Funções e capacidades de uma casa inteligente. Como funciona o sistema Smart Home e em que consiste - visão geral dos tipos e comentários. Preparando-se para instalar uma casa inteligente

Até recentemente, uma “casa inteligente” parecia-nos uma fantasia: controlo automático da temperatura, garantia da segurança da divisão enquanto o proprietário está ausente ou funcionamento de um sistema de home theater. Hoje, este sistema parece bastante acessível e até natural para muitos. Nosso artigo falará sobre os recursos da tecnologia, capacidades e funções de uma “casa inteligente”.

Em meados da década de 1970, a tecnologia X10 foi desenvolvida na Escócia, que se tornou a base do sistema doméstico inteligente. Em termos profissionais, o X10 é um protocolo de comunicação internacional utilizado para comunicação entre dispositivos eletrônicos em sistemas de automação residencial. Ele define os métodos e métodos de transmissão de sinais de controle para os módulos aos quais os dispositivos estão conectados.

Os dispositivos que suportam este protocolo são produzidos por diversas empresas, mas todos são compatíveis entre si. Os sistemas X10 são absolutamente completos em termos de controle autônomo de equipamentos e ao mesmo tempo muito fáceis de instalar e configurar. Para cada dispositivo existem instruções e manuais especiais que explicam o procedimento de instalação e recursos de programação. Os módulos de rede X10 se comunicam usando a fonte de alimentação doméstica ou pulsos de radiofrequência. O importante aqui é a capacidade de bloquear sinais fora da rede para que os módulos de uma casa não afetem a rede de outra.

Uma casa inteligente, no sentido mais amplo da palavra, é um sistema de controle unificado para aparelhos elétricos e possui elementos próprios:

Sensores especiais podem perceber vários parâmetros ambientais - temperatura, umidade, pressão, luz, bem como a presença de uma pessoa, vazamentos de água ou gás.
Os elementos de controle regulam o funcionamento dos eletrodomésticos, ventilação, aquecimento, iluminação, esgoto e sistemas de segurança.
Os dispositivos de feedback permitem que o proprietário da casa tenha contato direto com o sistema de controle por meio de botões, interruptores, controles remotos, telefones celulares e PDAs.

A base do sistema é o centro de controle e processamento de informações. A casa inteligente está programada para realizar cenários de tarefas, que podem ser reações simples, como ligar o ar condicionado devido a mudanças de temperatura, ou complexas - acender as luzes, a TV e fechar as persianas por comando de voz. Para cada subsistema de uma casa inteligente, como controle climático, iluminação, segurança, existem cenários típicos.

Podem ser interruptores de botão tradicionais e controles remotos associados a um dispositivo ou dispositivo específico e programados para diversas tarefas. A ferramenta de controle mais moderna é um painel sensível ao toque, que possui recursos avançados, incluindo visualização da planta baixa e imagens de câmeras de vídeo. Os painéis podem ser fixos e móveis, sendo possível acessá-los via Wi-Fi, rede local ou Internet.

Antes de fornecer sistemas de controle para sua casa, você precisa decidir sobre as funções que precisará:

Iluminação

Esta é a função mais popular, que permite controlar grupos de luminárias (ligar/desligar), definir o nível de brilho necessário e programar o tempo de funcionamento dos dispositivos.

Para criar iluminação de entrada ligada automaticamente, você precisará de um sensor de movimento, temporizador e holofotes. O sistema pode controlar vários dispositivos quando o movimento é detectado e acender as luzes em um determinado horário - por exemplo, das 23h00 às 6h00. Na casa está instalado um interruptor de parede multicanal, que envia os sinais necessários às lâmpadas e regula o brilho das lâmpadas. Um módulo de lâmpada adicional com memória e status permite lembrar o brilho e também controlar o acendimento (a luz pode piscar suavemente em vez de bruscamente, o que afeta significativamente a durabilidade das lâmpadas). Se desejado, o controle do sistema pode ser confiado a interruptores de rádio na forma de porta-chaves.

Clima

Hoje, condicionadores de ar, “pisos quentes”, aquecedores a gás e elétricos são usados como elementos formadores de clima em uma casa. Cada um desses dispositivos é controlado por meio de um único sistema, o que elimina o problema de temperaturas ambientes diferentes.

A base de um sistema climático doméstico inteligente é um termostato. Ele monitora a temperatura do ambiente e responde às suas alterações, enviando sinais de controle aos dispositivos de aquecimento. Em geral, essa automação permite economizar até 10-15% de energia. O proprietário pode aumentar ou diminuir arbitrariamente a temperatura ou programar termostatos definindo determinados indicadores.

Os proprietários de todos os tipos de dispositivos de mídia muitas vezes enfrentam o problema de um grande número de controles remotos - de DVD, CD, painel de plasma, receptor de satélite, subwoofer, etc. Para esses fins, existem controles remotos programáveis universais e painéis de toque que permitem controlar a operação de 10 a 15 dispositivos. Além do controle unificado, esses aparelhos são dotados de funções para criação de cenários como ligar TV, sistema de áudio, luz, lançar disco de filme, etc.

Existe até um termo separado para designar tal sistema - “multiroom”. Quando configurado corretamente, distribui de forma inteligente os sinais de áudio e vídeo pelas zonas da casa e permite utilizar funções de mídia em qualquer parte da sala. A principal vantagem do multiroom é a possibilidade de concentrar todos os equipamentos em um só lugar, com acesso constante ao mesmo.

Segurança

Um sistema automatizado de segurança e alarme de incêndio é bastante eficaz, graças ao controle constante da casa. Em resposta ao acionamento dos sensores, os dispositivos de segurança realizam uma série de ações em uma determinada sequência, por exemplo, a entrada de estranhos em um prédio envolve chamar a polícia, acionar alarme, abrir casinha de cachorro, alertas de voz e SMS. Além disso, para evitar tais situações, uma casa inteligente pode criar a ilusão da presença dos donos na casa, acendendo luzes, música e o “latido” de um cachorro.

