Что такое система умный дом

Что такое система умный дом

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.

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

Удаленное управление системами освещения, охраны, видеонаблюдения и климат-контроля

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. GND.
  5. Контакты для цифровых сигналов.
  6. Сигнал ТХ.
  7. Сигнал РХ.
  8. Порт для подключения внешнего программатора.
  9. Контакты для аналоговых сигналов.
  10. Подключение внешнего питания.
  11. GND.
  12. +5 В.
  13. +3,3 В.
  14. Сигнал сброса.
  15. Разъем для источника питания.
  16. 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.

Подключение GPRS/GSM модуля

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.

Подключение реле модуля SRD-5VDC-SL-C

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.

Читайте также:  Пенстемон дарк тауэрс описание

Датчики

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

Пример подключения нескольких цифровых температурных датчиков

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.

Датчик FC-37

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. GND
  4. Питание +5 В.
  5. 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.

Говорят, что каждый дом похож на своего хозяина: в квартире пожилой дамы каждое кресло дышит уютом, представительский особняк успешного бизнесмена демонстрирует респектабельность и уверенность в себе, а арт-студия молодого художника полностью отражает его творческий полёт мысли.

При этом у каждого хорошего хозяина руки не работают отдельно от головы: глаза видят, уши слышат, мозг принимает решения и отдаёт команды телу. Именно так достигается наилучший результат работы: объединение всех систем организма в одно целое приводит к оптимальному функционированию.

Так же и в Умном доме — все системы в нём работают слаженно, согласованно и взаимосвязано. В таком доме не перегорит проводка, оттого что на неё попала вода из разлившейся ванны. Не лопнут трубы из-за постоянных перепадов температуры. Не промёрзнут комнаты из-за внезапных перебоев с электричеством.

Читайте также:  Материал для межкомнатных стен в квартире

Согласовать подобным образом системы жизнеобеспечения, установить контроль над домом, осуществлять наблюдение за ним по сети интернет или через удалённое видеонаблюдение, запрограммировать взаимодействие различных систем дома и их поведение в зависимости от времени суток, погоды или, скажем, настроения хозяина, в наши дни совершенно не составляет труда.

Интеллектуальная система «Умный дом» — это высокотехнологичная система, позволяющая объединить все коммуникации в одну и поставить её под управление искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого под все потребности и пожелания хозяина.

Отопление, освещение, водопровод, сигнализация в квартире — всё это можно подчинить централизованному контролю с помощью установки системы «Умный дом».

Хотите, чтобы по вечерам в гостиной зажигался верхний свет, а днём горела только настольная лампа в кабинете? Предпочитаете зимой греть ноги в кресле на кухне, а по осени не желаете мёрзнуть в спальне? Хотите иметь возможность включить через интернет обогреватель на даче, чтобы помещение прогрелось к Вашему приезду?

Или, скажем, хотите, чтобы Вас оповещали с помощью SMS о внезапных отключениях электричества или сработавшей сигнализации? В наше время для этого не требуется нанимать целый дорогостоящий штат прислуги и охраны — всё это сделает «Умный дом».

При этом не стоит думать, что такая система не доступна для человека, который не располагает загородной виллой, а просто хочет иметь уверенность в безопасности своей квартиры, когда она остаётся без присмотра хозяина: базовый функционал системы «Умный дом» по стоимости сопоставима с монтажом обычного домофона.

Кроме того, уже установленную систему можно развивать в дальнейшем, добавляя новые коммуникации или расширяя взаимодействия уже подключенных. Начните с недорогого готового решения Умного дома, а затем дополняйте его теми компонентами, которые покажутся вам наиболее полезными.

Что включает такая система?

Умный дом — единая система управления в доме, офисе, квартире или здании, включающая в себя датчики, управляющие элементы и исполнительные устройства. Управляющие элементы принимают сигналы с датчиков и контролируют работу исполнительных устройств, действуя согласно заданным алгоритмам и объединяя следующие системы:

  • Отопление дома (посредством радиаторов или теплых полов),
  • Вентиляция и кондиционирование,
  • Охранная и пожарная сигнализация,
  • Система контроля доступа,
  • Контроль аварийных ситуаций: утечки воды, газа, аварии в электросети,
  • Видеонаблюдение (локальное и удаленное),
  • Управление внутренним и уличным освещением,
  • Распределение видео и аудиопотоков и по помещениям (мультирум),
  • Управление обогревом ливневой канализации, ступеней лестниц и дорожек,
  • Контроль над энергопотреблением, ограничение пиковых нагрузок и распределение нагрузок по фазам питающей сети,
  • Управление источниками резервного электропитания: аккумуляторными ИБП и дизель-генераторами,
  • Управления канализационных насосных станций и системам автополива зеленых территорий,
  • Управление воротами и шлагбаумами,
  • Управление шторами, рольставнями и жалюзи,
  • Удаленный мониторинг и управление всеми системами дома через интернет.

Умному хозяину — Умный дом!

Заинтересовало это направление и хотите задать о нем вопрос?

Заполните форму ниже и мы вам ответим!

Заполняя данную форму и нажимая кнопку «Задать вопрос», вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.

Похожие материалы

Полная автоматизация «под ключ»

Бытует ошибочное мнение о том, что это система, при которой в доме устанавливается огромное множество сложных и дорогих систем, выполняющих банальные функции и усложняющие жизнь.

Проектирование инженерных систем

Для правильного монтажа всех инженерных систем квартиры или загородного Умного дома необходимо перво-наперво составить проект.

Умный дом от А до Я

Что такое «Умный дом»? Как сделать Умный дом своими руками? Об этом и многом другом читайте в этом разделе.

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.

Читайте также:  Рецепт комбикорма для кур несушек

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.

Центр управления

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.

Мобильное приложение

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.

Датчик температуры и влажности Rubetek

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 Rubetek

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.

Набор «Видеонаблюдение и контроль доступа» от Rubetek

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.

Набор «Умная квартира» от Rubetek

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.

«>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector