Умный дом — что это за система и как она работает. Что такое система умный дом и пример её реализации

О том, чтобы сделать умный дом своими руками, многие даже и не задумываются, так как считают, что эта работа достаточно сложна и требует специальных знаний. Но это не совсем так.

Конечно, придется постараться и приложить немало усилий, а вознаграждением будет дом, максимально комфортный и благожелательный к человеку.

Система «умный дом»: что это такое?

Само понятие «умный дом» достаточно широкое, а если дать краткое определение, то это объект, жизнедеятельность которого управляется автоматикой без непосредственного участия человека, но максимально подстроенный под его потребности и интересы.

Конечно, совсем без человека такая система не функционировала бы, но его роль ограничивается настройкой программного обеспечения и контроля ее работы, в том числе и удаленно.

По сути, автоматизировать в доме можно деятельность практически всех инженерных коммуникаций, но наиболее часто это относится к таким системам, как:

Также следует отметить способность «умного дома» контролировать не только работу всех систем, но и ее оптимизацию, главной целью которой становится экономичное расходование энерго- и теплоносителей.

По сути, формируется система, максимально удовлетворяющая интересам жильцов дома, поэтому, используя новейшие технологии, можно настроить функционирование умного дома с учетом всех приоритетов.

Особенно этот аспект важен в случае проживания в доме людей с ограниченными возможностями, стариков.

«Умный дом» своими руками, видео:

Как научить свой дом быть умным?

Изначально, еще в конце прошлого века, «умный дом» был всего концептуальным решением, граничащим с особым философским восприятием своего дома.

След этого тянется за ним и до сих пор, но это уже вполне сформировавшаяся технология, основанная на последних достижениях современной науки и телекоммуникационной связи, что не только расширяет возможности при формировании системы, но и упрощает процесс контроля, в том числе используя голосовое управление и удаленный доступ.

Для воплощения идеи «умного дома» существует несколько способов:

• покупка готового проекта и его монтаж «под ключ», который предлагают многие фирмы;
• приобретение готового модульного комплекта и интегрирование в существующую систему дома;
• разработка, комплектация и монтаж системы «с нуля» собственными силами.

Теоретически, по стоимости второй и третий варианты сопоставимы, первый значительно дороже.

Но обязательно следует учитывать то, что, как правило, все частные загородные дома, а именно они чаще всего оснащаются системой «умный дом», отличаются друг от друга.

Поэтому единые решения в данной ситуации менее интересны, чем индивидуальные.

Но главным их достоинством является высокая надежность, при этом закрытость самой системы, внести в которую какие-либо коррективы даже с привлечением специалистов обслуживающей фирмы достаточно сложно.

Разработка самостоятельного проекта позволяет выстроить его с учетом своих потребностей и интересов, сделать ее многофункциональной, при этом открытой, что допускает ее модернизацию или расширение в будущем, например, при изменении приоритетных задач или с целью улучшения.

Управление «умным домом»: как наладить диалог?

1. Первыми шагами на пути строительства собственного дома будут разработка проекта и приобретение «сердца» , в роли которого могут выступить компьютер, удаленный сервер или специальная управляющая панель.

Первый вариант предпочтительнее с точки зрения шаговой доступности, но по надежности второй лучше. Но для того, чтобы исключить нештатные ситуации, следует подумать о резервном электроснабжении для управляющего модуля.

2. Следующий шаг – установка специального программного обеспечения, которое и возьмет на себя роль контроля и управления над подсистемами «умного дома».

3. После этого можно будет приступать непосредственно к монтажным работам и подключению .

В том случае, если разработка такой системы проводится впервые, можно начать с интегрирования нескольких систем. Логичнее начать с освещения, контроля доступа или регулирования климата в доме.

4. На следующем этапе необходимо подумать над тем, какое оборудование и комплектующие: датчики, контроллеры, провода и т.д., понадобятся для воплощения идеи. Можно подумать и о покупке готового решения, так называемого модуля, как правило, предназначенного для подключения одной или нескольких функций.