Uma função importante dos sistemas de segurança é a vigilância por vídeo. O conceito de casa inteligente envolve o envio de um sinal das câmeras para qualquer monitor da casa, além de arquivar e processar as gravações.

A tecnologia de identificação pessoal inclui cartões sem contato, sistemas biométricos e comunicadores. Dispositivos e sensores especiais leem informações da mídia e as comparam com dados pré-programados. O sistema pode ser controlado através de um telefone celular ou da Internet.

Os sensores de fumo e calor respondem imediatamente à ocorrência de situações negativas associadas ao funcionamento dos sistemas de engenharia e evitam situações de força maior - incêndios, níveis excessivos de gases na divisão, etc.

Infraestrutura local

As casas de campo modernas têm muitas funções secundárias que faz sentido transferir para a eletrônica. Principalmente, as ações relacionadas à manutenção da infraestrutura local e do território estão sujeitas à automação. Ao painel de controle estão conectados todos os tipos de sensores, que são responsáveis por regar a grama em caso de diminuição da umidade do solo; remoção de neve e gelo do telhado; abridor remoto de porta de garagem; controle do microclima em um jardim de inverno ou estufa.

Uma casa inteligente difere de uma casa burra da mesma forma que uma máquina de lavar automática e uma normal, se alguém ainda se lembrar de alguma. Porém, dificilmente é possível esquecer a que você dedicou tanto tempo e esforço. Afinal, essas unidades eram completamente desprovidas de qualquer iniciativa: os modos tinham que ser trocados manualmente, a pessoa ficava presa ao procedimento rotineiro de lavagem por várias horas. Claro, isso era melhor do que uma banheira e uma tábua de lavar: economizava energia. Mas não é a hora. Agora é diferente: dei a tarefa e depois do tempo previsto recebi o resultado em forma de lençóis e camisas limpas e quase secas.

Provavelmente o mesmo acontece com uma casa inteligente: os nossos descendentes vão perguntar-se como poderíamos viver praticamente “à mão”! A cada vez eles acionavam interruptores, apertavam botões em controles remotos, puxavam vários cadarços e cordas. Claro que apertar o botão não demora muito e não é nada difícil, não é questão de preguiça. E o fato é que, morando em uma casa idiota, na verdade, estamos constantemente fazendo o trabalho de outra pessoa - o trabalho que a própria casa deveria fazer. E fazer melhor, com mais consciência e mais rapidez. Afinal, aqui é quase o mesmo que com uma máquina de lavar, só que não a nível local, mas a nível global. Basta explicar uma vez à casa como queremos viver, colocando nela os dados relevantes, e já está. Então, se você tiver que intervir, será apenas se quiser fazer ajustes no “programa de vida” ou em algum enredo específico dele.

Digamos que acordamos às quatro da manhã, não conseguimos dormir, resolvemos ler e acendemos a luz. Ou você voltou do frio e precisa urgentemente de um banho quente fora do horário programado. Afinal, o “controle manual” permanece, e sempre tem precedência sobre o “piloto automático”.

Nota ao cliente
Você também pode descobrir em que realmente consiste uma casa inteligente no site da empresa TRIA Complex of Engineering Systems tria-komm.ru na seção Smart Home System: design e instalação. Nesta seção é dada especial atenção às funções de uma casa inteligente para gerenciar vários sistemas e dispositivos. O site contém fotos de equipamentos domésticos inteligentes instalados em várias instalações em Moscou e na região de Moscou.

Otimiza o consumo de energia

Mas quando tudo corre conforme o planejado, os moradores de uma casa ou apartamento inteligente ficam livres da maior parte das preocupações domésticas. Não, claro, uma casa inteligente não irá até a loja para você fazer a limpeza, mas será capaz de criar um conforto incomparável, além de um alto nível de segurança e uso eficiente de recursos, que recentemente se tornou cada vez mais relevante, especialmente no que diz respeito aos recursos energéticos. Além disso: tendo em conta a quantidade de equipamentos que estão disponíveis no nosso tempo, especialmente numa casa de campo (e podem ser objetos que consomem muita energia como piscinas aquecidas, saunas, jacuzzis, pisos aquecidos, fogões, etc.), o limite alocado para eletricidade consumida uma única vez Muitas vezes simplesmente não há suficiente para tudo. E só um sistema inteligente de distribuição prioritária de carga, que é um componente importante de uma casa inteligente, permite a implementação de muitos projetos ambiciosos.

Casa inteligente alerta sobre acidentes

Lembremos também acidentes repentinos em subestações, cortes de energia de curto prazo (e não tão curtos): uma casa inteligente em quaisquer condições deve manter pelo menos um nível mínimo de suporte de vida, e aqui não se pode prescindir de meios de energia autônoma abastecimento, que incluem sistemas de baterias, geradores a diesel e etc. Toda essa economia também é controlada pela inteligência artificial. O que é muito eficaz porque resolve os problemas no momento em que surgem (digamos, um sistema de proteção contra vazamentos), e não quando os moradores ficam sabendo (que, aliás, podem não estar em casa no momento do acidente). Ou mesmo não preventivamente, lembrando aos proprietários a necessidade de substituição de equipamentos cuja vida útil é limitada. O sistema de controle residencial inteligente monitora continuamente o equipamento coberto e relata prontamente quaisquer problemas ao proprietário.

Casa inteligente melhora a segurança

Uma casa inteligente combate eficazmente não apenas as ameaças tecnogênicas, mas também as provocadas pelo homem. Apesar de vários tipos de sistemas de segurança e alarme de incêndio, vigilância televisiva de segurança e controlo de acessos terem um elevado grau de autonomia e a interferência de terceiros no seu funcionamento ser inaceitável, também podem ser integrados numa casa inteligente ao nível de fontes de mensagens de alarme. Estes últimos tornam-se instantaneamente conhecidos não só pelos serviços especiais, mas também pelo proprietário, onde quer que este se encontre no momento.

