Представьте такую картину: вы приходите к себе домой, а на кухне вас уже ждет теплый ужин, уютно горит в гостиной свет, белье постирано и поглажено, полы пропылесосены и вымыты, цветы политы, а домашние животные накормлены. И вы не приложили к этому никаких усилий. Представили?

Именно так работает «умный дом ». Это система управления домашними инженерными сетями, которая берет на себя все повседневные заботы и рутину. Для многих людей технологии «Smart Home » до сих пор остаются чем-то фантастическим и немыслимым. Но специалисты уверены, что через 20-30 лет все загородные коттеджи и городские квартиры станут «умными».

Smart Home и Smart House: в чем разница

Для начала определимся с терминами. Сегодня нередко путают два разных понятия: «умный дом » (Smart Home) и «умное здание» (Smart House). А это, хоть и близко по смыслу, но не вполне одно и тоже.

• Умный дом (Smart Home) – автоматизированный комплекс электроники, который осуществляет рутинные домашние дела. Например, он может приготовить кофе, разогреть ужин, включить кондиционер, открыть дверь, чтобы выпустить домашнее животное и пр. Smart Home создается в одном, отдельно взятом домохозяйстве и служит интересам конкретного пользователя/семьи. Добавим, что в нашей стране к понятию «умный дом» также относится и «мультирум» (тогда как на Западе это два разных термина). Если говорить просто, то система мультирум – это централизованное управление всеми мультимедийными устройствами вашей квартиры: телевизором, компьютером, ноутбуком, акустической системой.
• Умное здание (Smart House) – это распространенная в США технология, позволяющая автоматизировать управление большим многоквартирным жилкомплексом. Smart House контролирует работу центрального водо-, газо-, электроснабжения, отепления и безопасности. В России такие технологии все еще в диковинку, но со временем, можно не сомневаться, «умные здания» появятся во всех крупных и малых городах нашей страны.

Итак, мы разобрались, что такое Smart Home и почему его не надо путать со Smart House. Теперь перейдем к вопросу: как же работает «умный дом»?

Как действует система «умный дом»

Принцип работы Smart Home построен почти как в фантастических фильмах. Вы даете команду («включить обогреватель!») – система ее выполняет (обогреватель включен). Как именно все это происходит? В зависимости от модификации Smart Home есть два основных варианта:

• В первом случае необходимо «живое» участие человека. Вы должны лично попросить систему выполнить то или иное действие, используя для этого голос, смартфон или пульт Д/У (как вам удобнее). Пользовательская команда поступает на центральный процессор, который поручает ее реализацию конкретному устройству.
• Во втором случае непосредственное участие человека не требуется. В дело вступают разнообразные датчики и часы. Например, компьютер принимает решение включить или выключить кондиционер, ориентируясь на показания датчиков температуры. А при срабатывании датчика движения в квартире (в ваше остуствиие), центральный процессор включает сигнализацию. И так далее. В определенный момент времени, в соответствии с настройками пользователя, система разогревает чайник и готовит кофе; переключает телевизор на ваш любимый сериал; осуществляет полив цветов. Это перечисление можно продолжать очень долго.

Таким образом, система Smart Home включает в себя три основных элемента:

1. датчики, воспринимающие сигналы и информацию из окружающей среды;
2. центральный процессор (хаб), обрабатывающий эти сигналы и принимающий решения;
3. устройства-исполнители (актуаторы), которые получают указания от хаба и непосредственно выполняют задачи по дому.

Современные системы «умного дома» допускают наличие самых разных актуаторов. Это могут быть умные розетки , системы видеонаблюдения , управляемые термостаты, системы климат контроля, умные дверные замки , системы сигнализации , робот-пылесос и пр. Подробнее о всем разнообразии приборов Smart Home мы расскажем ниже.

Связь: проводная или беспроводная

Все элементы системы могут быть соединены между собой посредством проводной, либо беспроводной связи. Применение проводов может показаться архаичным, зато это обеспечивает высокий уровень надежности. Поэтому кабельное соединение используют даже самые передовые флагманы индустрии, такие как AMX и Evika.

