль над приборами в случае поломки смартфона или отключения интернета. Поэтому эксперты советуют одновременно подключают беспроводные и проводные панели.

Они могут находиться на одном и том же месте, их срок эксплуатации превышает 30 лет. Мобильное же управление выполнится при помощи планшета или телефона. В случае поломки или потери мобильного устройства система легко переустановится на стационарный контроль. Ее трудно сломать и такие панели не разряжаются.

• Умный дом считается сложной системой, в который все составляющие должны работать налажено и согласованно. Поэтому приобретая оборудование от разных производителей, такую гармонию можно нарушить. В результате возникнут проблемы несовместимости техники, и установкой не только трудно станет управлять, но и возможны серьезные сбои в ее работе. Чтобы этого не допустить, необходимо подбирать оборудование, имеющее одинаковые технические показатели и скорость передачи информации. Не рекомендуется также дополнительно использовать вспомогательное программное обеспечение и расширительные шлюзы или инсталляторы, они только усложнят настройки и контроль.
• Профессионалы обычно строят систему «умный дом» на базе программной платформы и оборудования одного производителя, продукция которого хорошо известна на рынке и имеет положительные отзывы. Правильным решением также станет приобретение одной интеграционной платформы, которая предназначена для автоматизированного контроля за климатом, освещением, системами охраны и пожарной безопасности и аудио- и видеотехникой. Она надежна в эксплуатации, ее гарантийное обслуживание составляет до 5 лет, и самое главное, платформа обеспечивает совместимость всех приборов.
• Во время монтажа «умного дома» важно организовать рабочий процесс правильно, применяя специальные программные приложения. При этом нежелательно отдельно создавать сценарии для климата, музыки или света, так как они усложнят управление. Каждый бренд предлагает программы своей разработки, поэтому если их все установить, то на рабочем столе будет трудно найти необходимую закладку. Кроме этого, для настройки потребуется постоянно переключаться с одной программы на другую и регулярно обновлять ПО.
• Упростить задачу поможет установка одного приложения, разработанного для «умного дома». Благодаря ему можно будет за считаные секунды проверять режим устройств, автоматически обновлять версию и быстро находить в списках нужный раздел.
• Чтобы установка радовала комфортными условиями для проживания, ее проектирование лучше всего доверить специалистам, так как малейшая неточность в схемах может нарушить работу системы и вывести из строя дорогое оборудование.

О том, как спроектировать систему Умный дом, смотрите в следующем видео.

Построить умный дом своими руками может быть тяжело человеку, который не имеет специального образования. Конечно, все можно сделать намного проще, купив готовые модули умного дома. Однако лучше создавать систему самостоятельно.

Что такое "умный дом"

Прежде чем начинать работу по самостоятельному созданию различных удобств, надо разобраться, что такое система умный дом и на что она способна.

Умный дом нельзя охарактеризовать двумя-тремя функциями. Для более короткого определения следует сказать, что в такой системе все коммуникации подключены к компьютеру и управляются с его помощью. Система тщательно отслеживает температуру в комнатах дома, наблюдает и фиксирует изображения с видеокамер. С помощью компьютерных технологий можно регулировать свет, температуру пола или батарей, включать различные электроприборы и многое другое.

Степень оснащенности дома различными модулями определяется подключенной комплектацией или же фантазией и творческими умениями мастера.

Почему лучше начинать обустройство такой системы в доме самостоятельно? Потому что при этом хозяин сам сможет регулировать различные модули, усложнять и модифицировать их. Он будет иметь на руках открытый код системы, который сможет исправлять по своему усмотрению. Готовые модули и комплекты не дают такой свободы действий. Они полностью зависят от компании-разработчика.

Еще один плюс самостоятельной разработки в том, что мастер не затратит больших средств ни на установку модулей, ни на ремонт. Если будет поставлен готовый комплект, то любая доработка будет стоить довольно дорого. В придачу, сам комплект тоже станет значительной статьей расходов.

То, что умеет система умный дом, во многом зависит от фантазии ее создателя.

С чего начинать

Начинать обустройство умного дома надо с самых основных вещей.

1. Понадобится компьютер.
2. Придется создать сайт своего дома, где будут отражаться различные функции.
3. Надо будет установить специальный софт (программы). Для этого потребуется уточнить совместимость программного обеспечения с компьютером".
4. Составить схему.
5. Первые подключаемые функции могут быть самыми простыми. Начать можно с системы наблюдения за домом и контролем температуры в помещениях.