Muitas vezes, a própria casa inteligente acaba sendo capaz de repelir visitantes indesejados: por exemplo, o travamento automático de portas e janelas é acionado e os intrusos ficam presos até a chegada da polícia ou da segurança privada.

Uma casa inteligente é um complexo de sistemas

Em que consiste uma casa inteligente? Seria incorreto listar como seus componentes os mesmos sistemas de engenharia - controle climático, iluminação, etc., que estão presentes em uma casa comum. E cada um desses sistemas, ou melhor, quase cada uma de suas unidades, em nosso tempo possui uma inteligência própria, ou sistema de controle e automação, que garante o funcionamento de, digamos, a mesma caldeira, dentro de modos de segurança e com a máxima eficiência.

Outra coisa é que cada um dos sistemas acaba por ser “por si só”, e manter um ambiente de vida ideal é uma tarefa complexa, na solução da qual participam vários sistemas de engenharia simultaneamente. E, portanto, as decisões devem ser sempre tomadas não de forma autônoma, mas coletivamente. Uma boa ilustração do acima exposto é a dependência mútua da ventilação e do aquecimento, que, a menos que sejam tomadas medidas especiais, normalmente funcionam “em direção” um ao outro. Acontece que o mediador entre os sistemas de engenharia em uma casa estúpida é uma pessoa que deveria ser um consumidor de conforto, e não um oficial de conforto.

Sobre automação residencial inteligente

De modo geral, a automação moderna, é claro, pode eliminar uma boa quantidade de trabalho manual, e se falamos de uma casa de campo, então, entre outras coisas, também pode ser regar a área, o que leva muito tempo - ou é é o caso quando o processo ocorre por si só, de acordo com o cronograma, e também levando em consideração as condições climáticas. Mas o principal em uma casa inteligente é que ela liberta a pessoa não do trabalho manual, mas do “pensamento manual” e muda seu estilo de vida, dando-lhe uma sensação de satisfação pelo cuidado e tutela permanente, mas nada discreto, de “ servidores eletrônicos”.

Assim, os principais componentes de uma casa inteligente são uma rede de informação que abrange todos os sistemas domésticos e suas unidades individuais, um “cérebro” eletrônico (controlador) e uma interface “homem-máquina”, através da qual interagem a inteligência natural e a artificial.

Uma casa inteligente é um organismo em rede

Uma rede consiste em fios e cabos comuns que consistem em pares trançados. Este é o componente mais fundamental que deve ser estabelecido nas primeiras fases de projeto e construção da criação de um sistema de controle, pois no futuro sua implementação será muito difícil - e se você esquecer o abastecimento de água e começar a perfurar pisos sob os canos “ retroativamente”, quando o parquet já está instalado?

Muitos tipos de equipamentos estão agora equipados com funções de rede, ou seja, estão prontos para ligação à rede (por exemplo, unidades compatíveis com EIB fabricadas na Europa). Você pode adquirir a mesma caldeira em duas versões: com automação convencional e com acesso ao barramento Instabus (padrão EIB). A segunda opção, claro, é muito mais cara. Mesmo interruptores, dimmers e outros componentes de instalação comuns geralmente possuem um chip e conector especial para conexão à rede: esses dispositivos recebem seu próprio endereço de rede e interagem com outros componentes do sistema. O mesmo se aplica a outros padrões, como o LON (adotado nos EUA), o C-Bus (originário da Austrália, mas cada vez mais comum em outras regiões) ou o BACnet (possivelmente um padrão global no futuro). Cada uma das redes dos padrões acima possui seu próprio protocolo - uma linguagem de comunicação. Às vezes, uma casa inteligente é construída com base em vários padrões e, em seguida, conversores de código, ou gateways, que atuam como “tradutores”, são incluídos entre seções distintas da rede.

Sobre protocolos de transferência de dados

Os protocolos de transferência de dados no sistema de controle podem ser fechados ou abertos. A segunda opção é muito mais conveniente para fabricantes de equipamentos compatíveis e garante um crescimento mais rápido em popularidade. Tomemos, por exemplo, o protocolo TCP/IP, que há muito está incluído em todas as casas, mesmo não nas inteligentes - a Internet e as redes locais de computadores operam nele, “em cima do IP”, que desempenha um papel de “transporte”, transmitindo cada vez mais uma ampla variedade de informações: desde áudio digital a vídeo em sistemas Multiroom até os mesmos sinais de controle e variáveis de rede que são usados em vários sistemas domésticos inteligentes.

Controladores

Agora, sobre os “cérebros” de uma casa inteligente. Existem sistemas de controle concentrados e distribuídos. Em particular, o EIB é um sistema distribuído no qual os dispositivos de rede podem aceder diretamente uns aos outros. Se todos os comandos passarem pelo controlador central de uma casa inteligente, então este é um sistema concentrado. Cada opção tem seus prós e contras, e na maioria das vezes uma é combinada com a outra, obtendo alta velocidade e evitando carregamento desnecessário do “centro”, mas ao mesmo tempo mantendo a hierarquia.

Interface de controle

Finalmente, a interface de controle. Na maioria das vezes, é um painel de toque (mais precisamente, painéis que podem estar em pelo menos todos os ambientes). Ou seja, uma ferramenta de visualização e ao mesmo tempo um “painel de controle” com botões virtuais, seções e uma estrutura de menus, organizados para que uma pessoa tenha acesso rápido a quaisquer funções, configurações de microclima e iluminação, parâmetros atuais de sistemas de engenharia, arquivos de áudio e vídeo (se a casa tiver um servidor especial e um sistema Multiroom), etc. Isto nada mais é do que uma “janela para a sua própria casa” e, muitas vezes, também para o mundo exterior. O mesmo ecrã, a partir do qual pode activar um ou outro cenário (que determina a temperatura individual do ar nas instalações, o estado da iluminação da zona e muitos outros parâmetros), pode ser utilizado como organizador, TV, resposta de vídeo porteiro, um monitor de câmera CCTV ou um painel de controle remoto de forno ou sistema de irrigação, etc. Com a sua ajuda, você pode visualizar e-mails, navegar na Internet, realizar transações bancárias, solicitar passagens e comprar viagens e até iniciar aplicativos de computador. O resultado é um comunicador pessoal superuniversal, localizado no topo da pirâmide hierárquica de uma casa inteligente.

Programação de algoritmos operacionais

Finalmente, se não falamos apenas de hardware, chegamos ao componente mais importante de uma casa inteligente – o software. Afinal, uma casa inteligente é sempre “feita à medida”, e com a capacidade de reorganizar rapidamente os seus algoritmos de funcionamento ao nível do utilizador. Algo mudou na vida - o dono da casa deveria poder, sem ser especialista, informar instantaneamente o seu ambiente sobre essas mudanças. E, como numa casa inteligente tudo está ligado por dependências complexas e multiníveis, a cada mudança nas condições particulares o sistema deve passar para um novo estado de equilíbrio, proporcionando o máximo conforto, segurança e utilização eficiente dos recursos a um novo nível.

Portanto, programar uma casa inteligente é uma arte especial, é uma experiência e conhecimento colossais em muitos campos da ciência, e não apenas técnicos, mas também humanitários. A questão não é só que o proprietário pode “com um toque” ligar ou desligar tudo o que precisa, lançar um determinado cenário de iluminação ou dar um comando prévio para preparar a sauna. Você pode correr pelas salas, pressionar botões e girar botões. Mas não faz sentido competir com um sistema doméstico inteligente bem projetado: ele não apenas fará tudo mais rápido que você, mas também melhor. Este é o trabalho dela, ela aprendeu isso!

É geralmente aceito que o conceito de “Casa Inteligente” (do inglês smart house) tenha origem em meados do século passado, mas devido ao alto custo de implementação, tais projetos não se difundiram. A situação mudou radicalmente com o desenvolvimento da electrónica e actualmente tais sistemas, embora ainda não sejam implementados em todo o lado, já não são vistos como uma curiosidade. Propomos considerar o que é uma “Casa Inteligente”, o seu leque de tarefas, bem como a possibilidade de implementar de forma independente tal projeto.

O que é o sistema Casa Inteligente?

Este termo refere-se a um complexo de software e hardware que permite automatizar e simplificar a gestão de diversos sistemas, bem como de outros equipamentos de uma casa ou apartamento.

A título de exemplo, aqui estão as funções que podem ser atribuídas à “Casa inteligente” (doravante SH):

Controle do sistema de iluminação, por exemplo:

acenda a luz com base no sinal do sensor de movimento;
imitação da presença dos proprietários (as luzes são acesas periodicamente em diferentes cômodos);
alterar várias opções de iluminação interior;
controle remoto da luz usando um tablet ou smartphone, etc.

Opção de conjunto funcional do sistema de segurança:

recebimento de mensagens SMS em caso de ativação, desativação e funcionamento do sistema;
envio de mensagens MMS de câmeras de vídeo quando sinais são recebidos de sensores de movimento;
a capacidade de visualizar gravações de vídeo pela Internet, etc.

Sistema de controle climático:

manter a temperatura em um determinado nível, com possibilidade de ajuste remoto (por exemplo, por meio de um smartphone);
definir o modo de economia máxima na ausência de proprietários, etc.

Este está longe de ser um conjunto funcional completo, pode ser ampliado dependendo dos desejos e capacidades financeiras. Graças ao desenvolvimento de tecnologias sem fio, a escalabilidade do sistema não requer grandes revisões.

Quais são as desvantagens da Casa Inteligente:

Qualquer sistema eletrônico não está imune a falhas ou congelamentos. Você precisa estar preparado para o fato de que a qualquer momento será necessário reconfigurar manualmente sistemas e componentes eletrônicos individuais;
Caro. Nos mercados russo e da CEI, os fabricantes vendem sistemas a um preço mínimo de 2.000 a 5.000 dólares, dependendo dos “recheios” e dos desejos do cliente.

Como tornar a sua casa “inteligente”?

Idealmente, a implementação de tais soluções deveria ser realizada durante a fase de construção, mas esta opção não é popular entre os incorporadores por vários motivos. Como resultado, restam duas opções de automação:

Contacte uma empresa especializada, onde, com base nas especificações do cliente, será elaborado um projeto com a sua posterior implementação. O custo mínimo de tal solução varia, conforme mencionado acima, na faixa de $ 2.000 a $ 5.000, o máximo depende do conjunto funcional e do equipamento utilizado.
Desenvolver e implementar de forma independente o sistema Smart Home.

No primeiro caso, o cliente recebe uma solução pronta para uso. No segundo, o custo de implementação pode ser reduzido significativamente, senão em uma ordem de grandeza, pelo menos em várias vezes, principalmente se você utilizar a plataforma Arduino para esse fim (falaremos sobre isso um pouco a seguir). Devemos avisar que serão necessárias habilidades de programação para implementar o projeto, mas os desenvolvedores tentaram simplificar ao máximo esta tarefa.

Resumidamente sobre a plataforma

A base da plataforma é uma placa com um microcontrolador (doravante denominado MK) e um kit de corpo eletrônico para o mesmo. Existem muitos sensores e placas de expansão diferentes disponíveis para o controlador com diversas funções.

Designação:

Porta para flashing (USB padrão).
Botão de reinicialização total.
Sinal de tensão de referência.
Contatos para sinais digitais.
Sinal TX.
Sinal RX.
Porta para conexão de um programador externo.
Contatos para sinais analógicos.
Conectando energia externa.
+5 V.
+3,3 V.
Sinal de reinicialização.
Conector para fonte de alimentação.
Microcontrolador.

A peculiaridade da plataforma é que o processo de programação do MK é simplificado ao máximo. Firmware usando o programa bootloader integrado através da porta USB na placa. Em caso de “sobrescrição” acidental deste programa, é possível atualizá-lo usando programadores padrão.

Para a programação é utilizado um shell livre (Arduino IDE), compatível com os sistemas operacionais mais comuns (Windows, Linux, Mac OS). Este shell inclui um editor de texto para escrever programas, um compilador e bibliotecas. Uma versão simplificada de C++ é usada como linguagem de programação básica. Informações mais completas sobre a programação do MK podem ser obtidas no site do desenvolvedor e nos fóruns temáticos. Nessas mesmas fontes você pode aprender tudo sobre visualização de gerenciamento de sistemas.

Shell de programação Arduino

O custo estimado do módulo base original é de US$ 30 a US$ 50 (dependendo da modificação), os análogos chineses custam de US$ 10 a US$ 16.

Exemplos de placas de expansão e sensores

Aqui está uma breve descrição dos escudos que podem ser necessários ao desenvolver seu próprio projeto de SH.

Módulo para conexão a uma rede local ou à Internet utilizando o protocolo padrão TCP/IP. O elemento principal é o controlador ENC28J60. Este dispositivo permite organizar o gerenciamento do sistema visualizado a partir de um site.

Conectando o módulo de rede ao Arduino

O módulo GPRS/GSM SIM900 permite gerenciar o sistema utilizando a troca de dados através da rede de qualquer operadora móvel. Um cartão SIM padrão é usado para conectar-se à rede. É possível enviar mensagens SMS e MMS; a biblioteca do módulo suporta outras funções.

Relé eletromecânico 10 A 250 V, pode ser utilizado para controle de iluminação ou outras cargas relacionadas. Quando a alimentação está conectada, o LED vermelho acende; se o relé estiver ativado, o indicador verde acende adicionalmente. O sinal pode ser fornecido por qualquer saída digital do MK.

Infelizmente, com carga máxima ou próximo a ela com relés eletromecânicos, após algumas semanas de operação os contatos podem começar a travar, portanto não são adequados para controlar o funcionamento de caldeiras de sistemas de aquecimento elétrico. Mas não se preocupe, você encontra módulos para a plataforma Arduino para todas as ocasiões; nesta situação, você pode resolver o problema usando um relé de estado sólido, por exemplo SSR-25DA.

Designações:

GND na placa base.
Para saída digital, por exemplo, D
Fonte de alimentação: 220 V.
Conexão de carga.

Observe que este módulo é implementado em um triac e, para sua operação estável, requer remoção de calor, por isso recomendamos adquirir um radiador padrão junto com o módulo.

Sensores

Vejamos agora vários tipos de sensores que também podem ser úteis para o projeto, começando pelo detector de movimento IR HC-SR501.

Designações:

Alimentação de uma fonte na faixa de 5-12 V (pode ser conectada a +5 V na placa controladora).
Sinal vindo do sensor (conecta-se a qualquer entrada digital do MK)
GND está conectado ao pino correspondente na placa base.
Tempo de atraso (mantendo um lógico na saída) – de 5 a 300 seg.
Sensibilidade do sensor (pode ser ajustada de 3 a 7 metros).
Mude para o modo “H” (com uma série de operações, uma unidade lógica é definida).
Configurando o modo “L” (quando ativado, um único pulso é enviado).

Não menos útil é o sensor digital de temperatura DS18B20 (fabricado nas versões selada e regular). Sua peculiaridade é que os dispositivos não necessitam de calibração e cada um deles possui seu identificador único. Ou seja, o sensor transmite dados de temperatura e seu número único. Graças a isso, vários sensores podem ser instalados em um loop e as informações recebidas podem ser processadas programaticamente. O limite de comprimento dos fios de sinal é de 50 metros.

Concluindo o tema sensores, apresentamos um módulo para medição de umidade, que pode ser utilizado como indicador de vazamento de água ou para organizar a rega de plantas de interior ou de estufa.

Designações:

Saída digital, conecta-se a qualquer conector correspondente na placa base MK. Sinais sobre umidade correspondente ao limite de resposta.
A saída analógica informa sobre a umidade atual.
Fonte de alimentação +5 V.
Controle de limite de sensibilidade.

Fornecemos apenas três sensores típicos compatíveis com a plataforma; na verdade, existem muitos mais. Você pode conhecer a variedade desses produtos nos sites dos fabricantes.

Terminada a revisão do equipamento, passemos ao projeto de um sistema de controle e automação, precisamos começar enunciando o problema.

Definição de condições iniciais

Em primeiro lugar, é necessário decidir sobre o enunciado do problema, ou seja, sobre a funcionalidade do sistema. Digamos que temos um apartamento de um quarto, que pode ser dividido nas seguintes zonas:

Tambor.
Corredor.
WC conjugado com casa de banho.
Cozinha.
Sala de estar.

Tarefa: automatizar o controle do sistema de iluminação, caldeira e ventilação.

Vamos definir tarefas para cada uma das zonas.

Tambor

Neste caso, você pode acender a luz automaticamente ao se aproximar da porta da frente. Ou seja, você precisará de um sensor de movimento. Neste caso, é necessário levar em consideração o nível de iluminação, portanto a automação deve funcionar apenas no escuro. Para fazer isso, você precisará de um sensor GY302 ou similar (não o incluímos na análise, mas encontrar uma descrição não será um problema). Ligar e desligar a lâmpada (após o tempo especificado no programa) pode ser confiado a um relé de estado sólido de baixa potência, por exemplo G3MB-202P , projetado para uma corrente de carga de 2 A.

Corredor

O controle da iluminação nesta área pode ser organizado de acordo com o mesmo princípio do vestíbulo. Você pode adicionar a luz para acender quando abrir a porta da frente. Um interruptor reed de porta padrão é adequado como sensor.