На этом же этапе решается и вопрос о том, каким образом будет осуществляться коммуникация между элементами системы. Для этого можно использовать существующую систему электропроводки или выполнить монтаж отдельного канала.

Второй вариант, конечно, предпочтительнее, но реализовывать его следует на этапе прокладывания всех инженерных коммуникаций, то есть во время строительства дома или проведения ремонта. Использование существующей электропроводки позволяет выполнить монтаж на любом этапе, но в этом случае следует учесть резервные мощности сети, чтобы не допустить ее перегрева.

Но умная техника для дома может работать и без использования традиционных сетевых коммуникаций, используя возможности беспроводной связи и, прежде всего, wi-fi.

Отопление в «умном» загородном доме, видео:

Монтаж системы

После того как все подготовительные работы выполнены, определены цели и задачи, можно приступать непосредственно к монтированию оборудования и прокладке кабеля.

По трудоемкости этот процесс является самым большим и сложным, так как зависит от планируемой функциональности системы и площади дома (или отдельных помещений ).

Следующим шагом станут пусконаладочные работы и тестирование как функционирования отдельных элементов, так и всей системы в целом. При необходимости именно на этом этапе вносятся коррективы и проводится повторное программирование. При успешном завершении этого процесса «умный дом» запускается в эксплуатацию.

Представить себе работу «умного дома» без использования современных приборов связи (телефона, персонального ПК или смартфона ) практически невозможно, поэтому насущной проблемой становится подключение системы к интернету.

В этом случае управление и контроль всех процессов можно сделать удаленным, а умные гаджеты для дома будут беспрекословно выполнять команды, например, за час-два до прихода с работы включат отопление или сделают уборку в квартире.

Такая удаленная коммуникация с домом не только снимает бремя бытовых проблем и повышает комфортность жилья, но и делает его максимально безопасным.

В этом случае даже забытый включенный утюг не станет проблемой, так как его будет легко отключить, а визит непрошеных гостей вряд ли ускользнет от внимания системы контроля, которая одновременно оповестит о событии и хозяина, и службу охраны (в случае заключения договора обслуживания ).

Технология «умный дом»: как она работает?

Внедрение «умных» технологий позволяет решать ежедневно много важных и достаточно сложных задач жизнеобеспечения дома и его безопасности.

И неслучайно, прежде всего, подключается система безопасности, в которую одновременно интегрируется внешнее и внутреннее видеонаблюдение, охранная сигнализация и система тревожного оповещения.

Иногда в нее включается и подсистема, отвечающая за пожарную безопасность. В зависимости от настроек, оповещение о нештатной ситуации поступает на мобильный приемник хозяина и экстренных служб.

«Умный дом» помогает и в поддержании оптимального микроклимата в доме и/или в каждом помещении отдельно. Как правило, в эту подсистему интегрируются отопление, кондиционирование и вентиляция.

Для их слаженной работы используются контроллеры, которые согласовывают между собой работу отдельных приборов.

Например, если включается отопление, выключается кондиционирование, и наоборот. Дополнительно контроллеры подключаются к температурным датчикам, расположенным в комнате и на улице, и учитывают их данные в работе. Можно в работе принимать во внимание даже краткосрочный прогноз благодаря подключению к синоптическому сайту.

Наиболее часто автоматизация затрагивает систему освещения, в том числе наружного и дежурного. Работа каждого прибора настраивается отдельно с учетом его специфики.

Например, для уличных светильников используются 2 вида датчиков: первые реагируют на степень освещенности и включаются с наступлением сумерек, а вторые на движение. В помещении применяются специальные датчики, распознающие присутствие человека в комнате.

Для удобства можно в систему «умный дом» включить и мультимедийные приборы, компьютер и другую технику. Все зависит от желаний и возможностей, в том числе и интеллектуальных.

Разным может быть и управление системой: с помощью периферийных устройств, мобильных гаджетов, компьютера – удаленно или непосредственно. Для удобства в каждом помещении может устанавливаться специальный блок для ручного регулирования.

