«Умный дом» своими руками. Что такое технология Умный дом и в чем её основные преимущества Умный дом своими руками в юфо

Наверняка, уважаемые читатели, вас интересует вопрос – можно ли создать умный дом своими руками. Забежим в самый конец статьи и скажем сразу – можно, а если очень хочется, то и нужно. Ведь цена вопроса значительно снизилась. На рынке полно готовых систем, для которых вы можете докупать умные вещи, датчики. Планируя такой проект, вам надо будет решить на базе какой системы вы будете делать умный дом:

1. Xiaomi Smart Home Suite
2. Amazone Echo
3. Ардуино

Сегодня этой системе далековато до того понятия, что мы подразумеваем под умным домом – все еще мало устройств могут быть интегрированы в нее. Несмотря на это, можно надеяться на то, что в ближайшее время список поддерживаемых устройств будет пополняться.

Сейчас в комплект поставки Smart Home Suite входит сам хаб, контроллер, датчики движения и открытия двери, а также универсальная кнопка. Smart Home Suite может управлять немалым числом устройств от Xiaomi и других производителей.

В качестве центрального устройства-хаба имеем довольно крупную “таблетку”, которая подключается к сети электропитания. Есть поддержка управления со смартфона посредством специального приложения. Хаб может подключаться к сети интернет, что позволяет контролировать состояние устройств на расстоянии. Купив Smart Home Suite, вы сможете управлять телевизорами Mi TV , колонками, смарт-лампами, увлажнителями воздуха и другими приборами.

Smart Home Suite, который избавит от создания умного дома своими руками, обойдется примерно в 4000 рублей, что недорого, учитывая комплект поставки и возможности. И все же это устройство от Xiaomi далеко от понятия «умный дом», которое подразумевает более гибкие возможности. Smart Home Suite – это легкий способ автоматизировать работу электрических устройств в доме.

Где купить дешево?

А этот умный гаджет уже разработан поисковым гигантом, который пока в РФ особой популярности не обрел, но все впереди. – это своего рода Google Assistant (тот самый, что «ОК Google »), который получил свой собственный «дом» в виде компактной Bluetooth -колонки. В целом, это аналог Smart Home Suite от Xiaomi , только дороже и с большим потенциалом. Умеет практически то же самое, но выделяется, конечно же, возможностью голосового поиска.

Теперь вам не придется заставлять свой смартфон и Google Assistant находить самую разную информацию, начиная от дня рождения автора «Отцы и дети», заканчивая вопросом, сколько весит слон – просто, сидя на диване, скажите «ОК Google ».

Google Home может управлять различными устройствами пользователя, чтобы тот, таким образом, сделал своими руками свой собственный умный дом с более сообразительным телевизором и системой видеонаблюдения. Совместимых устройств уже сегодня немало (Android -смартфоны, ТВ-приставки, некоторая бытовая техника), а со временем их будет становиться только больше.

Кроме того, Google Home, чтобы действительно походить на умный дом, поддерживает некоторые интересные сервисы. Так, вы сможете попросить у ассистента, чтобы он заказал вам на дом еды или забронировал билет на ближайший рейс, или предоставил прогноз погоды. Также Google Home адаптируется под желания и интересы владельца, запрашивая при первой настройке информацию о предпочтениях и хобби.

Google Home, несмотря на потенциал, сегодня огромными возможностями похвастаться не может. Однако своего пользователя, да и не одного, она уже нашла. Обойдется умная колонка примерно в 130 долларов.

Еще одна свежая разработка американской компании, которая является полным аналогом Google Home. Только вместо Google Assistant у Amazon Echo в качестве голосового помощника выступает «Alexa ». На российском рынке, как обычно, девайс пока не распространен, но со временем ситуация должна исправляться. Amazon Echo может воспроизводить вашу любимую музыку, его можно интегрировать в систему умного дома, чтобы впоследствии управлять различными приборами. Amazon Echo очень прост в настройке и управлении, для чего используется специальное приложение на смартфоне.

Сейчас смарт-динамик выглядит довольно интересно, но, как и предшественники, ограничен в возможностях. Amazon Echo неплохо разбирает команды пользователя, благодаря сотрудничеству с другими компаниями может работать со многими устройствами и системами умного дома. Правда, стоит Amazon Echo дороже ближайших конкурентов – 12500 рублей.

Умный дом на базе

Переходим к решениям для создания умного дома своими руками. , по сути, набор сетевых протоколов, которые при создании умного дома помогают отказаться от проводного подключения оборудования в пользу беспроводного. Немало различных компаний сегодня работает с системами ZigBee, предоставляя как комплекты оборудования, так и отдельные устройства для умных домов. У достаточно много достоинств, начиная со стоимости.

Оборудование для создания умного дома своими руками обойдется гораздо дешевле, нежели готовые системы от известных компаний. позволяет проявить свои таланты, разработав самостоятельно схему умного дома, какую только вашей душе угодно. Помимо этого, система отличается низким потреблением электроэнергии, чего не скажешь про многие другие. Энергоэффективная работа компонентов возможна как раз благодаря протоколу связи, который, пусть и медленный, но не требует много энергии.

