По дому необходимо расставить акустическую систему, состоящую из высокочувствительных микрофонов и динамиков для управления системами умного дома

Обычно пользователю достается система со стандартными командами, которые он может дополнить своими руками через компьютер. Любая запрограммированная функция техники, подключенной к сценарию, будет исполняться по голосовой команде.

Роль arduino в программировании

Собственноручное проектирование системы «умный дом» включает в себя подбор оборудования, которое ответит всем предполагаемым требованиям. В частности будет необходим контроллер, позволяющий собрать все управление домом на одно устройство, с которого и будет вестись руководство.

Среди любителей очень популярны контроллеры ардуино, представляющие собой пустую печатную плату, периферия и защита которой от повреждений зависят от пользователя. Подключить можно что угодно – программа пишется легко. Вообще у ардуино много плюсов:

• возможно дополнение или копирование;
• большое количество доступной информации о возможном использовании контроллера, варианты схем для разных результатов;
• фиксированное расположение выводов (это позволяет фирмам-производителям спокойно выпускать новые устройства для добавления функций – шилды);
• ардуино не нуждается в программаторе и широких познаниях в программировании.

Внешний вид главного устройства управления системами дома — контроллер arduino

Данный контроллер может быть подключен к компьютеру, часто используется в робототехнике и при создании автономных устройств.

Возможности голосового управления

На заре своего развития управление голосом имело определенные рамки, и сложно было представить его нынешний интерфейс. Подобное казалось сюжетом из фантастического фильма. Но сейчас ситуация изменилась, и возможность альтернативного варианта контроля помимо уже существующих способов (пульты и цифровые устройства) делает его весьма привлекательным для пользователя.

Своеобразной гарантией лучшего взаимодействия человека и автоматики будет запись нескольких вариантов одного распоряжения («Включи свет в спальне», «Свет включи» и так далее), тогда система точно поймет, что от нее требуется.

Такое управление, даже созданное своими руками, чаще всего включает в себя следующие распространенные действия:

• включение и выключение бытовой техники;
• климат-контроль и шторы;
• программа орошения на участке перед домом;
• прослушивание новостей, прогноза погоды и другой информации, на получение и воспроизведение которой будет настроено управление.

Некоторые программы позволяют ввести разграничение для каждого этапа сценария: управление может вестись в одной комнате, а команда сработает в другой.

Можно своими руками запрограммировать, как команду, любое слово. Некоторые разработчики предлагают стандартные варианты, в которых команды по руководству умным домом записываются в виде обычного текста. Рядовому пользователю это очень удобно.

Описание одного из возможных вариантов

Голосовой контроль над системой «умный дом» не будет задействован, пока владелец не активирует его определенной командой или действием (распознавание голоса тоже имеется). В зависимости от площади, на которой предполагается эксплуатация, для лучшей функциональности дом может быть оснащен несколькими контроллерами, подчиненными одному устройству. Пользоваться «умным» оборудованием просто, в программу заложено несколько языков, которые она с легкостью распознает.

Для управления системами дома не нужно кричать. Высокочувствительные микрофоны улавливают тихий голос. В зависимости от типа микрофона и формы помещения, их нужно устанавливать 1 микрофон на площадь 20-30м2

Среди прочих предполагаемых удобств есть моментальная реакция на распоряжение, присутствует интерактивная связь, которая создает впечатление, что дом действительно умный и самостоятельно разговаривает с владельцем (хотя на самом деле это качественно записанная живая речь). Автоматика способна сообщить о том, что домашние забыли закрыть ворота, или осведомить о нарушении безопасности участка.

Один из многочисленных плюсов – незаметность. Все динамики и микрофоны располагаются вне поля зрения владельца (на шкафу, под полкой, спрятаны в предметах мебели). Это весьма эстетично, так как отсутствуют провода.

Оборудование устанавливается в фальш-потолках или простенках на этапе предмонтажа, в домах с чистовой отделкой применяют визуальное декоративное оформление под бытовые приборы

Сильная система безопасности оповещает о несанкционированном проникновении в помещение при помощи сообщения на смартфон или устно, и адекватно реагирует при возникновении чрезвычайной ситуации.