WC e banheiro

O acendimento da caldeira pode estar associado à presença dos proprietários no apartamento. Se não houver ninguém presente, a automação desliga à força o aquecedor de água através do módulo SSR-25DA. Não faz sentido monitorar a temperatura de aquecimento, pois esses dispositivos desligam automaticamente quando um determinado limite é atingido. As luzes e coifas devem acender automaticamente quando uma pessoa entra na área e desligar após um certo tempo se nenhum movimento for detectado.

Automação de cozinha

O controle de iluminação desta zona pode ser deixado manual, mas pode ser duplicado automaticamente, apagando a luz caso não seja detectado movimento por um longo período. Ao utilizar fogão elétrico ou a gás, o exaustor deve ligar e desligar algum tempo após o cozimento. É possível controlar o funcionamento do exaustor através de um sensor de temperatura, que detecta o aumento da temperatura quando a estufa é ligada.

Sala de estar

Nesta sala, é melhor controlar a iluminação manualmente, mas você pode implementar a capacidade de desligar automaticamente a luz quando houver um nível de iluminação suficiente.

O exemplo dado é bastante arbitrário, pois cada um desenvolve o algoritmo para o funcionamento de uma Casa Inteligente dependendo das preferências pessoais.

Características de termorregulação

Concluindo, daremos algumas recomendações para controle de aquecimento. A maior inércia deste sistema deve ser levada em conta. Existe uma grande probabilidade de que o controlo simplesmente ligando e desligando o aquecimento, de acordo com uma determinada faixa de temperatura, possa criar condições bastante desconfortáveis. Neste caso, deve-se utilizar o algoritmo de regulação PID, uma biblioteca com sua implementação para Arduino está disponível na Internet.

Sem entrar em detalhes, podemos descrever o funcionamento deste algoritmo da seguinte forma:

É feita uma análise entre a temperatura necessária e a atual na sala e, com base no resultado, é definida uma determinada potência do sistema de aquecimento.
As perdas constantes de calor são levadas em consideração. Eles podem depender da temperatura externa ou de outros fatores. Portanto, ao atingir a temperatura definida, o aquecimento não é desligado completamente, mas é reduzido ao nível necessário para compensar a perda de calor.
O último fator que influencia o funcionamento do algoritmo leva em consideração a inércia do sistema de aquecimento, que não permite que a temperatura ultrapasse a faixa definida.

O conforto que uma casa inteligente pode proporcionar é muito difícil de comparar com qualquer outra coisa. Esta é uma oportunidade para automatizar quaisquer dados de sistemas de vigilância por vídeo e segurança, iluminação, aquecimento, bem como recursos de mídia. Além disso, você pode conectar qualquer eletrodoméstico de sua escolha ao sistema, tudo isso incluído nas capacidades de uma casa inteligente.

Sistema de controle integrado - automação de todas as soluções de engenharia em uma edificação moderna, garantindo conforto e segurança, utilizando alta tecnologia. Não se trata apenas da conexão de todos os componentes e sistemas necessários, mas também da possibilidade de controlá-los a partir de um painel, por exemplo, uma tela de computador ou tablet, e ao sair, até mesmo de um celular.

O que pode ser incluído em uma única cadeia

Controle de iluminação e ventilação.
Monitoramento e gerenciamento de áudio, vídeo e TV.
Monitorização e gestão de alarmes de incêndio e sistemas de videovigilância.
Monitorando e controlando sensores, drives e eliminando situações de emergência.

Uma casa cheia de eletrónica não só tem prestígio, como também permite poupar significativamente nos custos de eletricidade e no aquecimento da sua casa. Ele pode monitorar diversos dispositivos e sistemas, e tudo depende do que será incluído no objeto monitorado.

Conforto aconchegante de tecnologias inteligentes

A maioria das pessoas nem percebe quantas tarefas diárias podem ser transferidas para sistemas automatizados. Por exemplo, ao sair, você pode definir um programa para regar as flores, controlar o aquecimento da casa, a quantidade de neve no telhado ou em outros locais. Os quartos podem ser climatizados durante os períodos quentes ou aquecidos durante os períodos frios. A climatização, personalizada para um determinado cliente, permite não só viver em condições familiares, mas também mantê-las mesmo na sua ausência, caso existam plantas ou animais exóticos na casa.

Beneficiar:

Este sistema doméstico inteligente pode controlar o objeto que o usuário deseja especificar. Encha a piscina de água, ligue a sauna ao chegar, ferva a chaleira antes de acordar, ligue a torradeira - tudo isso é fácil com a ajuda de uma casa inteligente.
Ao mesmo tempo, todos os equipamentos e sua operacionalidade são monitorados. Se o equipamento estiver com defeito, ele simplesmente não ligará e o sistema enviará um sinal “sos” ao proprietário em forma de chamada ou SMS.
Ótima iluminação, temperatura, outras condições de conforto, tudo isso será selecionado de acordo com a vontade do cliente.
A economia de energia com esta conexão pode chegar a 40%.

Anteriormente, esse sistema exigia fiação especial, o que era um problema para os proprietários de casas e apartamentos, porque nem todos queriam reformar, mas precisavam instalar um cabo de rádio à prova de interferências. Agora, todas essas dificuldades ficaram no passado.

Um sistema Hi-Fi exclusivo ajuda a controlar qualquer dispositivo sem cortar paredes. Os interruptores convencionais equipados com transmissores de rádio podem substituir todo o complexo sistema de fiação.

Onde a tecnologia de casa inteligente sem fio pode ser usada?

Em um apartamento comum com fiação elétrica clássica e reformas já feitas.
Em pequenas casas ou apartamentos, onde o sinal chegará ao transmissor sem problemas.
Para automação com tarefas simples, como por exemplo: controle de climatização, sistema de segurança, proteção contra vazamentos, além de cargas leves e elétricas em geral.