Оборудование для систем , как уже было отмечено, разрабатывают самые разные компании, поэтому проблем с поиском контроллеров и датчиков нет никаких. Однако стоит учитывать, что компоненты оборудования от разных компаний могут быть несовместимы, посему предпочтение лучше отдавать устройствам от одного производителя. Оборудование для построение своими руками умного дома на базе можно за относительно небольшие деньги приобрести во всемилюбимых китайских интернет-магазинах.

Умный дом своими руками на базе Arduino

Arduino, как и ZigBee, не является полноценной системой «Умный дом». Это средство, которое этот самый умный дом помогает построить. Ардуино – это комплекс программных и аппаратных средств, который предназначен для построения простых автоматизированных систем и даже роботехники непрофессионалами. В число возможных проектов на входят и умные дома. Аппаратные средства – набор плат, датчиков и устройств, то есть «железо». Программные средства – обеспечение связи аппаратных средств и управления ими.

Arduino имеет полностью открытую архитектуру, что позволяет с ней работать всем желающим, поэтому рынок сегодня завален оборудованием для построения умного дома своими руками. При этом покупка отдельных компонентов обойдется в разы дешевле, нежели приобретение готового решения. Опять же, с Arduino вам открыты огромные возможности по созданию умного дома.

Для системы сегодня можно найти массу устройств и датчиков по очень низкой цене, но будьте готовы к тому, что придется побеспокоиться о подключении всех этих устройств в единую сеть, да и с программным кодом познакомиться нужно будет. В общем, любители сделать что-нибудь умное своими руками, повозиться с платами и средами программирования останутся довольны.

Где купить дешево?

Кажется, еще совсем недавно мы зачитывались произведениями научных фантастов, мечтали вместе с ними и помыслить не могли, что кофеварка будет готовить нам эспрессо во время утреннего моциона, а холодильник - предупреждать о закончившемся молоке. Тем не менее, это случилось: новости о появлении умных гаджетов заполняют сеть, и все, что требуется от нас - не считая платежеспособности, разумеется, - немного разобраться в происходящем.

Давайте будем честны: про умный дом слышал каждый, кто-то даже следит за успехами Xiaomi и Цукерберга, но далеко не все понимают, о чем, собственно, идет речь. Для многих людей концепция Smart Home по-прежнему остается фантастичной и запредельной, а кто-то и вовсе игнорирует ее существование. Наши читатели не из таких, поэтому для вас мы написали ознакомительную статью о сущности явления «умного дома».

Что значит «умный дом»?

Прежде всего давайте разберемся с терминами. Это важно, потому что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» - не совсем равнозначные понятия.

Под «умным домом» (англ. smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс устройств, которые для нашего удобства сами принимают решения и выполняют рутинные задачи по дому. Умный дом формируется в личном домашнем хозяйстве в отдельно взятой квартире: упомянутые выше кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и автоматические двери - все это умный дом. В России в это понятие обычно включают и так называемый мультирум - систему управления мультимедиа устройствами: телевизорами, проекторами, акустическими системами. На Западе разделение терминов «умный дом» и «мультирум» продиктовано рыночными условиями.

А вот термин «умное здание» (англ. smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и подразумевает системы центрального отопления, водоснабжения и безопасности. Как правило, организация «умного» здания - задача застройщиков или членов совета дома. Понятия тесно связаны друг с другом, но расскажем мы только о smart home, причем в российском понимании.

Вехи истории

Какой бы современной ни казалась концепция умного дома, история этого явления начинается с середины XX века - как раз с тех пор, когда о нем впервые заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи - а принцип работы умного дома зиждется как раз на программировании. Конечно, в то время не существовало интернета и облачных сервисов, но громоздкие неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли осуществить задуманное.

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Поначалу дело ограничилось усилиями энтузиастов-изобретателей, которые либо прокладывали по всему дому кабели и монтировали в стены управляющие консоли, либо уже начинали использовать первые компьютеры. Увы, эти идеи не получили отклика у массового населения. Тем не менее, в 1966 году Джеймс Сазерленд запрограммировал компьютер Echo IV на включение приборов по расписанию, а также на связь с датчиками слежения и сигнализации. Появлением самих датчиков мы обязаны братьям Джоелю и Руту Спирам, которые в 1961 году запатентовали свой диммер - прибор, автоматически регулирующий свет. А ведь это времена, когда The Beatles еще даже не подписали свой первый контракт!

Компьютер Echo IV

До массовой реализации еще было далеко, но уже в 1978 году произошел своего рода прорыв, часто называемый рождением современного умного дома: шотландская компания Pico Electronics разработала первый стандарт передачи данных, универсальный для всех приборов домашней автоматизации. Суть стандарта заключалась в создании шины, которой любой производитель мог оснастить бытовой прибор, будь то соковыжималка или пылесос. Это было сродни языку программирования, знакомому всем специалистам, или операционной системе, на которой могли работать все приложения. Подключение осуществлялось через обычные розетки, в дополнение шли модули связи, пульты и даже программы управления для компьютеров. Эпохе стандарта X10 мы обязаны появлением таких привычных нам технологий, как свет, включающийся по хлопку, или автоматически открывающиеся двери.