С другой стороны, беспроводная связь по Bluetooth и Wi-Fi – гораздо современнее, удобнее и дает больше возможностей. Включая, увеличенную дальность управления актуаторами. Некоторые производители Smart Home предлагают комбинированные решения, сочетающие как проводную, так и беспроводную связь.

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.

Устройств. Под «умным домом» следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс.

Важной особенностью и свойством «Умного дома» отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов .

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и сигнализации, воротами и прочим. В доме, оборудованном системой «Умный дом», достаточно одним нажатием на настенной клавише (или пульте ДУ, сенсорной панели и т. д.) выбрать один из сценариев. Дом сам настроит работу всех систем в соответствии с пожеланием человека, временем суток, его положением в доме, погодой, внешней освещённостью и т. д. для обеспечения комфортного состояния внутри дома.

Терминология

«Умный дом» часто именуется как англ. Smart House (МФА : sma:t haus ). Используются также англоязычные термины англ. intelligent building , англ. smart home .

История

Понятие «умный дом» было сформулировано Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне в 1970-х годах : «Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства…»

Умный дом в России и Европе

Основное различие в системах видится скорее в их конкретном предназначении и в подходе реализации.

В Европе: Предназначение: прежде всего энергосбережение и только потом комфорт Подход: максимальная унификация Установка: в Европе проекты автоматизации частных домов и квартир готовит сам разработчик и производитель систем, установкой занимаются обычные, но квалифицированные монтажники, работающие строго по схеме.

В России: Предназначение: комфорт и имидж (для высокобюджетных проектов); простейшая охранно-пожарная сигнализация, иногда с функцией GSM-оповещения (для минимальных бюджетов). Подход: строго индивидуальный. Установка: установкой занимаются специалисты. Как правило, они работают со многими производителями систем автоматизации, это позволяет подбирать систему оптимально для решения поставленных задач. Эти же специалисты занимаются проектированием, монтажом, продажей и запуском построенного умного дома.

В настоящее время ситуация изменилась, появились российские разработки высокотехнологичных систем и интеллектуальных приборов, по цене и надёжности ориентированные на использование именно в России.

Технологии

Под термином «умный дом» обычно понимают интеграцию следующих систем в единую систему управления зданием:

• Систему отопления, вентиляции и кондиционирования
• Охранно-пожарную сигнализацию, систему контроля доступа в помещения, контроль протечек воды, утечек газа
• Систему видеонаблюдения
• Сети связи (в том числе телефон и локальная сеть здания)
• Систему освещения
• Систему электропитания здания (АВР , промышленные ИБП , дизель-генераторы)
• Механизацию здания (открытие/закрытие ворот, шлагбаумов, электроподогрев ступеней и т. п.)
• Управление с одного места аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум
• Телеметрия - удалённое слежение за системами
• IP-мониторинг объекта - удалённое управление системами по сети
• GSM-мониторинг - удалённое информирование об инцидентах в доме (квартире, офисе, объекте) и управление системами дома через телефон (в некоторых системах при этом можно получать голосовые инструкции по планируемым управляющим воздействиям, а также голосовые отчеты по результатам выполнения действий).
• Удалённое управление электроприборами, приводами механизмов и всеми системами автоматизации.

Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play - сеть с возможностью выхода в сети общего пользования.

На сегодняшний день технологии позволяют строить домашнюю автоматизацию покомпонентно - выбирать только те функции умного дома, которые действительно нужны. Модульная структура позволяет создавать системы невысокой стоимости.

