Функции и возможности умного дома. Как работает и из чего состоит система Умный дом — обзор видов и отзывы. Подготовка к установке умного дома

Еще недавно «умный дом» казался нам фантастикой: автоматический контроль температуры, обеспечение безопасности помещения во время отсутствия хозяина или же запуск системы домашнего кинотеатра. На сегодняшний день эта система представляется многим вполне доступной и даже естественной. Об особенностях технологии, возможностях и функциях «умного дома» поведает наша статья.

В середине 1970-х годов в Шотландии была разработана технология X10, которая стала основой системы «умный дом». Профессиональным языком, X10 - это международный коммуникационный протокол, применяемый для связи электронных устройств в системах домашней автоматики. Он определяет методы и способы передачи сигналов управления модулями, к которым подключены приборы.

Устройства, поддерживающие данный протокол, производят несколько компаний, но все они являются совместимыми друг с другом. Системы X10 - абсолютно полноценны в плане автономного управления оборудованием, и при этом очень просты в установке и настройке. Для каждого прибора существуют специальные инструкции и руководства, которые объясняют процедуру установки и особенности программирования. Для связи модулей сети X10 применяется домашняя электросеть или радиочастотные импульсы. Здесь немаловажным является возможность блокирования сигналов за пределами действия сети, чтобы модули одного дома не влияли на сеть другого.

Умный дом, в самом широком смысле этого слова, является единой системой управления электрическими приборами и имеет свои элементы:

Специальные датчики могут воспринимать различные параметры окружающей среды - температуру, влажность, давление, освещенность, а также присутствие человека, утечки воды или газа.
Управляющие элементы регулируют работу бытовой техники, систем вентиляции, отопления, освещения, канализации и безопасности.
Устройства обратной связи позволяют хозяину дома иметь прямой контакт с системой управления с помощью кнопок, выключателей, пультов, мобильных телефонов и карманных компьютеров.

Основой системы является центр управления и обработки информации. Умный дом программируется на выполнение задач-сценариев, которые могут быть как простыми реакциями типа запуска кондиционера вследствие изменения температуры, так и сложными - включение света, телевизора и закрытие рольставен посредством голосовой команды. Для каждой подсистемы умного дома вроде контроля климата, освещения, охраны существуют свои типовые сценарии.

Это могут быть традиционные кнопочные выключатели и пульты, которые связаны с конкретным прибором или устройством, а программируются под различные задачи. Самым современным средством управления является сенсорная панель, имеющая расширенные возможности - вплоть до визуализации плана помещения и изображений с видеокамер. Панели бывают как стационарные, так и мобильные, при этом существует возможность доступа к ним через Wi-Fi, локальную сеть или Интернет.

Перед тем как обеспечить свое жилище системами управления нужно определиться с теми функциями, которые вам будут необходимы:

Освещение

Это наиболее популярная функция, которая позволяет управлять группами осветительных приборов (включение/выключение), выставлять требуемый уровень яркости, программировать время работы устройств.

Для создания автоматически включаемого освещения входа понадобится датчик движения, таймер и прожекторы. Система может контролировать несколько приборов при обнаружении движения и включать свет в определенный промежуток времени - например с 23:00 до 6:00. В доме устанавливается многоканальный настенный выключатель, который посылает нужные сигналы к светильникам и регулирует яркость ламп. Дополнительный ламповый модуль с памятью и статусом позволяет запоминать яркость, а также контролировать включение (свет может вспыхивать не резко, а плавно, что значительно влияет на долговечность лампочек). При желании управление системой можно доверить радиовыключателям в виде брелков.

Климат

В качестве климатообразующих элементов дома сегодня используются кондиционеры, «теплые полы», газо- и электронагреватели. Каждый из этих приборов управляется с помощью единой системы, что позволяет избавиться от проблем с разрозненной температурой в помещениях.

Основой климатической системы умного дома служит термостат. Он следит за температурой среды и откликается на ее перепады, посылая управляющие сигналы отопительным устройствам. В целом, такая автоматизация позволяет экономить до 10-15% энергии. Хозяин может произвольно повышать или понижать температуру либо программировать термостаты, задавая определенные показатели.