Появление единого стандарта дало толчок для новых экспериментов и рождению специализированного рынка. Вскоре дело дошло и до нового термина: в 1984 году представитель Американской ассоциации жилищно-строительных компаний впервые употребил выражение «умный дом», впоследствии ставшее общеупотребительным. Для ассоциации создание термина было маркетинговым ходом, что подтверждает интенсивность развития идеи в то время.

К развитию концепции подключилась и Ассоциация электронной промышленности, которая стала инициатором создания другого универсального стандарта. Их протокол под названием CEBus (потребительская электронная шина) был модернизированным X10 и вскоре заменил прообраз на американском рынке.

Первое массовое знакомство людей с концепцией умного дома произошло в 1999 году. И главным посредником стала… компания Disney, выпустившая фильм о компьютеризированном доме, начавшем самостоятельную жизнь.

Кадр из фильма «Умный дом»

В нулевых годах сегмент домашней автоматизации пополняется все новыми компаниями-производителями. Однако настоящей революцией стало появление первого iPhone и других смартфонов. Возможности приложений и аппаратных средств карманных компьютеров побудили инженеров к новым изобретениям: к 2012 году, по данным ABI Research, только в США было установлено 1,5 миллиона систем домашней автоматизации.

Как все работает?

Работа умного дома основана на принципе выполнения команд, причем получать их центральный контроллер может как от человека, так и от датчиков. В первом случае вы просите систему приготовить кофе, включить кондиционер или ослабить отопление, а центральный процессор, обработав команду, отправляет ее нужному прибору. В зависимости от ваших предпочтений, общение с центральным контроллером осуществляется посредством голосовых команд, пульта управления или смартфона.

Во втором случае присутствие человека не требуется. Компьютер либо сообщает приборам команды в определенное время в соответствии с ранее заданными алгоритмами, либо сам принимает решения по показаниям датчиков в зависимости от изменения условий. Например, в системах терморегуляции датчики температуры и влажности сообщают системе данные, а та, в свою очередь, выставляет нужные параметры обогрева, кондиционирования и увлажнения. Еще пример: датчики движения обнаруживают активность в доме, когда ее быть не должно - компьютер воспринимает это как сигнал к включению сигнализации или отправке сообщения охранной службе.

Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi

Вся система умного дома, таким образом, состоит из трех главных элементов:

• датчики, которые воспринимают информацию из окружающего мира;
• хаб, или центральный контроллер, который обрабатывает информацию и принимает решения;
• приборы, которые выполняют прикладные задачи и облегчают наш быт.

Все компоненты системы умного дома могут соединяться друг с другом по проводной или беспроводной связи. Первый вариант кажется более архаичным, однако таким образом система меньше подвержена сбоям. Некоторые производители по этой причине предлагают решения на основе кабельной связи; в их числе AMX, Ctestron, Evika. Радиосвязь, в свою очередь, представляет больше удобств и возможностей, таких как простота установки и удаленное управление. Беспроводная связь подразумевает использование протоколов Bluetooth, Wi-Fi или специальных стандартов, о которых мы расскажем далее в статье. Беспроводные системы автоматизации производят компании Gira, Vitrum, Z-Wave, Jung, Zamel и прочие. Чтобы обеспечить систему надежностью и удобством, некоторые производители (например, Insteon) предлагают комплексные решения на базе проводных и беспроводных устройств одновременно.

Системы умного дома могут быть централизованными или нецентрализованными. В первых управление всеми устройствами осуществляется из единого модуля, что дает возможности построения сложных схем автоматизации. Нецентрализованные системы состоят из автономных цепочек приборов или даже устройств-«одиночек». Такие решения обеспечивают большую безопасность системы.

Технологии умного дома

Что в реальности следует считать умным домом? Дом-робот Била Гейтса за 200 млн. долларов или скромную квартиру с умной системой терморегуляции и освещения? Умный дом - это образное название для всех систем домашней автоматизации, и представленное на рынке огромное количество технологий можно комбинировать и совмещать как угодно в зависимости от нужд и предпочтений. Но давайте все же попробуем привести в порядок это множество.

Системы управления освещением

Управление светом - наверное, самый популярный и доступный формат систем автоматизации дома, сегмент даже имеет свое название - «умный свет». В вашем подъезде, вероятно, уже сейчас установлена лампа, включающаяся при хлопке или движении человека. Основу таких систем составляют диммеры и умные лампы, работающие вместе с датчиками измерения освещенности и присутствия живого объекта.

