Системы умный дом своими руками. Составляющие элементы системы умный дом. Умное реле Intro

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?

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.

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.

С овременный рынок насыщен разнообразными системами и комплексами, превращающими обычный дом в «умный», или «интеллектуальный». Послушать производителей, так их девайсы сделают гениальным даже скворечник.

Что собой вообще представляет умный дом и в чём этот ум выражается, и сложно ли научить своё жилище «уму-разуму» самостоятельно. В статье мы расскажем что такое умный дом и о том, как сделать умный дом на даче своими руками с минимальными затратами, то есть дёшево.

Что такое умный дом и как сделать умный дом на даче своими руками, с минимальными затратами

Так как мы делаем умный дом на даче, для примера его мы и будем рассматривать, рассказывая, что такое умный дом. Он иногда подолгу стоит без хозяев, либо в нём проживают постоянно и немного интеллекта ему не помешает.

В наше отсутствие, самостоятельно либо при нашем минимальном участии наш умный дом должен:

• защищаться от злоумышленников,
• ухаживать за придомовой территорией (хотя бы поливать клумбы, газоны и огород),
• осуществлять климат-контроль,
• в случае критической, форс-мажорной ситуации, как-то пытаться с ней справиться, одновременно информировать нас,
• обеспечивать возможность управления и настройки всем вышеперечисленным, где бы мы не находились.

Большинство систем «умных домов» существующих на рынке позволяют всё это и ещё сверх того.

Само устройство существующих систем умного дома сходно с живым существом:

Специальные электронные датчики — это глаза и уши дома. Электрические импульсы от них по проводам-нервам передаются в контроллер - мозг системы. Контроллер в зависимости от сигнала выбирает подходящую программу действий и включает двигатели-мышцы соответствующих исполнительных механизмов.

Внешне всё просто, понятно и неплохо работает. Но есть и вопросы. Начнём с цены.

Современные системы «умный дом»

Цены на интеллектуальные системы на порядок снизились даже по сравнению с началом века, и продолжают снижаться. Но все равно «кусаются». На сегодня смета на систему «умного дома» в минимальной комплектации начинается где-то от 120 тыс. рос. руб. (2018 год).

Сегодня существует множество элементов системы управления электричеством – разнообразные , датчики температуры, движения и звука. В единой связке с внутренней электропроводкой дома или квартиры, они способны автоматизировать процессы включения/выключения света, отопления, контролировать работу некоторых бытовых приборов с учетом временных режимов. Но при этом не будет централизованной системы управления, то есть, Вы не сможете управлять светом и другими потребителями с единого устройства.

Тем и хороша система умный дом, ведь с помощью нее можно управлять всеми потребителями, подключенными к проводке, при помощи одного устройства – мобильного (планшет, смартфон, пульт ДУ) и/или стационарного (компьютер/ноутбук, графический интерфейс системы). При этом все датчики и реле также присутствуют в системе и производят управление электропитанием в автоматическом режиме.

Кроме элементарных бытовых потребителей, интеллектуальный (умный) дом может производить контроль и управление за системами связи, пожаротушения, охранных сигнализаций, телефонных линий и многим другим, включая инженерные коммуникации.

Однако, для полного контроля бытовых приборов, например, регулирование режимов кондиционера или холодильника, в самих приборах должен быть специальный разъем, по средствам которого производится подключение к электронному логическому контроллеру системы управления. Далее рассмотрим те основы, которые дадут Вам понятие о системе умный дом, ее принципе работы и составных элементах.

Составляющие элементы системы умный дом

Прежде всего, стоит заметить, что на сегодня появилось множество модификаций и комплектаций, в которых система управления умный дом может быть выполнена. Множество производителей предоставляют комплекты системы со встроенными Wi-Fi и/или Bluetooth передатчиками (модулями связи), вшитыми в контроллер, по средствам которых можно управлять системой беспроводным способом через мобильное устройство в пределах квартиры/дома.

Разновидность архитектуры системы умный дом

Имеются модификации, в которых управление происходит через интерфейс Ethernet (проводным способом, через ); к ним дополнительно нужно подключать коммутаторы и Wi-Fi роутеры для беспроводного управления, если они не встроены в контроллер. Что касается ручных выключателей, то они также могут подключаться к центральному контроллеру беспроводным способом или через электропроводку. В общем, имеется разнообразное оборудование для системы умный дом, и система состоит из таких элементов:

• контроллер умного дома (главный и дискретные модуляторы ввода-вывода);
• модули расширения и связи (коммутаторы, роутеры, GPS/GPRS модули);
• элементы коммутации электрической цепи (реле, диммеры, блоки питания);
• измерительные приборы, датчики и сенсоры (движения, температуры, света и др.);
• элементы управления системой (пульты, сенсорные панели, КПК, планшеты);
• исполнительные механизмы (клапаны воды, вентиляции, газа, ролеты и т. д.).

