Человек всегда стремится к усовершенствованию и модернизации своего жилища. Именно разработка системы «умный дом» даёт возможность максимально автоматизировать все возможные процессы, происходящие в нём. За счёт этого достигается комфорт и безопасность квартиры или дома. То есть, умный дом - это многофункциональное комплексное устройство систем управления, которое может работать как в автономном (полностью автоматическом режиме), так и в ручном. Последнее время этот комплекс устройств стал всё более популярен, хоть и стоит достаточно дорого. Сердцем любого умного дома является так называемый контроллер, который и превращает весь этот сложный механизм в уникальную сеть и именно он отличает её от обычной автоматики на основе электронных устройств.

Из чего состоит умный дом

На сегодняшний день существует множество модификаций и конфигураций системой управления умным домом, это зависит от того:

• Каких целей хочет достичь хозяин жилья;
• Материальных возможностей;
• Размеров и функциональности дома.

В любом случае основными составляющими системы являются:

1. Контроллер выполняет роль руководствующего и регулирующего механизма между модуляторами ввода и вывода. То есть основной соединительной частью между управляющим человеком и нужным процессом;
2. Системы расширения связи, включает в себя всевозможные роутеры, коммутаторы, GPS/GPRS модули;
3. Приборы коммутации электрической цепи с их помощью происходит включение или выключение нужного механизма или устройства. Это реле, блоки питания, различные диммеры;
4. Датчики и сенсоры, а также измерительные приборы разного направления. Они могут измерять движение, температуру, насыщенность света, влажность и т. д.;
5. Элементы, за счёт которых, происходит непосредственное управление всей системой или её частями;
6. Механизмы, приводящие в исполнение сигнал от контроллера, то есть превращающие электрический сигнал в соответствующий выбранному устройству. Это двигатели вентиляции, роллеты, клапаны подачи воды, осветительные приборы, обогревательные элементы и т. д.

Что собой представляет контроллер для управления

Сердце этой системы контроллер не только руководит всеми потребителями и приборами входящими в систему умного дома, но ещё и высылает отчёт хозяину о том в каком состоянии той или иной прибор в данный момент. Он может быть запрограммирован на выполнение различных действий в нужный промежуток времени или же по утверждённому графику включения. Вся система умного дома может работать в автономном режиме, то есть без участия человека, связь с ней происходит несколькими способами через:

• Компьютерную сеть;
• Мобильный телефон;
• По радиопередатчику.

Выбор контроллера нужно выполнять в зависимости от архитектуры системы управления. То есть весь комплекс может быть:

Принцип работы контроллера

Основный принцип работы всей системы интеллектуального дома базируется на автоматизации и контроле всех процессов, происходящих в нём. Первоначально всё управление настраивается на самостоятельные включение и отключение тех или иных механизмов, упрощающих жизнь человека в доме. Контроллер умного дома может выполнять и контролировать задачи которые заложены у него в программе или же ранее были выставлены пользователем. При этом обязательна обратная связь между человеком управляющим домом и контроллером. Все системы, завязанные на работе с контроллером имею один или группу датчиков, и поэтому пользователю остаётся выбрать только режим их срабатывания, или же попросту отключить их автоматическую работу. А вот насколько полезна вся информация, подающаяся с контролера, это уже вопрос. Так как часть их может быть неинтересна обычному обывателю, не вникающему в подробности работы системы. Поэтому во время настройки и установки всей системы умного дома, хозяин должен решить насколько он будет автоматизирован. Так как, например, не всем нужно знать давление воды в магистрали холодной воды, или же напряжение в сети.

Типы связи систем

Связь для управления этой довольно сложной системой является немаловажным компонентом. Существует несколько основных типов связи:

