Создание комплексной системы умного дома

Что такое умный дом и как его собрать

Чтобы сделать собственный J.A.R.V.I.S., быть гением-миллиардером необязательно.

Что такое умный дом

Под ним подразумевают систему, обеспечивающую взаимодействие бытовой электроники, освещения и климатического оборудования, которая призвана повысить уровень энергосбережения, безопасности и комфорта жилища.

В классическом понимании — это автономный комплекс управления всеми системами здания без участия человека на основе заданных условий. В более широком смысле умным домом считают любые системы, позволяющие управлять техникой удалённо и настраивать автоматические сценарии, привязанные к тем или иным событиям.

Из-за очень высокой цены, сложности и необходимости внедрения на стадии строительства первый вариант мало распространён, поэтому рассмотрим второй.

Зачем нужен умный дом

Энергосбережение, безопасность и комфорт — три основные задачи умного дома.

Эффективное использование энергоресурсов достигается за счёт работы освещения, климатического оборудования и другой техники только в присутствии человека. За безопасность отвечают различные сенсоры, фиксирующие протечки воды, запахи дыма и газа, а также способные обнаружить вторжение в дом и сообщить об этом владельцу. Комфорт обеспечивается возможностью управления со смартфона и работой автоматических сценариев.

Как устроен умный дом

В состав умного дома входят десятки различных компонентов, но все они делятся на три типа: контроллер, умная техника и сенсоры. Сердцем системы является основной блок, который ещё называют хабом, или шлюзом. К нему по кабелю или беспроводным протоколам связи подключаются датчики, кнопки, камеры и различные домашние гаджеты.

Шлюз соединяется с сервером, на котором хранятся все данные с устройств и выполняются сценарии. Серверы бывают локальными и облачными. Первые требуют установки на отдельный ПК, но работают без интернета. Вторые — избавляют от дополнительного звена в цепи, но зависимы от подключения к Сети. Кроме того, некоторые локальные решения поддерживают хабы нескольких типов, что позволяет объединить в единую инфраструктуру умные устройства разных производителей.

После первичной настройки всё вышеописанное остаётся за кадром и взаимодействие с системой осуществляется через приложения на смартфоне или компьютере, которые связываются с сервером.

Что умеет умный дом и как это работает

В зависимости от установленных модулей и настроенных сценариев возможности умного дома почти безграничны. Как правило, в базовых системах есть управление освещением и розетками, а также функции домофона и охранной сигнализации. Более продвинутые комплексы могут похвастаться реализацией управления климатом и вентиляцией, пожарной сигнализацией, контроля утечек воды и газа.

С помощью сценариев легко настроить заваривание кофе по утрам, а также использование жалюзи в солнечный день и открывание гаражных ворот по приезде домой. Умный дом будет автоматически поливать домашние растения в зависимости от состояния почвы, а когда вы уйдёте на работу, даст пылесосу команду убраться.

Вся магия происходит на сервере, куда стекаются данные с хабов, к которым в свою очередь подключены компоненты умного дома.

Управлять процессами можно через мобильное приложение, с помощью универсального пульта либо просто голосом, используя интеграцию с Siri, ассистентом Google или другим виртуальным помощником. При этом почти всегда остаются дублирующие механические кнопки для ручного управления приборами.

Как собрать умный дом

1. Выберите контроллер

На рынке доступны десятки различных систем умного дома, которые отличаются друг от друга ценой, экосистемой устройств и возможностями масштабирования. Выбирайте основываясь на этих параметрах.

Наибольшей популярностью пользуются решения с доступным ценником, обширной базой поддерживаемых девайсов и дружным сообществом. В России среди всех прочих выделяются следующие системы.

Xiaomi

У известного китайского бренда есть сразу несколько хабов в виде розеток, отдельных приборов, а также специальных версий с поддержкой определённых платформ, например Apple HomeKit.

Главные плюсы умного дома Xiaomi — самая большая экосистема устройств и лучшее соотношение цены и качества. Среди минусов — привязка к китайскому языку и сервисам.