При выборе оборудования также важно учесть, какой протокол (способ) передачи данных системы «Умный дом» используется. Например, распространенный протокол EIB\KNX, использует в качестве передачи данных компьютерные сети, радиоканалы, силовые электрические сети. Имеется и протокол X10, который для передачи данных использует бытовую сеть переменного тока 230 В: устройства обмениваются сигналом, поданным в момент перехода переменного тока через нулевое значение. Такие сигналы представляют собой радиочастотные импульсы в 120 кГц, длительностью 1 мс.

Что такое контроллер для системы умный дом.?

Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.

В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).

Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.

Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)

Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.

Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.

Региональный контроллер , дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.

Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet

Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.

Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.

Что такое модули расширения и связи для системы умный дом.?

Модули расширения – это устройства, подключаемые к контроллеру и расширяющие его функциональность. Отчасти переходники, двоители-троители и измерительные приборы также являются модулями расширения. Такие устройства могут быть встроенными в контроллер, подключаемыми отдельно через специально предназначенный разъем или общий разъем Ethernet, USB и другие интерфейсы. По причине того, что компании производители систем умный дом используют различные системы шифрования передачи данных, при выборе модуля расширения важно обратить внимание на его совместимость, если контроллер приобретен другого производителя.

Справа — контроллеры системы умный дом со встроенными модулями беспроводной передачи данных

Модули расширения связи для системы умный дом представляют собой устройства передачи данных беспроводным или проводным способом. К первым относятся всем известные Wi-Fi роутеры, которые подключаются к контроллеру так же, как и к компьютеру, через Ethernet или USB (есть и специально «заточенные» фирменные модули со своей системой подключения). Реже используются отдельно подключаемые GSM/GPRS модули (так как обычно они встроенные), с помощью которых система умный дом может связываться с хозяином через СМС-оповещения на его номер телефона. Существуют модули беспроводной связи Bluetooth (радиосигнал) и ИК (передача по средствам инфракрасного луча).

Модули беспроводной связи GSM и Wi-Fi; коммутатор для проводной сети Ethernet

Для проводного способа расширения связи используются коммутаторы – устройства, которыми подключают несколько клиентов (компьютеров, контроллеров и других интеллектуальных устройств) в одну локальную сеть. Они необходимы при устройстве децентрализованной системы умного дома, когда имеется несколько региональных контроллеров, а также для создания общей сети с компьютерами и другими интеллектуальными устройствами, использующими соответствующие интерфейсы. При большом расстоянии передачи сигнала, для его усиления применяются специальные цифровые усилители – репитеры.

Модули расширения функциональности системы умный дом имеют самый разнообразный функционал, и, как правило, подключаются в общий или специальный разъем интерфейса. Они расширяют перечень функций контроллера, например, модуль голосовых сообщений дает возможность руководить системой по средствам звуковых (голосовых) команд. Также имеется возможность сделать так, чтобы система управления умный дом воспроизводила звуковые сообщения (приветствия, предупреждения, поздравления и др.) на динамики.

Модули расширения для управления сложными механизмами, шаговыми двигателями и т. д.

Также стоит отметить расширение функционала по средствам модулей-переходников, которыми можно добиться совместимости различных стандартов устройств. Специальные модули управления предназначены для контроля различных специфических приборов (двигателей, механизмов открытия/закрытия дверей, клапанов вентиляции; многое другое) и элементов коммутации электрической цепи. Так, контроллер умного дома не имеет власти над силовыми защитными автоматами (пробки, автоматические выключатели), а при подключении модуля управления автоматами и использования управляемых автоматов, функция их включения/выключения по средствам контроллера становится доступной. Для подключения к системе умного дома регуляторов освещения (диммеров – см. ниже) также необходимы специальные модули расширения.

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

Под понятием коммутации электрической цепи стоит понимать замыкание/размыкание ее, а также регулирование напряжения и других параметров электрического тока. Регуляторы напряжения (освещения), преобразователи/трансформаторы, блоки питания, автоматические выключатели и реле – все это элементы коммутации, без которых монтаж системы умный дом (как и любой электропроводной системы), выполнен не может быть. Они могут иметь встроенную защиту от перегрузки сети и короткого замыкания и срабатывают, размыкая цепь, таким образом, выполняя защитную функцию.

Простая схема системы умный дом с контроллером, элементами коммутации (управления) электрической цепи и элементарные потребители (в данном случае — лампы освещения)

Автоматические выключатели предназначены для предохранения электропроводки от перегрузки или замыкания. Они подбираются по мощности, на которую рассчитана контролируемая ими линия электропроводки. Для системы умный дом существуют как обыкновенные ручные, так и управляемые автоматические выключатели.