Поэтому совершенно правильно поставить умные вещи для дома на службу человеку и заставить их не только следить за потреблением ресурсов, но и оптимизировать их расходование.

Интересное замечание: в странах Западной Европы в систему «умный дом», прежде всего, интегрируется эта функция, а комфортность жилья отступает на второй план.

В России ситуация иная: комфорт и престиж являются приоритетом, а учет и контроль в домах почти не используются, хотя возможности «умного дома» в этой сфере практически не ограничены.

Работа системы представляет собой одновременно сбор информации, ее анализ и составление отчета.

Дополнительно ее можно настроить и на оптимизацию расходов, например, при превышении лимитов она может корректировать расход энергии отдельными приборами, например, будет немного понижать яркость света в лампах или уменьшит напор воды, но так, чтобы жильцы дома не ощутили явных неудобств.

Лайфхакер разбирается, как автоматизировать квартиру и почему это стоит сделать.

Что такое умный дом

Помните рассказ Рэя Брэдбери «Будет ласковый дождь»? Если нет, то вкратце напомним: речь там идёт о жизни дома, оставшегося без хозяев. Автоматические системы продолжают работать в прежнем режиме: говорящие часы напоминают, что пора вставать, умная печь самостоятельно готовит завтрак, метеокоробка сообщает, что на улице дождь. До боли напоминает современную технику, правда? А ведь рассказ был опубликован в 1950 году.

Умный дом - это комплекс решений для автоматизации повседневных действий, который избавит вас от рутины. Тут и бытовая техника - от роботов-пылесосов до приборов, управляемых со смартфона, - и системы, контролирующие всё, что происходит в квартире.

По сути, это история об улучшении качества жизни. Комфорт состоит из мелочей, а умный дом возьмёт все мелочи на себя. Если вы проснулись ночью и пошли на кухню за стаканом воды, не придётся пробираться по тёмному коридору в поисках выключателя: свет загорится автоматически. Волновались ли вы когда-нибудь, что не выключили утюг или телевизор? Долой тревожные мысли: достаточно послать со смартфона команду умной розетке, а она отключит прибор, который от неё питается.

Зачем вообще он нужен

Всё очевидно: чтобы сделать вашу жизнь проще и лучше. Умный дом - это спокойствие и существенная экономия.

Начнём со спокойствия. Если переживания обо всём на свете для вас обычное дело, умный дом поможет избавиться хотя бы от тех тревог, что связаны с вашей квартирой. Не выключили утюг? Не беда, отправьте команду умной розетке, та живо его обесточит. Боитесь, что запущенная перед уходом из дома стиральная машинка вышла из строя и устроила соседям снизу аквапарк? Ничего страшного. Если она действительно подтекает, вам об этом моментально сообщит датчик протечек.

Что в итоге: вы меньше тревожитесь из-за несуществующих проблем и освобождаете мозг от лишних размышлений. Проверить, как дела дома, можно в любой момент с помощью смартфона.

Теперь об экономии. Многим это преимущество умного дома наверняка покажется сомнительным. Дескать, какая ещё экономия, когда надо купить несколько датчиков, розеток и видеокамеру? Поверьте, ощутимая. Взять ту же умную розетку - она умеет отслеживать, сколько энергии потребляет подключённое к ней устройство. В итоге вы можете вычислить самые прожорливые приборы и прилично сэкономить на оплате счетов. А сколько денег вы сбережёте, если датчик протечки вовремя сообщит о начинающемся потопе, и представить сложно.

В общем, умный дом - затея, которая полностью себя оправдывает. Жизнь без лишних тревог стоит куда дороже, чем несколько датчиков и розеток.

Как сделать свой дом умным

Легче, чем кажется. Если выбрать правильную технику, даже не придётся звать для установки специально обученных людей. Например, все устройства Rubetek снабжены простыми и понятными инструкциями, так что вы без проблем справитесь своими силами. Давайте разберёмся, что стоит приобрести, если хочется прокачать жилище, но не очень понятно, с чего начать.