Rubetek

Относительно доступная отечественная разработка с не очень обширным семейством умных устройств. Последнее отчасти компенсируется возможностью масштабирования за счёт компонентов, работающих по распространённому протоколу Z-Wave.

К преимуществам Rubetek можно отнести хоть и не официальную, но интеграцию с Apple HomeKit прямо из коробки, а также русскоязычную поддержку.

Яндекс

Умный дом версии российского интернет-гиганта не может похвастаться большим количеством фирменных устройств. Помимо колонки есть лишь лампочка, розетка и пульт. Зато решение «Яндекса» имеет поддержку датчиков и приборов сторонних производителей, среди которых Xiaomi, Rubetek, Samsung, Redmond и Philips.

Неоспоримым преимуществами системы является прекрасное голосовое управление на русском языке, а также возможность использования в качестве шлюза не только «Яндекс.Станции», но и любого гаджета с Алисой — например, смартфона с приложением «Яндекс». Правда, без интернета работать ничего не будет.

Raspberry Pi

Более сложный, но гибко настраиваемый и доступный вариант, предполагающий разворачивание на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi платформы MajorDoMo или другого программного хаба.

За счёт установки плагинов и физических модулей расширения «Малинка» позволяет добавить поддержку почти любых протоколов связи и устройств. Однако придётся покопаться с командной строкой, поизучать документацию и, возможно, даже написать несколько строк кода.

2. Определитесь с набором датчиков

Чтобы сделать свой дом умнее, понадобятся розетки, лампы, различные датчики и другие приборы. Начинать лучше с малого — базовых компонентов, которые продаются вместе с хабом. Такие варианты поставки наиболее выгодны по цене и есть у большинства производителей.

Если понимание требований к умному дому сложилось ещё на этапе внедрения, можно сразу приобрести все необходимые сенсоры и устройства для автоматизации. Однако это вовсе не обязательно, поскольку любые платформы при надобности легко масштабировать в пределах своей экосистемы.

3. Установите и включите компоненты

Все современные системы работают по беспроводным каналам связи, поэтому их легко смонтировать без ущерба для ремонта и дизайна жилища.

Большинство элементов не требуют подключения к электросети и работают от литиевых батареек-таблеток, которых хватает примерно на год. Небольшие модули крепятся на двусторонний скотч, устройства покрупнее остаются в розетке или монтируются на стену шурупами.

Процедура предельно проста и занимает пару минут. Всё, что нужно делать, — это следовать инструкции. В некоторых случаях перед креплением компонентов требуется отсканировать QR-код на обратной стороне с помощью фирменного приложения.

4. Настройте систему

Как правило, все настройки осуществляются через мобильное приложение, которое загружается по QR-коду. Для добавления хаба и других компонентов следуйте подсказкам. Обычно нужно зажать кнопку на устройстве и выбрать его в приложении из списка.

После подключения выберите Wi-Fi-сеть и укажите расположение текущего устройства в доме.

5. Добавьте сценарии автоматизации

Просто включать и отключать розетки или лампы неинтересно. Чтобы система действительно оправдывала звание умной, необходимо настроить сценарии действий, которые будут запускаться при заданных условиях.

Для этого обычно есть специальная вкладка «Автоматизация» в приложении либо отдельный пункт в меню каждого устройства. Все сценарии работают по принципу простой логики: если (условие) → то (действие). Условий при этом может быть несколько. Например, когда в комнате темно и срабатывает датчик движения, включается ночник.

Как создать Умный дом

Умный дом начинается с идеи. Сначала она появляется у вас в голове, вы начинаете чаще о ней думать, искать информацию в интернете, консультироваться, потом у вас формируется образ, и вы воплощаете его в жизнь.

Именно с его идеи о том, что можно осуществить в современном доме, начинается процесс создания интеллектуальной системы. Здесь вам на помощь приходят команды разработчиков, дизайнеров, строителей, электриков. От слаженности их работы зависит качество вашей будущей системы.

Допустим у вас появилось помещение. Первое, к кому мы обращаемся – это дизайнер, который будет подбирать для нас цвет стен, материал пола и подходящую мебель. Уже здесь надо ориентироваться на возможности умного дома. Отличие классического дизайна от дизайна интеллектуального жилья состоит, что последнее буквально нашпиговывается различной техникой. Классическая система расположения выключателей освещения не вписывается в работу автоматики, потому что только одна автоматическая кнопка заменяет собой несколько обыкновенных выключателей.