Приведем примеры основных возможностей «умного света»:

• управление естественным освещением с помощью автоматизации работы жалюзи, штор, ставней и навесов (шторы и карнизы Lutron);
• включение/выключение света при появлении человека в доме или комнате (умные лампы Philips);
• автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещенности, времени суток и количества людей в помещении;
• затемнение комнаты при включении телевизора или проектора;
• имитация присутствия хозяев в доме для обеспечения безопасности (лампа BeON);
• световое оповещение о различных событиях (лампа Xiaomi Philips EyeCare 2);
• «световые сценарии» - дизайнерские возможности светового акцентирования и затенения предметов интерьера (комплект ламп Nanoleaf Aurora Smarter Kit);
• возможность установки пользовательских алгоритмов работы - включения света на полную яркость при пробуждении, установки мягкого света во время чтения и т.д.;
• удаленное управление работой освещения через голосовые команды, программу на смартфоне или пульт управления.

Применение ламп Aurora в дизайне интерьера

Компоненты световой системы могут взаимодействовать по радиосвязи, однако такое решение не всегда самое удобное. Сбалансированной системой можно назвать комплекс, включающий привычные выключатели и диммеры с дополнительной опцией удаленного управления по беспроводной связи (выключатель Linear Z-Wave Dimmer). Или же, как это реализовано в умной лампе Xiaomi Yeelight Bedside Lamp, возможность управлять светом через смартфон и аппаратную кнопку на самом устройстве.

Xiaomi Yeelight Bedside Lamp

В качестве примеров умного света можно привести следующие технологии:

• умная лампа Elgato Avea Bulb, меняющая не только яркость, но и цветовые оттенки освещения;
• лампа с Kickstarter LIFX, работающая без контроллера или передатчика;
• светильник Xiaomi CooWoo, умеющий работать от встроенного аккумулятора;
• умный патрон для лампы Vocca, управляемый голосом и не требующий никаких дополнительных устройств.

Пример цветовых возможностей лампы LIFX

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Блага жизни, скрывающиеся под акронимом ОВК (англ. HVAC), призваны поддерживать комфортные для жизни температуру, влажность и чистоту воздуха, а также, что немаловажно, экономить электроэнергию. Объединение этих систем в один автоматизированный комплекс было одной из первых задач реализации концепций умного дома. От ОВК напрямую зависит здоровье человека, поэтому для этих систем наиболее актуальны не только функциональность и удобство использования, но и стабильность работы.

Обычно ОВК объединяются в единую сложную систему, работающую автономно и независимо от других компонентов умного дома. Это необходимо для того, чтобы при сбоях и неполадках какого-либо элемента системы ОВК продолжали работу.

Умные системы ОВК выполняют следующие функции:

• поддержание постоянной комфортной температуры дома при помощи автоматического регулирования работы радиаторов, электрических обогревателей и теплых полов (системы Loxone);
• экономия средств на отопление при помощи автоматического выключения или снижения интенсивности обогрева (термостат Nest Learning);
• снижение температуры помещения до комфортной ночью;
• автоматическое регулирование работы увлажнителей, осушителей и ионизаторов воздуха в зависимости от показателя влажности (увлажнитель Xiaomi Smartmi Air Humidifier);
• автоматическая работа кондиционеров, фанкойлов, вентиляторов и систем подачи свежего воздуха (Keen Smart Vens);
• автоматизация работы водопроводных систем - например, закрытие клапанов подачи воды при отсутствии человека в доме (вентили Insteon).

Управление термостатом Nest со смартфона

Конструктивно автономность работы систем ОВК обеспечивается за счет подключения устройств к отдельному главному модулю. Для системы отопления в этом качестве обычно выступает умный термостат с настенной панелью управления - такой, как умный термостат Elgato Eve Thermo. Устройство регулирует температуру комнатных батарей автоматически по заранее установленному пресету. Дополнительно контроллером можно управлять через приложение Apple Home Kit или с помощью кнопки на панели устройства.

Умный термостат Elgato Eve Thermo

Системы безопасности

Автоматическими системами безопасности оборудовано немало обычных квартир, далеких от звания умного дома. Тем не менее, умные охранные системы могут дополнить сложную систему домашней автоматизации и стать ее интегрированной частью. Системы безопасности оснащаются камерами, сигнализациями и большим количеством разнообразных датчиков: детекторами движения, присутствия, открытия двери.

Следует различать безопасность инженерную и личную. Для первой в умном доме предусмотрены:

• отслеживание протечек водопроводной системы (система NetBotz);
• автоматическая система пожаротушения (продукция ЭПОТОС);
• отслеживание перебоев в работе проводки и защита от коротких замыканий (тепловизоры Seek Thermal).

Тепловизор Seek Thermal

Системы личной безопасности выполняют следующие функции:

• внешнее наблюдение посредством видеодомофонов, камер и устройств инфракрасного излучения (датчик движения Elgato Eve Motion);
• удаленная отправка или сохранение данных (облачная камера Оco 2);
• автоматическая сигнализация или вызов охранной службы (свето-звуковые системы Schneider Electric);
• контроль целостности ограждения участка, окон и дверей (Home Monitoring Kit);
• контроль прав доступа в дом (умный замок Kwikset Kevo).

Системы наблюдения за детьми, стариками, инвалидами и животными

Данная категория призвана обезопасить членов семьи, нуждающихся в контроле и наблюдении. Раздел мог быть разбит на 3 части, однако здесь мы ограничимся кратким обзором и классификацией. Иногда, даже если вы не намерены превращать ваше жилище в умный дом, подобные технологии могут помочь близким и снять лишний стресс во время разлуки.