Пожалуй, это первое, что нужно купить, если вы настроены серьёзно. Центр управления позволит взаимодействовать со всеми умными устройствами, которые вы приобретёте: к нему можно подключить до 300 приборов. С его помощью вы сможете создавать для техники сценарии работы. Например, уходите из дома - запускаете соответствующий режим. В комнатах гаснет свет, закрываются жалюзи или шторы, выключаются приборы, работающие от умных розеток. Не нужно больше бегать по квартире, проверяя, всё ли вы выключили.

Центр управления работает в связке с бесплатным мобильным приложением, так что им легко управлять со смартфона. Подавать команды можно даже голосом.

Датчики

Защитят ваш дом от проникновения посторонних, потопа, пожара и утечки газа. Ребята из Rubetek по секрету рассказали нам, что скоро в продажу поступит очень крутая штука - датчик температуры и влажности.

Если подключить его к центру управления, датчик будет следить, не слишком ли жарко или холодно в квартире. Например, стоит температуре опуститься ниже заданной границы, датчик сообщит об этом центру управления, а тот отправит сигнал обогревателю.

Датчик открытия будет полезен родителям не в меру любопытных детей. Если у вас дома есть шкафы или ящики, куда ребёнку заглядывать категорически не стоит, установите на них такой датчик. Как только чадо заберётся туда, куда не следует, вы об этом узнаете. А если прикрепить датчик на дверь, можно следить, вовремя ли ребёнок пришёл из школы.

Камеры

Чем занимается ребёнок, пока вас нет дома, что прямо сейчас делает ваш питомец, всё ли в порядке у ваших пожилых родителей - умная видеокамера даст ответ на каждый из этих вопросов. В мобильном приложении Rubetek камера ведёт журнал событий и сохраняет скриншоты, видео можно записывать ещё и в архив на «Google.Диск» или «Яндекс.Диск».

Уличная видеокамера пригодится автовладельцам. Во-первых, так вы точно будете знать, что с вашей машиной всё в порядке. Во-вторых, с её помощью легко выяснить, есть ли место на парковке возле дома: сделать это можно прямо в дороге. Если же на этой парковке кто-то повредил ваш автомобиль, виновного вы установите буквально за несколько минут.

Умные розетки

Настоящая находка для всех, кто не помнит, выключил ли утюг или телевизор. Посылаете розетке команду - она тут же обесточивает работающее от неё устройство. Розетки с диммером позволяют регулировать яркость торшера или настенного бра, не вставая с дивана. Можно установить такую розетку в детской комнате. Если малыш привык засыпать при свете, подключённый к ней ночник будет погасать постепенно.

Если счёт за электроэнергию всякий раз вызывает у вас искреннее удивление, купите розетку, измеряющую энергопотребление. Она расскажет, какой именно прибор решил ни в чём себе не отказывать.

Умная техника

Если вы задумывались о покупке кондиционера, выбор однозначно стоит сделать в пользу его умного варианта. К нему в пару стоит приобрести датчик температуры и влажности. Датчик следит за температурой в комнате, а когда она повышается, сообщает кондиционеру, что пора исправить ситуацию. Управляйте кондиционером со смартфона, давайте ему команды голосом, встраивайте его в повседневные сценарии работы умного дома - в общем, ни в чём себе не отказывайте.

Готовые наборы

На случай, если не хочется самостоятельно думать, какие устройства купить, у Rubetek есть готовые наборы под конкретные потребности. Отличный вариант для первого знакомства с умной техникой, к тому же такой комплект стоит дешевле, чем входящие в него устройства по отдельности. Набор «Видеонаблюдение и контроль доступа» подойдёт тем, кто озабочен защитой дома от проникновения посторонних.

В комплект входит центр управления, видеокамера, датчик открытия и датчик движения, который можно подружить с реле или умной розеткой, чтобы при появлении человека автоматически включался свет.

Комплект «Умная квартира» спасёт вас от переживаний о том, не протекает ли кран и выключен ли свет.