• Беспроводная локальная. Этот тип связи имеет ограниченный радиус действия и производится с помощью радиосигнала, Wi-Fi, или же в крайнем случае Bluetooth. Управление осуществляется с любой точки помещения или даже придомовой территории. Однако, если дом многоэтажный и ещё выполнен из материала, который выполняет экранирующую функцию (обшитый железом или даже состоит бетонных плит с арматурной увязкой), то устанавливаются специальные, усиливающие беспроводной сигнал, приборы или же дополнительные радиоточки;
• Удалённая беспроводная связь. Она возможна при условии подключения контроллера умного дома к глобальным сетям или системам расширения связи, которые обеспечивают постоянный доступ к ним. Это такие сети, как GSM/GPRS, любой мобильны интернет. То есть, даже если отсутствует интернет можно отправить или получит смс на телефон о состоянии той или иной системы управляемой контроллером. Основные устройства связи это телефон (смартфон), планшет или ноутбук.
• Проводной локальный. Это один из устаревших и выходящих из обихода способов, но всё же обладающих хорошей надёжностью. Связь происходит по кабелю, витой паре или электрической проводке. Любой центральный или региональный контроллер умного дома имеет такое подключение. Расширение связи и функции происходит с помощью коммутатора, который создаёт несколько ответвлений. Управление осуществляется путём нажатия кнопок на панели управления, она может быть сенсорной или же механической. Но иногда и через компьютер можно выполнять соединение, но это не совсем удобно теряется мобильность в управлении.
• Проводной удаленный способ. Это довольно дорогой способ, так как подразумевает прокладку большого количества кабельной продукции. И чем дальше будет расположен блок управления тем проблемнее его связь с контроллером. Чаще всего такой метод связи применяется не для частных а для государственных организаций и структур для управления несложными процессами корпусов зданий и близлежащей территории. Для домашнего пользования применяется крайне редко.

То есть устройства, за счёт которых, и происходит непосредственное управление чаще всего идут в комплекте. Представляют они из себя графические панели управления с кнопочным или сенсорным воздействием, также это могут быть пульты дистанционного управления, настроенные на радиочастоту передатчика. Такие приборы управления, как мобильные телефоны, компьютеры или планшеты, естественно, приобретаются отдельно. Связь через них и управление происходит при помощи специально разработанного программного управления, которое и обеспечивает удалённый доступ при помощи интернета.

Основные варианты конфигураций

Постоянно, стремясь к совершенству и автоматизации, человек изобретает всё новые и новые механизмы для этого. Также это стремление направлено и на уменьшение габаритов устройств без потерь их функциональных особенностей.

Для контроллера управляющего механизмами так и для всей системы умный дом есть основные требования это:

1. автоматизм;
2. самоконтроль;
3. чёткость управления, без совершения ошибок.

Варианты конфигурации любой такой системы зависят от многих факторов, о который уже говорилось выше, вот варианты систем которое могут подключаться к контроллеру:

1. Регулировка и управление освещением как в самом помещении, так и на придомовой территории, и в местах архитектурных сооружений;
2. Климатические установки (кондиционирование, вентиляция, обогрев);
3. Закрывание и блокировка дверей, ворот и окон;
4. Аудиосистемы, и телевидение, домашний кинотеатр;
5. Управление шторами, жалюзи и солнцезащитными роллетами;
6. Системой водоснабжения;
7. Кормление домашних животных и аквариумных рыбок.

То есть всё заключается в желании клиента и его материальных возможностей.

Распространённые марки контроллеров

Качество выполнения команд и функциональность любой системы интеллектуального дома напрямую зависит от контроллера и его производителя.

Овен

Этот контроллер для умного дома модификации ПЛК 100 является базовым решением. Особенностью которого можно выделить применение протокола Modbus. Именно он выполняет организацию обменом информации между каналами связи. Рассчитан контролер «Овен» для использования и создания автоматических систем жилых домов и коттеджей с этажностью не более двух, уличного освещения, обогрева напольного, и устройств сигнализации. Логический контроллер связан с панелью оператора и аппаратом ввода-вывода через интерфейс RS-485. Программирование происходит самим владельцем, если, конечно, у него есть такое желание. Меню состоит из шести информативных блоков управления, каждый из которых отвечает за определённый сегмент. Есть функция отправки СМС с помощью элемента GSM-контроллера. Оповещение происходит в случае аварийных ситуаций энергоснабжением или неисправности питающих контуров отдельных ключевых элементов системы «умный дом».

VeraEdge

Модель семейства Vera отличается большим запасом доверия пользователей, из-за применения их аппаратуры в данной отрасли уже многие годы. Основные преимущества данной модели это:

• Высокая производительность;
• Эргономика;
• Компактность;
• Надёжность.