Обладатели всевозможных медиа-устройств часто сталкиваются с проблемой большого количества пультов - от DVD, CD, плазменной панели, спутникового ресивера, сабвуфера и т. д. Концепция умного дома предполагает объединение всех систем дистанционного управления в одно целое. Для этих целей существуют универсальные программируемые пульты и сенсорные панели, позволяющие контролировать работу 10-15 приборов. Кроме единого управления эти устройства снабжаются функциями создания сценариев вроде включения телевизора, аудиосистемы, света, запуска диска с фильмом и т. п.

Для обозначения такой системы даже существует отдельный термин - «мультирум». При правильной настройке, она грамотно распределяет аудио- и видеосигналы по зонам дома и позволяет пользоваться медиа-функциями в любой части помещения. Главное достоинство мультирума - возможность сосредоточить всю аппаратуру в одном месте, имея к ней постоянный доступ.

Безопасность

Автоматизированная система охранно-пожарной сигнализации достаточно эффективна, благодаря неизменному контролю над домом. В ответ на срабатывание датчиков защитные устройства выполняют ряд действий в определенной последовательности, например, проникновение в здание посторонних влечет за собой вызов милиции, включение сигнализации, открытие собачьей будки, голосовое и SMS-оповещение. Кроме того, для предотвращения подобных ситуаций умный дом может создавать иллюзию наличия хозяев в доме посредством включения светильников, музыки, «лая» собаки.

Немаловажной функцией систем безопасности является видеонаблюдение. Концепция умного дома подразумевает подачу сигнала с камер на любой монитор в доме, а также архивирование и обработку записей.

Технология идентификации личности включает в себя бесконтактные карты, биометрические системы и коммуникаторы. Специальные устройства и датчики считывают информацию с носителя и сравнивают с заранее запрограммированными данными. Контроль системы может осуществляться с помощью мобильного телефона или Интернета.

Дымовые и тепловые датчики немедленно реагируют на появление негативных ситуаций, связанных с работой инженерных систем и предотвращают форс-мажорную ситуацию - очаги пожара, превышение уровня газа в помещении и т. д.

Придомовая инфраструктура

Современные загородные дома имеют множество второстепенных функций, которые разумно передать электронике. В основном, автоматизации подвергаются действия по обслуживанию придомовой инфраструктуры и территории. К пульту управления подключаются всевозможные датчики, которые отвечают за полив газона в случае снижения влажности почвы; избавление кровли от снега и льда; дистанционное открытие гаражных ворот; контроль микроклимата в зимнем саду или теплице.

Умный дом отличается от неумного примерно как автоматическая стиральная машина от обычной, если кто еще помнит такую. Впрочем, вряд ли можно забыть то, чему отдавалось столько времени и сил. Ведь эти агрегаты были начисто лишены всякой инициативы: переключать режимы приходилось вручную, человек был привязан к рутинной процедуре стирки в течение нескольких часов. Конечно, это было лучше, чем лохань и стиральная доска: экономились силы. Но не время. То ли дело теперь: дал задание, и через положенное время получил результат в виде чистых, почти досуха отжатых простыней и рубашек.

Так, наверное, и с умным домом: наши потомки будут удивляться, как это мы могли жить практически «вручную»! Каждый раз щелкали выключателями, нажимали на кнопки пультов, дергали за разные шнурки и веревочки. Конечно, нажать кнопку недолго и совсем не тяжело, дело не в лености. А в том, что, живя в неумном доме, по сути мы постоянно выполняем чужую работу – ту, которую должен делать сам дом. Причем делать ее качественнее, добросовестнее и быстрее. Ведь здесь примерно то же самое, что и со стиральной машиной, только не на локальном, а на глобальном уровне. Достаточно один раз объяснить дому, как мы хотим жить, заложив в него соответствующие данные, и все. Потом если и придется вмешиваться, то лишь в случае, если захочется внести корректировку либо в «программу жизни», либо в какой-то частный ее сюжет.