В наборе есть центр управления, датчик открытия, датчик протечки, видеокамера и реле для двухклавишного выключателя, чтобы включать и выключать свет со смартфона. Для полного спокойствия можно дополнительно приобрести умный домофон, розетку, датчики дыма и утечки газа.

Прогресс - это не только высадка человека на Марс или трансплантация всего, что только можно, но и решения, которые помогают избавиться от повседневных забот. Да, пусть в мировом масштабе страдания о протекающем кране выглядят смешно, но, если есть возможность поручить всю рутину умным устройствам, грех этим не воспользоваться.

Что такое умный дом, и как работает эта система нередко спрашивают читатели . Однозначно ответить на этот вопрос будет сложно. Но все же можно сказать, что здесь речь идет про внедрение самых новых технологий, которые нашли применение в быту. Сегодня многие слышали или читали про систему умный дом, но не все могут даже представить, какого уровня комфорта и безопасности удастся достичь с ее помощью.

Обзор: «Умный дом» - что это означает?

Необходимо понимать, что система умный дом помогает добиться двух основных целей:

1. Световое, телевизионное, а также всё остальное связанное с электричеством оборудование в доме будет полностью автоматизировано. Оно может работать как по запрограммированным параметрам, так и в режиме ручного удаленного управления через мобильную связь или интернет.

2. Комплекс «умный дом» идеально справляется с охранной функцией, причем охраняет не только от внешних проникновений, но и от внутренних возгораний, утечек газа или воды.

А разве не приятно будет хозяину дома, подъезжая к гаражу, видеть, как система умный дом сама открывает ворота? И для этого не нужно ни из машины выходить, ни пользоваться пультом ДУ.

Кто бы не захотел жить в таком умном доме, где не нужно беспокоиться о том, что, уезжая на работу, забыл выключить освещение в какой-то комнате или телевизор? Система сама побеспокоиться про эту проблему. В настоящее время стали доступны десятки великолепных и других типов оборудования для умного дома, которые еще совсем недавно стоили достаточно дорого. Поэтому позволить себе такую роскошь могли только очень богатые люди. Но теперь умным домом могут похвалиться и люди со средним достатком.

История создания

Про такую систему как умный дом вначале услышали американцы. Это случилось еще в 70-е годы ушедшего столетия. Тогда в Вашингтонском интеллектуальном университете смогли разработать систему, как облегчить проживание в жилом доме, какие современные технологии можно адаптировать для этого. Правда, умным домом такое новшество сегодня уже никто не назовет. Но в то время это был серьезный прорыв.

Ещё в 1987 году в советском журнале «Техническая эстетика» появилось описание , созданного отечественными инженерами. В странах бывшего СССР изобретение, которое получило название "умный дом", появилось только в конце 90-х годов. Но большого спроса среди населения оно тогда не нашло. Проблемой было не только то, что для системы умный дом оборудование стоило очень дорого. Оказалось, ее было очень сложно установить и эксплуатировать. Можно было даже сказать, что эта система была примитивной, но очень дорогой. А так как энергоресурсы стоили копейки, такое новшество мало кого заинтересовало.

И только с начала нового тысячелетия про умный дом на постсоветском пространстве снова заговорили. На это было несколько причин:

1. Энергоресурсы начали сильно дорожать, поэтому появилась необходимость в их экономии.
2. Все активнее начали использоваться компьютеры.
3. Появился Интернет, благодаря которому умным домом можно было управлять на расстоянии.
4. Из-за появившейся конкуренции внедрение схемы для оборудования умного дома стало не таким дорогим.

Важно помнить и о том, что начал активно развиваться как аудиорынок, так и телерынок.

Оборудование в умный дом: плюсы и минусы

А теперь стоит разобраться, какие у умного дома имеются как преимущества, так и недостатки. Сначала стоит сказать про недостатки. Они у этой системы все же имеются. Например, для системы умный дом оборудование стоит все же дорого. Но это в том случае, если оно предлагается от известных европейских производителей. Так почему бы тогда не подумать про умный дом Хiaomi или других компаний, выпускающих сравнительно недорогие, но очень качественные гаджеты?