Детали обустройства

1. Установка локального сервера на Linux.
2. Настойка сервера Apache.
3. С помощью Linux можно организовать систему видеонаблюдения. Для этого потребуется ZoneMinder.
4. На Apache нужно создать сайт для умного дома.
5. Для наблюдения можно установить различные сигнализации, USB - камеры. Также надо поставить датчики температуры и установить соответствующее ПО.

Это минимальный набор, с которого может начаться обустройство умного дома. Разобравшись в деталях таких операций, можно переходить к более сложным вещам. Для того чтобы недорого создать полноправную систему управления различными коммуникациями и функциями оборудования в помещениях дома, нет необходимости что-то изобретать. В интернете можно найти массу решений для создания комфорта и уюта.

Некоторые мастера уже давно выкладывают свои разработки и предлагают опробовать их пользователям.

Создание сайта своего дома может показаться одним из самых сложных пунктов. На самом деле готовый модуль сайта можно найти сегодня в интернете. Тем, кто хочет заняться разработкой самостоятельно, надо сделать следующее.

1. Разобраться в php и научиться работать с MySQL.
2. В основе системы управления функциями умного дома будут лежать различные скрипты. Их не надо разрабатывать, большинство из них доступны пользователям. Надо только понять последовательность установки.
3. Скрипты будут регулярно работать и обновлять информацию о состоянии системы.
4. Пригодится в работе также библиотека JQuery. С ее помощью можно даже создать отличный внешний вид сайта, не изучая каскадных таблиц стилей.
5. Работу с базами данных можно облегчить, если использовать движок для управления сайтом.

Функции умного дома

Функции и возможности умного дома почти безграничны. Поэтому рассмотреть придется только некоторые из них.

Свет можно регулировать при помощи нескольких устройств. Например, для регулирования уровня освещенности можно установить диммеры. Такие устройства, правда, будут работать только в определенных случаях. Они не станут срабатывать в лампах дневного света.

Недостаток диммеров - постоянный легкий шумовой фон.

Выключатели устанавливаются на том месте, где обычно находятся выключатели света. С их помощью свет можно включать и выключать.

Бытовые приборы

Бытовую технику можно включать и выключать с помощью таких же выключателей, как и в случае с регулировкой света.

Не стоит делать все системы дома полностью автоматическими. Лучше оставить возможность обычного ручного управления. Иначе в случае неполадок придется потрудиться.

Наблюдение

Систему наблюдения можно оборудовать так, что за камерами, расположенными в доме, появится возможность следить даже с рабочего места. Это не очень сложно, систему видеокамер можно установить в качестве первой функции будущего умного дома. Суть такой технологии в том, что сигнал от камер передается на определенный компьютер. Данные с датчиков и камер можно получать даже на портативные устройства.

Одновременно с видеокамерами можно установить и датчики движения. Они будут работать по тому же самому принципу. Чтобы наладить ПО в компьютере, надо только скачать соответствующие модули с открытым кодом. Для того чтобы в будущем уметь регулировать и модифицировать код, придется немного разобраться в устройстве таких систем. Это проще, чем изучение программирования.

Желание и труд помогут преодолеть препятствия в освоении увлекательной науки по созданию умного дома. Надо только не бояться нового, и со временем появится даже увлеченность процессом.

Видео

Предлагаем вашему вниманию следующие видеоматериалы на тему создания умного дома:

С развитием технологий и различных электронных приспособлений появляется возможность полностью перевести управление системами, находящимися в квартирах и домах на автоматический автономный режим. Умный дом что это такое? Итак, для начала дадим определение, что это такое система умный дом. Это инновационная передовая система полной или частичной автоматизации различными инженерными системами жилого помещения направленная домашний уют без механического вмешательства человека. Комплексная система управления умный дом может вести контроль, а также в нужное время включать и отключать оборудование, входящее в него, а также информировать об этом хозяина.

