Умный дом. Как работает умный дом

Концепция обустройства «умного дома» давно перешла из разряда фантастических в статус реализуемых. В той или иной мере эта идея воплощается во многих частных коттеджах и квартирах, облегчая эксплуатацию техникой со стороны пользователей. Впрочем, на данном этапе о массовом распространении этой идеологии можно говорить с большими оговорками, поскольку полноценное комплексное устройство многофункциональных систем управления стоит недешево и многими представляется очень сложным. Собственно, сердцем таких систем является контроллер «умный дом», присутствие которого и отличает принципы данной идеи от привычной электронной автоматики.

Что представляет собой управляющий контроллер?

Любой контроллер является средством управления определенными процессами и находится в связке с автоматизированным оборудованием. Обустройство «умного дома» предполагает наличие эксплуатируемых компонентов, которые могут контролироваться интеллектуальной системой. Как раз ее и представляет небольшой прибор, в котором сосредотачиваются средства обработки входящих сигналов от инженерного и бытового оборудования. На основе поступающей информации и будет принимать решения контроллер. «Умный дом» может иметь разное наполнение эксплуатируемыми устройствами. В частности, это могут быть сигнализационные системы безопасности, осветительное оборудование, мультимедиа, инжиниринговая коммунальная инфраструктура и т. д. В зависимости от количества объектов, подчиняющихся интеллектуальному управлению, определяется и программа работы контроллера.

Важно отметить многокомпонентность функционала таких средств контроля. Главная их задача ориентируется на управление вышеназванной пользовательской техникой. Однако, для поддержания функции самого контроллера также отводится часть его ресурсов, не говоря о вспомогательных модулях. Кроме того, отдельное внимание при разработке таких систем уделяется способам коммуникации. Например, GSM-контроллеры для «умного дома» оснащаются специальными модемами, передающими данные о состоянии обслуживаемых компонентов непосредственно пользователю через сотовую связь. Если же речь идет об управлении охранных комплексов или инженерных систем, то в случае тревоги или аварии контроллер может программироваться на информирование специальных служб. Причем система GSM является вовсе не единственной из тех, благодаря которым реализуется удаленная связь с владельцем дома.

Составные части контроллера

Базовый набор функциональных компонентов включает центральный управляющий шкаф, дополнительную панель контроля, серверный компьютер, коммутаторы и модемы. На случай прекращения подачи электроэнергии также предусматривается источник бесперебойного питания, но чаще всего он рассчитывается на кратковременное отключение, поэтому в постоянном режиме эксплуатации полагаться на него не стоит. Центральный шкаф, в свою очередь, содержит счетчик энергии, вводный автоматический выключатель, операторскую панель, силовые контакторы и программируемый блок контроллера. Иногда применяются также выключатели линий питания, модули ввода-вывода, упомянутый GSM-модем и т. д. При этом набор может иметь и урезанное количество компонентов - в зависимости от того, какие задачи выполняет контроллер.

«Умный дом» на базе небольшого коттеджа, к примеру, может не иметь модулей ввода-вывода, если в блок управления изначально заложена оптимальная программа работы. Также сокращение количества функциональных единиц может быть обусловлено стремлением к оптимизации ресурсов, требуемых для поддержания работы комплекса. И это не говоря об упрощении системы с целью обеспечения пользовательской эргономики в процессе эксплуатации.

Теперь стоит рассмотреть состав дополнительного шкафа. Как правило, в него включают или дублирующие резервные системы, которые уже присутствуют в составе основного шкафа, или же вспомогательные средства коммуникации, а также системы безопасности. То есть его интеграция в систему повышает надежность функций, которые реализует основной контроллер «умный дом». Оборудование в этом сегменте, к примеру, может быть представлено средствами сетевой локальной коммуникации, усилителями и тем же блоком бесперебойного энергоснабжения.

Какие задачи выполняет контроллер?