Но нужно учитывать, здесь все не так однозначно. Например, с умным домом Хiaomi имеется одна небольшая сложность. Дело в том, что в ней плохо разбираются европейцы, так как пользователю нужно знать китайский язык. Поэтому для установки и настройки умного дома Хiaomi может понадобиться помощь специалиста. Ведь здесь даже вилка имеет особую конструкцию. Хороший мастер сможет настроить функциональные модули под смартфон или планшет заказчика.

Что касается преимуществ такой системы, то их значительно больше. Кто раньше выполнял всю работу в дворянских домах? Это были дворецкие, домработницы, прислуга и т.д. Они проветривали комнаты, открывали шторы на окнах, смотрели за комфортом в помещениях. Сегодня такая работа может быть выполнена системой умный дом, и для нее это не является проблемой.

Среди её преимуществ можно указать несколько очень важных моментов:

1. Энергорасходы могут превратиться в "грабителей". А если внедрить это новшество, про энергосбережение можно не беспокоиться. Если правильно выбрать систему, ею можно пользоваться годами. И сколько за это время удастся сэкономить электроэнергии?
2. Система умный дом может превратиться в надежного охранника, который никогда не уснет. Владелец сразу узнает как про проникновение в жилье, так и про возникновение пожара. Сразу сообщение пойдет на пульт охраны. Так что с такой системой можно достичь полной безопасности жилья.
3. Таким способом удастся достичь идеального уровня комфорта в помещениях. Технология умный дом побеспокоиться о том, чтобы в доме летом всегда было прохладно. А вот в зимнее время будет тепло и уютно. Она позаботится и за отопление, и за работу кондиционера, и за оптимальную влажность в помещениях.
4. Идеальная простота обслуживания. Ведь в программу системы умный дом включено до 50 разных инженерных действий.

Если оснастить свой дом или квартиру такой технологией, то хозяева будут наслаждаться жизнью. Она самостоятельно включит обогрев помещений перед вашим возвращением с работы, оросит газон на участке, откроет шторы утром, проветрит комнаты и т.д.

Стремление к комфорту всегда было одним из самых главных желаний человека. За последние десятилетия на рынке появилось множество новшеств, способных обеспечить в жилище уют и оптимальные условия. При этом само количество таких устройств создало проблему управления ими. Если оснастить дом современным отоплением, кондиционированием, освещением и другим оборудованием, то на их регулировку придется тратить слишком много времени. «Умный дом» – это технология будущего, позволяющая создать собственную инфраструктуру взаимодействия и управления всеми системами в доме и на прилегающей территории.

Что может «умный дом»

Практически все, что подключено к комплексу управления. Функции «умного дома» основаны на координации различного оборудования.

В стандартный набор входят функции управления и контроля:

• освещением;
• микроклиматом;
• исполнительными системами;
• пожарной и охранной сигнализацией;
• системой антизатопления и предотвращения утечки газа;
• доступа в дом и на территорию;
• мультирум, медиацентр;
• видеонаблюдение и оповещение.

Устройство и принцип работы

Система имеет модульную комплектацию, поэтому может быть рассчитана на любой дом, квартиру, бюджет и различаться по функциональности. Сердцем всего комплекса является сервер, подключаемый к WI-FI. К серверу подключены модули приемника и передатчика, которые посредством беспроводной связи будут взаимодействовать с датчиками и силовыми блоками.

Управление «умным домом» осуществляется тремя способами: кнопочными или сенсорными выключателями, пультом дистанционного управления или смартфоном из любой точки мира, где есть доступ к Всемирной сети. Как правило, создатели интеллектуальных устройств имеют ресурс комплекса приложений, доступ к которым бесплатно предоставляется пользователям через интернет. Благодаря предлагаемым приложениям настраиваются различные режимы, программируются алгоритмы работы оборудования и создаются сценарии. К тому же все личные настройки копируются в облачное хранилище и при случайном сбое их всегда можно вернуть.