Контроль над данной системой может осуществляться при помощи смартфона. «Умный дом» подключается к его операционной системе, и через нее владелец может дать необходимые распоряжения контроллеру.

Управление умным домом через смартфон может поражать воображение. Разработчики систем управления предлагают множество решений, которые основываются на различных стандартах, но имеют проблемы несовместимыми друг с другом и в большинстве случаев вызывают сложности при установке и монтаже. Практическое применение умной техники показывает свою непонятливость: ведь она упорно следует установленным правилам и с большим трудом воспринимает любые исключения из них. Таким образом, системы управления умным домом на сегодняшний день предназначено в большей степени для гиков, а не для пользователей массового рынка.

Каждое явление имеет свойство меняться. Некоторые начинающие компании в последнее время вывели на рынок решения для управления умным домом, которые не только преодолевают границы между установленными стандартами, но не забывают о комфорте пользователя и удобстве управления. Теперь стали учитываться такие современные подходы, как удаленный доступ через Интернет или через приложение для смартфона. В статье о системах управления домом представлено три подобных решения: Qivicon и Homee (законченные системы для управления домом), а также Tado (узконаправленное решение для контроля над домашним отоплением). В российских интернет-магазинах вы пока их не купите, но они полноценно функционируют и на территории РФ, разве что заказать их придется на европейских ресурсах.

Система управления умным домом практически с первого дня помогает экономить деньги, особенно если ее использовать для управления отоплением вашего жилья, поэтому данный факт послужит вам хотя бы заинтересоваться автоматизацией работы техники в вашем доме.

Qivicon - система для неопытных пользователей

Qivicon - это базовая система компании Telekom для умного дома. Основой для включения в домашнюю сеть является устройство Home Base стоимостью около 13 000 рублей, кото­рое подключается к роутеру и обеспечивает связь между компонентами умного дома. Настройка и управление произ­водится через веб-интерфейс (браузер на ПК) или через мобильное приложение для смартфона. Qivicon делает ставку на открытое программное обеспечение, то есть теоретически может поддерживаться любым производителем. На данный момент Telekom насчи­тывает 30 партнеров, среди которых и классическая техника для умного дома eQ-З, и холодильники Miele, и управляемые светодиодные лампы . В процессе использования быстро выяснилось, что система рассчитана на неопытного пользователя. Прилагаемая к каждому устройству Home Base инструкция шаг за шагом руководит установкой и процессом настройки компонентов. Кстати, все они связываются друг с другом по радиоканалу, а для монтажа в большинстве случаев достаточно использования двустороннего скотча. Это пора­дует тех, кто снимает жилье или не устанавливает какую-либо умную технику навсегда.

Qivicon позволяет осуществлять контроль и управление всеми исполнительными механизмами через приложение для смартфона, причем и в том случае, когда владелец находится вне дома.

Важность привязки системы к облаку

Отмечу, что все настройки сохраняются в облаке, что может смутить особо осторожных пользователей. Однако если выбрать по-настоящему надежный пароль, то это будет совершенно безопасно. В случае отказа системы благодаря ежедневному автоматическому резервному копированию можно будет быстро восстановить все конфигурации. И это действительно важно: в процессе эксплуатации пройдет довольно много времени, пока вам не удастся запрограммировать подходящие сценарии для самых важных ситуаций (рабочие дни, выходные, праздники, отпуск).

Без той или иной опробованной на практике точной настройки не обойтись, иначе по утрам кому-то будет слишком холодно в ванной, а по вечерам в гостиной - слишком жарко. Если потерять такой индивидуальный план отопления для помещений, придется начинать настройку с нуля. И это еще не все: магнитные контакты, автоматически регулирующие отопление при открытых окнах, тоже придется конфигурировать заново, как и розетки в гостиной, которые ночью автоматически отключают подачу энергии.