Так же по всем остальным системам – теплые полы, вентиляция, сигнализация. Убираются громоздкие пульты управления. Раньше их надо было где-то размещать, а сейчас они просто не нужны. Меняется полностью дизайн помещения, при этом, благодаря исполнению различных сценариев, он становится динамичным. В зависимости от времени суток или времени года выполняются различные установки работы автоматики. Система живет своей жизнью, привнося в ваше окружение дополнительный комфорт и уют.

В процессе работы над проектом у вас формируются новые пожелания, выявляются скрытые возможности, система умный дом оттачивается, как бриллиант. Теперь, все это надо воплотить в жизни. Для этого вам на помощь приходят исполнители – монтажники, электрики. От точности и грамотности работы данных специалистов зависит реализация вашего замысла. Потому что, какой бы проект вы не задумали, а бездарное его исполнения сведет на нет все ваши усилия. Умный дом – это слаженность работы всех звеньев.

Электрическая проводка должна пройти по помещению согласно проекту (вы же, не зря над ним трудились), затем все должно быть грамотно подключено к системе автоматики, без искажений. Теперь умный контроллер получает заранее подготовленные настройки, проверяется работа системы, устраняются недочеты, проводятся тесты на устойчивость и, все, готово. Теперь можно наслаждаться готовым решением Умный дом. Полноценная, профессиональная система автоматики позволит вам без труда в дальнейшем обновить вашу систему.

Техническая сторона умного дома

Здесь главное соблюсти баланс между пожеланиями хозяина и возможностями технологии. В системе умный дом задействовано много технических устройств, производитель которых, зачастую не одна компания. Многие бытовые приборы создаются для работы сами с собой и не желают интегрироваться в умную систему. Другие приборы, наоборот, слишком умные, но также не хотят работать с другими устройствами. Разобраться с таким богатством выбора может только технически грамотный специалист, имеющий опыт работы и установки интеллектуальных систем.

Умный дом (Smart House)

Что такое Умный дом?

Стремительное развитие современных технологий за последние годы охватило почти все сферы нашей жизни. Не стала исключением и индустрия строительства частного жилья, где все чаще мы можем услышать такое понятие как «умный дом».

И если раньше это казалось, чем-то из раздела фантастики или показателем «сказочного» богатства и шика, то сейчас такая система становится реально доступной.

Система «умный дом» (Smart House) — это целая сеть, множество приборов и приспособлений, которые взаимодействуют между собой и управляются дистанционно, либо при помощи тайминговых программ.

При эксплуатации и работе этой системы, в вашем доме обеспечивается безопасность и комфорт, а также, что немаловажно в настоящее время, контроль за использованием энергоресурсов и оптимизация их расходов.

Современная система «умный дом», которая с каждым годом становится все доступнее, а также совершенствуется, стала незаменимым помощником хозяину дома. Она позволяет забыть о мелких повседневных делах, оставляя больше времени для приятного общения с семьей.

Технологии и оборудование

«Умное» освещение. Не секрет, что для комфорта и уюта в доме, а также для создания определенного стиля интерьера, большую роль на себя берет именно освещение.

Вся электросеть «умного дома» интегрируется в единую систему управления, что дает огромные возможности эффективно использовать электричество, а также полную автоматизацию процесса.

Например: свет сам включается, как только вы переступили порог своего дома. А когда вы поднимаетесь по лестнице, ваш путь освещают множество мелких лампочек, загорающихся по мере вашего приближения. Таких вариантов может быть тысячи и они строго индивидуальны в каждом доме и каждой семье.

Отопление. Независимо от вида системы, которой вы обогреваете свое жилье (газовое или электрическое), теплый пол, ее также можно объединить в «умную».

Теперь вы сможете не только регулировать температуру в каждом помещении отдельно, но даже сможете делать это дистанционно, отправив соответствующую команду с компьютера или смартфона.