Простейший «умный дом» ‒ это управляемые розетки. В них можно подключать оборудование, выставлять режим работы и управлять через Сеть.

Освещение

Для управления светом предусмотрены силовые блоки, которые могут выполнять функцию простого выключателя или диммера. Освещение может регулироваться через датчик движения. Пользователь получает возможность включать и выключать все сразу или отдельные точки освещения одним нажатием кнопки. Выбирать различные режимы яркости и программировать их по времени или в зависимости от ситуации. Например, включаете телевизор, и свет автоматически приглушается. Можно также выбрать постепенное затухание в режиме засыпания или постоянную яркость в помещении с учетом солнечного света.

При подключении освещения через датчик движения, свет будет включаться автоматически при появлении человека в помещении, и гаснуть при отсутствии движения через настроенный промежуток времени. Есть возможность выбрать собственный сценарий освещения для вечеринки, романтического свидания или создать эффект присутствия на время отъезда. Настройки позволяют оповещать пользователя, если он забыл выключить свет или выключать его автоматически. Производители утверждают, что это не только удобно и комфортно, но и экономично. При грамотно построенных алгоритмах регулировки освещения экономится до 30% электроэнергии.

Микроклимат

Эта функция обеспечивается благодаря датчикам температуры и влажности. При этом устройства устанавливаются в тех помещениях, где необходимо выполнять регулировку. Пользователь может задавать различные режимы: выбрать постоянную температуру и влажность для всего жилья, для каждой комнаты индивидуально, а также задавать переменные режимы по часам и дням недели. В соответствии с заданным алгоритмом, система будет регулировать климатические устройства (отопление, кондиционирование, увлажнение, осушение, вентиляцию). В приложениях существует много дополнительных функций. Например, «открытое окно» или «гости». В первом случае отопление отключится, чтобы не расходовать лишнюю электроэнергию или газ, а во втором ‒ при скоплении людей увеличится интенсивность работы вентиляции. В среднем автоматическое управление микроклиматом позволяет сэкономить до 40% энергозатрат и создать благоприятные условия для здоровья домочадцев.

Исполнительные системы

К ним относятся силовые устройства, выполняющие открывание/закрывание дверей, ворот, шлагбаума, штор, жалюзи, роликовых ставней. Это могут быть также автоматические клапана на водопроводе, отоплении или газопроводе, поливочные и пожарные насосы, повороты видеокамеры. С помощью этих устройств можно закрыть штору или открыть дверь гостю, не вставая с дивана. Возможность настроек позволяет программировать автоматическое закрытие и открытие штор/жалюзи по времени суток или в зависимости от естественного освещения. Можно настроить полив клумб и газонов, используя внешние датчики погоды. Ворота, двери и ставни могут работать в тандеме с охранной сигнализацией и закрываться при несанкционированном проникновении.

Мультирум и медиацентр

Это возможность распределения звука и видео по дому и даже по придомовому участку. Перемещаясь по помещению, пользователь с помощью пульта или смартфона переключает звук и/или изображение на другие устройства. Функция также выполняется с помощью датчиков движения.

Из последних разработок передовые производители предлагают акустические системы, управляемые голосом. При этом устройство способно адаптироваться к голосу и особенностям произношения владельца. Кроме музыки и видео, оно отвечает на вопросы, используя и фильтруя информацию из Википедии.

Контроль доступом

В «умном доме» даже замки на дверях подключены к системе, которая «признает» только одного хозяина, обозначающего статус остальных жильцов. Кроме ключа, специальные замки открываются с помощью смартфона, но неограниченный доступ есть только у владельца. Для других доступ может быть разрешен или отменен, а также настроен по времени или на определенный период.

Пожарная и охранная сигнализация

Для безопасности немаловажно оснастить «умный дом» пожарной сигнализацией. В нее входят датчики дыма и огня, которые располагают в пожароопасных зонах. При фиксации огня и/или дыма устройство по умолчанию оповещает владельца, а по выбору дополнительно дежурного консьержа, охрану или отправляет сообщение в пожарную службу, включая звуковую тревогу. При наличии системы пожаротушения «умный дом» сам подавляет источник возгорания.