• видеонаблюдение и аудиосвязь посредством камер записи и real-time мониторинга, радионянь и инфракрасных камер (видеоняни Samsung);
• дистанционные уведомления;
• автоматизированное передвижение и закрытие доступа в помещения (кресло-подъемник S-max Sella);
• мониторинг местоположения и показателей здоровья с помощью GPS-трекеров, датчиков физической активности и приборов для автоматического измерения медицинских показателей (Redmond SkyTracker).

Умный ошейник Mishiko

В России системы и приборы данной категории только набирают популярность, а вот мировой рынок не стоит на месте. Хорошим примером новых технологий в данной категории могут служить видеоняни Ramili Baby, следящие за дыханием ребенка, или разрабатываемая система Tecnalia, способная распознать нервное расстройство у домочадцев.

Радяоняня Ramili Baby RV1200

Управление умными приборами

Категория умных приборов и гаджетов - самая многочисленная и интересная. Именно сюда входят удивительные умные скороварки, холодильники, мультимедийные центры и роботы-пылесосы. Перечислять современные умные устройства можно до бесконечности, но мы попробуем их кратко классифицировать:

• Бытовая кухонная техника: холодильники, мультиварки, электроплиты, системы вытяжки, кофеварки, соковыжималки и т.д (экотестер СОЭКС);
• Прочая бытовая техника: стиральные машины, пылесосы, весы, сушильные машины, утюги и т.д (роботы-пылесосы Panda);
• Мебель и предметы интерьера: карнизы, шторы, автоматические двери, шкафы, абажуры, кресла, спальные кровати и т.п. (кровать Balluga);
• Мультимедийная техника: телевизоры, проекторы, видеоплееры, музыкальная аппаратура, акустические системы, караоке (мультирум-система Trivium);
• Игры и развлечения: развивающие игры для детей, роботы и т.д. (робот Ozobot).

Робот-компаньон Zenbo

Глаза разбегаются от количества умных вещей и их возможностей! Между тем, проблем рынок домашней автоматизации тоже не лишен, так что поговорим и о них тоже.

Фрагментированность рынка и протоколы

Главная проблема современного систем Smart Home - отсутствие универсального стандарта, который подходил бы ко всем устройствам на рынке. Обустраивая умный дом, вы, возможно, захотите укомплектовать систему продукцией различных производителей: например, охранной системой Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple. Однако многие компании не заботятся о совместимости своих устройств с другой продукцией. В лучшем случае, на вашем смартфоне окажется целый набор приложений - каждое для своего компонента умного дома. Согласитесь, не очень удобно. Некоторое же оборудование и вовсе оснащено проприетарным софтом с закрытым исходным кодом. Интересы компаний очевидны, но вот интересы пользователей неработающие в системе приборы определенно игнорируют.

Проблема существует давно, и мы уже рассказали в разделе истории о создании первых протоколов, призванных сделать работу всех систем универсальной. Сегодня наметилась тенденция к объединению компаний, занимающихся разработкой систем домашней автоматизации. Как следствие, все больше и больше умных устройств имеют поддержку универсальных стандартов. Наиболее перспективными и продвинутыми универсальными протоколами являются на сегодняшний день Z-Wave и ZigBee; на них и предлагаем остановиться чуть подробнее.

Z-Wave и ZigBee

Оба протокола специально разрабатывались для систем домашней автоматизации. Их цель - не только обеспечить системе универсальность, но и обезопасить ее. И Z-Wave, и ZigBee принадлежат к категории ячеистых сетей; это означает, что у сообщения внутри них есть несколько путей для достижения пункта назначения. Такое распределение снижает вероятность сбоев и гарантирует безопасность: если какой-либо узел поврежден, сообщение перенаправляется к ближайшему доступному устройству. В ячеистой сети каждый прибор связан с несколькими другими.

Z-Wave работает в низком радиочастотном диапазоне до 1ГГц, и это удобно, потому что потенциальных помех существенно меньше, чем на частоте 2,4ГГц, на которой работают Wi-Fi и Bluetooth. Дополнительным плюсом можно считать малые задержки при передаче коротких команд.

Открытые протоколы начинают поддерживать все больше компаний, причем даже такие гиганты, как Xiaomi.

Кроме преимуществ ячеистой структуры, ZigBee предоставляет возможность выбора алгоритма маршрутизации в зависимости от состояния сети и требований программы. Протокол обеспечивает повышенную безопасность и низкое энергопотребление - а значит, длительную автономную работу сетевых устройств.

Вокруг обоих протоколов уже сформировались своеобразные альянсы, в которые входят производители систем для умных домов. Список компаний чрезвычайно широк, с ним можно ознакомиться на официальных сайтах Z-Wave и ZigBee.

Умный дом - будущее или настоящее?