• LanDrive - наиболее доступная на сегодняшний день платформа для построения шинных распределённых систем управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками, электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа и протечек воды. Также возможно управление аудио- и видеотехникой, домашними кинотеатрами, жалюзи, рольставнями, шторами, воротами, насосами, двигателями. В основном ориентирована на применение в составе «умного дома», но в последнее время всё чаще применяется в системах учёта и сбережения энергоресурсов, контроля доступа, охранно-пожарных системах.
• EIB /KNX (European Installation Bus - «Европейская инсталляционная шина»).
• Helvar - для систем управления освещением использует протокол DALI и DSI.
• X10 - протокол управления электроприборами. Сигнал передается по электрическим проводам либо в радиодиапазоне. Недостатки - низкая скорость передачи информации и помехозащищенность, проблема ложного срабатывания, отсутствие обратной связи приёмника с передатчиком, возможны конфликты устройств X10 разных производителей и несанкционированный доступ к устройствам X10 по электросети.
• Z-Wave - запатентованный беспроводный протокол связи, разработанный для домашней автоматизации, в частности для контроля и управления на жилых и коммерческих объектах. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства, такие как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы и бытовую технику.
• ONE-NET - открытый протокол беспроводной сети передачи данных, разработанный для целей автоматизации зданий и управления распределёнными объектами.
• 1-Wire - технология, которая позволяет связать многие датчики и приборы в одну сеть, управление в которой на себя берёт персональный компьютер . Для передачи данных в такой сети используется всего один провод. Отличается дешевизной и простотой установки.

Важно отметить, что все инженерные подсистемы «умного дома» должны иметь возможность работать в автономном режиме. В случае, если какая-то из подсистем вышла из строя, то и вся система не сможет исправить проблему, поскольку «умный дом» является надстройкой над остальными инженерными системами.

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Умный дом" в других словарях:

Учреждение культуры Дом учёных Комплекс зданий: дворец графа Толстого и здание картинной галереи графа Толстого … Википедия

Разумный, благоразумный, понятливый, рассудительный, смышленый, толковый, мудрый, мыслящий, здравомыслящий. Он малый с головой. Гриб. Какая голова (башка)! Ума палата. Министр! Будьте мудры, как змии, и просты, как голуби. Матф. 10, 16. Будь ты … Словарь синонимов

The House on Maple Street Жанр: рассказ

- (англ. House of Haleth), или Халадины (англ. The Haladin) в легендариуме Дж. Р. Р. Толкина семья людей, управлявшая Вторым из трёх домов эдайн. Эти люди были потомками Халдада, но и дом, и народ был назван в честь дочери Халдада,… … Википедия

Резиденция герцогов Эсте в Ферраре. Эсте (итал. d Este) одна из древнейших княжеских фамилий Италии, ветвь дома Вельфов, на протяжении более чем 500 лет правившая Феррарой и Моденой. Отразила в себе характерные особенности итальянской цивилизации … Википедия

Под термином «умный дом» понимается система автоматизации домашних процессов. Ее задача – обеспечивать безопасность и комфорт пользователей, контролировать расход ресурсов, уведомлять о текущей обстановке в жилье. В продвинутом варианте умный дом способен реагировать на те или иные ситуации в соответствии с заранее установленными сценариями. Из чего состоит такая система и в чем заключаются ее преимущества?

Техническая основа технологии

Основой умных домов в Европе, США и России выступает автоматизированная система управления домом. Часто это понятие заменяется термином АСУЗ, под которым понимается комплекс автоматизации инженерных систем.

К числу систем относится кондиционирование, энергоснабжение, отопление, вентиляция, сигнализация и ряд других. В развитых странах практически все современные здания оборудованы АСУЗ. К этому приходит и Россия.

Автоматизация в технологии умного дома подразделяется на 3 уровня. У каждого из них конкретные функции:

• Верхний. На этом уровне осуществляется администрирование комплексом умного здания. На нем же осуществляется взаимодействие людей (жильцов) с системой при помощи понятного людям интерфейса.
• Средний. Здесь осуществляется связь между отдельными компонентами АСУЗ. К этому уровню относится оборудование для коммутации, контроллеры, выключатели, пульты управления, в т.ч. дистанционные.
• Нижний. Этот уровень включает в себя исполнительные устройства и датчики, которые реагируют на изменения показателей окружающей среды, а также средства для коммутации со средним уровнем.

С недавнего времени в России действуют стандарты, определяющие аспекты установки и настройки системы умного здания. В остальном мире эта сфера регулируется комплексом стандартов с маркировкой ISO 16484-XX.

