Автоматика умный дом – системы автоматизации жилых помещений и зданий / Habr

Содержание

Автоматика для умного дома

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

В фильмах часто демонстрируется жилое помещение, которое как будто живет своей жизнью. Лампочки загораются по мановению руки, открываются шторы, после определенного слова играет музыка. Все это оборудования является интеллектуальной домашней системой, и мы предлагаем рассмотреть, как сделать умный дом своими руками, что для этого нужно, а также какова схема такой системы.

Умный дом – что это

Умный дом – это домашняя автоматика, которая является жилым расширением автоматизации зданий. Главная автоматизация может включать централизованное управление освещением, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), бытовую технику, открывать замки ворот, дверей, GSM и других систем, чтобы обеспечить улучшенное удобство, комфорт, энергоэффективность и безопасность. Нужно отметить, что для некоторых категорий населения (пожилых людей, инвалидов) это мероприятие может стать необходимым.

Фото – Умный дом идеи распределения

Содержание дома напрямую зависит от потребностей хозяев. Несмотря на все рекламные компании, безопасность систем значительно преувеличена. Осуществляется сильная нагрузка на электрощиток, это может быть опасно, если в квартире слабая разводка. Кулаков советует для начала поменять полностью проводку.

Фото – Простой умный дом

С новейшим внедрением в нашу жизнь SMART технологий, многие уже не представляют свою жизнь без автоматических установок, программного оборудования, нам необходим беспроводной интернет, бытовые приборы.

Домашняя автоматика относится к использованию компьютерных и информационных технологий для управления бытовой техникой и их функциями. Она может варьироваться от простого дистанционного управления освещением до сложных сетей на базе компьютера/микро-контроллера с разной степенью интеллекта и автоматизации. Домашняя автоматика преимущественно должна быть максимально простой.

Фото – Умный дверной замок

Достоинства использования «умного дома» в квартире на базе PIC или WAVE:

Умный дом может предоставить интерфейс-доступ к бытовой технике или автоматизации, чтобы обеспечить контроль и мониторинг на Вашем смартфоне, через сервер, мини Smart для iPhone, iPod touch, а также при помощи переносного компьютера (необходим специальный soft: AVR Studio).

Фото – Контроль дома через планшет

Элементы умного дома

Элементы домашней автоматизации включают в себя датчики (например, температуры, дневного света или обнаружения движения), контроллеры и приводы, таких как моторизованные клапаны, выключатели, двигатели и другие.

Фото – Схема управления дома

ОВК

Это отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, ОВК может контролировать температуру и влажность, к примеру, термостат интернет-контроля позволяет домовладельцу удаленно управлять системами отопления и кондиционирования воздуха здания, система может автоматически открывать и закрывать окна, включать радиаторы и котлы, теплый пол.

Освещение

Эти механизмы управления освещением могут быть использованы для управления бытового света, техники. Также сюда можно отнести систему естественного освещения, работу жалюзи или штор.

Фото – Схема умного дома

Аудио-визуальная

Эффект присутствия дистанционного управления (Это самая современная технология, которая применяется для увеличения безопасности). Заключается в зажигании света, музыкальном сопровождении.
Имитация присутствия
Регулирование температуры
Регулировка яркости (электросветильники, уличное освещение)
Безопасность (сигнализация, жалюзи).

Как сделать умный дом

Интеллектуальную систему можно сделать своими руками, самый бюджетный вариант – это настройка контроля освещения в доме или включения компьютера.

Фото – Вариант управления умным домом

Чтобы сделать лампу, которая будет «сама» загораться, к ней понадобится подключить специальное оборудование. Есть несколько вариантов решения это задачи:

Установить акустическое реле (1 или x10-wire),
Присоединить диммер,
Подключить датчик движения.

Проще всего работать с датчиком. Его продажа осуществляется в любом интернет-магазине, можно купить канальный прибор, можно разработать свой собственный по своим параметрам. Единственное замечание, нельзя устанавливать с таким прибором лампу накаливания, она может не выдержать нагрузки и взорваться, лучше работать со светодиодной.

Фото – Концепция умного дома

Еще один «умный» бесшумный вариант – это диммер. Здесь Вам понадобится прикоснуться к лампе, в зависимости от количества прикосновений, говорящий прибор будет менять яркость. Это очень удобно использовать на лампе в спальне, детской.

Чтобы настроить контроль и регулирование температуры, нам понадобится многоканальная система. Центральная схема контроля температуры и влажности состоит из:

Датчиков (ds1820), которые измеряют физическое состояние жидкости, воздуха.
Контроллеров (rfm12), которые могут быть простыми физическими компонентами и сложными устройствами специального назначения или встроенных компьютеров.
Приводов люнекса, которые реагируют на сигналы контроллеров.

Самый современный способ – это купить все составляющие умного дома, провода, термостаты. После установить приборы в каждой комнате, по терморегулятору на радиатор и один на котел. Также понадобится управляемый блок, или «мозг» всей системы. Его рекомендуется смонтировать на входной трубе отопления.

Фото – Система умного дома

Нужно подключить датчики на окнах, дверных проемах, там электрика будет самой продуктивной,
Сложнее всего подбирается плата, от неё зависит контроллер умного дома, работа посредственных деталей, уровень сигналов,
Многие специалисты считают, что монтировать индикаторы нужно на уровне пола. Где-то см 20 от плинтуса, это повышает эффективность,
Желательно установить постоянный мониторинг, установить цифровую систему контакта со службой охраны. Часто ответственными хозяевами устанавливается специальная программа к себе на персональный компьютер, которая позволяет контролировать работу системы из любой точки, где есть интернет (так советует поступить Елена Тесля и её книга: «Умный дом: как сделать своими руками», также там есть и другие решения). Можно подключить sms-оповещения.

Умный дом – это очень удобный способ сделать свою жизнь проще, часто целая система покупается полностью (Arduino, KNX, Linux).

Стоимость каждой системы индивидуальна. Самые популярные марки следующие: beckhoff, gira, lpt, redeye, Smart Switch IOT screen, teleco. Мы рекомендуем, перед тем, как построить такое жилье, посоветоваться со специалистами, они помогут вычислить уровень нагрузки, рассчитать потребляемую мощность.

Фото – Управление светом через телефон

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx
Что такое умный дом своими руками, и как его сделать самостоятельно. Схемы, системы и оборудование, необходимое для создания умного дома.

Источник: www.asutpp.ru

«Умный дом»: особенности, плюсы и минусы оборудования для квартиры

«Умный дом» – это комфорт и безопасность жилья. Он избавит вас от большинства бытовых забот, поможет в воспитании детей, уходе за престарелыми, и подарит чувство полной безопасности.

Описание системы

Система «умный дом» разработана для личного комфорта и безопасности.

Представляет собой единое управление следующими системами в доме:

Проектируется «умный дом» так, чтобы все системы были взаимосвязаны, но с возможностью изменять настройки. Владелец может настроить систему с учетом собственных потребностей или ритма жизни.

У изобретения есть такие особенности:

широкий выбор опций,
экономия энергии, воды, газа,
возможность управлять удаленно через планшет или смартфон,

Искусственный интеллект управляет любой техникой и механическими устройствами (дверь, окна, ворота, жалюзи), контролирует температуру, влажность, регулирует потребление воды или электроэнергии. Удаленное управление позволяет включать/отключать воду, электроприборы. К примеру, система самостоятельно сможет набрать ванну или вскипятить чайник к вашему возвращению.

Специальные датчики на окнах и дверях при попытке вскрыть их мгновенно подадут сигнал тревоги, а также пришлют смс-оповещение. Кроме этого, в настройках можно добавить функцию вызова милиции или службы охраны. Дополнительные противоаварийные датчики оповестят о пожаре, утечке газа или затоплении. Также в настройках можно указать номер специальных служб, которые будут вызваны в автоматическом режиме.

При помощи мобильного приложения можно следить за состоянием дома, находясь на расстоянии.

«Умный дом» способен в автоматическом режиме регулировать свет в помещении с учетом не только времени суток, но и индивидуальных параметров. С этой системой можно забыть о выключателях и получать удовольствие от комфортного освещения в доме и экономии электроэнергии. Статистика показывает, что с системой «умного дома» расходы за электричество снижаются в среднем на 4%.

Регулировка систем кондиционирования в квартире немного сложнее, чем в доме. В квартирах редко встречается индивидуальное отопление, но специальные клапаны на радиаторах и контроллер позволят поддерживать оптимальную для вас температуру.

Теплый пол в квартире дает системе больше возможностей. Для обеспечения нужной температуры она переключается между батареями и теплым полом.

Кондиционер поможет контролировать температуру в жаркий период или при необходимости обогреет помещение до начала сезона отопления. Интеллектуальное управление самостоятельно отрегулирует работу оборудования, исключая одновременную работу кондиционера и отопления.

Система охраны в многоквартирных домах проще. Датчики устанавливаются на входные двери и окна. В частном доме контролируется еще территория и постройки.

Преимущества и недостатки

Конечно, нельзя сказать, что подобные системы полностью совершенны. Рассмотрим плюсы и минусы «умного дома».

Преимущества системы

Комфорт проживания – это индивидуальная настройка системы под собственный ритм жизни или предпочтения. «Умный дом» может каждое утро в определенное время готовить любимый кофе, включать музыку или телевизор, при этом в выходные время можно сместить или сделать другие настройки. Даже если в доме несколько членов семьи, «умный дом» будет обеспечивать комфорт для каждого, освобождая от бытовых мелочей.

Стоит устанавливать «умный дом» молодым родителям или семьям, которые ухаживают за престарелыми родственниками. Система способна круглосуточно анализировать информацию. Специальные браслеты для пожилых постоянно контролируют состояние здоровья. Определенные настройки напомнят о необходимости принять лекарство.

Родителям «умный дом» также окажет незаменимую помощь. Школьника на кухне будет ждать горячий обед после школы, телевизор покажет только одобренные родителями телеканалы в определенные часы. Если ребенок выйдет из дома, на телефон родителей поступит оповещение.

«Умный дом» сможет позаботиться и о домашних питомцах – в определенное время в миске будет нужное количество корма.

Безопасность в «умном доме» обеспечивается многоуровневой системой контроля. Система проверяет всех, кто пытается войти. Если данные человека отсутствуют, включается сигнал тревоги и поступает оповещение хозяину о попытке проникновения. Владельцы интеллектуальной системы смогут разрешать или ограничивать доступ в свое жилье или некоторые комнаты. Например, можно запретить помощнице по хозяйству доступ в кабинет владельца.

В частных домах наблюдение ведется и за пределами дома, вся территория контролируется круглосуточно. Есть удобная функция «имитация присутствия». Если планируется длительный отпуск, то система будет открывать и закрывать шторы или жалюзи, включать свет в вечернее время.

Все коммуникации контролируются системой. Датчики просигнализируют о протечках в трубах, проблемах электропроводки, задымлении или угарном газе.

При возникновении аварийной ситуации «умный дом» быстро предотвращает ее дальнейшее развитие – перекрывает трубы, газ или воду и оповещает специальные службы и владельца.

Умный дом: особенности, плюсы и минусы оборудования для квартиры
&#171,Умный дом&#187, позволит вам забыть о мелких бытовых заботах и наслаждаться комфортной жизнью. Что собой представляет система, какие есть преимущества и недостатки? Как правильно установить оборудование для квартиры? Нужна ли система автоматизации света?