Представьте, что Марк Цукерберг, основатель Facebook, пригласил вас в свой дом. Вы входите в просторную прихожую, умный ассистент Джарвис включает умеренно-яркий свет, чтобы вы могли разуться и повесить верхнюю одежду. В гостиной ассистент настраивает мягкий свет, комфортный для отдыха. Марк просит Джарвиса включить приятную фоновую музыку - и из колонок раздаются звуки саксофона Майлза Девиса. Поужинав, вы решаете посмотреть фильм, и Джарвис включает для вас телевизор, а свет вокруг тускнеет до минимума. Пока вы наслаждаетесь просмотром, умный ассистент не сидит на месте: он следит за безопасностью дочерей Марка, и если дети заплачут, Джарвис голосом Моргана Фримена тут же сообщит об этом отцу. Раздается звонок - пришли гости. Джарвис тут же сканирует пришедших и сообщает хозяину дома, кто находится у двери. После приятно проведенного вечера вы ложитесь спать. Утром Джарвис готовит завтрак всем гостям, а для Марка у него припасена чистая футболка - ей он выстреливает из помпы прямо в руки Цукербергу!

Конечно, чтобы обзавестись настолько умным домом, нужно возглавить успешную компанию. Но в целом умные технологии и системы автоматизации больше не являются прерогативой избранных: рынок растет, на нем появляется все больше решений для потребителей. Чтобы настроить свой умный дом, нужно только желание погрузиться в тему и непосредственно заняться организацией. Конечно, существует и немало предложений полностью готовых решений - например, от компаний BTicino, Crestron, Legrand и других, - но начать можно и с малого. Скажем, с умной лампочки - почему нет?

Скидка 10% по промокоду действует на весь ассартимент товаров представленных на сайте интернет-магазина электронники Inspector Gadgets

Введите промокод ReadTheBlog при оформлении заказа

В мире множество оригинальных, а порой неординарных решений, направленных на комфортное благоустройство жилого помещения и объединённых в рамках единого понятия умный дом. Ассортимент таких комплексов поражает, при этом их монтаж может быть проведен самостоятельно. О том, как «построить» умный дом своими руками, его особенностях и основных этапах монтажа мы сегодня поговорим.

Особенности системы умный дом

Умный дом - современный жилой дом, полностью автоматизированный, организованный для комфортного в нём проживания за счёт высокотехнологичных устройств. Под умным домом понимают ряд систем, способных распознавать конкретные ситуации и адекватно на них реагировать, одна из таких систем может контролировать функционирование остальных в соответствии с заранее заданным алгоритмом, а все они объединены в единый управляемый комплекс.

Управление умным домом, сочетающим новейшие технологии, простое – достаточно выбрать один из предустановленных сценариев в соответствии с которым система подберёт оптимальные рабочие параметры для необходимых устройств. Дом будет основываться на пожеланиях владельца и на имеющихся окружающих условиях, причём, как в самом помещении, так и за его пределами.

Что включает в себя умный дом

Система умный дом включает в себя следующие функции:

• Климат – отопление, системы вентиляции, кондиционирования. Используемые контроллеры подберут температурный режим в помещении и сэкономят значительную сумму;
• Освещение – оборудование позволяет создавать различные световые схемы, подстраивая их под пользователя, обеспечивая удобное управление ими;
• Безопасность – можно настроить не только оповещение о незаконном проникновении, но и использовать систему «присутствие в доме», а также проводить мониторинг за утечками газа, воды, задымленностью;
• Управление – ПК, планшеты и смартфоны существенно упрощают управление домом, проводить который можно из любой точки мира, где есть подключение к сети Интернет.

Основные этапы создание умного дома

Что же, пришло самое время разобраться с тем, как сделать умный дом своими руками без значительных затрат. Все работы условно разделим на такие этапы:

Цены

Диапазон цен имеет существенные колебания, зависящие от большого числа факторов, наиболее значимые из которых это размер помещения, где планируется монтаж оборудования, а также требуемая комплектация.

Ниже представлены цены на наиболее распространённые готовые комплекты:

• Комплект «Простой» – от 145 000 рублей;
• Комплект «Стандарт» – от 170 000 рублей;
• Комплект «Профи» – от 290 000 рублей;
• Комплект «Люкс» – от 425 000 рублей.

Заключение

Следует сказать, что монтаж умного дома своими силами это выполнимая задача, благо на рынке имеется выбор готовых «коробочных» решений. Главное, выбрать оборудование и проявить терпение при установке.

Принято считать, что концепция «Умного дома» (от английского smart house) берет свое начало в середине прошлого века, но из-за высокой стоимости реализации подобные проекты не получили широкого распространения. Ситуация в корне изменилась с развитием электроники и в настоящее время такие системы хоть все еще не внедряются повсеместно, но уже и не воспринимаются как диковинка. Предлагаем рассмотреть, что представляет собой «Умный дом», его круг задач, а также возможность самостоятельной реализации такого проекта.

Что такое система «Умный дом»?

Под данным термином подразумевается программно-аппаратный комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить управление различными системами, а также другим оборудованием дома или квартиры.