Uma casa inteligente pode fazer tudo isso, por isso faz sentido adotar tecnologias exclusivas e experimentar os recursos sem fio de uma casa inteligente. É claro que um sistema com fio será mais confiável, mas se você não quiser mudar algo radicalmente e iniciar uma renovação global, então recursos de casa inteligente podem ser oferecidos para todas as residências.

Um pouco de realidade e ficção

Uma casa inteligente pode fazer muito. Ele consegue lidar perfeitamente com a necessidade de acender a luz se a porta estiver aberta, ou de simular a presença dos proprietários na casa se eles não estiverem. Além disso, em tempo ensolarado ele pode abrir as janelas, e em tempo chuvoso pode não apenas fechá-las, mas também baixar as persianas. O sistema de controle ligará a ventilação e criará um fluxo de ar fresco se os parâmetros ambientais mudarem. Além disso, uma casa inteligente pode regular o aquecimento do piso radiante no inverno e o sistema de aquecimento. Nessa casa você não terá que pagar a mais pelo excesso de luz e energia térmica, tudo será otimizado e, com isso, economizará os recursos do proprietário. Isto é especialmente conveniente se a casa não estiver na cidade e precisar de gás ou outras fontes de calor para aquecimento.

Se necessário, o proprietário pode escrever diferentes scripts de controle residencial e alterá-los um número ilimitado de vezes. Você pode controlar o sistema doméstico inteligente mesmo que o proprietário esteja localizado a centenas e milhares de quilômetros de distância - com a ajuda da automação e da Internet, qualquer capricho do proprietário pode ser atendido.

Vários recursos de uma casa inteligente podem ser oferecidos em um complexo ou conectados gradualmente a pedido do proprietário. Como já estão à venda equipamentos comandados, você pode equipar um apartamento ou outra casa com dispositivos inteligentes que farão seu trabalho em um determinado momento.

Segurança residencial e perimetral

Os recursos de automação são especialmente úteis no caso de entrada não autorizada em uma casa ou local. Os inspetores avisarão imediatamente que há um estranho na casa. O programa pode avisar o proprietário, tirar uma foto do invasor, chamar a polícia, bloquear as portas ou executar os comandos nele incluídos. A vigilância por vídeo é necessária para capturar intrusos.

O mesmo quadro ocorre quando há vazamento de gás ou água, incêndio ou outro problema. Os sensores podem bloquear o abastecimento de água para evitar inundações. Eles ligarão automaticamente para o serviço necessário e informarão o proprietário sobre o problema ocorrido. Quando ocorre fumaça, os sensores de extinção de incêndio são ativados, após o que a energia é bloqueada. Em caso de incidente, o número especificado no sistema de segurança é discado automaticamente e, se estiver ocupado, o próximo é discado.

Oportunidades para criar conforto

Se houver crianças em casa, uma mensagem de áudio ou vídeo dos pais pode ser gravada para elas.
Quando a equipe chegar, serão dadas instruções para limpar ou manter a casa.
Quando há uma multidão de convidados, o ar condicionado, a música, o eletrodoméstico ou a iluminação da cozinha podem ser ligados automaticamente.

Na verdade, tudo o que o proprietário quiser programar, ele mesmo poderá fazer se tiver sensores conectados e todo o sistema de controle estiver depurado. Naturalmente, é melhor confiar a instalação desse software e de outros sensores a especialistas, pois eles podem garantir que todas as funções do sistema doméstico inteligente estejam funcionando corretamente.

Métodos de controle

O proprietário de uma casa inteligente pode escolher vários métodos de controle:

Monitor com controle de toque.
Internet.
Monitor de botão ou controle remoto.
Smartphone.

Quando há poucos sistemas de controle, um controle remoto ou um monitor de botão farão o trabalho; você pode até enviar o controle para um intercomunicador de vídeo. Com um grande número de conexões diferentes, é melhor preferir um monitor sensível ao toque ou até mesmo a Internet. Hoje em dia as tecnologias permitem controlar qualquer ação de uma casa inteligente, mesmo à distância, pelo que este serviço é muito popular. Você pode verificar a previsão do tempo, saber a quantidade de pessoas na casa e outros detalhes.

A automação de uma casa ou apartamento não é apenas prestigiosa, mas também conveniente. Esta unidade de controle pode ser encarregada de muitas pequenas tarefas que são esquecidas. Por exemplo, controle o nível de umidade no jardim de inverno, dê comida aos peixes, regue as flores, ventile o ambiente. E claro, o mais importante é garantir a segurança, o que é difícil de garantir se não estiver instalado o equipamento necessário. Iluminação dos caminhos do jardim em movimento, acendimento da luz ao entrar em casa, possibilidade de controlar a iluminação do local ou da casa para poupar dinheiro.

Ofertas de preços

Em média, o custo de um sistema de até 50 mil rublos pode incluir serviços como:

Canal GSM – alarmes de segurança e incêndio são acionados, o fornecimento de energia é cortado.
SMS - aquecimento, iluminação, ventilação.
Controle as tomadas usando um controle remoto.

De 50 a 250 mil rublos, a lista se expande significativamente:

Gestão do fornecimento de energia e desligamento se necessário na saída do proprietário.
Intercomunicador e videovigilância.
Aviso de um possível acidente.

De 250 a 600 mil rublos implica as seguintes ofertas:

Alarme de segurança e incêndio com captura perimetral.
Vigilância por vídeo via Internet.
Controle automatizado de iluminação.
Automatização de portões de entrada.
Mensagens de emergência sobre água, vazamentos de gás, etc.

De 600 a 1 milhão e 200 mil rublos:

Gerenciamento de todos os sistemas por um único sistema de controle
Possibilidade de controle a partir de painéis sensíveis ao toque e PDAs.
Unidade de controle individual para aquecimento, ventilação, piso radiante, etc. em cada quarto.
Controle de qualidade e umidade do ar (manual ou automático).
Controle de tomadas e iluminação (manual ou automático).
Gestão de esgoto e abastecimento de água.