Спектр задач, которые может выполнять контроллер, весьма широк и определяется только желанием пользователя, обустраивающего свой дом. Конечно, это в первую очередь относится к управлению электротехникой и компонентами инжиниринга. Сама идея «умных домов» некогда была популярна в связи со стремлением потребителя с максимальным удобством пользоваться Современные контроллеры позволяют управлять дистанционно и в автоматическом режиме домашним и уличным освещением, а также электропитанием в целом. Уже в базовых комплектациях контроллеры для системы «умный дом» ориентируются и на регуляцию электропитания для газового оборудования, холодильников, бойлеров, вентиляционных систем и т. д.

При этом независимые каналы управления могут программироваться в отдельном порядке. Это касается наиболее ответственных объектов. Например, для контроля «теплого пола» зачастую предусматривают линию сложного четырехзонного управления в нескольких помещениях. Это же можно сказать об охранной инфраструктуре, которую обычно обслуживают GSM-контроллеры для «умного дома» с возможностью отправки SMS-сообщений пользователю и на пульты служб безопасности. Причем оповещение может параллельно производиться и по каналам беспроводных модулей коммуникации на базе интернет-соединения.

Принцип работы устройства

Общая концепция систем интеллектуального управления базируется на создании автоматизированного контроля. То есть комплекс изначально настраивается на самостоятельное управление целевыми компонентами «умного дома». Здесь важно отметить, что именно подразумевается под таким управлением. Это может быть настройка температуры котла, «теплого пола», включение или выключение светильников, регулировка параметров работы аудио- и видеотехники и т. д. При этом контроллеры управления «умным домом» могут работать, то есть принимать решения и на основе заранее заложенной программы, и на базе обратной связи от того же оборудования. В первом случае пользователь вводит определенные параметры функционирования с указанием логических цепочек. Классический пример - установка уличного освещения на работу в определенные часы ночью и полное отключение днем.

В случае обработки сигналов обратной связи контроллер действует тоже по изначально заложенной программе, но решения принимаются на основе данных, которые могут меняться в зависимости от текущего состояния обслуживаемой техники. Например, бойлер должен накапливать воду при определенном давлении в системе водоснабжения. От манометра, установленного на линии подачи воды, поступает сигнал с тем или иными показаниями и на их основе система дает уже обратную команду электронике бойлера. Другой вопрос, насколько полезна для пользователя будет команда, которую отдал контроллер. «Умный дом» является интеллектуальной системой, но и она может не оправдать ожиданий, если владелец неверно просчитал режим функционирования в тех или иных ситуациях.

Контроллер «Овен»

В качестве базового решения компания предлагает контроллер модификации ПЛК100, к особенностям которого можно отнести применение для организации каналов обмена информацией. Система рассчитана на обслуживание частных жилых домов с двумя этажами, уличным освещением, напольным обогревом, сигнализацией и т. д. Основным элементом комплекса выступает логический контроллер, связанный с операторской панелью и устройствами ввода-вывода по интерфейсу RS-485. То есть «умный дом» на контроллере «Овен» этой версии может программироваться самим владельцем при его желании. Системы ввода-вывода представлены аналоговым модулем МВА8 и коммутирующими устройствами от производителя INSYTE.

Главное меню оператора имеет 6 блоков управления, каждый из которых берет на себя один из подчиненных сегментов. В частности, это энергоснабжение, система напольного обогрева, осветительное оборудование, средства контроля температуры в разных частях дома, диспетчеризация и событийный журнал. Важно отметить, что это тот же GSM-контроллер для управления «умным домом», посредством которого может производиться отправка SMS. Оповещение в данном случае будет выполняться при аварии в линии энергоснабжения уличного освещения, при неполадках в питающем контуре и т. д.

Контроллер Vera

Сегодня на рынке доступно огромное количество различных контроллеров, но специалисты рекомендуют обращаться к продукции производителей, имеющих большой опыт работы в данном сегменте. И в этом отношении модели семейства Vera имеют огромный запас доверия, поскольку компания существует на рынке много лет. Одним из новейших решений является комплекс VeraEdge. К отличительным чертам этой системы относится компактность, высокая производительность и эргономика. Причем разработка выделяется даже на фоне остальных представителей линейки Vera. Контроллер «умного дома» в этом исполнении привлекателен и технологичной начинкой. Создатели применили высокопроизводительную платформу SoC, частота которой составляет 600 МГц. При этом объем операционной памяти был повышен до 128 Мб.