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

Первые имеют в своей конструкции механизм, который при нагревании вследствие перегрузки размыкает цепь, а также могут быть выключены вручную. Контролируемые же автоматы имеют специальный интерфейсный выход на модуль управления, через который главный контроллер и хозяин может ими управлять дистанционно, не заглядывая в щитовую вообще.

Реле и релейные блоки – это элементы управления силовыми цепями при помощи подаваемого сигнала от контроллера. Сигнал может выглядеть в виде тока небольшой мощности, как правило 24 В (опять-таки, единого стандарта нет, есть разные системы и производители) или другого сигнал.

На изображении — электромагнитные реле для контроля одной и несколькими линиями силовой цепи

В отличие от автоматических выключателей, реле не имеют защиты и механизм замыкания/размыкания цепи выглядит противоположно: при подачи управляющего напряжения на электромагнитную часть, последняя приводит в действие якорь и механическим влиянием замыкает контакты силовой цепи питания (220 В). Самое элементарное реле управления одной силовой линией фазы имеет три входа и один выход: ноль и фаза управления электромагнитом (24 В которые), вход фазы силовой (220 В) от защитного автоматического выключателя и выход ее на потребитель.

Регуляторы напряжения (освещения) применяются в основном для контролирования подаваемой мощности и напряжения тока для осветительных приборов. В основе таких регуляторов лежит элемент цепи – реостат, прибор для регулирования освещения. Для обыкновенной цепи питания представляет собой механизм с ползунком, заключенный в коробку с габаритами выключателя и имеет также функцию вкл/выкл.

Диммер, управляемый вручную (справа) и дистанционно (слева)

Нового образца система управления умный дом группами освещения вмещает в себе прибор, именуемый диммером (подключают его к контроллеру также через специальный модуль управления). Этот прибор рассчитан на управление одной или несколькими группами питания освещения и управляется при помощи контроллера в автоматическом режиме или дистанционно хозяином, что есть удобно. Еще преимущество диммера – через него контроллер может контролировать яркость освещения, руководствуясь данными про уровень освещенности, полученными из датчиков света.

Блоки питания, трансформаторы, преобразователи – это сложной архитектуры приборы, которые предназначены для изменения параметров электрического тока при необходимости на том или ином участке цепи или на всей цепи.

Блок питания с 220 В на 12 В

Применяют их в связи с тем, что некоторые потребители рассчитаны на другие характеристики тока, нежели переменного 220 В/50 Гц, подаваемые в быту в СНГ и Европе. К примеру, взять то же освещение: есть специальные люминесцентные, неоновые и другие высокодекоративного освещения, которые работают от 10/12/24 В постоянного тока. Для того чтобы добиться таких характеристик, на соответственный участок цепи монтируют блок питания 220-10В, 220-12В, 220-24В. Такие устройства могут работать в одном режиме, например 220-24В, или во всех трех, вышеперечисленных.

Что такое измерительные приборы, датчики и сенсоры в системе умный дом.?

Эти устройства – как органы обоняния и осязания для человека: они дают представление о происходящем в окружающей среде. Благодаря современным измерительным приборам, датчикам и сенсорам (коих разнообразие на сегодня очень велико), на контроллер системы умный дом поступают данные о температуре, влажности, степени освещенности и атмосферном давлении снаружи и внутри помещения.

На рисунке датчики с элементарными функциями

Имеются контрольно-измерительные приборы для контроля состояния инженерных коммуникаций: давления и учета расхода воды и утечки газа с электронным интерфейсом, позволяющим передавать эти данные интеллектуальной системе умного дома, которая будет строить отчеты и отправлять их хозяину.

Датчики и сенсоры аналоговые традиционного образца используют в качестве передачи данных низковольтный ток до 24 В, как правило, и электрическую проводку малого сечения в качестве среды передачи. К примеру, самый элементарный датчик света содержит фотоэлемент с входом и выходом, через который проходит фаза низковольтного тока. Этот фотоэлемент меняет сопротивление при попадании на него света, таким образом, выдавая различные параметры тока в разное время суток.

На рисунке — элементарные аналоговые датчики, реагирующие на бытовой и углекислый газы

Контроллер получает эти значения, обрабатывает их и, соответственно, посылает сигнал о включении/выключении групп осветительных приборов, а также регулировании уровня освещения (при наличии диммера). Примерно аналогичная система, только с разными рабочими элементами, имеется в датчиках контроля температуры (на основании их данных интеллектуальная система умный дом управляет обогревом), движения и шума (свет, сигнализация), утечки газа и воды (управление клапанами, перекрывающими газ и воду) и многое другое.

Датчики и сенсоры цифровые нового поколения имеют расширенный функционал и являются интеллектуальными устройствами. Например, современные многофункциональные датчики движения, способны не просто выводить данные на контроллер в двух параметрах: 1 («да», есть движение) или 0 («нет», нет движения).