Скажем, проснулись в четыре утра, не спится, решили почитать и включили свет. Или пришли с мороза, и срочно нужна горячая ванная не по расписанию. Ведь «ручное управление» при этом остается, и оно всегда приоритетно по отношению к «автопилоту».

Заказчику на заметку
Из чего на самом деле состоит умный дом можно узнать также на сайте компании «ТРИА Комплекс инженерных систем» tria-komm.ru в разделе Система «Умный дом»: проектирование и монтаж . Особое внимание в этом разделе уделено функциям умного дома по управлению различными системами и устройствами. На сайте приведены фотографии установленного оборудования умного дома на различных объектах Москвы и Московской области.

Оптимизирует энергопотребление

Но когда все идет по плану, жители умного дома или квартиры освобождаются от львиной доли хозяйственных забот. Нет, конечно, умный дом не сходит за вас в магазин и не сделает уборку, но сможет создать ни с чем не сравнимый комфорт, а также высокий уровень защищенности и эффективности пользования ресурсами, что в последнее время, особенно касаемо энергоносителей, становится все более актуальным. Более того: с учетом количества техники, которое доступно в наше время, особенно в загородном коттедже (а это могут быть такие энергоемкие объекты, как бассейны с подогревом, сауны, джакузи, теплые полы, плиты и пр.), выделяемого лимита единовременно потребляемой электроэнергии на все часто просто не хватает. И лишь интеллектуальная система приоритетного распределения нагрузок, являющаяся важным компонентом умного дома, позволяет реализовывать многие амбициозные проекты.

Умный дом предупреждает об авариях

Вспомним еще и внезапные аварии на подстанциях, кратковременные (и не очень) отключения электроэнергии: умный дом в любых условиях должен поддерживать хотя бы минимальный уровень жизнеобеспечения, и тут не обойтись без средств автономного энергоснабжения, в число которых входят аккумуляторные комплексы, дизель-генераторы и пр. Всем этим хозяйством также управляет искусственный интеллект. Который очень эффективен благодаря тому, что решает проблемы в момент их возникновения (скажем, система защиты от протечек), а не когда об этом узнают жильцы (которых, кстати, на момент аварии может и дома-то не быть). Или даже не в превентивно, напоминая хозяевам о необходимости замены оборудования, срок службы которого ограничен. Система управления умный дом осуществляет непрерывный мониторинг охваченного оборудования и обо всех неполадках своевременно сообщает хозяину.

Умный дом повышает безопасность

Умный дом эффективно борется не только с техногенными, но также и антропогенными угрозами. Притом, что разного рода системы охранной и пожарной сигнализации, охранное теленаблюдение и контроль доступа обладают высокой степенью автономности и стороннее вмешательство в их работу недопустимо, они также могут интегрироваться в умный дом на уровне как источники тревожных сообщений. Последние мгновенно становятся известны не только специальным службам, но и хозяину, где бы он ни находился в данный момент.

Очень часто умный дом и сам оказывается способен дать отпор непрошенным гостям: скажем, срабатывают автоматические блокировки дверей и окон, и нарушители оказываются в западне до приезда наряда милиции или вневедомственной охраны.

Умный дом - это комплекс систем

Из чего же состоит умный дом? Было бы некорректно перечислять в качестве его компонентов те же самые инженерные системы – контроль климата, освещение и пр., которые наличествуют и в обычном доме. И каждая такая система, а точнее, практически каждый из ее агрегатов, в наше время обладает собственным интеллектом, или системой управления и автоматики, которая обеспечивает работу, скажем, того же котла, в пределах безопасных режимов и с максимальной эффективностью.

Другое дело, что каждая из систем при этом оказывается «себе на уме», а поддержание оптимальной среды обитания – задача комплексная, в решении которой одновременно принимают участие несколько инженерных систем. И поэтому решения всегда должны приниматься не автономно, а коллегиально. Хорошая иллюстрация вышесказанному – взаимная зависимость вентиляции и отопления, которые, если не принять специальных мер, обычно работают «навстречу» друг другу. Вот и получается, что посредником между инженерными системами в неумном доме оказывается человек, который должен быть потребителем комфорта, а не дежурным по комфорту.