Главное же нововведение, реализованное в VeraEdge, представляет чип системы Z-Wave Plus. Это уже пятое поколение микросхемы, в то время как большинство конкурентных аналогов все еще работает на платформах третьей генерации. Что это означает на практике эксплуатации? Пользователь может с максимальной нагрузкой использовать протоколы коммуникации, одновременно обслуживая более 200 устройств. Помимо этого, блок снабжен модулем Wi-Fi, что избавляет от сложностей с организацией проводных линий локальной связи. Это тоже новое решение, которым пока не могут похвастаться контроллеры управления «умным домом» от других производителей. Правда, не обошлось и без недостатков системы. К сожалению, она лишена интегрированного источника бесперебойного энергоснабжения.

Контроллер Arduino

Система Arduino предлагает довольно необычное, но вполне логичное решение для управления «умным домом». Ее справедливо называют комплексом, который реализуется своими руками, поскольку участие пользователя в организации контролирующей инфраструктуры в данном случае является основополагающим. Итак, что же предлагается в комплекте Arduino? Основу набора составляет непосредственно логический контроллер небольшого размера, а остальные компоненты представлены датчиками, сенсорами и всевозможными индикаторами. Когда говорилось, что количество компонентов может быть ограничено, то речь шла немного о других принципах сокращения элементов, но контроллер «умного дома» Arduino довел концепцию оптимизации практически до совершенства. Во-первых, все его датчики функционируют по беспроводному принципу, что избавляет от прокладки многочисленных сетей. Во-вторых, для непосредственного управления контроллером используются не традиционные блоки с операторскими панелями, а удобная и современная веб-страница, которая доступна и в качестве мобильного приложения. Что касается самих датчиков, то они представлены устройствами, фиксирующими данные потребления энергии, параметры влажности и температуры, открытие дверей и т. д.

Контроллеры Siemens

Немецкие управляющие контроллеры в основном ассоциируются с автоматизацией процессов в промышленности. Однако, недавно появилась весьма интересная линейка LOGO, в которой представлены системы для «умного дома». Компания при разработке данных комплексов придерживалась традиционного направления, предложив на выходе двухкомпонентную модель. Первичный модуль формирует инфраструктуру ввода-вывода информации, имеет в составе клавиатуру и дисплей. Второй модуль позволяет работать с контроллером через проводной интерфейс, то есть загружать программы с помощью компьютера. Для самостоятельной разработки рабочих режимов производитель предлагает и специальную программу - Soft Comfort. Если система используется как центральный контроллер «умного дома», то для нее вполне можно самостоятельно создавать алгоритмы управления и рабочие схемы. В плане производительности и функциональных возможностей модели этого семейства отличаются гибкостью. Дело в том, что каждую версию контроллера LOGO можно модифицировать посредством введения новых подсистем и модулей, которые и повысят эксплуатационные качества аппаратуры.

Плюсы и минусы контроллеров для «умного дома»

К бесспорным достоинствам контроллеров этого типа можно отметить эффективное решение задач по управлению инжинирингом, мультимедиа и другой бытовой техникой. Действительно, интеллектуальные способности даже простых комплектов дают массу преимуществ рядовым домовладельцам, избавляя их от рутинных действий. В качестве примера достаточно привести типовой Ethernet-контроллер. «Умный дом» под его управлением с помощью сетевых интерфейсов сводится в единую информационную панель, через которую хозяин может отслеживать все необходимые рабочие показатели и данные об эксплуатируемых компонентах. Конечно, есть и недостатки у такого рода контроллеров. К ним относится сложность технической реализации с подключением и введением в пользование, зачастую непростое обслуживание и, конечно, существенная стоимость.

Заключение

Хотя многих потенциальных пользователей управляющих систем «умного дома» настораживает их многокомпонентность и громоздкость, с отдельными их элементами они давно знакомы. Например, электроника в современных котлах, холодильниках, акустических наборах и осветительных приборах нередко действует на тех же принципах. Более того, многие неосознанно делают тот же контроллер для «умного дома» своими руками, когда устанавливают систему безопасности на датчиках и модуле GSM. Только если в случае с охранными комплексами центром выступает панель, связывающая, например, сенсоры движения и детекторы дыма, то рассматриваемые контроллеры обслуживают весь спектр бытовых устройств, которые в принципе поддаются автоматическому управлению. Другое дело, что второй вариант оказывается более требовательным в части энергоснабжения, сложнее в реализации и эксплуатации.