В качестве примера приведем функции, которые могут быть возложены на «Smart house» (далее SH):

Управление системой освещения, например:

• включать свет по сигналу датчика движения;
• имитация присутствия хозяев (периодически зажигается свет в разных комнатах);
• изменение различных вариантов подсветки интерьера;
• дистанционное управление светом при помощи планшета или смартфона и т.д.

Вариант функционального набора охранной системы:

• получение SMS сообщений в случае включения, отключения и срабатывания системы;
• отправка MMS сообщений с видеокамер при поступлении сигналов от датчиков движения;
• возможность просмотра видеозаписи через Интернет и т.д.

Система климат-контроля:

• поддержка температуры на заданном уровне, с возможностью его установки дистанционно (например, при помощи смартфона);
• установка режима максимальной экономии при отсутствии хозяев и т.д.

Это далеко не полный функциональный набор, он может быть расширен в зависимости от пожеланий и финансовых возможностей. Благодаря развитию беспроводных технологий масштабируемость системы не требует капитального ремонта.

Какие минусы имеет «Умный Дом»:

• Любая электроника не застрахована от сбоев или зависаний. Нужно быть готовым к тому, что в любой момент понадобится перенастройка отдельных электронных систем и компонентов вручную;
• Дороговизна. На рынке России и СНГ производители продают системы по минимальной цене от 2000 долларов до 5000, в зависимости от «начинки» и пожеланий заказчика.

Как сделать дом «Умным»?

В идеале реализация подобных решений должна вестись на этапе строительства, но такой вариант ввиду разных причин не популярен среди застройщиков. В результате остается два способа автоматизации:

1. Обратиться в профильную компанию, где на основе ТЗ заказчика будет составлен проект с его последующей реализацией. Минимальная стоимость такого решения варьируется, как уже было сказано выше, в пределах $2000-$5000, максимальная зависит от функционального набора и используемого оборудования.
2. Самостоятельно разработать и внедрить систему «Умный дом».

В первом случае заказчик получает готовое решение, под ключ. Во втором, стоимость реализации можно существенно сократить, если не на порядок, то в несколько раз, особенно если использовать для этой цели платформу Ардуино (о ней мы расскажем немного ниже). Необходимо предупредить, для реализации проекта потребуются навыки программирования, но разработчики постарались максимально упростить эту задачу.

Кратко о платформе

Основа платформы это плата с микроконтроллером (далее МК) и электронным обвесом к нему. К контролеру выпускается множество различных датчиков и плат расширения с теми или иными функциями.

Обозначение:

1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
2. Кнопка аппаратного сброса.
3. Сигнал опорного напряжения.
4. Контакты для цифровых сигналов.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для подключения внешнего программатора.
8. Контакты для аналоговых сигналов.
9. Подключение внешнего питания.
10. +5 В.
11. +3,3 В.
12. Сигнал сброса.
13. Разъем для источника питания.
14. Микроконтроллер.

Особенность платформы заключается в том, что процесс программирования МК максимально упрощен. Прошивка при помощи встроенной программы-загрузчика через имеющийся на плате порт USB. На случай случайного «затирания» этой программы предусмотрена возможность перепрошивки стандартными программаторами.

Для программирования используется бесплатная оболочка (Arduino IDE), совместимая с наиболее распространенными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS). В эту оболочку входит текстовый редактор для написания программ, компилятор и библиотеки. В качестве базового языка программирования используется упрощенный вариант С++. Более полную информацию о программировании МК можно получить на сайте разработчика и тематических форумах. В этих же источниках можно узнать все о визуализации управления системой.

Ориентировочная стоимость оригинального базового модуля $30 — $50 (в зависимости от модификации), китайских аналогов — $10-$16.

Примеры плат расширения и датчиков

Приведем краткое описание шилдов, которые могут понадобиться при разработке собственного проекта SH.

Модуль для подключения к локальной сети или интернет по стандартному протоколу TCP/IP. В качестве основного элемента используется контроллер ENC28J60. Данное устройство позволяет организовать визуализированное управление системой с веб-сайта.

Модуль GPRS/GSM SIM900 позволяет осуществлять управление системой при помощи обмена данными через сеть любого мобильного оператора. Для подключения к сети используется стандартная SIM карта. Имеется возможность отправки SMS и ММС сообщений, в библиотеке модуля реализована поддержка других функций.

Реле электромеханического действия на 10 А 250 В, может использоваться для управления освещением или другой соответствующей нагрузкой. При подключении питания включается светодиод красного цвета, если реле срабатывает, то дополнительно загорается зеленый индикатор. Сигнал можно подавать от любого цифрового выхода МК.

К сожалению, при максимальной нагрузке или близкой к ней у электромеханических реле, через несколько недель работы могут начать залипать контакты, поэтому для управления работой электрокотлов системы отопления они не подходят. Но не стоит расстраиваться, для платформы Ардуино можно найти модули на все случаи жизни, в данной ситуации решить проблему можно при помощи твердотельного реле, например SSR-25DA.