Об автоматике умного дома

Вообще говоря, современная автоматика, конечно, может избавить от изрядного количества ручного труда, а если говорить о загородном коттедже, то кроме всего прочего это может быть еще и поливка участка, отнимающая много времени – то ли дело, когда процесс происходит сам собой, по расписанию, да еще и с учетом погодных условий. Но главное в умном доме все же то, что он освобождает человека не от ручного труда, а от «ручного мышления» и меняет стиль его жизни, дарит ощущение удовлетворенности от перманентной, но ничуть ненавязчивой заботы и опеки «электронных слуг».

Итак, основные составляющие умного дома – это информационная сеть, охватывающая все системы дома и отдельные их агрегаты, электронный «мозг» (контроллер) и интерфейс «человек-машина», посредством которого осуществляется взаимодействие естественного и искусственного интеллектов.

Умный дом - это сетевой организм

Сеть – это обычные провода, кабели, состоящие из витых пар. Это наиболее фундаментальная составляющая, которая должна закладываться на самых ранних проектных и строительных стадиях создания системы управления, поскольку в дальнейшем ее реализация сильно затруднена – как, если забыть про водопровод и начать пробивать под трубы перекрытия «задним числом», когда уже паркет лежит?

Многие виды оборудования сейчас оснащаются сетевыми функциями, т.е. они готовы для подключения к сети (например, EIB-совместимые агрегаты, выпускаемые в Европе). Можно один и тот же котел купить в двух вариантах: с обычной автоматикой и с выходом на шину Instabus (стандарт EIB). Второй вариант, конечно, значительно дороже. Даже в обычных выключателях, диммерах и прочих установочных компонентах часто имеется специальный чип и разъем для подключения к сети: такие устройства получают свой сетевой адрес и взаимодействует с другими компонентами системы. То же самое имеет место и в других стандартах, например LON (принят в США), C-Bus (родом из Австралии, но получает все большее распространение и в других регионах) или BACnet (возможно, в будущем глобальный стандарт). В каждой из сетей перечисленных выше стандартов работает свой протокол – язык общения. Иногда умный дом строится на основе нескольких стандартов, и тогда между разнородными участками сети включаются конверторы кодов, или шлюзы, выполняющие роль «переводчиков».

О протоколах передачи данных

Протоколы передачи данных в системе управления бывают закрытыми и открытыми. Второй вариант гораздо удобнее для производителей совместимого оборудования и гарантирует более быстрый рост популярности. Взять хотя бы протокол TCP/IP, который давно вошел в каждый дом, даже не умный – на нем работает Интернет и локальные компьютерные сети, «поверх IP», выполняющего «транспортную» роль, все чаще передают самую разную информацию: от цифрового аудио-видео в системах Мультирум до тех же сигналов управления и сетевых переменных, которые используются в различных системах умного дома.

Контроллеры

Теперь о «мозгах» умного дома. Существуют сосредоточенные и распределенные системы управления. В частности, EIB – распределенная система, в которой сетевые устройства могут непосредственно обращаться друг к другу. Если же все команды идут через центральный контроллер умного дома, то это сосредоточенная система. У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, и чаще всего одно с другим комбинируют, получая высокую скорость и избегая излишней загрузки «центра», но вместе с тем сохраняя иерархию.