Источник: www.stroy-podskazka.ru

Как я сделал умный дом своими руками

Я работаю в фирме «Конвир» системным администратором и программистом. Так сложилось, что офис, лаборатория и производство находятся у нас в разных местах. Я сижу, вообще, на «Преображенке» в небольшой комнатке. Зато недалеко от дома, и интернет коммуникации просто отличные, с недорогим трафиком.

Сторона у меня солнечная. В зависимости от погоды то жарко, то холодно. Я поставил в окно кондиционер, а то во время жары не до работы. Чтобы было подешевле, кондиционер купил проточный (180 у.е.), заодно, он проветривает помещение, в отличие, от сплит-системы. Окна я теперь не открываю, пыли стало меньше!

В общем, всё ничего, только с этим кондиционером морока. У него пульта нет. Он такой простой. А стоит вверху и к нему лазить неудобно. Снова какая-то засада. Все эти проблемы с климатом и освещением очень отвлекают, а для меня сосредоточиться – большая проблема. Стал я как-то об этом всё время думать. Ну и придумал.

Наша фирма занимается изготовлением автоматики, в том числе, и для т. н. умных домов. Поэтому за «девайсом» на сторону ходить не пришлось. А поскольку за всё это у начальства денег не напросишься, я сделал всё по-минимуму, с точки зрения, денег, и, по-максимуму, удобному для себя. Комната моя показана на рис. 1.

В общем, всё очень просто. Рабочее место с компьютером (1), кондиционер (2), электрообогреватель с двумя тенами (3), кодовый замок на двери (4), стойка сервера с коммуникациями (5). Ну и там мебель, стены, освещение, в общем всё просто. Следующая задача – попроще всё это объединить и автоматизировать. Со своей идеей я познакомил нашего директора и получил бесплатный регулятор напряжения (ИРН) и переходник к компьютеру. Все электросистемы управляются от одного ИРНа. Упрощенная схема соединений показана на рис. 2.

С хема соединения узлов “Умного кабинета”

ИРН (1) имеет девять ключей на 220 Вольт. Они управляют работой дверного замка (2), вентилятора кондиционера (3), приводом компрессора кондиционера (4), теном кондиционера (5), электрообогревателем (6), тремя электросветильниками (7), общим, настольным и точечным вдоль стен.

Таким образом я могу: открывать входную дверь, проветривать помещение, охлаждать воздух в комнате, нагревать его и освещать комнату. Освещение предполагает 6 схем включения светильников, плюс, регулировка уровня света. ИРН также делает оптимальное включение-выключение для ламп накаливания. Всеми устройствами можно управлять в ручном режиме или автоматически.

Для автоматизации к входам блока ввода ИРНа подключены датчики: кодовый, для электронного ключа (8), движения, для сигнализации (9), пожара, для пожарников (10), температуры (11) и освещенности (12). ИРН подключается к серверу через COM-порт.

Каких-то супер дорогих переходников для этого не надо. Дополнительный софт обмена у нас стандартный. Сервер у меня работает под Linux (Gentoo). На нем «висит» интернет сайт и почта. Естественно IP-адрес и доступ постоянные. Система завязана в sql-базу данных и web-сервер «apache», это у меня и так было установлено для сайта. Работа логируется в sql-системе, а управляется и мониторится через web- интерфейс. На настройку системы и написание «сайта» я потратил два дня.

В качестве консоли управления можно использовать рабочий компьютер на столе, мобильный телефон с браузером или любой удаленный компьютер. Вся система управляет климатом, освещением, пожарной и охранной сигнализацией, кодовым замком. Пример в браузере показан на рис. 3.

Если надо что-то перенастроить я пользуюсь компьютером на месте. Когда происходит внештатная ситуация (плюс к охране ИРН отслеживает аварии в самой системе, например, сгоревшую лампочку или неисправности в тенах), сервер мне посылает смс на мобильный.

Посмотреть что происходит я могу удаленно. У меня там еще к серверу подключена web камера.

Есть режим энерго-экономии. Когда меня нет на рабочем месте тепло и кондиционер почти не работают. Датчики температуры и освещенности у меня остались от какого-то проекта вместе с карточкой на дверь и электронным замком. А вот датчик движения пришлось купить, «попал» на 485 рубля. Так, что получилось не совсем бесплатно :-).

Как я сделал умный дом своими руками
Я работаю в фирме «Конвир» системным администратороми программистом. Так сложилось, что офис, лаборатория и производствонаходятся у нас в разных местах. Я сижу, вообще, на «Преображенке» вне

Источник: electrik.info

Система “Умный дом” для квартиры

Система «Умный дом» – это комплекс инженерных решений, состоящий из нескольких автоматических датчиков и устройств, работа которых контролируется специальным прибором. С его помощью можно настраивать различные режимы работы домашних приборов во время отсутствия/нахождения хозяев дома. Заранее прописанные сценарии позволяют создать наиболее комфортную атмосферу в помещении, к примеру, в нужное время включить отопление, выбрать подходящий режим включения освещения, проигрывания музыкальных композиций и пр.

Как осуществляется управление «умным домом»

Пользователи, в зависимости от модели и производителя, могут выбрать один из трех вариантов управления:

Через смартфон,
Посредством стационарного компьютера/ноутбука,
С помощью сенсорной панели.

В первом и во втором случае требуется установка специализированного программного обеспечения, которое предоставляет возможность контролировать и регулировать работу системы в удаленном режиме. В третьем случае владельцу нужно будет взаимодействовать только с панелью сенсорного типа и выбирать нужные команды.

Функции оборудования «умный дом»

Использование технологии позволяет контролировать работу:

Конкретный набор умений зависит от выбранной модели и производителя. Среди наиболее популярных и функциональных вариантов стоит отметить «умный дом» Xiaomi. Он представляет собой отличное сочетание цены и качества, состоит из управляющего устройства, датчика движения, «главной кнопки» и сенсора, отвечающего за закрытие/открытие дверей и окон. По желанию можно приобрести и дополнительные элементы, необходимые именно вам.

Типы управления:

Централизованное. Выполнено в виде одного логического модуля, который называется контроллером. Для его работы требуется специализированное приложение. Наличие нескольких выходов дает возможность одновременного подключения ряда устройств. Можно создавать разнообразные по сложности сценарии и проекты. Весомый недостаток – при выходе контроллера из строя будет нарушена работа всех устройств, управляемых им,
Децентрализованное. Каждый элемент оснащается собственным микроконтроллером, поэтому если перестает функционировать одно изделие, то остальные продолжают свою работу.

Проводные и беспроводные технологии

Проводной вариант основывается на функционировании информационной шины. Ее задачей является связка всех направляющих элементов для того, чтобы передать исходящие от них команды к инженерным блокам. Применение проводников экранированного типа гарантирует, что помехи при передаче сигналов исключаются, а скорость отклика приятно впечатляет солидными показателями.

Среди преимуществ – высокий уровень пожаробезопасности и простота обслуживания. К минусам относят необходимость предварительного продумывания расположения выключателей, поэтому оптимальным вариантом является монтаж «умного дома» на начальном этапе ремонта или в процессе строительства.

При эксплуатации беспроводных комплексов существует вероятность задержки отклика, поэтому порой приходится повторно нажимать на кнопку. Вследствие этого подается чрезмерное количество дублирующих сигналов, результатом чего становится подвисание системы.

Работа беспроводного комплекса основывается на передаче сигналов от панели управления к исполнительному органу. Соответственно, количество проводов в разы сокращается, за счет чего реализация технологии «умный дом» значительно упрощается. Данный вид отлично подходит для использования в уже готовых домах, в том числе с ремонтом. Мобильные панели могут быть встраиваемого и накладного вида.

Протоколы системы автоматизации

Под протоколом понимается кодовый тип взаимосвязи, соединяющий все элементы, входящие в комплект «умного дома».

Открытый. Наиболее востребованным считается протокол KNX, обеспечивающий независимую работу всех приборов в отдельности, благодаря их энергонезависимой памяти. В качестве плюсов хочется отметить множество возможностей по выбору дизайна и числу функций устройств. Недостаток заключается в том, что он зависит от определенных стандартов производителя,
Закрытый. Особенность заключается в том, что каждый бренд разрабатывает собственный уникальный протокол, за счет чего становится невозможным подключить приборы иных производителей.

При выборе подходящего варианта рекомендуется обратить внимание на представленную нами информацию. Это поможет избежать ошибок и купить именно ту модель, которая будет соответствовать вашим запросам и потребностям.

Система “Умный дом” для квартиры
Что такое «умный дом», зачем он нужен в квартире, оборудование для технологии «умный дом», способы управления «умным домом» и как он работает

Источник: sevastopol.xiacom.ru

Cистема «Умный дом» своими руками

Жильцы частного дома или квартиры понимают, что работу бытовой техники, освещения и прочих систем можно с удобством подстроить под себя. Это поможет снизить затраты на электроэнергию (наверняка каждый из нас периодически забывает выключать свет или компьютер, уходя из дома), повысить комфорт пребывания дома, а также сделает дом безопасным.

Автоматизация процессов в помещении носит название «автоматика для умного дома». Итак, с чего начать реализацию такого алгоритма, как «умный дом» своими руками? Рассматривают 2 способа обустроить систему для «умного дома»:

Купить комплекс «умный дом» у фирмы, предоставляющей услуги по продаже и установке интеллектуальных комплексов.
Построить «умный дом» своими руками.

Система «Умный дом»

Возникает логичный вопрос: зачем конструировать оборудование своими руками, если вам требуется автоматизация процессов в помещении — проще купить готовый комплекс, который имеет собственное программное обеспечение и технику. Готовое управление «умным домом» характеризуется такими преимуществами, как отработанность и надежность технологии, и решения главных задач. Вместе с тем у нее есть ряд недостатков:

сильно завышенная цена. Управлять освещением можно при помощи диммера, который сам по себе стоит недорого, или обыкновенного пульта от телевизора, зато в готовом комплекте такие дешевые вещи стоят немалых денег,
ограниченность функций у модуля управления,
закрытый тип протоколов или схем,
невозможность интеграции в другие системы дома.

Изготовленная система «умный дом» своими руками учитывает особенности дома, потому может интегрироваться с другими комплексами. Так как схемы разработаны вами, вы в курсе, можно ли их расширить, включив ряд датчиков. Интеллектуальное управление обойдется вам в разы дешевле.

Принцип работы Умного дома

Чтобы понять, как сделать «умный дом» своими руками, необязательно быть электриком с десятилетним стажем или программистом — требуется сообразить, какую систему управления вы получите.

Создание интеллектуального дома своими силами — творческий процесс, который требует умения работать с рядом инструментов и строить базовые схемы.

Особенности построения системы

Прежде чем узнать, как построить интеллектуальный дом, обратите внимание на следующие особенности:

кто выступает пользователем. Подумайте, как сделать комплекс, с которым управится даже ребенок или пожилой человек. Тот или иной контролер для управления светом может вызывать недоумение у других пользователей,
как реализуется технология. Она бывает проводной или беспроводной. «Умный дом» без проводов гораздо легче интегрировать в домашние системы — подумайте о местах размещения для приемников и передатчиков, а также ретрансляторов. Для проводов нужно построить схемы по прокладке кабеля (желательно — с запасом). На схеме нужно учесть, где делать штробы в стенах, где разместить выключатели и розетки,

Проектирование систем автоматизации «Умного дома»

насколько комплекс будет автономным. При прокладке системы учитывайте, что он работает и тогда, когда в доме не будет интернета,
где разместится ядро комплекса. Несмотря на наличие роутеров, модемов и других коммутаторов, для системы оптимальным будет использование ядра, которое требуется разместить в вентилируемом помещении (шкафу, кладовой).