Функции умного дома

Данный автоматический комплекс может управлять следующим оборудованием и выполнять следующие операции, иначе говоря, перечислим возможности системы:

1. Постоянное наблюдение и контроль за безопасностью жилого помещения и придомовой территории. В эту возможность можно включить системы видеонаблюдения, а также ряд мер, связанных с несанкционированным проникновением. Охранная цепь, включающая сирену, может подавать сигнал параллельно и в службу охраны;
2. Противопожарная безопасность;
3. Контроль и поддержание заданной температуры внутри отдельной комнаты или всего помещения. Это достигается правильной работой в установленных режимах отопительного оборудования, кондиционеров, вентиляции;
4. Контроль за электроснабжением и включение резервного источника в случае отключения основного. Сюда входят источники бесперебойного питания, стабилизаторы.
5. Организация правильного и экономически выгодного водоснабжения. Это касается как холодной, так и горячей воды. Данная функция может также иметь датчики, реагирующие на порыв труб водоснабжения или их протекание;
6. Управление, во время прихода, ухода или же в момент отсутствия хозяев освещением. Данная аппаратура делится на аварийное и рабочее освещение. Во время отсутствия хозяев может производить включение освещения дабы воспроизвести процесс присутствия в доме людей, и тем самым отпугнуть злоумышленников и воров от жилища;
7. Постоянный круглосуточный мониторинг функционирования всех включенных систем;
8. Перевод в автоматический режим бытовых приборов, телекоммуникаций, и различного мультимедийного оборудования;
9. Полив в жаркую погоду газонов и огородов, кормление домашних животных и рыб.

Система умный дом направлена не только на контроль и коммутацию всего находящегося в доме оборудования, но и на их экономическое использовании, то есть на снижение затрат на энергоносители. Очень актуальна работа этой системы в случае проживания в помещении человека или людей с ограниченными физическими возможностями. Для интеллектуального контроля и управления применяется компьютерная техника и специально разработанные программы для этого.

Оборудование для умного дома

Рынок современных девайсов и систем, направленных на автоматизацию наполнен как качественной продукцией, так и подделками, поэтому если человек решил сам воплотить систему в жизнь то экономить на качестве не рекомендуется. Создать краткое описание, указать на плане помещений нужные узлы в принципе не проблема.

В перечень оборудования, которое может быть использовано при организации и настройке умного дома:

• Выключатели освещения и питания розеток;
• Всевозможные диммеры для регулировки яркостью освещения;
• Оборудование для управления жалюзи и ставнями;
• Датчики движения, света, температуры, огня, атмосферного давления, протечки воды, присутствия и т. д. Датчики для умного дома стоит выбирать только надёжные, так как это главный инструмент работы системы;
• Конвертер телефонной линии;
• Конвертер домофонной линии;
• Микрофон с АРУ и с АЦП (служит как голосовое управление умным домом);
• GSM модуль;
• ИК приемник и передатчик;
• ИК RF ретранслятор;
• Измеритель напряжения;
• Стабилизатор и бесперебойный источник питания;
• Измеритель тока;
• Прибор для управления и интерфейс сенсорный или кнопочный. На управляющем оборудовании устанавливается зачастую пароль;
• Частотомер;
• Краны шаровые с электроприводом.

Как работает умный дом

Для автоматической работы всех систем входящих в комплекс умный дом используются современные электронные датчики, контроллер, а также сопутствующее оборудование. Все они соединены в одну единую цепь управления, при помощи которой и происходят вышеперечисленные процессы. То есть в зависимости от выбранного оборудования применяются те или иные датчики. Технологии умного дома могут немного отличаться друг от друга, но главная их функция - это всё же автоматизация. Например, для того чтобы включались определённые светильники, которые выбирает сам владелец, они должны быть подключены через датчики солнечной активности, то есть реагирующие на освещённость внутри или снаружи помещения. Помимо этого, осветительная аппаратура может реагировать на присутствие человека и включаться или отключаться, когда он приходит и уходит без воздействия на выключатель освещения.

Примерно по такому принципу работает и отопительная система и кондиционеры. По всему дому расположены датчики, которые реагируют на температурные изменения, владельцу стоит только выставить оптимальную для него температуру во всём помещении или в каждой из комнат, и умный дом сам будет решать и делать нужный выбор, что нужно включить охлаждение, отопление или же просто вентиляцию. Такая же ситуация и с параметрами влажности.

Вся информация с датчиков, исполнительных механизмов, энерго- и водоснабжения, а также с охранного оборудования отправляется на центральный контроллер (процессор), являющийся мозгом всей системы.