Разработчики применили здесь новую платформу, дающую высокие показатели производительности под названием SoC, её частота составляет 600 МГц, а оперативная память увеличена до 128 Мб. Основное нововведение реализовано на чипе Z-Wave Plus являющимся пятым поколением данных микросхем. Пользователь одновременно может контролировать и управлять механизмами количество которых доведено до 200 устройств. Оборудован контроллер VeraEdge модулем связи через Wi-Fi. Одним из недостатков которые всё же имеются в любой системе можно считать отсутствие интегрированного блока бесперебойного питания, который можно докупить и установить дополнительно.

Arduino

Контролер Arduino предлагает довольно необычное, но довольно логичное решение для управления «умным домом». Некоторые умельцы с лёгкость выполняют подключение и установку своими руками, это возможно из-за простоты работы с ним. Логический контроллер имеет очень небольшие габариты. И также в комплекте есть датчики, сенсоры, а также всевозможные индикаторы. Разработчикам почти удалось довести оптимизацию устройства до совершенства. Все датчики имеет беспроводную связь и отличаются минимальными погрешностями в работе, а для управления служат блоки которые отличаются необычным внешним видом, с удобной и уникальной веб-страницей. Она же доступна и в качестве мобильного приложения.

Siemens

Эти системы немецкого качества применяются не только для автоматизации систем в быту, но и на производстве, в промышленности. Контроллер этой компании выражен линейкой LOGO, участвующей в создании «умного дома». Это традиционная двухкомпонентная модель. Один, из которых, выполнен в виде клавиатуры с дисплеем и являющийся системой ввода-вывода, а второй позволяет выполнять манипуляции и подключение к контролеру через удобный и надежный проводной интерфейс. Компания предлагает также самостоятельную разработку определённых режимов в работе, для чего прилагается специальная программа Soft Comfort. Когда LOGO используется как центральный контроллер, то с помощью него можно создавать целые алгоритмы работы схем. Постоянно новые введения и модификация повышают эксплуатационные качества этого аппарата.

Положительные и отрицательные стороны контроллеров

Бесспорное достоинство применения контролеров для управления домом или помещением направлено на эффективное решение разнообразных задач, а также на воспроизведение интеллектуальных способностей, казалось бы, у самых простых и элементарных механизмов. Домовладельцы реально избавляются от многих рутинных действий. Однако как и у каждой системы существуют обязательно недостатки. К ним стоит отнести:

1. сложность подключения и введение в работу;
2. дорогостоящее обслуживание и стоимость всех элементов системы.

Однако развитие и технологии не стоят на месте и когда-то системой «умный дом» будет оборудован каждый дом или дачный участок, как буквально столетие назад не знал человек об электричестве, а теперь оно существует в каждом доме.

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

Что такое система «Умный дом»?

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

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

Управление системой освещения, например:

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

Вариант функционального набора охранной системы:

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

Система климат-контроля:

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

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

Какие минусы имеет “Умный Дом”:

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

Как сделать дом «Умным»?

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

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

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

Кратко о платформе

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

Обозначение:

1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
2. Кнопка аппаратного сброса.
3. Сигнал опорного напряжения.
4. Контакты для цифровых сигналов.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для подключения внешнего программатора.
8. Контакты для аналоговых сигналов.
9. Подключение внешнего питания.
10. +5 В.
11. +3,3 В.
12. Сигнал сброса.
13. Разъем для источника питания.
14. Микроконтроллер.

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

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

Оболочка для программирования Ардуино

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

Примеры плат расширения и датчиков

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

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

Подключение сетевого модуля к Ардуино

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

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

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

Обозначения:

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

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

Датчики

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

Обозначения:

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

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

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

Обозначения:

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

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

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

Определение начальных условий

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

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

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

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

Прихожая

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

Туалет и ванная комната

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

Автоматизация кухни

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

Жилая комната

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

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

Особенности терморегуляции

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

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

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

Все мы наслышаны о системах "Умный дом". Освещение и отопление, жалюзи и бытовые электроприборы для постороннего наблюдателя начинают жить своей жизнью - самостоятельно поддерживают нужную температуру, включают и выключают свет в зависимости от времени суток, готовят кофе на завтрак и разогревают пиццу на ужин... Но ведь главная идея "умного дома" состоит не в автоматизации всех этих процессов как таковых, а в организации удобной среды обитания для конкретного потребителя и только он и должен дирижировать всей этой системой. Рассмотрим устройства, которые и предназначены для управления системами "умного дома".