Компоненты комплекса

Автоматика для дома позволяет управлять следующими комплексами:

Специалисты не рекомендуют делать автоматическими все системы — оставьте возможность для ручного управления в случае неполадок.

Для контроля над процессами в жилом помещении понадобятся:

Список расширяется, исходя из своих потребностей. Закупив все необходимое, можно приступать к составлению схемы.

Cистема – Умный дом – своими руками
Преимущества применения системы &quot,Умный дом&quot,. Особенности создания схемы контроля и автоматизации умных систем своими руками.

Источник: proumnyjdom.ru

avtonomny-dom.ru

Умный дом и автоматизация офиса / Unet corporate blog / Habr

Умный дом (Smart Home), в представлении многих, является единым «организмом» со своими жильцами, обеспечивая их безопасность, комфорт и различные удобства для жизни. При этом отдельные компоненты такого дома «невидимы» для самих пользователей. Примерно, как не замечаешь современную операционную систему смартфона, а вызываешь нужное приложение, так и умный дом должен обеспечить своим хозяевам оптимальные условия для проведения времени в кругу семьи, встреч с друзьями или решения повседневных задач. Такой дом должен создать максимально комфортные условия для отдыха или работы, без отвлечения на бытовые мелочи и, при этом, экономя потребляемые энергоресурсы.

Очевидно, встает вопрос о том, как же построить такой идеальный дом или сделать «интеллектуальной» свою квартиру? На самом деле, ответ не совсем очевиден.

Цифровая экосистема умного здания

Для современного умного здания (Smart Building), например, бизнес-центра или офисного помещения, решение поставленной задачи достаточно прозаично. Проект такого строения уже будет включать в себя все компоненты и системы промышленной автоматизации. Будет учтено наличие централизованного пункта управления всеми компонентами постройки, ее экосистемой и связи с внешними службами. С точки зрения управления и мониторинга, в таком проекте будут применены системы промышленной автоматики, АСУ ТП (SCADA/HMI-системы) и облачные решения (Cloud Computing) крупных вендоров.

Для оборудования цифровой системы здания интеграторы вполне могут внедрить специализированные программные компоненты, которые свяжут воедино структурные составляющие здания. Для решения этих задач могут быть использованы технологии, например, Microsoft Azure IoT Suite. На нижнем уровне в таких промышленных системах автоматики будут работать специализированные исполнительные механизмы и датчики. Эти системы используют стандартизированные промышленные протоколы для связи с контроллерами управления и последующей передачи информации в облако для визуализации происходящих процессов в задании, архивирования истории данных и выполнения алгоритмов, которые задают параметры работы конечных устройств.

В настоящее время существует масса промышленных протоколов связи, например, Modbus, RS-485, Industrial Ethernet, CAN и другие, которые поддерживаются соответствующими контроллерами. При этом, за счет стандартизации «де-факто», в сфере промышленной автоматизации всегда можно найти конвертор интерфейса связи из одной сети в другую. Таким образом, можно объединить всю сеть устройств автоматики на уровне решений, например, Industrial Ethernet. Главное для таких унифицированных систем – это наличие драйвера OPC (Open Platform Communications), который позволит взаимодействовать выбранной SCADA/HMI-системы с установленными промышленными контроллерами.

Умное здание вполне может управляться несколькими SCADA/HMI-системами, причем не связанными друг с другом. Например, системы: центрального кондиционирования, аварийной сигнализации, управления лифтами и многие другие системы вполне могут существовать независимо. При этом, такие решения уровня здания могут использовать и общедоступные Интернет-каналы для доступа к облачным сервисам и уже на их основе превратиться из обычной сети промышленной автоматики в интеллектуальную систему умного здания. Причем множество датчиков и исполнительных устройств, имея дополнительный канал выхода в Интернет, также становятся частью облака. Фактически, это и есть концепция Интернета вещей, когда множество устройств и систем могут взаимодействовать с облаком, устанавливая на его основе связи между собой.

Но кто возьмет ответственность на себя в случае отсутствия доступа к Интернет? На самом деле, промышленные системы автоматики разрабатываются таким образом, что в случае обрыва связи или других поломок всегда должен будет выполнен протокол внештатной ситуации. Например, без связи с «внешним миром», исполнительное устройство должно перейти в заранее предусмотренный и предварительно запрограммированный режим, даже в случае пропадания электричества в системах обеспечения жизнедеятельности людей, всегда должен быть предусмотрен комплекс мер при реакции на такую ситуацию сбоя.

В свою очередь, облачное решение, на примере Microsoft Azure, может представлять из себя целый комплекс, состоящий из компонентов, которые взаимодействуют между собой на основе открытого программного интерфейса API (Application Programming Interface). Так информация с датчиков и систем умного дома может быть направлена в сервис Microsoft Azure IoT Hub. Этот облачный сервис позволяет, как принимать, так и передавать управляющие команды исполнительным устройствам.

В случае периодического отсутствия связи с Интернет, при помощи сервиса Azure IoT Edge, можно перенести часть интеллектуальных свойств облака конечным устройствам, которые смогут выполнять программный код автономно и при возобновлении связи синхронизировать свои данные и алгоритмы работы с облаком.

В самом облаке Microsoft Azure, кроме использования сервисов хранения данных, поток информации с IoT Hub можно обработать при помощи несложных скриптов Azure Stream Analytics, которые пишутся на языке похожем на стандартный язык запросов SQL. При этом, анализ потока данных выполняется фактически в реальном времени. Дело в том, что компания Microsoft обещает очень малую латентность для сервисов Stream Analytics.

Регистрируемые данные можно передать в сервис Event Hubs, который предназначен для работы с телеметрией. Здесь данные будут упорядочены и, например, переданы с использованием протокола Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) другим сервисам обработки данных. Облако Microsoft Azure для систем Интернет-вещей поддерживает стандартные протоколы обмена сообщениями Message Queue Telemetry Transport (MQTT) и программирование своих устройств и задач на универсальных языках: Java, JavaScript, C, C# и Python.

Для визуализации данных можно использовать Microsoft Azure IoT Hub совместно с сервисом бизнес аналитики Power BI. Так же данные, которые поступают в облако, можно обработать при помощи алгоритмов машинного обучения, где от пользователя в среде Microsoft Azure Machine Learning Studio требуется построить алгоритм обработки данных.

Например, в проекте можно использовать технологии искусственных нейронных сетей, регрессионный анализ и другие подобные решения. От разработчика всего лишь требуется разместить нужный блок на схеме. В случае, если что-то не работает, всегда можно заменить ранее выбранный блок на другой. Таким образом, в проект здания внедряется действительно интеллектуальные алгоритмы и компоненты.

Но и это не все возможности Microsoft Azure, если разработанное решение является интересным и тиражируемым, то его можно опубликовать в магазине Azure Marketplace и предоставить другим пользователям этого облака как готовый сервис.

Не только компания Microsoft предоставляет облачные вычисления для технологий Интернета вещей. Так же следует обратить внимание на AWS IoT Platform компании Amazon, когнитивные средства Watson IoT компании IBM и решения других вендоров. Но это уже отдельная история о выборе архитектуры проекта, используемых протоколах и взаимодействии интеллектуальных устройств умного здания.

Надо понимать, что масштаб рассматриваемых решений огромен, впрочем, как и их возможности для всей экосистемы умного здания. Конечно, подобный проект будет значительно дорог, если его рассмотреть применительно к частному дому или квартире. Но для коммерческого здания или отдельной инновационной постройки эти затраты вполне оправданы, тем более, что синергетический эффект от внедрения такой системы превысит вложенные средства. Но что делать обычному человеку, который хочет уже сейчас получить гибкую и интеллектуальную инфраструктуру для своего жилища и своих нужд?

Перспективы концепции умного дома

Сравнив задачи, которые ставятся перед системами умного здания и умного дома, можно прийти к выводу, что для дома решаемые задачи систем все-таки будут сложнее, а функционал – более расширен. Возможно, в этом и кроется то, что до настоящего времени умный дом – это скорее некая недостижимая или, более корректно – сложно реализуемая цель, а мы видим лишь редкие ее проявления. Все причины этого, если разобраться, кроются в задачах и целях такого дома, а также его цене.

По сравнению с коммерческим зданием или помещением, где перед началом эксплуатации можно провести инструктаж по технике безопасности и особенностям автоматизированных и автоматических систем сооружения, то для умного дома это уже сделать будет значительно сложнее. Обычно потребители не любят разбираться с деталями и учатся использовать и применять свою умную электронику интуитивно. С точки зрения потребителей, а так и должно быть, такой подход естественен, но стоит заметить, что только совсем недавно стали появляться системы, которые являются безопасными для окружающих и при этом имеют удобный и интуитивно понятный интерфейс. Тем более, что жителями умного дома, а точнее его комнат, вполне могут стать дети, домашние животные и не о чем не подозревающие гости и так далее.

С другой стороны, следует отметить еще один фактор, мешающий стремительному развитию компонентов умного дома – это относительно высокая цена его составляющих. Например, основой умного дома являются множество различных электрических и электромеханических систем, информационные коммуникации, интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы, а также не следует забывать о вычислительном центре или «кибернетическом мозге» умного дома. Безусловно цена таких компонентов должна быть доступна множеству групп различных потребителей.

Современная электроника стремительно развивается, что приводит в целом к удешевлению умного дома. Буквально за несколько лет сменились, например, поколения лампочек: от обычной лампы накаливания, управляемой диммером, люминесцентных экономок до светодиодных ламп и, наконец, появления умных лампочек. Такая умная лампа, например, Philips Hue, Xiaomi LED Ceiling Light или любая попроще, представляет из себя светодиодную лампу с обычным цоколем или целый осветительный прибор, но при этом в таком устройстве присутствует контроллер, который управляет свечением: яркостью и/или цветовой схемой, в зависимости от модели. Но главное то, что устройство оснащено встроенным контроллером, с которым можно связаться по стандартным коммуникационным каналам: Wi-Fi (802.11), Bluetooth, и управлять лампой со своего смартфона. Но даже тут между смартфоном и лампой может быть необходим посредник или шлюз (Gateway), который, как в лампочках Philips Hue, из внутренней беспроводной сети устройств ZigBee (802.15.4) «пробрасывает» данные к домашнему Wi-Fi-роутеру.

На простейшем примере умных ламп становится понятно, что проектирование умного дома весьма непростая задача. Все упирается в стандарты и совместимость. Если со стандартами более-менее все понятно, ведь они хорошо документируются, то, казалось бы, совместимость устройств по каналам передачи данных можно просто обеспечить за счет шлюза. Он позволяет «пробросить» пакеты данных из одной физической сети в другую, например, из той же сети ZigBee или из популярной специализированной сети передачи управляющих команд Z-Wave, разработанной специально для решения задач умного дома, в домашнюю локальную сеть, например, построенную на базе проводной технологии Ethernet и беспроводного маршрутизатора Wi-Fi. Но при этом основная проблема совместимости, на самом деле, скрывается в содержании самих пакетов данных.

Если физические сети связи хорошо документированы и стандартизированы, то внутренние протоколы тех же смарт-ламп или других устройств де-факто реализуются и документируются внутри компании-производителя или даже обособлены на уровне ее одной линейки устройств. Но не все так плохо для конечного пользователя. В последнее время можно наблюдать замечательную тенденцию открытия внутренних протоколов обмена данными устройств в виде программных API. На основе таких открытых систем уже сейчас можно интегрировать устройства разных поставщиков в единую инфраструктуру умного дома. В конечном счете, для этого всего лишь потребуется загрузить подходящее приложение для вашего смартфона.