Интерфейс управления

Наконец, интерфейс управления. Это чаще всего сенсорная панель (точнее, панели, которые могут быть хоть в каждой комнате). Иными словами, средство визуализации и одновременно «пульт управления» с виртуальными кнопками, разделами и структурой меню, организованной так, чтобы человек имел быстрый доступ к любым функциям, установкам микроклимата и освещения, текущим параметрам инженерных систем, архивам аудио и видео (если в доме присутствует специальный сервер и система Мультирум) и т.д. Это не что иное как «окно в собственный дом», а часто еще и во внешний мир. Один и тот же экран, с которого можно активизировать тот или иной сценарий (определяющий индивидуальную температуру воздуха в помещениях, статус зонального освещения и многие другие параметры), может использоваться в качестве органайзера, телевизора, ответной части видеодомофона, монитора камер видеонаблюдения, дистанционной панели управления духовкой или системой полива и т.д. С ее же помощью можно просматривать электронную почту, путешествовать в Интернете, осуществлять банковские операции, заказывать билеты и покупать путевки и даже запускать компьютерные приложения. Получается сверх-универсальный персональный коммуникатор, находящийся на самой вершине иерархической пирамиды умного дома.

Программирование алгоритмов работы

Наконец, если говорить не только про оборудование, мы придем к самой важной составляющей умного дома – программному обеспечению. Ведь умный дом – это всегда «индпошив», причем с возможностью быстрой перестройки алгоритмов его работы на пользовательском уровне. Изменилось что-то в жизни – хозяин дома должен быть в состоянии, не будучи специалистом, мгновенно сообщить об этих переменах своей среде обитания. А, поскольку в умном доме все связано сложными и многоуровневыми зависимостями, при каждом изменении частных условий система должна переходить в новое состояние равновесия, обеспечивающее максимальный комфорт, безопасность и эффективность использования ресурсов на новом уровне.

Поэтому программирование умного дома – это особое искусство, это колоссальный опыт и знания во многих областях науки, и не только технической, но и гуманитарной. Дело ведь не только в том, чтобы хозяин мог «одним касанием» включить или выключить все, что нужно, запустить определенный световой сценарий или заблаговременно дать команду на подготовку сауны. Можно и побегать по комнатам, понажимать кнопки и покрутить ручки. Но с хорошо продуманной системой умного дома соревноваться нет смысла: она не только сделает все быстрее вас, но и лучше. Это ее работа, ее этому учили!

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

Что такое система «Умный дом»?

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

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

Управление системой освещения, например:

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

Вариант функционального набора охранной системы:

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

Система климат-контроля:

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

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

Какие минусы имеет «Умный Дом»:

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

Как сделать дом «Умным»?

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

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

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

Кратко о платформе

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

Обозначение:

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

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

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

Оболочка для программирования Ардуино

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

Примеры плат расширения и датчиков

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

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

Подключение сетевого модуля к Ардуино

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

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

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

Обозначения:

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

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

Датчики

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

Обозначения:

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

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

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

Обозначения:

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

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

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

Определение начальных условий

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

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

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

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

Прихожая

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

Туалет и ванная комната

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

Автоматизация кухни

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

Жилая комната

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

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

Особенности терморегуляции

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

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

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

Комфорт, который может предоставить умный дом, сравнить с чем-то очень трудно. Это возможность автоматизировать любые данные видео и охранной системы наблюдения, свет, отопление, а также возможности медиа. Кроме этого к системе можно подключить любую бытовую технику на выбор, все это входит в возможности умного дома.

Комплексная система управления - автоматизация всех инженерных решений в современном здании, обеспечение комфорта и безопасности, при помощи высоких технологий. Это не просто соединение всех необходимых узлов и систем, но и возможность управлять ими с одной панели, например экрана компьютера или планшета, а при отъезде - даже с сотового телефона.

Что может входить в единую цепь

Управление освещением и вентиляцией.
Контроль и управление аудио, видео и ТВ.
Наблюдение и управление пожарной сигнализацией и системой видеонаблюдения.
Контроль и управление за датчиками, приводами и исключение аварийной ситуации.

Дом, наполненный электроникой не только престижен, но и позволяет существенно сэкономить расходы на электричество, обогрев жилища. Он может следить за различными приборами и системами, и все зависит от того, что будет включено в объект контроля.

Уютный комфорт умных технологий

Большинство людей даже не представляют, как много повседневных дел можно переложить на автоматизированные системы. Например, при отъезде можно задать программу поливать цветы, контролировать обогрев жилища, количество снега на крыше или в других местах. Может проводиться кондиционирование помещений в жаркий период или обогрев в холодный. Климат контроль, настроенный под конкретного клиента позволяет не только жить в привычных условиях, но и поддерживать их даже в свое отсутствие, если в доме находятся экзотические растения или животные.