Стоимость систем управления

Для вхождения в этот мир Qivicon имеются стартовые пакеты, включающие в себя модуль Home Base и различные исполни­тельные механизмы. Например, европейский энергетический концерн EnBW предлагает термостаты для систем отопления, переклю­чаемые розетки и т. п. Хотя этого и недостаточно для полного включения дома в сеть, но для начала неплохо. Конечно, компоненты можно докупить отдельно, и если вы хотите сделать умным весь свой дом, то ничего другого вам и не остается. Мудрое решение: если в пакет включены компоненты со специальным стандартом сигнала, действие блока Qivicon Home можно просто расширить с помощью электронного ключа, который прилагается к блокам.
Сложности: приложения для управления соответствующими устройствами входят в стартовый пакет. При покупке пакета EnBW прикладывается программа EnBW, при приобретении набора Telekom дается приложение Smart Home. Свободная загрузка через магазины утилит не предусмотрена, для активации приложений требуются коды, которые предоставляются только вместе с пакетами. Другими словами, концепция открытого ПО на программы не распространяется.
EnBW предлагает бесплатное пользование приложением в течение года, после этого нужно платить почти €50 в год. Telekom после двух лет бесплатной подписки требует €30 в год. В итоге все сэкономленные на энергии деньги будут уходить на оплату программ.

Tado - система управления отоплением

Компания Tado выбрала путь, кардинально отличающийся от решения Qivicon: вместо управления отдельными отопительными приборами система Tado регулирует работу центрального элемента, то есть масляной или газовой горелки или теплового насоса. Преимущество такого решения заключается в том, что регулирование может напрямую отключать горелку - это позволяет избежать потерь тепла, которые неизбежно возникают при высокой температуре подачи несмотря на выключенные отопительные приборы. В перечне совместимости Tado огромное количество отопительных систем, более сотни производителей и типов расширителей и управлений.

Комплектация системы управления отоплением Tado

Инструкции для всех видов отопления

Зачастую бывает не так просто распознать, какое именно управление отоплением установлено в доме (впрочем, если постараться, эту информацию можно получить в компании, которая обслуживает ваш дом). А у Tado в свою очередь нет готовой документации для любой возможной комбинации устройств. Если клиент конфигурирует в веб-интерфейсе отопительную систему, для которой еще не составлена инструкция, она составляется командой Tado. На практике это заняло менее восьми часов. Готовая инструкция оказалась настолько подробной, что даже неопытный пользователь вполне смог бы справиться с установкой.

Развитая логика системы Tado заложена в облаке. Помимо заданной и фактической температуры помещения в управление включаются данные о наружной температуре (по данным метеослужбы), прогнозе погоды (в особенности - об интенсивности солнечного излучения), месте пребывания жильцов (оно определяется с помощью приложения для смартфона) и полученной информации о том, насколько быстро снижается и снова повышается температура в квартире. Но слишком многого от логики Tado ждать не следует: стоит всем жильцам удалиться от квартиры на 100 км, как система опустит температуру примерно до 16 °С. После этого в доме подогрев до комфортного уровня в 21 °С может занять более шести часов, и когда система фиксирует приближение к жилищу, регуляция температуры может запоздать. Вмешательство в ручном режиме посредством приложения решит эту проблему. Если, конечно, пользователь вовремя вспомнит об этом.
В доме с хорошей изоляцией температура за ночь падает на 2,5 °С, а это вряд ли можно назвать мощным потенциалом для экономии. Как экономия, так и комфорт увеличиваются только при длительном отсутствии жильцов в зимнее время. Чтобы окупить стоимость системы в €350, в любом случае понадобится несколько лет. Однако в старых зданиях без изоляции система работает намного эффективнее.

Кратко об установке системы управления Tado

Система Tado не ограничивается управлением отдельными отопитель­ными приборами. Для подключения компонентов Tado к существую­щим системам масляного, газового или пеллетного отопления имеются очень подробные инструкции, а в качестве альтернативы компания Tado может предоставить покупателям технического специалиста. Техническая часть компонентов Tado скрывает­ся в очень элегантных и неброских корпусах. Даже дисплей встроен незаметно. Подключение расширителя Tado к системе отопления сопровождается очень подробной и простой инструкцией. К примеру, всего трех проводов достаточно для газового бойлера Wolf.