Собственно, смартфон становится единым информационно-коммуникационным центром умного дома. Некоторые производители, например, Xiaomi в линейке Redmi, зачастую встраивают в смартфон инфракрасный передатчик. Это позволяет, загрузив специализированную программу, подключиться к старому оборудованию, которое управляется пультом с инфракрасным сигналом. После этого обычный телевизор, музыкальный центр или кондиционер может получать команды от смартфона, главное наличие передатчика в телефоне и поддержки модели оборудования в выбранной программе из Google Play Маркета или аналогичного решения экосистемы Apple.

С другой стороны, смартфон может управлять и взаимодействовать с современными компонентами умного дома, которые адаптированы для работы с Wi-Fi, Bluetooth и, конечно, теми, что имеют прямой выход в Интернет. Смартфон вполне может стать своеобразным датчиком. Например, на основе определения местоположения владельца смартфоном, интеллектуальный термостат Nest может понять находится ли хозяин внутри дома или уже далеко за его пределами и, соответственно, подстраивает под ситуацию оптимальный режим отопления. При этом, смартфон не становится незаменимым при взаимодействии с интеллектуальными системами. Всегда можно подойти к устройству Nest и изменить параметры его работы. Следует отметить, что данные термостаты могут взаимодействовать с совместимыми устройствами других производителей, а это важная особенность при формировании инфраструктуры умного дома.

Так же достаточно целесообразным может стать добавление в инфраструктуру умного дома центральной панели управления Zipato ZipaTile. Такая панель является контроллером умного дома, работая с различными физическими интерфейсами и беспроводными сетями, при этом сама система работает на базе операционной системы Android, фактически предоставляя приложения для управления экосистемой умного дома. При этом, если вам неудобно использовать сенсорную панель в качестве интерфейса умного дома, на сегодняшний день волне можно задействовать голосовое управление систем Google Home, Amazon Alexa или других вендоров.

Современные системы, позиционируемые как системы умного дома – это прежде всего решения в области безопасности: сигнализация проникновения, системы видеонаблюдения, пожарная сигнализация, системы контроля качества воздуха и различные электронные замки. Затем следует отметить системы комфорта и обеспечения экологичности и экономичности дома: возможность использования солнечной энергии, энергии ветра, системы мониторинга потребления энергоресурсов, тепла, воды. Наряду с этим умный дом вряд ли обойдется без систем обеспечения комфорта: домашний кинотеатр, системы управления освещением и умных розеток, которые могут обеспечить режим включения/выключения, например, обычных бытовых приборов и другой поддерживаемой техники. И многие другие. Но все эти системы, если их установить независимо друг от друга, не будут взаимодействовать между собой, поэтому мы не можем назвать такое решение умным домом – это просто системы домашней автоматизации (Home Automation).

Кстати, огромный толчок в развития систем домашней автоматизации дало появления плат типа Arduino. Эти платы предназначены для быстрого прототипирования электронных устройств. Такая плата – это печатная плата определенного форм-фактора с запаянным на ней микроконтроллером, выводы которого подключены к разъемам, куда можно подключать платы расширения, например, контроллеры сетей передачи данных, системы регистрации данных, управляющие элементы и подобные решения. Такие платы или модули в терминологии Arduino – Shields, доступны от различных поставщиков за счет полностью открытой архитектуре проекта. Так же энтузиасты, если не найдут нужный Shield, всегда могут разработать и спаять свое решение.

Огромным преимуществом Arduino стала не только стандартизация форм-фактора устройств, но и появление очень простого языка программирования, похожего на C/C++ и кроссплатформенной среды разработки, созданной на основе проекта Processing. В случае, если производительности Arduino недостаточно, например, для решения задач домашнего медиацентра, создания шлюза, то можно использовать наработки другого открытого проекта, но уже на базе процессора семейства ARM. Это известный проект Raspberry Pi, где уже может работать операционная система на ядре Linux или модифицированная версия Android, а также операционная система Microsoft Windows 10 IoT Core и другие.

На базе Arduino вполне можно построить интеллектуальный датчик или создать интеллектуальное управляющее устройство. Идея таких конструкций в том, что микроконтроллер получает данные от чувствительного элемента датчика или подключается к системам управления, например, реле и подобным. В отличие от простых датчиков и исполнительных устройств, интеллектуальные системы могут выполнять свою программу. Такие интеллектуальные датчики или устройства управления не только должны работать согласно внешних команд, но и выполнять заранее запрограммированный комплекс действий на случай внештатной ситуации обрыва линии связи.

К тому же следует заметить, что при разработке систем домашней автоматизации всегда следует продумывать механизмы поведения подсистем и компонентов при аварийном отключении электропитания. Очевидно, логика работы интеллектуальных систем управления должна предусматривать любые внештатные ситуации. Такие случаи следует предусмотреть в системе заранее и подходить к реализации мер безопасности не с позиции внештатной ситуации, а стандартной работы устройства, гарантирующего определенные меры безопасности и надежности.

Как уже было отмечено, решения DIY или сделай сам, способствуют стремительному развитию систем домашней автоматизации. Не следует забывать, что в отличие от сертифицированных изделий, которые можно применять только в регламентируемых условиях эксплуатации, для разработки прототипов необходимо иметь навыки и знания в области электроники, электрических систем и соблюдать все меры безопасности.

Такие компоненты, как Arduino, поставляются как есть, без обеспечения гарантии и каких-либо рисков для потребителей. Вводя в эксплуатацию собственные разработки на основе таких решений можно негативно повлиять на благосостояние своего жилища, свою жизнь и окружающих, если не предпринять необходимые меры техники безопасности и воспринимать такие системы, именно, как прототипы изделий. Далее следует позаботиться о надежности и безопасности результирующего образца, который может стать коммерческим изделием, на примере множества успешных современных стартапов.

Итак, домашняя автоматизация сейчас, как никогда ранее, находится на пике развития и совершенствования своих потребительских систем, но фактически такие проекты всегда решают задачи на уровне какой-то определенной системы умного дома или его отдельной составляющей. И тут, в отличие от задач умного здания, для умного дома не требуется поддерживать слишком сложные вычисления и алгоритмы, для обеспечения взаимодействия всех составляющих проекта. Можно обойтись ресурсами небольшого домашнего сервера.

Несложно проследить тенденцию в построении централизованных систем умного дома, где каждый интеллектуальный датчик или исполнительный механизм подключается к основному узлу или хабу (Hub). Например, можно выделить популярные открытые проекты: OpenHAB, Domoticz, MajorDoMo и другие, суть которых сводится к тому, что в помещении разворачивается сервер умного дома и на его основе строится взаимодействие компонентов всей экосистемы умного дома. Причем такой хаб может быть сам по себе достаточно интеллектуальным устройством, а в случае недостатка вычислительных ресурсов, всегда можно арендовать сторонние облачные сервисы и службы, например, когнитивные сервисы, машинное обучение и другие.

Если посмотреть на тенденции развития концепции умного здания и совершенствования систем Интернет вещей, то сразу становится очевидным, что сейчас каждый компонент, система, датчик или исполнительное устройство фактически немыслимо без выхода в Интернет. При этом видна четкая тенденция отказа от централизации управления и делегирование решения задач взаимодействия систем умного дома в среде облачных вычислений. Здесь, как раз и кроется синергия составляющих умного дома. Когда, например, по протоколу MQTT все системы будут передавать сообщения, а заинтересованные в определенных данных устройства будут подписываться на нужные им сообщения и на основе этой информации принимать решения, способствующие сбалансированной «жизни» цифрового дома. Таким образом, можно утверждать о трансформации систем домашней автоматизации в умный дом на основе применения технологии Интернет вещей.

Пока такие системы только начинают разрабатываться и совершенствоваться, но можно не сомневаться, что у них очень большой потенциал, в плане облегчения построения умных решений. При этом пользователям системы не потребуется писать множество программ. По принципу загрузки из виртуального магазина программ для смартфона, можно будет «загрузить» и задействовать для своей системы требуемое программное обеспечение, адаптируя его к решению своих задач, получая все преимущества цифровых технологий умного дома.

А пробовали вы использовать системы домашней автоматики? Есть ли у вас свой удачный опыт построения умного дома или вы эксперт по технологиям умного здания? Интересны, а может, наоборот – непонятны какие-либо части этой публикации? Делитесь своими мнениями и размышлениями в комментариях.

Интересные ресурсы и ссылки:

Architecting IOT for Smart Buildings: Deep dive into Microsoft’s first engagement on energy smart buildings – Channel 9
Connecting Buildings to the Cloud for a Greener Planet – Microsoft Customer Stories
Microsoft Azure IoT Suite – Microsoft IoT Cloud Solution
How the AWS IoT Platform Works – Amazon Web Services
Watson Internet of Things – IBM
Inside an Apple smart home – TechCrunch
Обзор светодиодных Wi-Fi ламп Philips Hue – THG.ru
Nest – обучаемый термостат третьего поколения – PCMag Russian Edition
Система управления умным домом Zipato ZipaTile – iXBT.com
How to build an Arduino powered smart home – CodeProject
11 DIY Projects to Turn Your House Into a Smart Home – Gizmodo
Сравнение Google Home и Amazon Alexa – Geektimes
9 Home Automation Open-Source Platforms for Your projects – Random Nerd Tutorials
How IoT & smart home automation will change the way we live – Business Insider

habr.com

Средства домашней автоматизации. Теория и практика «Умных домов». Часть первая

Читая Хабр и Гиктаймс, периодически натыкаешься на статьи типа «Умный дом на коленке за 5 минут, используя запчасти от ноутбука сестры». Я нисколько не сомневаюсь, что это реально работает и временами даже преклоняюсь перед умом и упорством этих людей. Однако я долгое время реально работал над разработкой и реализацией проектов умных домов. И мне хочется рассказать о теории, практике и трудностях реализации этих решений.

Итак, начнем с теории. Попробую рассказать кратко и доходчиво:

Для чего это нужно?

Существует четыре основных причины, почему заказчики устанавливают себе систему автоматизации в частном доме, квартире или офисе:
1. Экономия энергетических ресурсов. Электроэнергия и выработка тепла сжиганием природных ресурсов с каждым годом становится все дороже. Система автоматизации позволяет в некоторых случаях снизить энергопотребление до 30%.
2. Повышение комфорта проживания и «качества жизни».
3. Внешний вид и дизайн устройств. (Тут как говорится: понт — дороже денег.)
4. Широкие возможности диспетчеризации. Любая система домашней автоматизации (ну или почти любая, об этом ниже) имеет собственную систему диспетчеризации или может интегрироваться в стороннюю систему диспетчерского контроля и управления.

Теперь немного подробней по пунктам в рамках существующих российских реалий.

Пункт первый — экономия энергетических ресурсов. Является номером один для стран Евросоюза и последним для России в следствие, как бы это ни звучало странно, «относительной дешевизны энергоресурсов». К примеру, в Литве, в которой я побывал недавно по приглашению партнеров нашей компании, оборудование для автоматизации стоит значительно дешевле, а стоимость энергоресурсов в разы дороже, поэтому сроки окупаемости проектов 2-3 года. В России некоторые проекты, даже при условии четкой направленности на энергосбережение, не окупаются и за 5-7 лет.

Пункт второй и третий – комфорт и внешний вид. В 90% случаев для российских заказчиков эти два пункта оказываются решающими. В основном выбирают управление светом и инженерными системами здания. Ассортимент управляющих устройств огромный: от классических выключателей до совершенно фантастических устройств и решений, которые мы видим в некоторых фильмах. Набор функций тут тоже практически ничем не ограничен, зависит от фантазии и возможностей заказчика. Естественно, когда заказчик платит дорого, то это должно выглядеть дорого.