Это позволяет заметно экономить средства, так как при долгом вашем отсутствии возможно уменьшать температуру, и сделать ее комфортной к вашему возвращению домой.

В случае поломки системы или утечки газа, система автоматически блокирует работу и предупреждает вас об этом доступным способом.

Мультирум. В последние годы нас окружает все больше электроприборов разного предназначения и функционала, но все они созданы с единственной целью: облегчить наш быт и сделать его более комфортным. Неужели их можно сделать еще «умнее»?

Оказывается, что с данной системой открываются новые возможности у всех электроприборов в доме.

Горячий кофе и разогретый завтрак будут ожидать вас к моменту, когда прозвенит утренний будильник; как только вы зайдете в дом, включится любимая радиоволна, вы не пропустите телепередачу, которую ждете… И таких вариантов может быть множество.

Обеспечение безопасности в доме. Для любого дома существует несколько угроз, которые можно предотвратить надежной защитой.

Умный дом следит за безопасностью не только защищая дом от преступников, но также от стихийных бедствий и форс-мажорных обстоятельств внутри помещений: видеонаблюдение как снаружи, так и в самом помещении, датчики движения, противопожарная сигнализация, датчики дыма, воды, газа и т.д.

Причем при надобности, система сама примет меры по ликвидации опасности или вызовет соответствующие службы.

«Умный дом», по своей сути, является модульной системой, поэтому он создается индивидуально с каждым заказчиком и с любым набором функций, которые, впоследствии легко добавляются. Оптимальные решения подбираются под любые финансовые возможности заказчика, что является большим плюсом данной системы.

Умный дом на основе KNX: история создания и настройка системы

Появлению автоматизированной системы послужила идея создания комплекса, с помощью которого можно было бы управлять коммуникациями в здании любого типа.

«Умный дом» на основе KNX – современная разработка, занимающая почетное место среди профессиональных систем автоматизации объектов.

Особенности комплекса

Для функционирования KNX «Умный дом» используют такие каналы:

1. бытовые электролинии;
2. изолированные проводники, скрученные между собой – «витая пара»;
3. радиоволны;
4. технологию передачи данных Ethernet.

Все компоненты, подключенные к общей сети, передают и получают нужную информацию через одну шину.

При успешной передаче данных механизм ее принимает и отправляет подтверждение.

В том случае, когда данные не поступили, компонент повторяет отправку два раза. Для начала работы оборудование KNX «Умный дом» должно быть подключено к электрической сети, каждый отдел соединен друг с другом и запрограммирован.

Вся система автоматизации KNX делится на два типа – актуаторы и сенсоры. Сенсорами (передатчиками) выступают пульты управления, датчики, выключатели и т. д. Актуаторы (исполнители) выполняют функции коммутаторов – устройства, используемые для монтажа.

Децентрализованная система имеет важное преимущество – если один из элементов выходит из строя, комплекс продолжает свою работу. Надежность и качество оборудования имеют подтверждение тестами и сертификатами ассоциации KNX.

История KNX

KNX «Умный дом» имеет свою историю. Все началось с шины European Installation Bus (EIB).

Она появилась в 90-х годах и послужила базой для разработки стандарта. Общие направления, используемые в современном «Умном доме» на основе технологии KNX, сформировались уже тогда. Со временем EIB стала лидером в данной области, при том, что у нее всегда были важные конкуренты.

В южной Европе была популярна шина Batibus, а стандарт European Home System (EHS) предпочитали производители техники для дома.

Организации, которые продвигали эти три разработки на рынке, приняли решение об объединении усилий. Результатом стала ассоциация KNX, появившаяся в 1999 году.

Система KNX «Умный дом» была представлена миру в 2002 году. Большая часть ее разработок была позаимствована у EIB.

Остальные стандарты поделились своими механизмами настроек и способами передачи данных. Через год разработка была оформлена как европейский стандарт, через три года получила звание международного.

Комплекс отличается конкретными преимуществами. Специалисты отмечают высокую надежность – основные части разработки соединяются в общее целое специальными кабелями.

Предусмотрен механизм оповещения о полученном пакете. В случае срыва команды механизм повторяет ее еще несколько раз.