Само понятие "умный дом" было сформулировано еще в семидесятых годах двадцатого века как "здание, обеспечивающее эффективное и продуктивное использование рабочего (жилого) пространства..." И если во главу угла ставить удобство и эффективность, то рассматривать системы управления можно более широко - не ограничиваясь только комбинированными программно-аппаратными решениями.

Ручное управление

В первую очередь, это специализированные пульты дистанционного управления - наподобие привычных всем пультов управления бытовой аппаратурой. Только в отличие от последних, они чаще управляют исполнительными устройствами не посредством инфракрасного излучения, а по радиочастоте (чтобы не ходить по комнатам, а управлять домом или квартирой из любой точки). Пульт также может быть выполнен в виде обычного настенного выключателя, что позволяет закрепить его в любом удобном месте (хоть двусторонним скотчем на изголовье кровати в спальне) без прокладки кабеля.

В простейшем случае это пульт с парой кнопок (включить-выключить) и адаптер для розетки . Адаптер вставляется в розетку, а уже в адаптер включается, например, торшер. В этом случае появляется возможность включать и выключать торшер дистанционно. Адаптер может быть как просто на включение-отключение, так и со встроенным диммером - в этом случае появляется возможность управлять еще и яркостью света.
Кроме радиоадаптеров, могут быть использованы и радиовыключатели . Они предназначены для управления главным (потолочным) освещением, моторизированными жалюзи, гаражными воротами и т.д.

Может показаться, что такая упрощенная система (лампочка-пульт) не имеет отношения к системам "умный дом", но это не совсем так. Использование программируемых пультов со встроенными контроллерами позволяет не просто управлять включением различных приборов или яркостью, но и выполнять сценарии или применять схемы освещения (см. "Использование сценариев или схем освещения"). Особо "продвинутые" пульты кроме программируемого контроллера могут содержать таймер и ЖК-дисплей, что выводит нас к следующей ступени, а описаны они в разделе ручного управления только в том смысле, что всё управление буквально находится в руках пользователя.

Использование сценариев или схем освещения

Возможность использовать сценарии - это то, что в первую очередь отличает систему "умного дома" от простого набора пультов дистанционного управления отдельными лампами, кондиционерами, моторизированными приводами и т.п.

Например: мы решили посмотреть фильм .

Для этого нам необходимо выключить в комнате

• основной свет,
• задернуть шторы,
• опустить экран
• и включить проектор.

Если по окончании фильма мы хотим поговорить с друзьями, то нужно будет выключить

• проектор,
• открыть шторы,
• поднять экран,
• включить основное освещение,

а если просто послушать музыку, то, возможно, выключить основной свет и включить торшер, да еще и не на полную яркость.

Как можно видеть, в первом случае нам необходимо нажать 4 кнопки, во втором - снова 4 , в третьем - 2 .

Можно запрограммировать эти события в виде сценариев и использовать в первом случае режим "кино", во втором - "основной", в третьем - "только музыка", а все необходимые действия будут выполнены автоматически. Дополнительно алгоритмы могут быть усложнены внешними датчиками - например, оставить в покое шторы, если фильм захотелось посмотреть ночью и окна зашторивать необязательно, как необязательно включать приглушенный свет при прослушивании музыки, если на улице светло.

Автоматизация

Первый шаг к автоматизации - использование таймеров . Они позволяют включать и выключать электроприборы по расписанию.
Могут быть как механическими (наиболее бюджетный вариант), так и электронными. Механические обычно позволяют составлять суточные расписания, электронные - суточные или недельные. Первые не так точны и имеют меньше возможностей, но неприхотливы и могут работать в более жестких условиях. Вторые - много точнее и удобнее, но, обычно, дороже и батареи их не могут работать в условиях сильных морозов, что может привести к сбросу программы.

Датчики движения. Позволяют включать электроприборы, если в поле зрения датчика (от 90 до 360 градусов) будет зафиксировано какое-либо движение.

Чаще всего они используются в системах безопасности, включая запись с камер видеонаблюдения. Но и в бытовом применении они могут оказаться полезными - для освещения коридоров или служебных помещений только тогда, когда это действительно необходимо. Для повышения их эффективности, датчики движения обычно совмещены с таймерами (включение электроприборов на заранее определенное время) и датчиками освещенности (например, чтобы не включать освещение, если движение зафиксировано днем).