Пункт четвертый – возможности диспетчеризации. Актуален для систем автоматизации, которые работают в административных и офисных зданиях, однако для частных домов и квартир, в связи с популяризацией различного рода устройств типа смартфонов и планшетных компьютеров, это тоже стало популярно.

Какие системы автоматизации зданий существуют?

Поднимая данный вопрос, я не ставлю перед собой цель описать все возможные системы. Опишу лишь несколько типов технических решений, а также назову несколько популярных в России технологий без привязки к конкретным брендам (по возможности).

Системы управления, разделенные по своей структуре:
1. Централизованные системы управления. Системы, в которых одно или несколько центральных устройств отвечают за работу всей системы в целом, а датчики и исполнительные устройства выступают как периферия.
2. Децентрализованные системы управления. Системы, в которых каждый датчик и каждое исполнительное устройство является автономным.
Собственно говоря, данное разделение является довольно условным, потому как к практически любой распределенной системе можно подключать датчики в виде периферии, а любая централизованная система может стать распределенной.
Системы управления можно разделить и по средам передачи данных:
1. Витая пара. Самая популярная из всех. Это не только и не столько Ethernet. Это огромное множество промышленных стандартов передачи данных.
2. Силовая линия. Передача ведется по линиям питания. Применяется редко. В основном в случае модернизации существующей электроустановки.
3. Радиоканал. Система управления, построенная на радиоканале, имеет ряд преимуществ, но еще больше недостатков. В основном применяется для модернизации существующих систем. А также отлично зарекомендовала себя для управления светом и инженерными системами в бревенчатых домах. Оборудование не всегда сертифицировано в России.

Системы управления также разделяются и по протоколам передачи данных:

Существует большое количество промышленных протоколов и промышленных устройств, которые в принципе подходят для реализации систем автоматизации любого уровня, в том числе домашней, но в данной статье про них речь не идет.
Каждый производитель систем для домашней автоматизации считает своим долгом разработать свою систему с ноля и сделать ее максимально несовместимой с остальными, но есть системы, которые разрабатываются некоммерческими организациями, финансируемыми целым рядом производителей оборудования.

Итак, про конкретные системы:

1. KNX. Протокол изначально разрабатывался ассоциацией с неблагозвучным для русского языка названием EIBA. Ассоциация была основана в 1990г. в Брюсселе 15-ю компаниями производителями. Из основных компаний учредителей Siemens, Gira, ABB, Berker, Jung. В данный момент ассоциация называется Konnex. Сайт ассоциации: http://www.konnex-russia.ru. Организация некоммерческая. Цели: сертификация оборудования и обучение технологии. С 1 января 2013 года все права и полномочия по обучение специалистов EIB/KNX переданы МГСУ (Московскому Государственному Строительному Университету).

Описание:
Среды передачи данных: Витая пара, Силовая линия, Радиоканал (868 и 433 МГц) и KNX/IP (KNX поверх TCP/IP). Децентрализованная система автоматизации.
При использовании в качестве среды передачи данных витой пары или силовой линии поддерживается свободная топология сети. Компоненты системы могут соединятся между собой в свободном порядке. Питание устройств осуществляется по информационной шине. При проектировании на базе витой пары необходимо учитывать потребляемую из шины мощность. Теоретически одна система поддерживает 65535 физических адресов, но есть ряд служебных адресов. Физические адреса делятся на 3 разряда и разделяются точками по принципу «№ области.№ линии.№ устройства». Устройств в линии может быть до 255, линий может быть не более 15, областей не более 15. Скорость передачи данных зависит от среды передачи данных. В качестве среды для конфигурирования устройств служит программа ETS. В данный момент актуальна 4-я версия. От себя могу добавить, что система довольно медленная, но для 99% того функционала, что она предоставляет, этой скорости передачи данных достаточно. Для всего остального есть Ethernet.

2. LONWorks. Протокол изначально разрабатываемый компанией Echelon. В декабре 2008 года принят как международный стандарт ISO/IEC 14908 в 4-х частях. В данный момент стандарт поддерживается международной ассоциацией LonMark. Организация некоммерческая. Цели: сертификация оборудования и обучение технологии. Сайт ассоциации: www.lonmark.org.
Описание:
Среды передачи данных: Витая пара (TP/FT-10), Силовая линия (PL-20), Ethernet (IP-852). Каждое устройство LONWorks имеет свой уникальный идентификационный номер Neuron ID (48 бит), который может быть использован в качестве физического адреса. Также каждый объект системы может иметь индивидуальное имя. Имя задается один раз при создании объекта в системе. Существует система адресации CNP внутри которой адресация осуществляется по принципу домен.подсеть.узел также есть возможность работать в режиме групповой адресации. Подробней можно прочесть в документе. Для конфигурирования и программирования в данный момент служит ПО под названием OpenLNS CT. Для работы в программе необходим Microsoft Visio (2003,2010). От себя добавлю, технически LON система гораздо более шустрая и обладающая гораздо большим функционалом нежели KNX, но данная система применяется в качестве основы для «умного дома» редко в связи с тем что сенсоры, выключатели, термостаты и прочие компоненты системы с которыми контактирует конечный пользователь страшны как смерть и обладают в лучшем случае промышленным дизайном.

На рынке также присутствует множество систем, которые производит только один производитель, такие как My Home от Btchino (Legrand), LCN (Issendorff KG) и многие другие, не пожелавшие открывать протоколы обмена данными внутри своей сети. Специфика данных систем в том, что в них трудно интегрировать сторонние системы автоматизации, вследствие закрытости интерфейсов. А также они обладают ограниченным объемом дизайнерских решений органов управления.

Также хочу выделить в особую группу системы и технологии по озвучке помещений (или «Мультирум») такие как Crestron, AMX, Vantage Controls и прочие. Данные технологии изначально были предназначены для оповещения, озвучки помещений и мультимедийных развлечений, но в данный момент они представляют собой мощные системы автоматизации централизованного типа с очень обширным функционалом и возможностью интеграции с другими системами автоматизации.

Вот тут вот хочется дать пояснения почему были выбраны и описаны только эти две системы. Причин несколько. Первая. Эти две системы имеют четкую направленность именно на домашнюю автоматизацию. Вторая. Разработкой устройств для этих систем занимается огромное количество компаний по всему миру включая таких «зубров» как, ABB, Schneider Electric и Siemens. Третья. Огромный выбор устройств с практически неограниченным функционалом. Четвертая. Совместимость устройств в рамках системы контролируется путем сертификации единой некоммерческой организацией. Ну и пятая. У меня есть опыт проектирования систем автоматизации на базе этого оборудования.

На этом первая часть закончена. Однако для публикации готова вторая часть про стандартные функции систем и третья — про практику реализации подобных проектов.
Вторая часть тут.

habr.com

«Умный дом» — переосмысление / Habr

На Хабре уже было несколько публикаций о том, как айтишники строят себе дома и что из этого получается.

Хочу поделиться своим опытом («тестовый проект»).

Постройка собственного дома (особенно, если еще и своими силами) — крайне объемный кусок информации, поэтому я свое повествование буду вести больше про ИТ-системы (мы же все-таки сейчас на Хабре, а не на ФХ, хотя там тема тоже есть).

Предыстория

Мы уже довольно давно перебрались из мегаполиса «поближе к природе». Таунхаус (наш выбор на тот момент) казался идеальным вариантом — уже не квартира в многоквартирном доме, но еще не загородный дом — идеальный «тест на загородную жизнь». При этом свой «клочок земли» и все центральные коммуникации, два этажа и никаких проблем с парковкой.

Но довольно скоро мы поняли, что «загород» — нам отлично подходит, а вот наличие «близких соседей» — нас не устраивает.

Начались долгие и кропотливые поиски подходящего участка (это вообще отдельная тема — столько нюансов), но «кто ищет, тот всегда найдет». Нашли (25 соток, ЛПХ, 3 фазы (15кВт)). Купили.

И вот тут началось…

Купить и оставить участок «как есть» — это не про нас. Начали его осваивать потихоньку — удалили лишние деревья, организовали въезд, построили забор (все своими силами, денег-то не осталось после покупки участка)…

Сразу было понятно, чтобы строить дом — нужно продать таунхаус. Процесс продажи — очень небыстрый (загородная недвижимость — это очень сложно).

Чтобы было «не скучно» решили построить небольшой гостевой домик, который в дальнейшем можно было бы использовать вместо съемной квартиры на время строительства основного дома и после постройки дома как «кабинет вне дома со всеми удобствами» (ну и как гостевой дом тоже, конечно:)). Заодно на нем опробовать технологии строительства и сделать «тестовый» умный дом.

Стройка

Поскольку этот домик — «гостевой» и является «разминкой» перед стройкой основного дома, то решили его строить по каркасной технологии (северо-американский вариант).

Выбор технологии строительства был сделан на основании двух гипотез: «быстро» и «дешево».
Постулат «быстро» — да, правда (при условии достаточного финансирования), а вот «дешево» — совсем не оправдался («хорошо дешево не бывает» — если все делать правильно по технологии и «для себя», то получается совсем недешево).

Сегодня домик выглядит вот так:

Цоколь еще не доделали — вот снег растает и все подсохнет, тогда и займемся им.

Кратко про инженерные системы домика:

Принудительная приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла.
Отопление — (только) электрические теплые полы.
Холодное водоснабжение — скважина.
Горячая вода — от электрического бойлера.
Канализация — ЛОС.
Кондиционирование — сплит-система (пока не установлена, но все необходимые магистрали проложены на ранних этапах стройки).

Собственно, при самой стройке ничего «ИТ-интересного» не происходило — нормальный строительный процесс (хотя вру: когда на участке еще даже не было временного туалета, уже была проброшена оптика, стоял роутер и запущена система видеонаблюдения).

Если интресует сам процесс стройки — вот моя тема на ФХ.

По своему (уже состоявшемуся) опыту — продумывайте все свои системы на несколько итераций вперед, чтобы не забыть сделать все нужные «закладки» («гильзы» для ввода кабелей, продумывайте где будет стоять различное оборудование и сколько его будет; прикидывыйте, как пройдут трассы и т.п. — это потом существенно облегчит жизнь, когда дело дойдет до инженерных систем). Подумать о «плане Б» — тоже не помешает (лучше иметь 1-2 запасных варианта, чтобы в случае чего можно было оперативно переиграть решение).

Маленький (тестовый) домик позволил реализовать и опробовать тот подход, который сложился в голове за последние 6-8 лет жизни в таунхаусе (где застройщик фактически все инженерные системы сделал за меня, и это накладывало определенные ограничения на систему «умного дома» (УД), которую я медленно, но верно испытывал на своей «прекрасной половине»):

— Перестань издеваться надо мной: я не знаю, как пользоваться выключателями — они разные на разных этажах — тут надо нажать, а тут — прислонить палец.
— Если свет еще раз ночью зажжется, я вырву что-нибудь с корнем!
— Ты меняешь выключатели быстрее, чем я успеваю к ним привыкнуть!
— Зачем нам голосовое управление? Я этим пользоваться не буду!

Поскольку тут у меня уже не было никаких ограничений (в виде застройщика) — все системы делались так, как считал необходимым.

В результате вся электрика была сделана слегка нетрадиционным образом: в доме нет ни одного «классического» выключателя и вся проводка сделана «звездой» с центром в электрическом щитке.