Выгода:

Данная система умный дом может контролировать тот объект, который пожелает указать пользователь. Набрать воду в бассейн, включить баню к приезду, перед пробуждением вскипятить чайник, включить тостер – все это легко с помощью умного дома.
При этом контролируется вся техника и ее исправность. При неисправной технике она просто не включится, а система пошлет сигнал «sos» хозяину в виде звонка или смс.
Оптимальное освещение, температура, другие комфортные условия, все это будет подобрано с пожеланиями клиента.
Экономия электроэнергии при таком подключении может составить до 40%.

Раньше такая система требовала специальной проводки, что было проблемой для владельцев домов и квартир, потому что делать ремонт заново хотелось не всем, а нужна была укладка помехозащищенного радио кабеля. Сейчас же все подобные затруднения в прошлом.

Уникальная Hi-Fi система помогает управлять любым прибором без штробления стен. Обычные выключатели, снабженные радиопередатчиками, могут заменить всю сложную систему проводки.

Где может использоваться беспроводная технология умного дома

В обычной квартире с электропроводкой классического варианта и уже сделанным ремонтом.
В небольших по объему домах или квартирах, где сигнал достигнет передатчика без особых проблем.
При автоматизации с несложными задачами, например: управление климат контролем, системой безопасности, защитой от протечек, а также светом и электрическими нагрузками в целом.

Все это может умный дом, поэтому есть смысл взять на вооружение уникальные технологии и попробовать беспроводные возможности умного дома. Конечно, проводная система будет надежнее, однако если не хочется что-то кардинально менять и затевать глобальный ремонт, то возможности умного дома могут быть предложены для каждого дома.

Немного реальности и фантастики

Умный дом умеет многое. Он вполне справится с тем, что нужно включить свет, если открылась дверь, сымитировать присутствие хозяев в доме, если их нет. Кроме этого при солнечной погоде может открыть окна, а при дождливой не только закрыть обратно, но и опустить жалюзи. Система контроля включит вентиляцию и создаст приток свежего воздуха, если изменились параметры внешней среды. Также умный дом может регулировать нагрев теплых полов зимой и системы отопления. В таком доме не придется переплачивать за лишнюю световую и теплоэнергию, все будет оптимизироваться, и как следствие экономить ресурсы владельца. Это особенно удобно, если дом находится не в городе, и для его отопления нужен газ или другие источники тепла.

При необходимости владелец может писать разные сценарии управления домом и менять их неограниченное количество раз. Управлять системой умный дом можно даже в том случае, если хозяин будет находиться за сотни и тысячи километров - при помощи автоматизации и интернета выполнимы любые капризы хозяина.

Различные возможности умного дома могут быть предложены в комплексе или подключаться постепенно по желанию хозяина. Так как техника, которая поддается командам, уже есть в продаже, то можно оснастить квартиру или другое жилище умными приборами, которые по заданному времени будут выполнять свою работу.

Охрана дома и периметра

Особенно хорошо помогают возможности автоматизации при несанкционированном проникновении в жилище или на территорию участка. Контролеры тут же дадут знать, что в доме посторонний. Программа может оповестить хозяина, сфотографировать нарушителя, вызвать полицию, заблокировать двери или выполнить те команды, которые в нее заложены. Обязательно ведется видеонаблюдение, которое позволит зафиксировать злоумышленников.

Та же картина происходит при утечке газа или воды, пожаре или другой проблеме. Датчики могут заблокировать водопровод, чтобы избежать затопления. Автоматически вызовут нужную службу, сообщат владельцу о возникшей проблеме. При возникновении задымления срабатывают датчики тушения пожара, после чего блокируется электроэнергия. При происшествии номер, который задан в охранной системе, набирается автоматически, и если он занят, то набирается следующий.