Охранная сигнализация основана на датчиках движения, открытия дверей и окон, видеонаблюдении. При несанкционированном проникновении постороннего система блокирует входы и выходы, включает звуковую тревогу и, как при пожаре, оповещает хозяина и соответствующие службы охраны. Как дополнительные функции может быть установлен пульт для введения кода доступа после открытия дверей или тревожного кода для вызова охраны.

Предотвращение затоплений и утечек газа

Для определения аварийной ситуации в местах установки газового оборудования прикрепляются газоанализаторы, которые при обнаружении любого углеводорода в воздухе подают сигнал на сервер. В результате дается команда автоматическому клапану на перекрытие газа и одновременно оповещает хозяина. Остальные домочадцы узнают об утечке по громкой сигнализации. По желанию настраивается оповещение аварийной газовой службы.

Для обнаружения утечки воды применяется специальный датчик, устанавливаемый в нижней точке помещения с сантехническим оборудованием. Алгоритм работы функции антизатопления происходит аналогично – вода автоматически перекрывается, а владелец оповещается.

Видеонаблюдение и оповещение

Видеонаблюдение внутри помещения и на дворовой территории производится с двумя целями. Первая ‒ это функция домофона, обеспечивающая видеосвязь с посетителем. Хозяин может видеть, кто позвонил в дверь и записывать сеанс связи. Вторая цель ‒ видеосъемка при срабатывании сигнализации. Видеоконтроль также можно осуществлять при услугах няни, домработницы или технических специалистов. Видеокамеры устанавливаются открыто или скрыто и имеют ИК-подсветку для ночной видеосъемки. Пользователь в любой момент может включить камеру и увидеть, что происходит у него в жилище. В настройках можно выбрать режим видеоняни, при этом камера будет реагировать на шум и плачь ребенка.

Функция оповещения производиться на смартфон хозяина или нескольких пользователей. Настроить оповещение можно на любой номер, электронную почту. Повод оповещения также настраивается, так как по умолчанию на каждое действие «умного дома» будет приходить сообщение и «засорять» память мобильного устройства или почту. Владелец в любое время с любой точки может контролировать работу всего оборудования, узнавать температуру в помещениях.

Наружные системы

Интеллектуальное жилище не ограничивается контролем и управлением внутреннего оборудования. Ведь на придомовой территории также нужно освещение, нередко полив или уличный обогрев. Особенно актуальны сегодня системы антиобледенения на дорожках, ступеньках и снеготаяния на крышах. Все эти функции также могут управляться комплексом «умный дом». В результате человек может забыть про бытовые мелочи. Пока «дом» сам будет решать все задачи, владелец может с комфортом и уверенностью наслаждаться жизнью.

Проблемы «умного дома»

Главная проблема всех интеллектуальных систем состоит в отсутствии общей стандартизации. Из-за этого оборудование одного производителя не совмещается с устройствами другого. Хотя в некоторых случаях бывают исключения. Выбирая «умный дом», потребитель вынужден воспользоваться предложением одного определенного изготовителя. Если у выбранной компании нет какой-то «интересной» функции, то ее нельзя дополнить сторонними устройством. Это же касается и приложений, которые редко бывают универсальными. Даже средство беспроводного соединения модулей бывает разным.

Для многих главной проблемой может стать стоимость «умного дома», но некоторые его элементы вполне доступны.

Перспективы

Разработчики считают, что возможности интеллектуальных систем управления далеко не исчерпаны и находятся на начальной стадии развития. Несмотря на широкий функционал, потенциал подобного оборудования огромен. В будущем планируется расширить технологии и возможности, включив контроль не только технических и инженерных устройств, но и физического состояния жильцов. Системы будущего смогут слышать сердце и дыхание человека, анализировать его поведение, а при необходимости самостоятельно вызвать скорую медицинскую помощь или предупреждать о критическом состоянии организма.

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.