Выглядит это вот таким образом:

Кровь, кишки…Щиток — «маленький», всего-то на установку 120 стандартных модулей (и это для домика, общая площадь которого — около 30м2).

Но после установки всего необходимого оборудования он уже совсем не кажется избыточным по объему:

Топология «звезда» позволила в электрическом щитке расположить управляемые блоки, и теперь можно «рулить» любым «лучем» по своему желанию (как «рулить» — это отдельная тема, об этом чуть дальше).

Конечно, не все нагрузки требуется коммутировать через управляемые модули. Часть оборудования идет через обычные «автоматы» (холодильник, плита, «серверная» (ага, мы же не будем «стрелять себе в ногу»), стиральная машина и т.п.)

Пока шла стройка и занимались отделкой — с электрического ящика снял дверцу и банально пальцем тыкал в нужную кнопочку чтобы включить ту или иную цепь.

Вообще, если честно, то я несколько излишне усложнил систему — сейчас, после нескольких месяцев эксплуатации, вижу, что можно было сделать чуть-чуть проще (некоторых потребителей, которых я разделил для возможности раздельного управления — объединить в группы), но в целом — подход себя полностью оправдал и позволил решить все возникающие задачи.

Когда уже почти все было готово — дома начала разворачиваться настоящая ИТ-инфраструктура:

Роутер mikrotik (резервный канал через LTE, vpn, capsman, мониторинг и все такое).
Две различные WiFi-сети — физически разные точки доступа (одна сеть для IoT-устройств, другая — для обычных пользователей (вообще для «обычных» пользователей — две сети: 2.4 и 5ГГц), надо бы еще одну «гостевую сеть» поднять…).
Сервер домашней автоматизации («сердце» «умного дома»).
NAS Synology.
Бесперебойники …

Большая часть «железа» уже была в наличии и переехала из таунхауса.

А вот тут уже начинается «ум» дома.

Все перечислять — будет очень долго, но суть везде одна и та же — система «сама» обнаруживает и реагирует на какие-то события/параметры без участия человека. Приведу некоторые очевидные (и не очень) сценарии, которые подверглись автоматизации:

«Он сам пришел» ©

Климат

Режим «день/ночь» (с удобным управлением, как графиком, так и желаемыми уровнями нагрева/охлаждения).
Если хозяева уехали — перевести систему в «ночной режим» для экономии электричества.
Термостат для управления теплым полом (т.е. задается не только комфортная температура теплого пола, но и желаемая температура в помещении).

Освещение

Все уехали — погасить свет в доме.
В темное время суток в санузле включить свет при обнаружении движения (ночью свет НЕ ВКЛЮЧАТЬ, дабы «не разбудить» ;)).
В прихожей ночью включить ночник при обнаружении движения.
Имитация обычной «световой активности» хозяев в их отсутствие (при необходимости).
При возвращении хозяев в темное время суток — включить «приветственный» свет на веранде и в прихожей (последнее — по датчику открытия двери).

Электричество

Если все уехали — выключить «ненужные» розетки (не надо помнить, «выключил утюг или нет?»). По возвращению хозяев — «вернуть как было».
Включить электрический полотенцесушитель на 2 часа, если влажность в санузле поднялась выше 70% (кто-то пошел в душ и точно будет сушить полотенце после этого).
Выключить греющий кабель в подводящей водопроводной трубе, если температура на улице выше 5 градусов.

Безусловно, это только «верхняя часть айсберга» по приведенным подсистемам, а есть же еще другие области (такие как «Охрана», «Информирование» и т.п.).

Кто-то может сказать, ну и зачем тут городить «умный дом» — достаточно накупить в леруа мерлен (оби, кодин терра, к-раута — нужное подчеркнуть) датчиков движения, термостатов и т.п. — и решить те же задачи (пусть и не так изящно). И в чем-то будет прав, но если делать по-умному, то возможно «двойное» использование одних и тех же вещей. К примеру, датчик движения в прихожей можеть быть «активатором» ночника, когда хозяева дома и «датчиком движения» для охранной системы (когда хозяев нет). Да и «аппетит приходит во время еды» — я уверен, что еще далеко не все возможные сценарии выявлены и автоматизированы.

Кстати, «прекрасная половина» теперь является активным «паровозом» в процессах автоматизации, причем, уже в формулировках:

— А почему у нас до сих пор автоматически не… (далее следует словесное описание какого-то сценария) ?

Так с выключателями-то что?

Несмотря на то, что дома нет ни одного физического выключателя (рубильники и кнопки в электрическом щитке не считаем), никаких сложностей с включением/выключением не возникает.

И происходит это потому, что свет можно включить следующими способами:

Беспроводной выключатель («беспроводная кнопка»), который наклеен на стене в удобном месте (там же, где должен был бы быть «простой» выключатель).
«Привет, Siri! Включи люстру» (говорится Apple Watch, MacBook, iPhone/iPad).
«Hey, Google! Turn on lights in the kitchen» (можно просить как андроид-телефон, так и «умную колонку» — у меня Google Home Mini).
«Alexa, turn off light in the living room» (Echo Dot от Amazon).
Приложение Home (iPhone/iPad/MacBook/AppleWatch).
Приложение на умных часах.
Приложение на андроид-телефоне/планшете.
… (Наверняка еще что-то забыл 😉

Т.е. несмотря на отсутствие выключателя — его функции доступны и способов «коммутации» куда больше, чем при использовании классического решения.

Естественно, все работает как локально (внутри дома), так и удаленно (главное, чтобы интернет был).

Google Assistant и Amazon Alexa — на текущий момент не владеют «великим и могучим», но вот со стороны Google ситуация, думаю, скоро изменится — в «бета-режиме» колонка уже довольно сносно распознавала русский и говорила на нем, правда, на русском не работало управление умным домом, но это наверняка временные трудности.

Интеграция

Дальше становится еще интереснее — границы между системами потихоньку начали «размываться».

Система видеонаблюдения -> УД

К примеру, у меня (пока) есть одна капризная IP-камера, которая может «отвалиться» в любой произвольный промежуток времени — раньше для нее было настроено правило, что она раз в сутки самостоятельно перезагружалась. Так она умудрилась уйти на перезагрузку и не вернуться. Конечно, это произошло, когда я был в нескольких тысячах километров от дома…

Так эту ситуацию я оставить не мог.

Придумалось следующее решение: у Synology в системе видеонаблюдения не так давно появилась возможность использовать запросы во «внешние» системы.

Настроил простое правило «если потеряно соединение с целевой камерой — отправить запрос в систему умного дома, чтобы последний перезапустил камеру по питанию» (банально передернул питание PoE-инжектора с помощью «умной розетки»).

Вуаля! Работает! Регулярную самостоятельную перезагрузку камеры — заблокировал за ненадобностью.

Правильнее было бы конечно…

… поменять PoE-инжектор на нормальный PoE-коммутатор и там задать правила, по которому запустить «Power Cycle» для конкретного порта, но это будет позже…

Кстати, ровно по этому же принципу можно сделать камеру видеонаблюдения — «датчиком движения» в системе УД.

УД -> Видеонаблюдение

Другая задача — иллюстрирует взаимодействие «в обратную сторону»: когда хозяева дома — отключить камеры видеонаблюдения, расположенные внутри домика (камеры внутри установлены поскольку мы любим путешествовать: приятно откуда-то издалека «заглянуть домой» и убедиться, что там все хорошо и подсмотреть, что робот-пылесос работает, а не забился куда-то в угол и отлынивает;)).

В этой задаче уже «умный дом» (на основании geo-данных) определяет, есть ли кто из домочадцев «поблизости» и если это так — инициирует переход системы видеонаблюдения в «Home Mode», при котором часть камер отключается.

Анализ данных

Ни одна серьезная система не обходится без датчиков (абсолютно разного типа) и системы хранения их данных — вот тут появляется возможность многофакторного анализа.

К примеру, в какой-то момент в домике обнаружилась одна неприятная вещь — низ окон начинал «потеть», конденсат обнаружился и на торце входной двери (обильный конденсат). Стали искать причину — поиск по форумам, применение каких-то превентивных мер — не давали результата. А оказалось все просто — достаточно было глянуть на показания датчика влажности в комнате — влажность в какой-то момент повысилась процентов на 10-15 от обычного состояния. С новыми данными решение искать стало проще — на ФХ в теме про вентиляцию предположили, что это последствия наличия «перетекания» воздуха внутри блока рекуператора, которое приводило к превышению «приточки» над «вытяжкой». Другая возможная причина этого — засорившийся фильтр внутри системы вентиляции.

Оказалось, что это именно так: замена фильтров и проклейка пары критичных мест уплотнительной лентой в блоке рекуператора полностью решили нашу проблему — конденсат везде пропал (и влажность вернулась к обычным значениям).

Так же интересно смотреть на реакцию системы при изменении параметров автоматизации: например, как скажется изменение значения термостата в контуре теплого пола на его электрическое потребление?

Но, к сожалению, на текущий момент времени на анализ практически нет, но данные копятся…

Если честно, то уже хочется какие-то вот такие вещи отдать на откуп ИИ 😉 — пусть анализирует и подсказывает наиболее оптимальные значения.

Жаль, что пока это только из области фантастики.

Оборудование и ПО

В этой статье я умышленно обхожу какие-то технические детали и не даю конкретных рекомендаций по железу и софту (хотя и это могу, конечно) — это не очень важно, главное — принципы (которые можно применить практически на любой современной системе с разной степенью удобства реализации).

Для меня в «умном доме» важны следующие вещи:

Независимость процессов автоматизации от внешних «облаков» (все автоматические процессы должны работать даже при отсутствии доступа в интернет).
Вариативность оборудования (не ограничивать себя только изделиями только одного производителя — необходимо иметь возможность интегрировать устройства разных вендоров между собой).
Разнообразные способы управления (веб, приложения, голосовое управление (Siri, Google Assistant, Amazon Alexa) — кто знает, каким образом в реальной жизни (и реальный момент времени) будет удобнее воспользовться?).
Гибкость построения различной автоматизации (развитый скриптовый язык сценариев — чтобы эта мелочь не могла омрачить «полет фантазии» в описании процессов).
Актуальность состояний внутри системы (когда я только-только начинал «погружение в тему», часть устройств была вообще без обратной связи (livolo, например), потом появилась обратная связь (со сменой устройств, конечно), но частенько актуальность статусов была под большим вопросом — приходилось проверять).
Минимальные задержки (время от подачи команды/«нажатия кнопки» до видимой реакции системы должно быть как можно меньше, чтобы это не вызывало временного дискомфорта от эксплуатации).
Предсказуемость и стабильность (никаких несанкционированных «барабашек», включающих/выключающих свет (особенно ночью;)) быть не должно).

Безусловно, любая система УД (да и любая критичная ИТ-система) должна бекапиться и резервировться (вообще не мне вам об этом говорить;)).

Заключение

Вообще говоря «переосмысление» — не совсем правильное слово в названии, скорее это «развитие»: за последние 6 лет с того момента, как я написал:

Для меня «умный дом» — это когда находится какая-то проблемная область в обычной домашней жизни, для нее делается какое-то решение, которое начинает работать без участия человека и позволяет забыть эту проблемную область как минимум надолго, а в идеале — навсегда.

мое мнение не поменялась. Принцип остался прежним, просто системы стали более сложными и интересными, аппаратное обеспечение поменялось (несколько раз), сфера влияния и зона ответственности «умного дома» увеличились.