Возможности для создания уюта

При наличии в доме детей может быть записано аудио или видео послание для них от родителей.
При приходе персонала прозвучат распоряжения по уборке или обслуживании дома.
При скоплении гостей может автоматически включаться кондиционер, музыка, прибор или освещение на кухне.

На самом деле все, что хочет владелец запрограммировать, он это сможет сделать сам, если у него будут подключены датчики и отлажена вся система контроля. Естественно установку такого программного обеспечения и других датчиков лучше доверить специалистам, ибо они могут гарантировать, что все функции системы умный дом работают нормально.

Способы управления

Владелец умного дома может выбрать несколько способов управления:

Монитор с сенсорным управлением.
Интернет.
Кнопочный монитор или пульт.
Смартфон.

Когда систем управления немного, то справится и пульт или кнопочный монитор, можно вывести управление даже на видео домофон. При большом количестве разнообразных подключений лучше предпочесть сенсорный монитор или даже интернет. Сейчас технологии позволяют управлять любыми действиями умного дома даже на расстоянии, поэтому эта услуга очень популярна. Можно уточнить погоду, узнать количество людей в доме и другие подробности.

Автоматизация дома или квартиры – это не только престижно, но и удобно. Данному блоку управления можно поручить массу мелких дел, которые забываются. Например, проконтролировать уровень влажности в зимнем саду, дать корм рыбкам, полить цветы, проветрить помещение. И естественно самое главное обеспечение безопасности, которую трудно гарантировать, если не установить необходимое оборудование. Подсветка дорожек в саду при движении, включение света при входе в дом, возможность контролировать освещенность на участке или в доме с целью экономии.

Ценовые предложения

В среднем в стоимость системы до 50 тысяч рублей могут входить такие услуги как:

GSM канал – срабатывание охранной и пожарной сигнализации, отключение энергоснабжения.
СМС – обогрев, освещение, вентиляция.
Управление розетками при помощи пульта.

От 50 до 250 тысяч рублей перечень значительно расширяется:

Управление электроснабжением и отключение его при необходимости при отъезде владельца.
Домофон и видеонаблюдение.
Предупреждение о возможной аварии.

От 250 до 600 тысяч рублей подразумевает такие предложения:

Охранная и пожарная сигнализация с захватом периметра.
Видеонаблюдение путем интернета.
Автоматизированное управление освещением.
Автоматика входных ворот.
Аварийные сообщения об утечке воды, газа и т.д.

От 600 до 1 млн. 200 тысяч рублей:

Управление всеми системами единой системой контроля
Возможность управления с сенсорных панелей и КПК.
Индивидуальное подразделение управления отоплением, вентиляцией, теплым полом и т.д. в каждой комнате.
Контроль качества воздуха и его влажности (ручное или автомат).
Управление розетками и освещением (ручное или автомат).
Управление канализацией и водоснабжением.

От 1 млн.200 тысяч рублей:

Контроль промерзания наружного кабеля и его обогрев.
Обогрев стоков при необходимости во избежание сосулек и наледи.
Мультирум.
Полная автоматизация всех систем в доме.
Контроль и управление через интернет.

Данные ценовые диапазоны приведены ориентировочно для приблизительного понимания ситуации. Также та или иная услуга может встречаться и в более недорогом ценовом сегменте – все зависит от особенностей, сложности и количества необходимых устройств в системе.

Расчет и техническое задание

Проектирование умного дома лучше планировать заранее, чтобы не только учесть все потребности заказчика, но и выполнить их в наиболее качественном виде. Техническое задание на расчет компании часто предлагают бесплатно, поэтому узнать, во сколько обойдется та или иная установка контролирующих систем можно быстро и без особых затрат. Специалисты разъяснят, что именно можно сделать и проконтролировать, а также какими возможностями обладает данная система умного дома.

Конечно, возможности умного дома практически безграничны, ведь появляется новая более совершенная техника, готовая прийти на помощь хозяевам, чтобы обеспечить им любые удобства.