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

Они способны измерять расстояние от датчика до движущейся цели, засекать задержки при передвижении объекта и многое другое. Все это обрабатывается встроенным в датчик микропроцессором и подается на контроллер в виде цифровых сигналов. Стоит отличать датчики от контрольно-измерительных приборов: датчики и сенсоры засекают события, а контрольно-измерительные приборы засекают физические величины измеряемого тела, объекта (скорость, вес, оббьем и т. д.).

Контрольно-измерительные приборы – это более сложные в отличие от простых аналоговых сенсоров аппараты, которые вмещают в себе новые технологии умный дом и контролируют широкий диапазон параметров, предоставляют их физические единицы измерения. Цифровые барометры, счетчики воды и газа, того же напряжения – все это контрольно-измерительные приборы.

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

В отличие от аналоговых приборов и датчиков, современные цифровые, имеют собственную систему вычисления на основе простого микропроцессора; они обрабатывают сигналы и в готовом виде подают данные на контроллер умного дома, тем самым частично разгружая его процессор. В качестве среды передачи данных цифровые контрольно-измерительные приборы и датчики используют специальный интерфейс.

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.

Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами

Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.

На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом

Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.

Проводной локальный способ управления , в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

В отличии от реле, которые отчасти можно назвать исполнительными элементами (подача команды – реле замыкает/размыкает цепь), исполнительные механизмы, которыми руководит интеллектуальное оборудование для системы умный дом, являются сложными электромеханическими изделиями, приборами, рассчитанными на испытание высоких механических нагрузок.

На изображении можно наблюдать объекты, в которые могут быть встроенные исполнительные механизмы системы умный дом

Рабочий орган более сложных приборов (приводов открытия/ закрытия ворот, жалюзей и т. д.) – это двигатель, у менее сложных (клапанов, замков) – сердечник, приводящийся в движение электромагнитом. Управляются в большинстве от низковольтного тока до 24 В включительно, но есть и высокомощные приводы, рассчитанные на 220 В.

Электромеханические приводы открытия/закрытия ворот, калиток, дверей, окон, жалюзей и штор; встроенные в мебель электромеханические детали, делающие ее моторизированной. В комплекте они могут иметь интерфейс подключения и пульт ДУ.

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

В продвинутых моделях приводов имеются элементарные системы автоматизированного управления: встроенные датчики и возможности настройки скоростей и крайних положений открытия/закрытия. Сегодня чаще всего встречаются автономные приводы для штор и жалюзей, которыми не управляет интеллектуальная система умный дом: управляемые с пульта инфракрасного передатчика, и не имеющие никакой связи с контроллером умного дома. Тем не менее, такие устройства тоже считаются отдельными элементами умного дома.

Клапаны низкого, среднего и высокого давления – это более простые механизмы для управления водопроводными сетями (в т. ч. и пожаротушения), газовыми трубами и вентиляцией. Клапаны применяются в системах контроля: газовые – в системах контроля за газом, водные – контроль водообеспечения, предотвращения затопления и пожаротушения.

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

Очень полезно для здоровья, и стоит отметить систему вентиляционных клапанов, которая срабатывает от датчиков углекислого газа (CO2). Система выветривает вредный для человека газ и создает благоприятный микроклимат. К подобным элементарным механизмам можно отнести электромагнитные замки и другие элементы контроля доступа в помещение, входящие в систему безопасности умного дома. Такие устройства в основном не имеют микропроцессоров, имеют только два положения: открыто и закрыто.

В последнее время стала модной комфортная жизнь. Каждый пытается ее себе облегчить посредством использования разных приборов. Самый простой пример – пульт от телевизора, позволяет переключать каналы, управлять звуком, не вставая с дивана. Управлять дистанционно можно почти всем, лишь бы позволяла система.

Таким же образом можно обустроить своё собственное жильё, что позволит регулировать его с компьютера или телефоне. Это очень удобно и просто. Умный дом позволит экономить средства и время на многих вещах, которые раньше требовали приложения сил, энергии или личного присутствия. Это можно делать во время работы в офисе или отпуска – с дачи, моря, другого города.

Умный дом своими руками позволит сделать жизнь владельца и его семьи максимально комфортной и уютной.

Эта система выполняет такие функции:

• регулировка климата (отопления и кондиционирования);
• освещение (удобное расположение источников света, контроль яркости);
• безопасность (камеры, датчики движения, управление замками, сигнализацией, мониторинг утечек газа и воды);
• управление домом.

Но совсем не обязательно, что бы умный дом выполнял их все. Если не позволяют возможности или нет такой необходимости, вполне реально настроить только несколько или одну систему. Если человек создает умный дом своими руками, для удобства можно настроить их по очереди, а не все сразу.