Система «умный дом» помогает сэкономить время и сделать жизнь гораздо комфортнее. Элементы умного дома – это, в первую очередь, устройство управления, а также оборудование, которое выполняет команды, и центральный контроллер. Отдавать команды этой системе можно даже на расстоянии, используя мобильный телефон или планшет. Правильно настроенная система «умный дом» помогает ежедневно экономить деньги, сохраняет спокойствие и хорошее настроение всех членов семьи.

Оборудование для организации «умного дома»

Автоматизация дома становится с каждым годом популярнее, а разнообразие оборудования на любой вкус и кошелек позволяет каждому создать атмосферу уюта в своем жилье.

В основе умного дома стоит система, которая состоит из множества элементов:

1. Управление системой . Сюда относится все, что необходимо для командования своим домом и получения желаемых действий. Зависимости от выбранного способа, это может быть , компьютер или планшет, мобильное устройство, сенсорная панель.
2. Контроллер . Это главный модуль, основа всей системы, которая управляет дискретным входом и выходом.
3. Различные датчики , приборы для измерения температуры, сенсоры. Они позволяют поддерживать в помещении необходимый уровень комфорта и настраивать его по желанию владельца.
4. Модули расширения и связи. Они соединяют всю систему с устройством управления.
5. Исполнительные механизмы , без которых функционирование «умного дома» невозможно. Сюда относятся реле, которые выпускаются блоками, диммеры, светодиодные системы.

Существует большое количество готовых проектов «умного дома», оборудование для которого продается в комплекте. Монтаж такой системы не занимает много времени, а выполнить его можно самостоятельно. Для ценителей истинного комфорта и желающих полностью настроить свой дом под свои потребности, имеется возможность самостоятельно собрать систему.

Преимущества такого решения:

• подключить к единому центру управления можно абсолютно всю технику и любые коммуникации в доме;
• самостоятельный выбор наиболее качественного или бюджетного оборудования и программного обеспечения;
• выбор пути передачи информации.

Самостоятельный монтаж оборудования позволит полностью изучить все функции системы, легко переоборудовать ее при необходимости и менять настройки.

Управление «умным домом»

Умный дом значительно превосходит человека по быстроте реакции и моментальном выполнении всех команд. Это особенно приятно, когда хочется расслабиться после трудового дня и не отвлекаться на мелочи, вроде непогашенного света и необходимости сварить кофе. Правильно настроенная система самостоятельно выполнит все повседневные дела : приготовит тосты и кофе, отправит на уборку робот-пылесос, наполнит горячую ванну. Человеку нет необходимости вмешиваться в запрограммированный процесс, но иногда случается форс-мажор, который требует участия владельца.

Существует 4 уровня управления, от самого примитивного к современному, не требующему приложения усилий.

Уровень первый

В этом уровне управления всевозможные датчики постоянно контролируют перемещения жильцов дома, регулируя уровень комфорта. Например, датчик температуры может заставить помещение нагреться до определенной температуры при появлении в нем человека. А датчик движения включает свет, как только в помещении начинается активность.

Выключатели и регуляторы тоже относятся к первому уровню. С их помощью владелец может самостоятельно настроить любые параметры, например, уровень освещения. Подобрав новый режим, имеется возможность сохранить его и сделать одним из стандартных.

Уровень второй

Пульты управления и панели, позволяющие настраивать систему. К несомненным преимуществам относится возможность полностью изменять настройки и регулировать работу различных приборов. К минусам же можно отнести индивидуальную направленность этих способов управления.

Для каждой функции необходим свой пульт или панель , кондиционер не станет «слушаться» средства управления пылесосом.

Уровень третий

Это один из самых популярных уровней управления, которому значительно уступают все остальные.