В настоящее время возможности и функции «умного дома» способны кардинальным образом изменить взгляды на устройство быта в квартире или загородном доме. Интеллектуальная сеть, которая функционирует на основе единой для используемых устройств операционной программы. Она дает возможность, как управлять домом в целом, так и обеспечивать полный контроль инженерных систем и разных бытовых приборов. О том, какие именно возможности имеет «умный дом», преимуществах и недостатках системы пойдет речь ниже.

Возможности «умного дома»

Интеллектуальная система обладает широким диапазоном возможностей, которые способны удовлетворить запросы самых требовательных хозяев. Использование системы буквально с первых дней создает максимум комфорта, а также существенно уменьшает потребность обслуживать те или иные коммуникации и приборы. Доступно и просто становится эксплуатировать даже саму сложную современную технику. Она интуитивно понятна пользователю, имеющему любой уровень подготовки.

В основном функционале системы имеются нужные инструменты, чтобы успешно пользоваться программируемым автоматическим управлением.

Посредством системы «умный дом» появляется возможность контролировать установленные источники освещения, охранные и развлекательные оборудования, а также другие компоненты интегрируемой интеллектуальной сети:

давать задания для поддержания комфортного режима температуры;
контролировать системы дополнительного обогрева;
выполнять настройку автоматики освещения с временными суточными параметрами;
управлять инженерными системами и приборами в целях экономного расходования электрической энергии;
обеспечивать управление и контроль аудио- и видеооборудования для качественного распределения сигнала, идущего от них, равномерно по всему помещению;
обеспечивать предотвращение утечек газа и воды;
управлять удаленным прогревом бань или саун;
приводить в действие механизмы, обеспечивающие открывание-закрывание штор, ворот, шлагбаумов и т. д.;
, производя имитацию присутствия хозяина жилища, видеонаблюдение и многие другие процессы.

За и против «умного дома» в квартире

Каждая система или устройство обладает как достоинствами, так и недостатками. Имеет свои умный дом плюсы и минусы. Среди основных преимуществ интеллектуальной системы можно назвать следующие плюсы:

в случае возникновения какой-либо угрозы обеспечивает безопасность посредством контроля доступа и оповещения;
возможность управлять приборами на расстоянии с использованием единого пульта в составе системы (для этого есть условия применять различные устройства, например, мобильные телефоны, сенсорные панели и т.д.);
наличие очень гибких возможностей настройки системы;
высококачественный контроль над процессами работы отопительной системы и потребления электрической энергии;
возможность автоматизировать работу большого числа бытовых приборов.

Это основные плюсы умного дома. Можно назвать и еще, но необходимо и затронуть и некоторые минусы системы, чтобы иметь более полное и объективное представление о ней.

Недостатки системы:

Высокие цены на покупку необходимого оборудования, а также на его монтаж и техническое обслуживание (по утверждениям рекламы они окупаются по истечении пяти лет).
Необходимость установки в помещении большого количества дополнительного оборудования, включая датчики, провода, сенсоры и т.д. Это доставляет не только большие хлопоты, но и, возможно, будет не совсем безопасно для здоровья, правда, реклама об этом умалчивает.
Оборудование должно функционировать безотказно и без поломок. В случае каких-то непредвиденных обстоятельств для обеспечения бесперебойной работы системы «умный дом» потребуется резервный источник питания. Что, несомненно, повлечет дополнительные расходы и поиск места для его установки. В данном качестве, как правило, используются генераторы, которые работают на дизельном топливе или бензине. Для них необходимо выделять специально оборудованные помещения, их к тому же необходимо обслуживать. А если у вас квартира, не отдельное строение …
Не нужно, наконец, забывать, что при монтаже системы потребуется проведение капитального ремонта. А это занятие, как известно, не из легких.

Заключение

Взвесив основные достоинства и недостатки, у каждого есть право выбора. Главное, нужно всегда ясно представлять общую картину и знать, что может ожидать, если вы решитесь на монтаж интеллектуальной системы. Тогда не возникнет никаких неожиданных и неприятных моментов в процессе установки, и можно оптимально использовать финансы и время. И меньше доверять рекламе, которая не всегда бывает правдивой.