Системы, входящие в умный дом

Как уже известно, рассматриваемый термин представляет собой комплексную работу инженерных систем дома. Благодаря масштабируемости необязательно подключать все имеющиеся в доме системы сразу. Если бюджет скромный, или нет необходимости в контроле всеми аспектами дома, можно начать автоматизацию с важных.

Современные системы «умный дом» способны объединять в единое целое перечисленные аспекты здания:

• Управление. Настенные пульты дистанционного управления и настенные панели дают возможность удаленно управлять работой электрических приборов, мультирумом, исполнительными устройствами.
• Климат-контроль. Автоматизированная либо автоматическая регуляция температуры, влажности и иных показателей микроклимата. Это касается как отдельных помещений, так и всей квартиры в целом.
• Освещение. Контроль уровня освещенности и автоматическая корректировка осветительных приборов. Рациональный расход электроэнергии. Автоматизированное управление ставнями и жалюзями на окнах.
• Энергоснабжение. Обеспечение бесперебойной поставки электричества к потребителям. Подключение резерва в случае необходимости, переключение на альтернативную энергию, экономия электроэнергии.
• Безопасность. Видеонаблюдение, контроль доступа в квартиру или отдельные помещения, телеметрия. Умный дом способен имитировать присутствие хозяев в доме, чтобы предотвратить вторжение извне.
• Развлечения. Мультирум, который объединяет мультимедийные устройства в доме и дает возможность управлять ими из любой комнаты. Есть функция громкой связи и удаленного использования домофона.

Примечательно, что в Европе автоматизация зданий направлена преимущественно на энергосбережение, и уже потом на обеспечение комфорта жильцов. В России ситуация с точностью до наоборот – в роли главной задачи выступает повышение комфорта и создание имиджа, и только после этого охрана, сигнализация и экономия.

Используемые технологии

Для управления умным домом широко используются различные протоколы передачи данных, контроллеры, панели управления и другие приспособления. Некоторые из них заслуживают отдельного внимания. Вот и они:

• Протокол Z-Wave. Это беспроводной протокол связи, разработанный специально для домашней автоматизации. На практике протокол реализован как компактные модули радиосвязи, встроенные в электронные устройства умного дома. Протокол оптимизирован для передачи простых команд, чем обуславливается его быстродействие и минимальная задержка, а также устойчивость к помехам.
• Шина KMX. Это коммуникационная шина, которая нашла широкое применение в системах домашней автоматизации. Электронные устройства умного дома подключаются к этой шине, после чего получают возможность обмениваться данными друг с другом. Передача данных по шине может осуществляться с использованием таких средств, как витая пара, силовая линия, радиоканал и интернет-соединение.
• Контрольная панель Integra. Это панель пожарно-охранной сигнализации от производителя SATEL. Незаменимый элемент умного дома, оснащенного противопожарной системой. Панели такого плана используются для организации пожарной сигнализации на малых, средних и крупных объектах.

Надо понимать, что технология умного дома не стоит на месте и постоянно развивается. Одни протоколы устаревают, им на смену приходят новые. Поэтому надо следить за обновлениями, чтобы не отстать от жизни.

Состав автоматизированного дома

Мы уже разобрались в том, что такое умный дом и что можно с его помощью делать. Не менее важно понять, из каких элементов состоит такая технология – это поможет в ходе выбора, монтажа и дальнейшей эксплуатации.

В конструкцию современного комплекса автоматизации домашних процессов входят три категории устройств:

• Контроллеры. Это администрирующие устройства, которые коммутируют отдельные элементы системы в единый комплекс. Также контроллеры обеспечивают жильцам возможность управления автоматизацией.
• Датчики. Эти устройства считывают информацию из окружающей среды и следят за ее изменением. От сенсоров сигналы поступают на контроллер, он их обрабатывает и действует согласно сценарию АСУЗ.
• Актуаторы. В эту категорию входят исполнительные устройства, которые выполняют команды системы. Это механические приводы, выключатели, пожарные сирены, клапаны на трубах и другие приборы.