Следующим плюсом называют возможность подсоединения оборудования, находящегося на значительном отдалении друг от друга.

Все устройства KNX можно совместить. Масштабируемость стандарта позволяет применять его с равным успехом на больших объектах и в частных жилищах.

Многие усматривают недостаток разработки в том, что ее установку или проектировку могут проводить только специальные компании. Осуществить самостоятельный монтаж KNX весьма сложно.

Элементы сети

Система KNX «Умный дом» имеет три основные группы компонентов. В первую входят устройства, генерирующие команды управления – таймеры, сенсоры, панели контроля, выключатели, всевозможные датчики. Вторая группа – устройства-исполнители.

Это могут быть разные регуляторы и модули. Третья группа сформирована из вспомогательных системных устройств, к которым относятся повторители, устройства питания, интерфейсы и модули, отвечающие за связь с миром извне.

Передача данных для работы комплекса осуществляется через четыре среды – витая пара, радиоканал, электропроводка, IP-сеть.

Каналы не являются равноправными – основную работу выполняет витая пара, другие могут быть вспомогательными либо вообще не использоваться.

Такое соединение дает возможность подключать к сети разные варианты компонентов, расположенных между собой на большом расстоянии.

Сеть KNX в самом простом исполнении является сегментом с направлением «линия». Сюда могут входить 64 устройства. Наибольшая длина линии – 1 километр, при помощи усилителей этот показатель увеличивают в 4 раза.

Каждый элемент подключен к собственному блоку питания. 15 линий объединены в «зону» и подключены к основной линии. Все «зоны» передают данные друг другу через магистральную линию. Общая сеть может объединять до 58000 устройств.

KNX «Умный дом» располагает двумя видами адресов – групповые и физические. В случае группового адреса одна команда рассылается сразу нескольким компонентам.

Система сама определяет, к какой условной категории принадлежит тот или иной гаджет. Групповых адресов бывает несколько, физический — только один. Проводная сеть использует скорость 9600 бит/с для передачи информации, в беспроводной такая скорость равна 16400 бит/с.

Настройка системы

Схема монтажа KNX «Умный дом» принципиальная – недостаточно просто подсоединить устройства и соединить их друг с другом, их следует настроить.

Еще недавно для функционирования стандарта существовали три направления конфигурации – Auto, Easy и System. Вариант Auto является самым простым, и с самого начала был разработан для тех пользователей, которые самостоятельно проводят монтаж.

Предполагалось, что этот вариант конфигурации даст возможность автоматически объединять компоненты, функционально привязанные друг к другу.

От пользователя требовалось только подключить гаджеты к объекту передачи информации и выбрать необходимые параметры. Этот способ не прижился в массах и от него отказались.

Вариант Easy был разработан для применения в небольших системах. Для его функционирования настройка происходит с помощью специальных кнопок, находящихся на панелях гаджетов.

С этой же целью используется центральный контролер. Возможности данного способа конфигурации являются ограниченными, однако они позволяют завершить пусконаладочные работы.

Режим System делает устройство открытым для настройки любого параметра. Отличительной особенностью этого варианта является то, что для его использования и настройки требуется наличие специального программного обеспечения Engineering Tool Software. Продукт универсален и может быть совмещен с любыми высокотехнологичными гаджетами системы KNX.

Некоторые группы устройств:

• реле для управления воротами, жалюзи, шторами;
• выключатели, кнопки, диммеры;
• аналоговые и бинарные выходы и входы;
• датчики температуры, движения, погоды, энергопотребления, утечки газа, дыма;
• климатконтроль.

Это только некоторые из товаров и продуктов, которые можно подсоединять к общему комплексу.

Заключение

Разработка KNX «Умный дом» представляет собой интеллектуальную систему, позволяющую управлять любым объектом, будь то частный дом, отель или бизнес-центр. Разработчики создали гибкий, безопасный и энергоэффективный комплекс.

Преимущества системы заключаются в ее принадлежности к мировым стандартам и подключении к общей шине.

Благодаря этому открываются новые возможности в функционировании, защите, энергоэффективности, комфорте и безопасности.

Видео: Умный Дом KNX от iQ Comfort