Способы создания

Умный дом – это автоматизированная система для управления электрическими приборами в месте проживания при помощи компьютера или другого гаджета. Полная автоматизация жилого помещения.

Умный дом можно создать двумя способами:

1. Своими силами.
2. Купить готовые технологии.

В первом варианте можно проявить смекалку и на чем-то сэкономить. Второй вариант предполагает ряд преимуществ и недостатков.

Плюсы:

• проверено;
• надежно;
• качественно;
• есть готовые модули, которые решают нужные задачи.

Минусы:

• дорого;
• небольшая гибкость в управлении;
• ограниченность в возможностях модуля;
• протоколы, схемотехника – закрыты;
• невозможность сопряжения с другими системами.

Поэтому чтобы сделать максимально удобное и комфортное жильё, самый лучший выход – создать умный дом своими руками.

Фундамент для старта

В данном случае нужны знания и необходимое оборудование. Если за предметами техники достаточно будет съездить в строительный магазин, то знания нужно будет получать и необходимо знать какие, в какой области.

На чем нужно основываться во время создания умного дома своими руками:

• на открытых стандартах, протоколах;
• дешевых компонентах;
• уже накопленном опыте других людей;
• получении удовольствия от процесса.

Так как реализация такой затеи довольно сложна, чтобы обойтись без профессионалов нужно быть специалистом в проблемах, с которыми придётся столкнуться. Сферы, знания в которых необходимы для того, чтобы построить умный дом своими руками:

1. Электрика (знание техники, принципов работы с потоком электричества, сборка электроприборов и их деталей).
2. Принципы строения автоматических систем (все о контроллерах и сигналах).
3. Программирование (для создания пульта управления).
4. Знание самой системы и оборудования, с которым придется работать.

Очень часто умный дом представляет собой достаточно простую структуру. К примеру, контроль утечки воды, смс информирование, управление лампами с помощью пульта.

Возможные решения

Для того чтобы создать надёжный умный дом своими руками и контролировать его нужно правильно подобрать технику, разработать программы, опыт в инженерии и проектировании.

Самым сложным будет соединение этой системы с кондиционерами, кинотеатрами и прочими сторонними приборами.

Главным элементом умного дома своими руками считается пульт управления, как правило, это компьютер. Он будет выполнять функцию мозга в этом большом организме. С его помощью можно решать огромное количество задач в пределах системы. Он гибок, может выполнять много функций, объединяет все компоненты в одно целое. На него следует установить операционную систему Linux.

После установки операционной системы на сервер/компьютер следует создать для него сайт на Apache. Это одна из самых сложных задач. Реально отыскать готовые модули в интернете, но если есть желание сделать все самостоятельно, то придется поработать. Для начала следует разобраться в работе php и MySQL, понять, в какой последовательности устанавливать скрипты, которые будут все время задействованы, сообщать информацию о системе. Библиотека JQuery поможет создать удобный для работы сайт, его внешний вид. Движок для сайта облегчит работу с базами данных.

В современных компьютерах есть много протоколов и стандартов (RS232, USB, Ethernet, TCP/IP, Wi-F), которые облегчают интеграцию всех блоков и создание умного дома своими руками. По сути, происходит процесс обмена информацией между разными структурными частями. Поскольку дом создается своими руками, а не коммерческой компанией, то главный принцип в понимании того, что нужно это начать. А проблемы решать по мере их поступления. На экспериментах и строится эволюция.

До начала работы нужно определиться с функциями, которые являются самыми необходимыми. Например:

• управление светом/отоплением;
• пожарная безопасность;
• сигнализация/блокировка дверей.

Система безопасности

Необходимо установить видеокамеры в местах, которым требуется обзор. Сигнал от них будет передаваться на главный пульт, и записываться (в зависимости от настроек). Таким образом, можно будет контролировать все, что происходит в доме, когда хозяина в нем нет.

Вместе с видеонаблюдением можно оборудовать датчики движения. Они будут работать по принципу камер, нужно лишь скачать необходимые модули, разобраться в них.

Также можно контролировать замок. Вполне реально настроить его так, чтоб управление осуществлялось с помощью смартфона. Но есть один момент, нужно подбирать замок с возможностью доступа без электрики, чтоб не остаться на улице или запертым, в случае ее отсутствия.

Выключатели

Перед сном так не хочется вставать с кровати, чтобы нажать на клавишу выключателя. Умный дом своими руками может облегчить жизнь и в этом. На всех клавишах управления светом можно установить приборы, которые позволят делать это дистанционно. Также реально регулировать яркость света (с помощью диммеров) и количество горящих лампочек со своего смартфона.

Также можно контролировать уровень влажности и температуру, если подключить к серверу 1-wire датчики. Это обеспечит комфортное проживание при любых погодных условиях.