P.S. а таунхаус мы продали и готовимся к стройке основного дома…

habr.com

Умный дом. Мозги / Habr

Когда все провода проложены, выключатели установлены, электрический щиток сделан (все это описано в первой части), то можно приступать к самому интересному — программированию контроллера. Так как я использовал не специализированный контроллер для умного дома, а контроллер из промышленной автоматизации, то программировать приходилось с чистого листа — есть входы, есть выходы, все остальное нужно программировать — что делать по нажатию на кнопку (выключатель без фиксации), как запрограммировать диммер, сценарии и т.д.

Но обо всем по порядку. Изначально архитектура моего умного дома включала следующие компоненты:

промышленный контроллер ОВЕН ПЛК110-32 (главный мозг)
модуль аналогового вывода МУ110-6У (используется для управления диммерами)
модуль ввода аналоговых сигналов МВ110-8А (добавился позже для снятия показаний с датчиков).

Все это вместе связано по RS-485 и проколу Modbus RTU. Основной контроллер подключен к Ethernet для связи с внешним миром.

Для управления с телефона изначально я использовал Iridium Mobile, которые мне любезно предоставили производители (да-да, использование служебного положения в личных целях!). В последствии я его заменил на веб-сервис на базе Node JS. Также позже добавилось беспроводная часть на базе z-wave. Про все это я планирую написать отдельно, а пока возвращаемся к нашим овцам.

Программирование контроллера осуществляется в среде CoDeSys, которая поддерживает 5 специализированных языков, из которых я освоил два — FBD (Язык функциональных блоков) и ST (Pascal-подобный язык). Собственно, изначально я думал довольствоваться только FBD, так как программирование на этом языке выглядит как составления диаграмм в редакторе.

Так вот выглядит в FBD подпрограмма (или правильнее функциональный блок) обработки выключателя в коридоре. Кроме включения и выключения света в коридоре этот выключатель используется для выключения света во всей квартире. Одиночное нажатие переключает свет в коридоре, а длительное нажатие (1 сек) активирует команду погасить весь свет.

По мере добавления новых и новых функций и возможностей, я пришел к выводу, что язык функциональных диаграмм вовсе не такой уж удобный — получается громоздкий код, программирование идет медленно, а отлаживать очень неудобно. Поэтому постепенно я переключился на язык ST и к языку FBD больше не обращаюсь.

Для сравнения вот так вот выгляди кусок функционального блока диммера на языке ST (согласитесь, совсем другое дело!):

Раз уж речь зашла про диммер, то про него нужно рассказать особо. Как оказалось, совсем не просто найти подходящий диммер (железо) для умного дома. Всевозможные беспородные варианты я не рассматривал, так как вся базовая функциональность должна быть реализована на проводных технологиях — об этом я уже писал ранее. Ценник на диммеры, которые мне попадались меня не радовал. Плюс нужно было обеспечить совместимость с моим умным домом. Вначале я остановился на INSYTE LDD-400D, с управлением по ModBus, что позволяло подключись его напрямую к контроллеру без дополнительных модулей, но знакомые, которые его использовали в своих проектах, как-то не очень хорошо о нем отзывались, и в результате я решил вопрос с диммером так — поставил твердотельное реле.

Реле управляется (через модуль аналогового вывода) сигналом 0-10В и выдает на выходе 10-220В соответсвенно. Обратите внимание на то, что минимальное напряжение на выходе у твердотельного реле не 0, а 10В — при таком напряжении спираль у лампа накаливания заметно светится. Эта проблема решается так: в цепи кроме твердотельного реле стоит и обычное промежуточное (механическое) реле, а на программном уровне, когда нужно полностью погасить свет контроллер выключает промежуточное реле и разрывает цепь.

Вторая сложность с организацией диммирования света — это как сделать удобный интерфейс с учетом того, что в качестве управления у меня используется обычный выключатель без фиксации.

Первый вариант интерфейса выглядел примерно так (сейчас уже не помню точно):

короткое нажатие — включение или выключение света (включался свет на последнем уровне яркости)
долгое нажатие при включенном свете — плавное уменьшение яркости, а потом проходя через ноль увеличение
долгое нажатие при выключенном свете — плавное увеличение от нуля
двойное нажатие включение света на полную яркость.

С этим вариантом я жил несколько месяцев, но потом пришел к выводу, что он все-таки не очень-то удобен и чаще всего используются только 3 режима — свет включен, свет выключен или свет включен на минимальную ярость. Поэтому я реализовал более простой дискретный вариант (который остается до сих пор):

короткое нажатие — включение/выключение света (включается на полную яркость)
длинное нажатие — включает свет на 25% яркости и переводит в режим диммера;
каждое следующее нажатие переводит на следующую ступень +25%. Выход из режима диммера — по таймауту.

Как я уже говорил в предыдущем посте, управление одиночными кнопками без фиксации — все-таки не лучшее решение. Кроме примера с диммером, который я только что привел, я еще реализовал сложный сценарий включения света в гостиной. Мы предпочитаем не использовать верхний свет в гостиной и сразу включаем настольную лампу и подсветку в шкафу. Я автоматизировал этот процесс и сейчас управление светом в гостиной выглядит так:

одно нажатие (если лампа выключена) — включает лампа и подсветку
одно нажатие (если лампа включена) — включает или выключает верхний свет
одно нажатие сразу за вторым (когда выключился верхний свет) — гасит настольную лампу
длинное нажатие — выключает весь свет в комнате

Первые два пункта этого сценария — очень подходят с точки зрения модели поведения. Последний пункт сделан по аналогии с коридором. Третий пункт весьма спорен и не используется. Проблема заключается в том, что семья с ворчанием, но придела этот сценарий, но вот ни один гость со светом не справится. Поэтому для сценариев нужны либо сенсорные панели, либо многофункциональные кнопки.

В системе CoDeSys есть возможность сделать визуализацию и панель управления. ПЛК110 не поддерживает веб-интерфейс, поэтому визуализация работает только в самом комплексе CoDeSys.

Вот так вот выглядит техническая панель управления моим умным домом. Техническая, потому что в повседневной жизни ей никто не пользуется. За одним маленьким исключением — эта панель служит удаленным интерфейсом для управления умным домом. Если мне надо что-то сделать удаленно, то я захожу через TeamViewer на домашний сервер и использую эту панель. Такая необходимость возникает очень редко, поэтому настраивать удаленный доступ для веб-сервиса я даже не стал.

В заключение плюсы и минусы.

Плюсы:

Надежность — решение зарекомендовало себя очень хорошо (все-таки оно построено на компонентной базе, которая используется для промышленной автоматизации). За все время не было ни одного (!!!) сбоя. Даже после скачков напряжения, система запускалась без каких-либо проблем.
Более низкая цена по сравнению с системами домашней автоматизации (уверен, можно найти вариант решения еще более дешевый, но меня вполне устраивал текущий бюджет и дальнейшее снижение цены для меня было не принципиальным).

Два самых больших недостатка на мой взгляд:

программировать нужно все самостоятельно и решение оказывается неотрывно от создателя
сопряжение с внешним миром по протоколу Modbus TCP — в результате архитектура решения стала достаточно избыточной и по факту сейчас у меня в системе умный дом задействовано три контроллера (но об этом в следующий раз)

Как я уже говорил в первой статьей, сейчас бы я более внимательно посмотрел в сторону альтернатив, но, если вдруг кому-то захочется изучить это решение, то исходный код, сделанный в среде CoDeSys, я выложил на github. (только будьте, пожалуйста, снисходительны к качеству кода.

В следующих частях — управление с телефона и беспроводные решения.

habr.com

Система Умный дом в квартире

Привычное мнение – умный дом это слишком сложная технология, слишком дорогое оборудование, система с множеством ненужных функций.

Более логичный подход – посмотреть на домашнюю автоматизацию с позиции энергосбережения, безопасности, личного комфорта.

Что такое система «умный дом»?

Так называют интегрированное в одно целое управление системами жилья:

отоплением,
освещением и электропитанием,
водоснабжением,
вентиляцией, кондиционированием,
видеонаблюдением,
охранно-пожарной сигнализацией,
работой аудио- и видеооборудования,
удаленные мониторинг, информирование и управление с помощью мобильных устройств.

Но система «умный дом» в квартире – не только взаимосвязь и контроль всех приборов и коммуникаций. Это механизм, способный самостоятельно распознавать конкретные ситуации и отвечать на них по предварительно заданному алгоритму. Возможности умного дома широки, главное, грамотно ими воспользоваться.

Функционал умного дома в городской квартире

Задачи автоматизации в частном доме распространяются на характерные для данного типа жилья моменты: управление уличным освещением, безопасностью периметра, въездными и гаражными воротами, поливом газона.

В квартирах список функций ограничивают наиболее востребованными:

Климат-контроль.

Работа кондиционеров, вентиляции, радиаторов, теплых полов настраивается так, что в каждой из комнат можно задать собственный температурный режим и поддерживать его по умолчанию. Включение/выключение оборудования автоматизированы по расписанию, уровню влажности, данным датчиков присутствия. Сюда же входит управление водонагревателями.

Регулирование освещения.

Всеми источниками (центральными, локальными, скрытой подсветкой) и дополнительными средствами (регулирующими насыщенность диммерами) умный дом в квартире управляет с одного устройства дистанционно. С помощью прописанных сценариев («утро», «вечер», «рабочий кабинет», «кинотеатр») светильники объединяются в независимые рабочие группы.

Удаленное закрытие дверей.

По опросам владельцев, которые установили систему умный дом у себя в квартире, возможность удаленно контролировать состояние дверных замков на входной двери – одно из главных преимуществ технологии. Возвращаться или мучительно вспоминать целый день, закрыл ли ты квартиру перед уходом, не придется.

Мультирум, телекоммуникации.

Аудио- и видеосигналы распределяются по квартире, слушать или смотреть треки можно в любой зоне. Из любой комнаты можно отдавать команды проигрывателю (включать/выключать, настраивать громкость, выбирать композиции). То же происходит с телевизионным сигналом (спутниковым, эфирным) и цифровыми потоками (интернетом). Поступивший с домофона звонок и изображение можно воспроизвести на любом устройстве внутри квартиры.

Домашний кинотеатр.

Представляет собой комплекс связанных между собой проигрывателей, ресиверов, акустических систем и проекторов с автоматическим управлением.

Дополнительные опции

Если выше речь шла о функциях, которые выбирают большинство владельцев квартир с «умным домом», то сейчас коснемся характеристик более индивидуальных. Их наличие связано с личными предпочтениями пользователей.

Датчики движения.

Свет в помещении включается, реагируя на установленные датчики присутствия. При этом целевым объектом является именно человек, передвижение собаки или кота программа игнорирует и экономит электроэнергию.

Голосовое управление.

Умный дом в квартире позволяет включать стереосистему, кофемашину, электрочайник, освещение, запускать стиральную машину или закрывать шторы с помощью голосовых команд.

Режим «Отпуск».

Жилье переходит в состояние ожидания, уменьшая расход электроэнергии на поддержание системы. Возможна имитация присутствия хозяев: по заданной программе в разных комнатах включаются и выключаются светильники.

Управление шторами, жалюзи, окнами.

Для кого-то проще и быстрее самостоятельно подойти к окну и задернуть портьеру, чем искать планшет, чтобы отдать дистанционную команду. Зато эта функция выручает в индивидуальном режиме для просмотра фильмов, когда нажатием одной кнопки запускается целый комплекс операций: сдвигаются шторы или жалюзи, приглушается освещение, разворачивается экран, включается проектор. Без автоматики умного дома в квартире потребовалась бы совершить массу телодвижений.

Кормление домашних животных, полив растений.