Комплексные решения

И все же главной особенностью решений интеллектуального дома является объединение всех систем жизнеобеспечения в единую систему . В общем случае, система управления объединяет такие подсистемы как:

• систему освещения;
• систему отопления, кондиционирования и вентиляции;
• пожарно-охранную сигнализацию;
• централизованное управление всей аудио- видеотехникой;
• систему видеонаблюдения;
• механизацию (моторизованные жалюзи, шторы, гаражные ворота);
• удаленного слежения за системами, включая IP-мониторинг и т.п.

При такой глобальной интеграции, управление отдельными исполнительными устройствами определенных подсистем в общем виде представляется довольно затруднительным. Ведь насколько было бы проще, например, перед отъездом из дома использовать функцию "закрыть все жалюзи", вместо того, чтобы обходить все комнаты и закрывать каждое окно индивидуально. Иными словами - без центрального контроллера здесь, конечно, не обойтись.

Устройство управления "умным домом" в таких условиях чаще всего представляет собой панель управления , обычно встраиваемая в стену. Внешний вид и функциональная насыщенность такой панели зависят от количества управляемых подсистем и желаемого удобства. Это может быть простой набор кнопок управления основными функциями и контрольных ламп (светодиодов), отображающих текущее состояние.
Улучшенные модели могут содержать алфавитно-цифровые индикаторы, для удобного считывания информации и задания необходимых режимов. Более сложные модели имеют ЖК мониторы, черно-белые или цветные, возможно - с сенсорными экранами.

Другой вариант устройств управления - внешние модули , выполненные в виде КПК (карманные компьютеры) или планшетных компьютеров (с сенсорным экраном), а также использование стандартных КПК и "планшетников". С центральным контроллером такие устройства связываются либо инфракрасной связью, либо по радиочастоте. Отличие от предыдущего варианта не только в мобильности и дополнительном удобстве. Такой вариант предусматривает использовать в качестве устройства управления любой персональный компьютер или ноутбук, подключаемый к контроллеру как локально (витая пара, Wi-Fi), так и удаленно (модемом - либо напрямую, либо через интернет).

В последнем случае как раз и получают возможность IP-мониторинга и управления из любой точки мира. Проще говоря, вы можете проверить выключен ли в доме утюг и, если нет, выключить его, находясь в другом городе или стране.

Вы слышали? Говорят, искусственный интеллект уже создан! И занимается это чудо света… Нет, не предсказанием землетрясений. И даже не прогнозированием погоды. Первый в мире AI по имени Джарвис (как у Железного Человека) «работает» домоуправителем у некоего Марка Цукерберга. И хотя мне кажется, что настоящему AI можно было бы подыскать более достойное занятие, чем уход за Цукербергом, сделать свой дом «умным» сегодня может не только создатель Facebook. Я протестировал несколько устройств для «умного дома» компании Rubetek, и должен сказать, что для меня, как и для Марка Цукерберга, будущее уже наступило.

Что умеет «умный дом» Rubetek

«Умный дом» - это система, избавляющая человека от ежедневных рутинных действий и осведомляющая обо всех событиях, происходящих у него дома. Если в ваше отсутствие в дом заходят непрошеные гости, открываются окна, шкафы и двери, происходит задымление, протечка воды или утечка газа, по каждому случаю вы тут же получаете уведомление и бежите срочно устранять проблему. А при помощи голосовых команд вы можете включать и выключать «умные» реле и розетки, ставить дом на охрану, узнавать уровень температуры, влажности и освещенности в помещении и т. п. Даже если вам не нужен столь продвинутый мониторинг постоянно, согласитесь, хотя бы на время отпуска не помешает быть уверенным, что вы никого не затопили и что к вам в квартиру не забрались воры.

Компания Rubetek выпускает множество устройств для «умного дома», которые можно собрать из отдельных устройств, а можно купить в уже готовых наборах.

Установка и настройка

«Центр управления» (для краткости будем называть его ЦУ) - это похожее на Wi-Fi роутер устройство, общаться с которым можно с телефона или планшета (Android или iOS), после того как вы установите его приложение. Для компьютера подобного приложения или веб-интерфейса, к сожалению, не предусмотрено, но зато доступ к управлению ЦУ можно дать и другим членам семьи, установив на их смартфоны это же приложение.