Сюда относятся:

1. Стационарные и переносные универсальные панели управления . Это сенсорные экраны, с которых можно управлять абсолютно всем домом. Они могут быть закреплены в одном месте или перемещаться по желанию владельца и в зависимости от плана умного дома
2. Имеется возможность изменить любые настройки и вмешаться в процесс работы.
3. Смартфон, планшет, компьютер. Работают по принципу универсальных панелей при подключении к сети.
4. Голосовое управление . Невероятно удобно, но требует привыкания. Указания необходимо отдавать четко и умеренно громко.
5. Дистанционное управление . Позволяет отправить команду «умному дому», находясь за его пределами. Для этого требуется планшет, некоторые функции можно программировать при помощи смс.

Использование одного из этих способов поможет почувствовать всю прелесть системы «умный дом».

Уровень четвертый

Полный доступ имеет администратор.

Их может быть несколько, управление осуществляется с компьютера. Для доступа потребуется кодовое слово. Помимо владельца дома, доступ к четвертому уровню управления часто предоставляется инженерам, которые обслуживают систему. Администратор имеет возможность полностью управлять всем зданием

Области управления системы «умный дом»

Система «умный дом» позволяет с легкостью управлять практически всем, что имеется в помещении. Не имеет значение площадь, количество комнат, сложность техники и ее количество, планировка – умный дом справится с любой квартирой, коттеджем или офисом.

При помощи системы можно управлять:

1. Освещением . Изначально владелец настраивает свет по своим параметрам, например, при наступлении темноты датчики подают сигнал и на улице зажигаются фонари, а в доме закрывают шторы и включаются светильники. При необходимости можно отрегулировать настройки при помощи управления.
2. Микроклиматом в помещении . Система сама нагреет комнату при появлении человека или в определенное время, при этом при отсутствии необходимости будет поддерживать режим экономии. Влажность, состав воздуха и многое другое регулируется автоматически.
3. Вентиляцией и кондиционированием. Постоянный приток свежего воздуха и предотвращение перегрева помещения также можно настроить или регулировать самостоятельно.
4. Уходом за садом и придомовой территорией. Подогрев воды в бассейне, его очистка, полив газона и многое другое будет происходить автоматически с системой «умный дом».
5. Всеми бытовыми приборами и техникой в доме. При необходимости, система сварит кофе и сделает тосты, отправит пылесос убираться, включит посудомоечную машину.

В некоторых вариантах системы имеется функция «имитация присутствия». Она дает возможность без переживаний покидать свой дом, при этом окружающие будут считать, что в помещении кто-то живет. С утра «умный дом» будет открывать шторы, а на ночь закрывать их. Можно настроить периодическое включение света, музыки или телевизора. Имитация лая собаки или проецированные силуэты людей на окна помогут спокойно отдыхать вдали от дома, не переживая за сохранность имущества.

Управление – от простого к сложному

Система «умный дом» значительно облегчает жизнь, помогая экономить время и наслаждаться комфортом. Большой выбор вариантов системы позволит собрать «умный дом» в зависимости от размеров помещения, количества функций и финансовых возможностей.

Производители оборудования для системы постоянно улучшают производство, облегчая покупателям уход за своим домом. Установив самый современный и полный комплект оборудования, можно забыть о домашних делах, доверив их «умному дому».

Выключатели света

Выключатель света знаком каждому человеку, является простым, надежным гениальным изобретением. Изделия, имеющие такую большую историю, трудно усовершенствовать, тем более значительно улучшить его эксплуатационные качества. Но вот, пришла эпоха «умных домов», и вся бытовая техника, переходит на новый, технических уровень.

«Умный» выключатель не отличается от «глупого», устанавливается в стандартную коробку. На этом сходство заканчивается, автоматический выключатель подключен к системе «умный дом» и выполняет широкий диапазон функций. Подобно диммерам, регулирует яркость лампы. Может получать управляющие команды от дистанционных пультов. Дистанционный пульт управления по размерам меньше сотового телефона, дает возможность управлять восемью выключателями.