Можно прописать сценарии (алгоритм действий), при которых по времени или степени влажности грунта срабатывает орошение цветов, по суточному графику – подача корма в аквариум или в кормушку кошки. Когда хозяева подолгу отсутствуют, это очень удобно.

Режим «Кто пришел».

Через ID-код ключа или идентификатор смартфона система распознает, кто из домочадцев заходит в квартиру, и активизирует индивидуальный сценарий: включает кофеварку, накопительный водонагреватель в ванной комнате, телевизор на заданном канале и т.п.

Преимущества умного дома в квартире

Энергосбережение.

Система программируется на минимальное потребление ресурсов за счет оптимизации их использования. Инженерные коммуникации служат дольше, а экономия средств для владельцев составит от 30 до 40%.

Безопасность.

Системные датчики и сенсоры контролируют состояние внутридомового оборудования и срабатывают на предотвращение и устранение коротких замыканий, утечек газа, воды, возгорания.

Простое управление.

Способы коммуникации с системой «умный дом» в квартире – пульты ДУ, планшеты, сенсорные экраны, смартфоны, традиционные клавишные переключатели. Выбирают наиболее удобный.

Механические действия заменяются автоматикой: температура, влажность, освещение поддерживаются на заданном уровне, электроника управляется дистанционно, индивидуальные сценарии операций пишутся под конкретного человека. Для людей с ограниченными возможностями система «умный дом» – ценный помощник.

Умная экономия

По сравнению с неавтоматизированным жильем средняя сумма в коммунальной квитанции за умную квартиру ниже на треть.

Ежедневная экономия складывается из рациональной настройки энергопотребляющих устройств: водонагревателей, освещения, кондиционеров. Они переходят на уменьшенную мощность или совсем отключаются, когда перестают использоваться, например, в ночное время или когда хозяева на работе.

Умный дом в квартире включает теплые полы или радиаторы с помощью программы климат-контроля только в двух случаях: когда уровень температуры в конкретной комнате опустится ниже заданной или когда датчики движения показывают, что в помещении находится человек. В итоге система обогрева не работает впустую и не перерасходует энергию на отопление комнаты, где и так жарко.

Подобным образом можно настроить освещение.

Светильники включаются при сигнале от датчиков движения и выключаются, если человек выходит из комнаты или квартиры. Приборы на автомате переходят в режим сниженного энергопотребления, когда в помещении никого нет.

Умный дом в квартире позволяет настроить приоритетный выбор нагрузок, программно отключать неприоритетные нагрузки, если превышен лимит энергопотребления.

Управляющее приложение ведет детальную статистику по потреблению энергии единичными устройствами и квартиры целиком. Можно сравнить данные с предыдущим месяцем, подкорректировать работу приборов, чтобы уменьшить расходы.

Программируемая защита

Умный дом, реализованный в квартире, совмещается со штатными противопожарной и охранной системами, оснащается собственными датчиками протечек газа и воды, задымления, видеокамерами, домофоном.

Отслеживание протечек подразумевает автоматическое отключение сломавшейся сантехники, подача воды на аварийный участок полностью перекрывается. Технология не позволит затопить собственное жилье и этаж ниже. Плюс в течение нескольких секунд отключаются все электрические приборы.
К домофону всегда имеется онлайн-доступ; при поступившем вызове изображение с внешней камеры выводится на телевизионный экран, останавливая на паузе просмотр фильма. Видеокамеры также интегрируются с режимом «Мультирум».
Умный дом в квартире – это возможность дистанционно управлять входными замками, контролировать открытие дверей, регистрировать приход/уход в специальном журнале, устанавливать электромагнитные, биометрические запоры.
Режим имитации присутствия хозяев реализуется сценарием освещения: контроллер по очереди включает светильники в комнатах.

У владельца всегда есть онлайн-доступ к данным о состоянии помещений, отдельных устройств. В случае аварии он получает оповещения. В комплексе с удаленным управлением эти технологии повышают для жилья степень безопасности.

Доступное управление

От реализации системы «умный дом» в квартире многих отталкивает мысль: это слишком сложно в эксплуатации. Задача грамотных интеграторов – по максимуму упростить управление. Основная часть операций реализуется по принципу «одной кнопки», одного нажатия на командном устройстве.

Настенный сенсорный экран — обычно главный элемент управления.
Клавишные панели устанавливают вместо традиционных термостатов, выключателей.
Универсальный пульт заменяет собой несколько пультов от медиасистем.
Обратную связь и удаленный контроль обеспечивает мобильное приложение с индивидуальным интерфейсом.

Возможность управлять системой одной кнопкой возникает за счет двух принципов, на которых строится конфигурация умного дома в квартире:

объединение оборудования в группы: климат-контроль, освещение, мультимедиа;
гибкая настройка сценариев, активирующих устройства как по отдельности, так и группами, инициирующих операции с помощью одной команды.

Прописанные в системе автоматические режимы задают базовые настройки, устройства работают по умолчанию, т.е. без необходимости постоянной ручной регулировки.

Персональный комфорт

По опросам потребителей это один из главных поводов интегрировать в квартиру систему «умный дом». Уровень освещения, температуру, влажность можно настроить под личные предпочтения в любом отдельно взятом помещении, плюс связать их характеристики с уличной температурой и временем суток.

Включение режима домашнего кинотеатра позволит спокойно отправиться на кухню за кофе, за это время автоматика сама активирует технику, приглушит освещение, закроет шторы. Лежа вечером в постели, можно через мобильное приложение проверить, заперта ли входная дверь и погашен ли везде свет.

Вопросы, которые нужно обсудить с установщиком «умного дома»

Чтобы реализовать проект технически грамотно и учесть все пожелания владельцев, важно обратить внимание на следующие моменты.

Если он только начался или планируется, значит, остается техническая возможность проложить электрический кабель, главный элемент в домашней автоматизации. Когда же электрика уже проложена, стены и потолок отделаны, а пол залит, тогда умный дом в квартире будет работать не на проводной системе, а с помощью радиошин.

Изучение дизайн-проекта.

Технология умного дома строится на управлении электрикой, и для ее разработки нужно знать число помещений в квартире, место размещения радиаторов, кондиционеров, групп светильников и пр. Все эти характеристики содержит дизайн-проект. Основываясь на описании и параметрах конкретного объекта, интегратор предложит работоспособную конфигурацию.

Какие функции понадобятся.

Здесь нужно подумать, какие привычные действия можно было бы упростить: какие пульты можно объединить, какими операциями хотелось бы командовать дистанционно, где можно установить один выключатель вместо трех, в каких случаях отопительные приборы должны включаться автоматически. Важно представить желаемый результат, а техническое решение задачи возьмет на себя интегратор.

Какие командные панели использовать.

Речь не только о типе управляющего устройства (планшет, смартфон, сенсорный экран), но и о внешнем виде. Система «умный дом» в городской квартире может работать по открытому или закрытому протоколу.

Конфигурации с открытым протоколом имеют разнообразный дизайн управляющих панелей: цветные сенсоры из стекла, ультрасовременные термостаты, кнопки с кристаллами Сваровски, экраны для классических апартаментов. Закрытый протокол предложит ограниченный набор оформления.

Умный дом в городской квартире – современное технологичное решение: повышение уровня безопасности, комфорта, энергосбережения.

Если вы решили автоматизировать системы домашнего жизнеобеспечения, команда специалистов «ТопДом» разработает и реализует дизайн-проект с учетом поставленных задач, технических возможностей и выделенного бюджета.

www.topdom.ru

Домашняя автоматизация

Больше не нужно искать пульт или вставать с дивана, чтобы отрегулировать жалюзи. Контроллер домашней автоматизации решит все эти проблемы. Установка системы автоматизации улучшает систему обитания, заменяя некоторые телодвижения пультом, который в руках хозяина способен выполнить практически все пожелания, касающиеся управления. Система умный дом берет в подчинение все домашнее оборудование и по одному нажатию на пульт управления выполняет включение, выключение и другие функции.

Домашняя автоматизация – Умный дом

С каждым годом программа умный дом набирает все большую популярность, а трудолюбивые специалисты стараются улучшить ее и настроить ее на легкое управление. Домашняя автоматизация помогает дистанционно управлять шторами, светом, кондиционером и прочей техникой. Также, пульт управления может находиться как на стене в виде сенсорной панели или находиться в устройстве, например, IPod, IPad и прочих.

Управление домом посредством пульта – это то, что необходимо в каждом доме. Ведь так приятно просыпаться не под раздражающий звук будильника и от ярко светящего в глаза солнца, а от звуков природы, при этом в медленно наполняющейся светом комнате. Все ежедневные дела могут начинаться с любимой музыки, достаточно лишь внести соответствующие поправки в систему управления. С умным автоматизированным комплексом больше не нужно бегать по всему, выключая освещения и другие приспособления, достаточно, выходя из дома, нажать на сенсорную панель системы управления и все сделается за вас.

Умные системы автоматизации для дома

Такая система упрощает жизнь, предоставляя возможность управлять домом при помощи специального пульта. Автоматизированное управление домом позволяет на расстоянии:

задавать определенные режимы освещению;
придавать определенное положение шторам, жалюзи;
включать и выключать кондиционер, теплоснабжение и другое оборудование.

Все, что нужно теперь находиться под рукой, в пределах досягаемости. Управление производиться посредством сенсорной панели, которая способна выполнять заданные работы любого приспособления ежедневно в определенное время. Таким образом, можно отрегулировать включение освещения или установить время работы кондиционера. В качестве пульта могут использоваться устройства, которые работают на платформе Android и выпущенные компанией Apple.

Преимуществ у системы домашней автоматизации масса. Они заключаются не только в удобстве управления домом, ведь такая система позволяет сэкономить на электроэнергии. За счет того, что освещение и другие приспособления будут работать в указанное время и столько, сколько это требуется для комфортного пребывания дома, можно забыть о постоянные переплаты. Все необходимые корректировки легко вводятся, поэтому работа системы может быть налажена на максимальное снижение потребления ресурсов. Установленная система предупреждения, сможет оповестить в случае неполадок или укажет на возможные сбои.

dom-automation.ru

Автоматика для умного дома

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

Умный дом – что это

Элементы умного дома

Как сделать умный дом

«Умный дом»: особенности, плюсы и минусы оборудования для квартиры

Описание системы

Преимущества и недостатки

Как я сделал умный дом своими руками

Система “Умный дом” для квартиры

Как осуществляется управление «умным домом»

Функции оборудования «умный дом»

Типы управления:

Проводные и беспроводные технологии

Протоколы системы автоматизации

Cистема «Умный дом» своими руками

Особенности построения системы

Компоненты комплекса

Умный дом и автоматизация офиса / Unet corporate blog / Habr

Цифровая экосистема умного здания

Перспективы концепции умного дома

Интересные ресурсы и ссылки:

Средства домашней автоматизации. Теория и практика «Умных домов». Часть первая

«Умный дом» — переосмысление / Habr

Предыстория

Стройка

«Он сам пришел» ©

Климат

Освещение

Электричество

Так с выключателями-то что?

Интеграция

Система видеонаблюдения -> УД

УД -> Видеонаблюдение

Анализ данных

Оборудование и ПО

Заключение

Умный дом. Мозги / Habr

Система Умный дом в квартире

Что такое система «умный дом»?

Функционал умного дома в городской квартире

Дополнительные опции

Преимущества умного дома в квартире

Умная экономия

Программируемая защита

Доступное управление

Персональный комфорт

Вопросы, которые нужно обсудить с установщиком «умного дома»

Домашняя автоматизация

Домашняя автоматизация – Умный дом

Умные системы автоматизации для дома

Добавить комментарий Отменить ответ