Система отопления

Контроль тепла – очень удобная вещь. Можно отрегулировать, чтобы батареи выключались сразу после ухода владельца, а включались за несколько часов до возвращения. Это позволяет значительно экономить финансы и ресурсы.

Отопительное оборудование (котел, трубопроводы) нужно подключить к датчикам, которые будут передавать информацию на контроллер. Также пригодятся модули расширения, термопара, блоки реле, дисплей и переходники, водостойкий цифровой термометр. Все эти компоненты устанавливаются по схеме, тестируются, затем пишется программный код на контроллер с учетом модулей и возможностей системы.

Такая схема может решить проблему с автоматизацией отопления в доме. Можно самостоятельно запрограммировать необходимые параметры или менять их в дальнейшем. Контроллер будет считывать показатели датчиков, и управлять котлом.

Выгода

Всем известно, что за комфорт нужно платить и, как правило, немалые суммы. Как уже говорилось, создание умного дома своими руками, а не с помощью специализированной компании позволит сэкономить и избежать установки огромного количества предлагаемых ими, но не нужных хозяину жилья функций.

Даже такой вариант – это не маленькие затраты. Хотя эта система и позволяет экономить. Если кто-то забыл выключить свет, утюг, оставил что-то в розетке, все можно исправить удаленно.

Также есть возможность настроить расписание для работы разных приборов: кофеварки, кондиционера и прочих. Это значительно облегчит жизнь домовладельца и позволит максимально экономить на электроэнергии.

Самое удобное – это возможность регулирования системы отопления. Правда, нужно будет установить специальные термодатчики, но это позволит не перегружать ресурсы, а нагревать комнаты до установленной температуры. Теперь не нужно будет, чтоб батареи работали круглосуточно.

Но все же если нет возможности создать такую систему, можно обойтись установкой определенных элементов. К примеру, замок можно синхронизировать с телефоном, то же самое можно проделать с освещением, но понадобятся специальные лампы.

Умный дом в офисе

Такую же систему можно установить на работе. Например, если, уходя, человек все время забывает выключить компьютер, кофе-машину, кондиционер другие приборы, это можно сделать из любой точки города не возвращаясь назад. Такая система сделает работу более продуктивной и менее затратной. И при таком же количестве времени, проведенном в офисе, продуктивность увеличится вдвое.

Если человек дорожит корпоративным секретами, на помощь придет система безопасности и электронные замки, которыми можно управлять из дома. Идеальным вариантом будет еще и установка камер видеонаблюдения. Тогда все тайны и важные документы точно останутся на своем месте.

Выводы

Умный дом своими руками сделает жизнь легче и комфортнее. К тому же процесс его создания поможет сплотить семью вокруг решения еще одной не простой проблемы, повысит уровень знаний в технических областях. Ведь для оборудования системы управления домом нужно много знаний и немало затрат.

Все системы управляются компьютером/сервером. Некоторые можно перевести на телефон, особенно, все, что касается оповещений.

Умный дом своими руками позволит управлять:

• Системами безопасности;
• Розетками;
• Электрическими приборами;
• Освещением;
• Замками;
• Отоплением.

Также другими необходимыми вещами. И самое главное, это поможет сэкономить много денег на малых сумах, если использовать их по расписанию. Это увеличит комфортабельность и общий уровень безопасности в доме. И теперь не так страшно будет детей оставлять одних.

Если установить такую систему в офисе, все коммерческие тайны ими и останутся, а уровень результативности увеличится.

Умный дом своими руками гораздо лучше, чем купленные программы у специальных организаций. Ведь владелец не установит сознательно массу ненужных приложений. Что также позволяет снизить финансовые затраты на оборудовании.

Поэтому если есть желание улучшить качество жизни, поэкспериментировать и модернизировать свое место проживания. Вперед! Ведь это залог эволюции и развития.

Тема «Умный дом» уже у всех на слуху. Про неё говорят, в неё вкладывают, её развивают… По этой теме к таким гигантам как Siemens , General Electric и др. присоединились, казалось бы, не совсем профильные компании, такие как Microsoft , Google , Apple .

Единого стандарта по теме нет, равно как нет инструкции, мол, «делай так и вот так», поэтому теоретически построить свой умный дом может каждый и именно так, как ему захочется и потому эту тему я не смог пропустить и активно к ней подключился. Не скажу, что с умными домами я собаку съел… нет, скорее так, понадкусывал, но тем не менее, на основе свое опыта и своих наблюдений попробую выложить развёрнутый… ммм… How-To? Нет, не потянет. Обзор? Тоже не то… Скорее это будет напутствие или некий набор советов.

Театр начинается с вешалки, а я начну с того, что сразу расставлю все точки над «И», чтобы у читателей не возникало в процессе чтения необоснованного негатива или просто какого-то недопонимания.