De 1 milhão e 200 mil rublos:

Controle de congelamento de cabo externo e seu aquecimento.
Aquecimento de ralos, se necessário, para evitar pingentes de gelo e gelo.
Multiroom.
Automação total de todos os sistemas da casa.
Controle e gerenciamento via Internet.

Essas faixas de preços são fornecidas como um guia para lhe dar uma ideia aproximada da situação. Além disso, este ou aquele serviço pode ser encontrado em um segmento de preço mais barato - tudo depende das características, complexidade e quantidade de dispositivos necessários no sistema.

Cálculo e especificações técnicas

É melhor planejar com antecedência o projeto de uma casa inteligente, para não apenas levar em consideração todas as necessidades do cliente, mas também atendê-las com a mais alta qualidade possível. Muitas vezes as empresas oferecem especificações técnicas para cálculos gratuitamente, para que você possa saber quanto custará uma determinada instalação de sistemas de controle de forma rápida e sem despesas especiais. Os especialistas explicarão o que exatamente pode ser feito e controlado, bem como quais recursos esse sistema doméstico inteligente possui.

Claro que as possibilidades de uma casa inteligente são quase ilimitadas, porque vão surgindo novas tecnologias mais avançadas, prontas para ajudar os proprietários e proporcionar-lhes qualquer comodidade.

Atualmente capacidades e funções de uma “casa inteligente” são capazes de mudar radicalmente a visão sobre como a vida é organizada em um apartamento ou casa de campo. Uma rede inteligente que opera com base em um único programa operacional para os dispositivos utilizados. Permite gerenciar a casa como um todo e fornecer controle total dos sistemas de engenharia e diversos eletrodomésticos. Sobre exatamente quais capacidades uma “casa inteligente” possui, vantagens e desvantagens do sistema será discutido abaixo.

Possibilidades de uma “casa inteligente”

Sistema inteligente possui uma ampla gama de capacidades que podem satisfazer as necessidades dos proprietários mais exigentes. Usar o sistema literalmente desde os primeiros dias cria o máximo conforto e também reduz significativamente a necessidade de manter certas comunicações e dispositivos. Mesmo a tecnologia moderna mais complexa torna-se acessível e simples de operar. É intuitivo para usuários de qualquer nível de treinamento.

A principal funcionalidade do sistema contém as ferramentas necessárias para usar com sucesso o controle automático programável.

Utilizando o sistema “casa inteligente”, torna-se possível controlar as fontes de iluminação instaladas, equipamentos de segurança e entretenimento, bem como outros componentes da rede inteligente integrada:

dar tarefas para manter uma temperatura confortável;
controlar sistemas de aquecimento adicionais;
configurar automação de iluminação com parâmetros diários temporários;
gerenciar sistemas e dispositivos de engenharia para utilizar economicamente a energia elétrica;
fornecer controle e monitoramento de equipamentos de áudio e vídeo para distribuição de alta qualidade do sinal proveniente deles de maneira uniforme por toda a sala;
garantir a prevenção de vazamentos de gás e água;
controlar o aquecimento remoto de banhos ou saunas;
acionar mecanismos que garantam abertura e fechamento de cortinas, portões, barreiras, etc.;
, simulando a presença do dono da casa, videovigilância e muitos outros processos.

Prós e contras de uma casa inteligente em um apartamento

Cada sistema ou dispositivo tem vantagens e desvantagens. A casa inteligente tem seus prós e contras. Entre as principais vantagens de um sistema inteligente estão: as seguintes vantagens:

em caso de qualquer ameaça, garante a segurança através de controle de acesso e notificação;
a possibilidade de controlar dispositivos remotamente através de um único telecomando como parte do sistema (para isso existem condições para a utilização de vários dispositivos, por exemplo, telemóveis, painéis tácteis, etc.);
disponibilidade de opções de configuração de sistema muito flexíveis;
controle de alta qualidade sobre os processos de funcionamento do sistema de aquecimento e consumo de energia elétrica;
a capacidade de automatizar a operação de um grande número de eletrodomésticos.

Estas são as principais vantagens de uma casa inteligente. Podemos citar mais, mas também é necessário abordar algumas desvantagens do sistema para ter uma compreensão mais completa e objetiva do mesmo.

Desvantagens do sistema:

Preços elevados para a aquisição dos equipamentos necessários, bem como para a sua instalação e manutenção (segundo a publicidade, pagam-se após cinco anos).
A necessidade de instalar uma grande quantidade de equipamentos adicionais na sala, incluindo sensores, fios, sensores, etc. Isto não só causa muitos problemas, mas também pode não ser totalmente seguro para a saúde, embora a publicidade seja omissa sobre isso.
O equipamento deve funcionar sem problemas e sem avarias. Em caso de circunstâncias imprevistas, para garantir o funcionamento ininterrupto do sistema doméstico inteligente, será necessária uma fonte de alimentação de reserva. O que sem dúvida implicará custos adicionais e a procura de um local para a sua instalação. Nessa capacidade, via de regra, são utilizados geradores movidos a óleo diesel ou gasolina. Devem ser alocadas instalações especialmente equipadas para eles e também precisam ser mantidas. E se você tem um apartamento, não um prédio separado...
Por fim, não se deve esquecer que durante a instalação do sistema serão necessários grandes reparos. E esta tarefa, como você sabe, não é fácil.

Conclusão

Depois de pesar as principais vantagens e desvantagens, todos têm o direito de escolher. O principal é ter sempre uma visão clara do panorama geral e saber o que esperar se decidir instalar um sistema inteligente. Assim, não haverá momentos inesperados ou desagradáveis durante o processo de instalação e você poderá fazer uso ideal de dinheiro e tempo. E confie menos na publicidade, que nem sempre é verdadeira.