Далее следует этап интеграции ЦУ в домашней локальной сети - это можно сделать по Wi-Fi (поддерживается 802.11b/g/n, но только 2.4 ГГц), или же подключить ЦУ к роутеру напрямую, кабелем. Если же локальной сети нет (например, вы хотите обезопасить отдельно стоящий гараж), к ЦУ можно напрямую подключить 3G USB-модем, чтобы он сам вышел в интернет через сотовую сеть. Если следовать вполне понятной инструкции, никаких проблем возникнуть не должно - тут все предельно просто.

Создав в приложении Rubetek новый «Умный дом» (а их может быть несколько: гараж, квартира, дача и т. п.), начинаем подключение вспомогательных устройств - это могут быть домашние и уличные видеокамеры, видеодомофоны, умные розетки, датчики температуры, освещенности, дыма, утечки газа и протечки воды, а также реле управления жалюзи, шторами, рольставнями, теплым полом, бытовыми приборами или воротами.

Сначала надо снарядить все датчики свежими батарейками - в моем случае это были батарейки 23А для датчика протечек и «Крона» для газового и дымового. Дальше нужно «подружить» датчики с ЦУ. Один из способов - прямо из приложения Rubetek отсканировать QR-код с каждого датчика, нажав кнопку «+» в разделе «Устройства».

Наконец, необходимо убедиться в работоспособности всех датчиков. Для этого надо нажать или нажать и подержать пару секунд кнопку «Тест» на каждом из них, за исключением датчика протечек - там придется приложить влажный палец к чувствительным пластинам. Проверить датчики нужно и рядом с ЦУ, и прямо на месте их установки, чтобы убедиться, что дальности действия датчиков хватит, чтобы «добить» до ЦУ. Имеющиеся у нас датчики работают по стандарту RF 433 МГц, и радиус их действия, как выяснилось, достаточно широк и заметно превосходит (благодаря низкой радиочастоте) радиус действия Wi-Fi. Так, в трехкомнатной распашной квартире панельного дома удалось разнести ЦУ и датчики на максимально возможное расстояние, и связь через несколько железобетонных стен ни разу не пропадала. Впрочем, в сложной обстановке (например, если у соседей часто работают какие-то устройства на частоте 433 МГц), картина может быть другая, поэтому и необходима проверка.

Датчики RF 433 МГц выдают радиосигнал только при срабатывании (в этот момент, если открыть в приложении свойства датчика, можно увидеть уровень сигнала), поэтому батарейки должно хватить надолго. Кроме того, ЦУ может работать еще и по стандарту Z-Wave (869 МГц), также используемому в некоторых датчиках (например, в «умных» розетках). Поддерживает ЦУ и Bluetooth.

Домашняя камера видеонаблюдения RV-3404, которая также была у меня в наличии, подключается к ЦУ по Wi-Fi и точно так же добавляется в мобильное приложение Rubetek. Но и без ЦУ камеру можно полноценно использовать, записывая видео на карту MicroSD. ЦУ необходим, если вы хотите записывать видео в «облако».

Теперь, когда все устройства добавлены, можно пробежаться по их свойствам в приложении и что-то настроить под свои вкусы. Например, в свойствах ЦУ можно указать номера телефонов, на которые должны отправляться SMS о срабатывании датчиков. Это крайне желательно сделать, так как Push-уведомления приходят на смартфон только при наличии мобильного интернета, а SMS почти всегда доходит мгновенно.

Удобство и функционал

Итак, все датчики подключены и подвешены в нужных местах квартиры. Газа - на кухне, дыма - в коридоре, протечек - в ванной. Камера направлена на входную дверь. Датчики проверены - до ЦУ их сигнал проходит без проблем, на воду, газ и дым они тоже реагируют исправно (да, пришлось подымить сигаретой и даже открыть конфорку). Некоторые еще и выдают весьма громкую сирену. То есть, «Умный дом» заработал. Теперь в случае срабатывания тревоги вы сразу же получите на свой смартфон Push-уведомление и SMS. Можно ехать в отпуск.