Самое главное - это то, что статья рассчитана на людей, которые толком ещё не поняли, нужен ли им вообще этот самый «Умный дом» и нужно ли влезать в эту тему?

Теперь термин.
Будем честны, «Умный дом» - это не только такая система с искусственным интеллектом, которая разговаривает с Вами по утрам в ванной (пока вы бреетесь) и готовит Вам ужин пока вы едете домой. Не нужно путать систему с женой.

Умный дом - это любая система автоматизации/автоматики (или комплекс систем автоматизации/автоматики), которая хоть как-то, хоть на мельчайшую долю, но облегчает Ваш быт. Не важно что это: автоматическое выключение света в туалете после выхода оттуда человека и закрытия двери, или система, которая сама поливает домашние цветы, кормит любимую кошку и перекрывает протекающую трубу водоснабжения, если вы задержались на работе допоздна. Если в Вашем доме что-то срабатывает на основе какого-то алгоритма, значит это уже можно назвать системой «Умный дом», только с ограниченным функционалом.

Так же «Умный дом» - это не только особняк, напичканный электроникой, но и квартира, в которой работает Ваша система автоматизации и/или управления, т.е. «Умная квартира» - это тоже «Умный дом» и дальше по тексту мы будем пользоваться именно этим термином.

Вообще излишнее занудство человеку ни к чему, а вдаваться в полемику по вопросу насколько умным оказался «Умный дом», который сделал студент Коля - я считаю, неуважение труда того самого Коли. Он это сделал? Оно работает и чем-то управляет? Великолепно, молодец! Пусть дальше растёт над собой.

Возвращаемся к теме.

Мы хотим построить наш «Умный дом», с чего начать? С покупки, строительства? Нет, в этом деле, как и во всех инженерных задачах, начинать нужно с бумаги, а точнее - с проекта. Будет ли это жеванная бумажка с понятными только Вам схемами и чертежами или это будет что-то нарисованное в *CAD… главное, чтобы было понятно хотя бы Вам что же там изображено.

Не бойтесь описывать «далёкие планы», записывайте и продумывайте всё, даже то, что сможете сделать в очень далёкой перспективе. Лучше всё продумать сейчас ибо потом будет уже поздно. Это опыт оплаченный кровью многих инженеров, наступивших на многочисленные грабли.

На что следует обратить внимание?

1. Пользователи

Подумайте, как с вводимой вами системой будут обращаться пользователи, т.е. жильцы Вашего дома или члены Вашей семьи. Смогут ли этим пользоваться не подкованные в техническом плане люди (старики, дети или жена - не важно кто именно). Сценарий типа: «Дорогая, свет в туалете сейчас включиться, сейчас я только прошивку в Ардуину долью.» не подходит. Представьте, что Вы сдаёте свою систему богатому «быдловатому» бандиту, который видя Ваши выключатели со светодиодной подсветкой скажет Вам: "Эта… слыш, а чо эта за хрень? Куда тут чо жать? ". То, что очевидно Вам может быть абсолютно не понятно остальным.

2. Технология

Проводная или беспроводная. Если проводная, значит нужно строить планы прокладки всех необходимых кабелей (и лучше с большим запасом). Где штробить стены, где размещать розетки и элементы автоматизации - всё должно быть на схеме. Если система беспроводная, то продумайте где будут стоять передатчики/приёмники, где будут размещены повторители сигналов.
Сейчас Вы это помните, через месяц, когда информации будет очень много, в голове будет каша и что-то будет забываться.

3. Исполнитель

Кто будет всё это делать? Вы сами или нанятая специализирующаяся по теме фирма? Самостоятельно будет дешевле, но потребуется от Вас глубокого погружения в вопрос. Мы всё же будем полагаться на самостоятельное развёртывание, ведь категория статьи «Сделай сам», не так ли?

4. Автономность

Продумывая функционал и возможности умного дома всегда рассчитывайте на то, что в доме не будет Интернета. Конечно, многие умные дядьки возразят мне, мол, нужно продумывать возможность сопряжения с чем-то во внешнем мире… продумывайте, закладывайте, ни кто не спорит, но Ваш умный дом должен работать исправно в режиме полной автономности/изоляции. Человеку, живущему в мегаполисе, возможно будет трудно понять, как так, чтоб совсем не было Интернета… GPRS, ADSL, хоть что-то же должно быть резервное? Нет, нет и ещё раз нет! Ничего может и не быть, но работать должно всё .