Все системы можно разделить на:

1. Информативные датчики и камеры;
2. Центральный процессор;
3. Исполнительные механизмы (всевозможные электрические вентиля и задвижки);
4. Системы контроля и управления над всеми этими процессами.

Проектирование умного дома

Конечно же, монтаж и проект умного дома дело на простое и его лучше возложить на плечи профессионалов, так как потребуется монтаж и установка большого количества датчиков по всему периметру помещения и придомовой территории. Система умный дом для квартиры менее затратная, но конечно же, всё зависит от пожеланий клиента, и его финансовых возможностей.

Монтаж можно разделить на три этапа:

1. Соединение и сопряжение в единую систему всех существующих в помещении аппаратов и оборудования. Это выполняется за счёт применения соединительных шнуров или же радиоволн, а также специального программного обеспечения;
2. Производится установка и регулировка датчиков которые будут указывать на состояние того или иного оборудования, например, закрыты ли шторы, жалюзи или же входные ворота;
3. Сопряжение всех этих систем с микроконтроллером, то есть с мозгом умного дома он будет отправлять сигнал хозяину о выполнении, получать удалённый сигнал на управление данным оборудованием, а также выполнять меры, направленные на экономию затрат. В некоторых случаях проектировщики рекомендуют устанавливать также запорные аварийные заслонки или задвижки на входные трубы водоснабжения и газоснабжения, а также на их коммуникационные отводы. При случившейся аварийной ситуации и в случае не подтверждения владельцем разрешающего сигнала на закрытие контроллер сам сможет перекрыть или отключить нужную подачу того или иного источника. Проблемная ситуация может быть и ложной, нельзя забывать об этом. В любом случае есть выбор, осуществлять управление по сети интернет или по радиосигналу, с помощью смартфона телефона или же специального пульта.

Для воплощения идеи умного дома существует несколько способов:

• Покупка готового уже проекта, а также монтаж «под ключ», который предлагают многие компании;
• Приобретение готового модульного комплекта и интегрирование в существующую систему дома;
• Создавать всю систему самому то есть выполнить разработку, проектирование, комплектацию, а также монтаж системы «с нуля» собственными силами. Это в любом случае творческая работа.

Перед принятием решения рекомендуется оценить как свои возможности и силы по установке своими рукам, так и проконсультироваться о стоимости установки «под ключ» в конкретном регионе или стране. Установка системы умный дом проектирование, и монтаж, могут выполняться как в комплексе, так и поодиночке. Цены на данные услуги и продукцию сильно может разниться, поэтому долгий выбор неизбежен. Сравнение систем умный дом направлено на гарантию его работы, а также на вероятность возникновения ошибочного или же ложного срабатывания. Это основные критерии, которые следует учесть при выборе.

Видео монтаж и настройка умного дома

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

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

Что значит «умный дом»?

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

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

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

Вехи истории

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

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

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

Компьютер Echo IV

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

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

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

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

Кадр из фильма «Умный дом»

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

Как все работает?

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

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

Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi

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

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

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

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

Технологии умного дома

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

Системы управления освещением

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

Приведем примеры основных возможностей «умного света»:

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

Применение ламп Aurora в дизайне интерьера

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

Xiaomi Yeelight Bedside Lamp

В качестве примеров умного света можно привести следующие технологии:

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

Пример цветовых возможностей лампы LIFX

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

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

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

Умные системы ОВК выполняют следующие функции:

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

Управление термостатом Nest со смартфона

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

Умный термостат Elgato Eve Thermo

Системы безопасности

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

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

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

Тепловизор Seek Thermal

Системы личной безопасности выполняют следующие функции:

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

Системы наблюдения за детьми, стариками, инвалидами и животными

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

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

Умный ошейник Mishiko

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

Радяоняня Ramili Baby RV1200

Управление умными приборами

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

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

Робот-компаньон Zenbo

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

Фрагментированность рынка и протоколы

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

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

Z-Wave и ZigBee

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

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

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

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

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

Умный дом - будущее или настоящее?

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

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

Удивительная эпоха IoT, Интернета вещей - глобального взаимодействия всего со всем через сеть - по сути, только начинается, и умный дом - хороший пример того, что ждет нас в будущем, но доступно уже сегодня.