Но, разумеется, функционал системы от Rubetek этим не ограничивается. В мобильном приложении предусмотрен режим «Охрана» и возможность создания сценариев. Например, если у вас есть датчик открытия дверей, активировать его, когда вы дома, нет смысла, так же как и датчик движения на камере. Для этого предусмотрен режим «Охрана». Оставляете дом пустым - одним нажатием кнопки на смартфоне или даже голосовой командой включаете полный режим защиты. Теперь и в случае открытия входной двери или, скажем, сейфа, вы получите уведомление.

Сценарии же предназначены для другого - в первую очередь для создания комфорта. Смысл в них также появляется в случае дальнейшего апгрейда «мозгов» вашего жилища. Например. Ставим «умное» реле на ворота гаража и несколько «умных» розеток. Теперь, подъезжая к дому, достаточно подать голосовую команду, чтобы автоматически открылся гараж, зажегся свет во дворе, в гараже и в доме, был отключен режим охраны и включился кондиционер. Поставили машину - еще одна команда, чтобы закрыть гараж и выключить свет, где он уже не нужен. Все ограничивается только фантазией и наличным списком «умных» девайсов.

Совместимость

Еще один важнейший плюс системы от Rubetek в том, что она открыта для подключения устройств других производителей (список совместимости весьма приличный: https://rubetek.com/compatible-devices), а ЦУ совместим с Apple HomeKit. Правда, дешевые устройства на RF 433 МГц от других производителей вряд ли получится использовать из-за отсутствия единого стандарта. Так что лучше всего сразу ориентироваться на Z-Wave.

Ограничения

Пару слов надо сказать об ограничениях данной системы, которая все-таки является бытовой. В первую очередь это температурный режим. Учтите, что ставить ЦУ в помещении, где температура опускается ниже нуля, нельзя: рабочая температура +5 ºС.+40 ºС. Примерно такой же диапазон и у других устройств (датчик газа, правда, от -10 работает). Еще один важный момент: датчики RF 433 МГц надо время от времени проверять на работоспособность, так как вечных батареек пока не придумали, (в более продвинутых устройствах Z-Wave возможен удаленный опрос статуса).

Резюме

Впрочем, плюсы системы, на мой взгляд, явно перевешивают все ограничения. Главный из них - ее доступность. Для установки «умного дома» Rubetek и его использования не только специалист не нужен, но даже знание английского языка не требуется - все и везде только на русском. Система, однажды установленная (на что уходит минут 30), не требует никакой абонентской платы. Установка не требует никакой прокладки проводов, переоборудования жилища или тому подобных работ - с ней справится любой человек, более-менее разбирающийся в технике. Да и обслуживание, по сути, не нужно - разве что, пыль с камеры вытирать. Правда, высок риск войти во вкус: удержаться от апгрейда системы будет крайне сложно. А там, глядишь, и настоящие AI дозреют…

Справочная статья, основанная на экспертном мнении автора.

Под термином «умный дом» на сегодняшний день подразумевается комплексное внедрение в быт высокотехнологичных устройств, позволяющих обеспечить высокий уровень комфорта жильцов. Отличительной чертой систем данного типа является максимальная автоматизация ряда процессов при минимальном участии человека. Кроме этого, одним из критериев «умного дома» является централизованное управление всеми задействованными в комплексе устройствами. Система «умный дом» имеет модульную конструкцию и состоит из функционально разграниченных блоков с полной или частичной их интеграцией в единую систему. Каждый модуль задействован в выполнении строго обозначенных задач, между тем, блоки могут взаимодействовать между собой.

Возможное модульное наполнение современной системы «умный дом»:

• Центральный управляющий контроллер , объединяющий другие компоненты, и обеспечивающий их взаимодействие. Таким контроллером может выступать как промышленное решение в виде законченного устройства, так и обычный компьютер с соответствующим программным обеспечением.
  
• Климатическая система . Состоит из блоков управления отоплением и вентиляцией, обеспечивает поддержание заданного микроклимата в помещении.
  
• Управление освещением и коммутацией энергопотребителей.
  
• КТСО (комплекс технических средств охраны). Включает в себя охранно-пожарную сигнализацию, систему видеонаблюдения и модули дистанционного уведомления владельца о тревожных ситуациях.
  
• Система учета, сбора и хранения данных . В задачи модуля входит сбор информации с приборов учета, фиксация различных событий и предоставление данных для анализа с целью оценки эффективности всего комплекса.
• Каналы связи . В качестве каналов передачи данных используются сети, работающие с протоколом TCP/IP в проводном или беспроводном исполнении. Для интеграции в сеть приборов, имеющих специализированные интерфейсы, используются соответствующие конвертеры.

Каждый из вышеописанных модулей может быть реализован при помощи различных технических средств и программного обеспечения. Наиболее распространенные и часто применяемые решения выглядят следующим образом:

Управление

В качестве управляющего контроллера системы «умный дом» наиболее оправдано применение одноплатного компьютера промышленного исполнения. Подобные компьютеры отличаются небольшим размером, малой потребляемой мощностью, отсутствием механических частей (вентиляторы, жесткие диски) и работают на программном обеспечении с открытым исходным кодом. Количество и тип имеющихся интерфейсов в большинстве случаев можно изменять и дополнять.

Логично, что самостоятельное программирование подобных устройств требует определенных навыков и знаний. Доступ к контроллеру осуществляется по сети, с использованием WEB интерфейса или клиентских приложений. Существуют и готовые решения, предназначенные для управления всем комплексом, и предоставляющие пользователю для настройки простой дружественный интерфейс.

Для управления «умным домом» удобно использовать универсальные пульты, поддерживающие выполнение макросов - упорядоченных наборов действий. Радиопульты в данном случае эффективнее ИК-пультов, так как позволяют осуществлять управление вне прямой видимости ИК-приемника. Более современным пультом управления может выступать смартфон с установленным на нем специализированным программным обеспечением.

Климат

Управление климатом реализуется при помощи оценки показаний датчиков температуры и влажности. На основании анализа этих данных производится автоматическая регулировка отопления, включение или выключение систем кондиционирования, вентиляции и увлажнения.

Освещение

Реализуется посредством установки датчиков освещенности, присутствия или же совмещенных. При необходимости управляющий контроллер позволяет управлять освещенностью по расписанию. При использовании диммерных устройств возможна не только дискретная, но и плавная регулировка яркости источников света.

Охрана и безопасность

Комплекс охранных средств может состоять из нескольких подсистем:

1. Охранно-пожарная сигнализация (ОПС). В качестве детектирующих устройств используются датчики присутствия, реагирующие на появление в контролируемой зоне ИК-излучения, присущего телу человека. Для обнаружения открытия двери устанавливаются магнитоконтактные датчики. Пожарная безопасность контролируется датчиками дыма, температуры и утечки газа. Многие современные системы охранно-пожарной сигнализации имеют модуль радиосвязи, позволяющий уведомлять владельца при помощи сетей GSM или 3G. Часто ОПС допускает подключение любых электроприборов через сухое реле, что позволяет по сигналу тревоги блокировать замок, включать освещение, сирену и т.д. Иногда в состав ОПС входит датчик влажности, позволяющий своевременно выявить факт протечки воды.

2. Система контроля доступа. Состоит из устройства идентификации, непосредственно идентификаторов (электронные ключи, радиометки, отпечаток пальца), устройства блокировки (замок, шлагбаум, автоматические ворота) и предназначена для разграничения доступа в помещение или на территорию.

3. Система видеонаблюдения. Представляет собой комплекс, состоящий из видеокамер и устройства обработки и хранения видеосигнала.

Учет и обработка данных

В большинстве случаев данный функционал реализуется при помощи управляющего контроллера с использованием соответствующего программного обеспечения.

Связь

Транспортным каналом, как правило, является локальная сеть, выполненная по проводной или беспроводной технологии. Для управление сетью используется маршрутизатор, позволяющий контролировать все сетевые устройства и обеспечивать защиту от несанкционированного доступа к каждому из них. Современные технологии высокоскоростной передачи данных позволяют одновременное использование сети для обмена информацией между компьютерами, передачи сигналов IP-телевидения, телефонии, работы компонентов «умного дома».

Помимо вышеописанного, в системах «умный дом» нередко используются устройства, не взаимодействующие со всем комплексом. Это могут быть приборы для автоматической уборки (роботы-пылесосы), системы автоматического полива растений, кормления домашних животных и многое другое. Несмотря на то, что подобные приборы автономны, их интеграция с системой вполне возможна при помощи простого включения или выключения электропитания управляющим контроллером.

Видео по теме