Вот пример:
Вы соорудили забавную систему: говорите «Нафаня, включи мультиварку/свет в туалете» и система выключает мультиварку или свет в туалете, попутно произнося «Включаю». Но вдруг из-за злобных хакеров Аль-Каеды сеть Вашего провайдера отвались, а за ней посыпалась и сеть Вашего мобильного оператора «Рупор», который обеспечивает Вас резервным LTE каналом. Естественно Google TTS, в основе которого и лежала Ваша система голосового управления, отвалился и умный дом в мгновение ока превратился в немого тупицу, который не может ничего включить. Сделайте возможность ручного управления, а ещё лучше, сделайте систему так, чтобы она могла, например, зачитывать вслух погоду без голосового сервиса Google. Сложно, но можно. Никто не говорил, что развернуть «Умный дом» - это как MS Office установить.

Второй пример:
Вы сделали управление умным домом через приложение на Android, но после описанной выше злобной атаки хакеров ваш смартфон не смог обратиться на облачный сервис и дать команду умному дому выключить забытый утюг. Напишите своё приложение, которое сможет работать удалённо через 2G-сеть мобильного оператора или по Wi-Fi, если вы находитесь в зоне покрытия Вашей домашней точки доступа.

5. Следующий момент, который нужно помнить при проектировании, вытекает из предыдущего: «Ядро» Вашей системы автоматизации.

В Вашем доме может быть роутер (ADSL, LTE или ещё какой), свитч или ещё какое-то сетевое коммутирующее устройство, но умным домом должно управлять «ядро» - отдельное и самостоятельное устройство. Ни в коем случае не объединяйте управление сетевым трафиком и управлением домом в одной железке. Сейчас много роутеров, на которые можно установить прошивки с миниатюрной копией Linux, а многие знакомящиеся с этой темой люди пытаются на такие роутеры навешать всё что в голову приходит. Лично я люблю такие роутеры, в которых можно подстроить более точно всё то, что мне нужно, но я не считаю верным установку средств управления на устройство, изначально не рассчитанное на это.
Ваш дом может остаться полностью без сети, но должна работать домашняя автоматизация или наоборот, домашняя автоматизация может «вылететь», но это не должно утянуть на дно и работу ЛВС (локальной сети).

6. Размещение ядра

Под всю эту котовасию с роутером, свитчем, ядром системы управления, системам резервного питания и т.п. нужно выделить отдельное место: шкаф, чулан, закрытая ниша/антресоль. Что угодно, где есть вентиляция (оборудование будет греться и нужно подумать об охлаждении) и где это не будет мешаться/попадать на глаза. Ваша система не должна портить общего вида жилья и вносить негативных изменений в домашний уют.

Если у Вас есть подвал, то лучше Ваш «центр управления полётами» развернуть там.

7. Расходы

Возможно это нужно было вставить где-то ближе к началу, но если предыдущие пункты до конца не проработаны, то до расходов дело может и не дойти.
Самое главное что нужно знать, это то, что «Умный дом» - чертовски дорогая затея. Вы можете делать что-то самостоятельно (травить платы, программировать микроконтроллеры), но это только уменьшит Ваши расходы, а не исключит их совсем.
Следующее по важности, что в этом пункте нужно учесть - дубликация. Закупку всякого оборудования и исполнителей закладывайте в двойном размере и всегда округляйте в бОльшую сторону. В Вашем доме на каждого исполнителя (выключатели, датчики и т.п.) должен лежать в загашнике дублёр (если, конечно, обслуживанием Вашего дома не занимается сторонняя организация). Не рассчитывайте на то, что если что-то сломается, то Вы поедете в магазин и купите.

Пример:
Скакнуло напряжение. Защита хоть и сработала, но часть встроенных выключателей света сгорело, я Вы вчера заболели и лежите дома с температурой 39,2 градуса. Допустим, что Вы мужчина мужественный (вот ведь каламбур получился), и, наплевав на своё здоровье, решили подняться с постели и заменить все выключатели самостоятельно, но… чем? Дублёром.

Решили перед входом разместить камеру? Закупайте две. Прикинули, что по дому Вам нужно 12 «умных» выключателей? Закупайте 24. Думаете не бывает так, что вылетят сразу все 12? Бывает, к сожалению и самое первое, что у Вас должно быть продублировано - ядро системы.

Итог

Я описал ничтожно малую часть начала такого большого и интересного для большинства «технарей» проекта, как «Умный дом». Эта тема затрагивает почти все сферы в IT: сети, программирование, администрирование, автоматизация, электрика и электроника… и от этого она является темой сложной, требующей особого подхода. Это видно из того, что я написал выше, ну а если не видно, значит писатель во мне так и не созрел.

Запихать весь текст в одну статью никак не получится, я и так достаточно насокращал, потому будет, как минимум, ещё одна часть материала, которая, в принципе, будет содержать в себе советы/рекомендации по выбору программной и аппаратной части. Звучит немного странно, мол, такое разнообразие технологий, какие тут могут быть советы? Тем не менее, советы и рекомендации есть даже в такой ситуации.

Спасибо всем за внимание, и тем, кто дочитал все это до конца.