Для отправки сигналов от датчиков движения и иных сенсоров до контроллера чаще всего применяется связь по радиоканалу. В домашних комплексах распространены такие стандарты, как 869 МГц, 868 МГц и 2,4 ГГц. Кроме обыкновенной радиосвязи применяется передача данных по протоколам Wi-Fi и Bluetooth. Передача сведений на пульт охраны или владельцу здания осуществляется при помощи интернет-соединения или мобильной связи.

Разновидности датчиков

В составе умного дома можно использовать десятки различных датчиков. Они классифицируются на типы по предназначению. Необязательно устанавливать сенсоры каждого типа – можно ограничиться одним-двумя, и позже добавить другие приборы, если возникнет необходимость. Чаще всего в АСУЗ используются сенсоры:

• Движения. Следят за зоной действия и отслеживают появление движущихся объектов. Применяются в системах автоматизированного управления светом, кондиционированием, отоплением и сигнализацией.
• Присутствия. Принцип работы аналогичен сенсору движения, однако чувствительность заметно выше. Из-за этого такие приборы не используются для охраны, но часто применяются в управлении освещением.
• Температуры. Незаменимые устройства для контроля за кондиционированием и отоплением жилья. Для более продвинутой настройки микроклимата рекомендуется ставить датчики температуры и влажности.
• Звука. Сенсоры реагируют на звук бьющегося стекла, отслеживая тем самым несанкционированное проникновение злоумышленников в дом. Для точного срабатывания устанавливаются рядом с окнами.
• Открытия дверей. У этих датчиков аналогичная цель, что и у сенсоров звука бьющегося стекла. Когда дом поставлен на сигнализацию, открытие двери моментально приводит к срабатыванию сигнализации.

Необязательными, но рекомендованными к использованию являются сенсоры утечки газа, сырости, давления воды и протечки. Эти датчики реагируют на такие события, как возгорание, заполнение комнаты природным и другими типами газа, а также на затопление. Важность оперативного реагирования в таких случаях невозможно переоценить. Это относится и к противопожарным сенсорам, которые предупреждают о возникновении пожара.

Виды автоматики дома

Умный дом вполне может работать и без исполнительных устройств, однако их наличие значительно повышает комфорт жильцов, а также упрощает некоторые процессы. Чаще всего используются такие виды актуаторов:

• Механические приводы. Они устанавливаются на гаражные ворота, двери и оконные ставни. После этого появляется возможность закрывать и открывать двери и окна, не тратя на это ни секунды времени.
• Устройства пожаротушения. После обнаружения возгорания контроллер отсылает команды на актуаторы, отвечающие за тушение огня. Тушение может осуществляться как водой, так и специальным порошком.
• Приводы на шторы и жалюзи. Это один из аспектов мультирума и системы управления освещением. При включении режима «Кино» умный дом автоматически закрывает шторы и жалюзи, чтобы стало темнее.

Это не весь перечень актуаторов, совместимых с домашней автоматизацией. Постоянно появляются новые виды.

Преимущества автоматизации

Рассматриваемая технология не обрела бы такую популярность и востребованность в разных странах мира, если бы не имела массу преимуществ. Стоит отметить достоинства и возможности систем домашней автоматизации:

• Экономия электрической энергии за счет более рационального его расходования днем и ночью.
• Удобное управление мультимедийными устройствами и электроприборами из любой точки дома.
• Получение актуальных данных о состоянии жилья и находящихся в нем людях на большом удалении.
• Удаленный контроль доступа людей в помещения, вызов группы реагирования при вторжении.
• Возможность предотвращения пожара, затопления, взрыва бытового газа и других происшествий.
• Автоматизация полива растений, проветривания, обогрева комнат, других домашних процессов.

Примечательно, что изготовить автоматизированную систему можно своими руками. Можно начать с простого контроллера на базе Ардуино, пару умных розеток и датчиков, которые реагируют на движение. Даже из этого набора реально изготовить комплекс, который значительно повысит комфорт жильцов, позволит включать и выключать электроприборы на расстоянии, снизит затраты на электроэнергию. Потом сеть можно расширить.

Сегодня системы автоматизации – уже не дорогая роскошь, а доступная для широкого потребителя технология. Если хотите сделать жизнь проще и комфортнее, задумайтесь о реализации домашней системы автоматизации.

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.