Средняя стоимость одного автоматического выключателя и пульта, составляет 10-15 долларов. Основное отличие от пультов телевизионных, работа которых основана на передаче инфракрасных лучей, состоит в том, что световые пульты работают в радиодиапазоне. Это очень удобно, так как нет нужды направлять сигнал в приемник, он может быть невиден или сознательно спрятан. Место установки радиовыключателя, не влияет на качество его работы.

Современные многоканальные выключатели управляют осветительными приборами с помощью команд стандарта Х10, при этом патроны ламп, комплектуются специальными переходниками и могут быть запрограммированы на работу в режиме плавный пуск/стоп, то есть после включения лампа постепенно набирает яркость, что продлевает срок ее службы и экономит электроэнергию.

Для повышения комфорта, выпускаются универсальные, дистанционные пульты. Они позволяют управлять всем набором «умной», бытовой техники(телевизор, проигрыватель, чайник, музыкальный центр, и т.п.) Вся эта техника должна быть подключена через проходное электрическое устройство - релейный модуль.

Датчики движения

Датчик движения срабатывает на любое перемещение в секторе обзора и подает управляющий сигнал на исполнительный механизм, это может быть осветительный прибор, звуковой сигнал и т.п. Очень удобно установить датчик движения для включения уличного освещения. При входе во двор, загородного дома, он включит вам свет, обычный выключатель обычно устанавливается в коридоре и бывает бесполезным в таких случаях. Современные датчики движения, комплектуются датчиком освещенности, это исключает включение освещения в дневное время.

В настоящее время, стоимость датчиков движения значительно снизилась и составляет от пятнадцати до семидесяти долларов, все зависти от фирмы производителя и технических характеристик (величина сектора обзора и комплектация датчиком освещенности).

Датчики герконы, загазованности, дождя.

В «умном доме» находит применение еще один вид датчиков - геркон (герметичный контакт), которые работают в паре с магнитом. При приближении магнитной полоски, происходит замыкание контактов датчика. Это тип приборов применяют для контроля положения дверей, окон и т.п. В системе охранной сигнализации герконы не заменимы, хотя легко придумать им и другое назначение.

Применяются разнообразные управляющие датчики для контроля возгорания, принцип из работы разнообразный, некоторые срабатывают от перегорания контрольного элемента, другие включаются при повышении температуры, датчик задымленности подает сигнал при уменьшении яркости инфракрасного луча.

Датчики дождя, применяются в системе полива или как сигнальные в случае подтопления. Широкое применение получила модель - Mini-Clik, цена примерно восемьдесят долларов, рабочее напряжение 24 вольта. Гигроскопическая головка является чувствительным элементом. От влажности увеличивается в размерах и включает контакты, при высыхании происходит обратное срабатывание. Конструкция прибора позволяет регулировать чувствительность в широком диапазоне.

Датчик загазованности реагирует содержание в воздухе углеводородов и углекислого газа, сигнал подается, когда концентрация газов еще некритическая. Управляющий сигнал может использоваться для включения звукового или светового сигналов или закрывания крана на подающем газопроводе. Стоимость приборов такого типа (модель Cofem Keepergas Detector), составляет примерно восемьдесят долларов. Для правильной работы датчик должен размещаться, как рекомендует фирма производитель.

Автоматизация основных систем, существенно повысит комфорт и безопасность вашего дома. Какие именно устройства должны быть автоматизированы определять вам!

Управлять вот так:
sudo noolite -api -on_ch 5 # Включить 5 канал sudo noolite -api -off_ch 5 # Выключить 5 канал sudo noolite -api -sw_ch 1 # Сменить состояние 1 канала sudo noolite -api -set_ch 2 30 # Установить мощность второго канала в 30%

Конечно, первые пару раз логинится по ssh на сервер для того, чтобы выключить свет консольной командой , но жена не оценила душа требует чего-то простого. Сделаем веб-морду. Ну, скорее веб-мордочку.

Код на php, который умеет принимать три параметра и запускать программу управления:
Создаем файл в корне веб-сервера, обзываем его index.php, копируем в него вышеприведенные строки, а ниже - ссылки, которые будут исполнять роль кнопок.
Включить основной свет Выключить основной свет Добавляем CSS по вкусу. Получается что-то такое:

Скучный код

NooLite control light panel