Homee: управление умным домом без облака

Homee, как и Qivicon, представляет собой комплексную систему для управления домом. Она берет на себя контроль над отдельными отопительными приборами, переключает розетки, следит за дверями и окнами, двигает жалюзи и следит за помещениями с помощью датчиков движения (а за подвалом и гаражом - через датчики уровня влажности). Все функционирует посредством радиосигнала и обходится без прокладки кабеля, так что система отлично подходит для арендаторов квартир, которые при переезде могут все забрать с собой в новый дом. Кроме того, все конфигурации сохраняются локально, а подключение к Интернету требуется только для дистанционного управления умным домом.
Об оптическом представлении в виде разноцветных пластмассовых кубиков можно, конечно же, и поспорить, но нам оно нравится как альтернативный вариант традиционному сдержанному оформлению подобной техники. Однако бесспорно хороша сама идея обращения конкуренции среди стандартов во благо. Каждый из кубиков значительно расширяет систему на один протокол беспроводной связи: так называемый Brain Cube - обязательный базис, является посредником между технологиями и через WLAN предоставляет подключение к смартфону или (при наличии нужного удаленного доступа) к роутеру.

кубики для расширения системы Homee

Установка системы от Homee

Решение устанавливается достаточно оперативно: требуется инсталлировать приложение, вставить Brain Cube, с помощью мобильного телефона войти в отображаемую беспроводную сеть системы Homee, подключиться к системе, создать аккаунт - готово! Новые кубики для расширения просто кладутся один на другой, и специальных действий по установке не требуется. Соединение с исполнительными механизмами, распределенными по дому или же квартире, выполняется без проблем. Правда, освоить систему не так просто, как в случае с Qivicon: здесь сначала необходимо найти в инструкциях к термостату, датчикам движения или переключаемым розеткам, как перевести устройства в режим настройки.

Важно: не всякий продукт совместим с Homee, перечень поддерживаемых есть на официальном сайте.
Приложение немного не доработано, так как управление проходит не совсем гладко как хотелось бы. Например, при создании групп добавленные устройства то не отображаются вовсе, то отображаются с большой задержкой. Но в общем и целом это недоработки от которых получится избавиться обновлением программного обеспечения. В отношении цен система придерживается тех же рамок, что и конкуренты. Комплект из Brain Cube с кубиком для расширения обойдется почти в 15 000 рублей, а совместимые исполнительные механизмы находятся в более высоком ценовом диапазоне, чем оснастка для Qivicon. Однако более высокая стоимость может окупиться, ведь ни одна другая система не отличается такой надежностью в вопросе защиты данных.

Наиболее интересные альтернативные системы управления умным домом

HomeMatic. Самая недорогая и объемная система с собственным (и самостоятельно разработанным) протоколом беспроводной связи. Программирование и включение в сеть компонентов относительно сложные для сегодняшних условий.

RWE Smart Home. Необязательно быть клиентом этого энергетического концерна, чтобы иметь возможность пользо­ваться системой для умного дома. Как и в Qivicon, в этой системе делается ставка на простоту установки и управления по сопоставимым ценам.

Netatmo. Не входит в число классических провайдеров управления домом - пока что фирма привлекла к себе внимание стильной метеостанцией. Новинкой в этом предложении является умный термостат, которым можно управлять через смартфон по аналогии с системой Tado.

Belkin WeMo. Система для умного дома, которая через WLAN связывается со смартфоном. Есть возможность включения в сеть различных устройств. Основной акцент в программе сделан на энергосбережение и безопасность.

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.

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

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

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

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

Составляющие элементы системы умный дом

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

Разновидность архитектуры системы умный дом

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

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

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

Что такое контроллер для системы умный дом.?

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

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

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

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

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

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

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

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

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

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

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

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

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

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

Блок питания с 220 В на 12 В

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

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

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

На рисунке датчики с элементарными функциями

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

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

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

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

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

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

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

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

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

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

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

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

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

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

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

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

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

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

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

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

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

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

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

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

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

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

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

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

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