Обозначения:

1. GND на базовой плате.
2. К цифровому выходу, например, D
3. Питание от сети 220 В.
4. Подключение нагрузки.

Обратим внимание, что данный модуль реализован на симисторе, а для его стабильной работы требуется отвод тепла, поэтому рекомендуем вместе с модулем приобрести и штатный радиатор.

Датчики

Теперь рассмотрим несколько типов датчиков, которые также могут быть полезны для проекта, начнем с ИК устройства HC-SR501, фиксирующего движения.

Обозначения:

1. Питание от источника в диапазоне 5-12 В (можно подключить к +5 В на плате контроллера).
2. Сигнал, исходящий от датчика (подключается к любому цифровому входу МК)
3. GND соединяется с соответствующим контактом базовой платы.
4. Время задержки (удержание логической единицы на выходе) – от 5 до 300 сек.
5. Чувствительность датчика (можно установить от 3 до 7 метров).
6. Переключатель в режим «Н» (при серии срабатываний устанавливается логическая единица).
7. Установка режима «L» (при активации посылается одиночный импульс).

Не менее полезным будет цифровой температурный датчик DS18B20 (изготавливается в герметичном и обычном исполнении). Их особенность заключается в том, что устройства не требуют калибровки и каждое из них имеет собственный уникальный идентификатор. То есть, датчик передает данные температуры и свой уникальный номер. Благодаря этому на один шлейф можно установить несколько датчиков и программно обрабатывать поступающую информацию. Ограничение длины сигнальных проводов – 50 метров.

Завершая тему датчиков, приведем модуль для измерения влажности, он может быть использован в качестве сигнализатора протечки воды или для организации полива комнатных или тепличных растений.

Обозначения:

1. Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
2. Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
3. Питание +5 В.
4. Управление порогом чувствительности.

Мы привели только три типовых датчика совместимых с платформой, на самом деле их значительно больше. Ознакомиться с разнообразием данной продукции можно на сайтах производителей.

Закончив с обзором оборудования, перейдем к проектированию системы управления и автоматизации, начать необходимо с постановки задачи.

Определение начальных условий

В первую очередь необходимо определиться с постановкой задачи, то есть, с функциональностью системы. Допустим, у нас имеется однокомнатная квартира, которую можно условно разделить на следующие зоны:

• Тамбур.
• Прихожая.
• Туалет, совмещенный с ванной комнатой.
• Кухня.
• Жилая комната.

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

В данном случае можно автоматически включать свет при приближении к входной двери. То есть, потребуется датчик движения. При этом необходимо учитывать уровень освещенности, соответственно, автоматика должна срабатывать только в темное время суток. Для этого понадобиться датчик GY302 или аналогичный (в обзоре мы не приводили его, но найти описание не составит проблем). Включение и выключение лампочки (через заданное в программе время) можно доверить твердотельному маломощному реле, например G3MB-202P, рассчитанному на ток нагрузки 2 А.

Прихожая

Управление освещением в данной зоне можно организовать по тому же принципу, что и в тамбуре. Можно добавить включение света при открытии входной двери. В качестве датчика подойдет типовой дверной геркон.

Туалет и ванная комната

Включение бойлера можно связать с наличием в квартире хозяев. Если никого нет, автоматика принудительно отключает нагреватель воды при помощи модуля SSR-25DA. Отслеживать температуру нагрева нет смысла, поскольку данные устройства самостоятельно отключаются при достижении заданного порога. Свет и вытяжка должны включаться автоматически при входе человека в эту зону, и отключаться через определенное время, если не обнаруживается движение.

Автоматизация кухни

Управление освещением данной зоны можно оставить ручным, но дублировать его автоматикой, отключающей свет, если движение не обнаруживается длительное время. При работе электро или газовой плиты должна включаться вытяжка и отключаться через некоторое время после приготовления пищи. Управлять работой вытяжки можно при помощи термодатчика, фиксирующего повышение температуры при включении плиты.

Жилая комната

В данном помещении управлять освещением лучше вручную, но можно реализовать возможность автоматического отключения света при достаточном уровне освещенности.

Приведенный пример довольно условный, поскольку алгоритм работы Умного дома каждый разрабатывает в зависимости от личных предпочтений.

Особенности терморегуляции

В заключение дадим несколько рекомендаций по управлению отоплением. Следует учитывать большую инерционность данной системы. Велика вероятность того, что управление посредством простого включения и отключения отопления, в соответствии с заданным температурным диапазоном, могут создать довольно дискомфортные условия. В данном случае следует использовать алгоритм PID-регуляции, в сети доступна библиотека с его реализацией для Ардуино.

Не вдаваясь в подробности можно описать работу данного алгоритма следующим образом:

• Производится анализ между необходимой и текущей температурой в помещении, и по результату устанавливается определенная мощность отопительной системы.
• Производится учет постоянных теплопотерь. Они могут зависеть от уличной температуры или других факторов. Поэтому при достижении заданной температуры, отопление не отключается полностью, а снижается до уровня необходимого для компенсации теплопотери.
• Последний фактор, влияющий на работу алгоритма, учитывает инерционность системы отопления, что не допускает выход температуры за установленный диапазон.

Что такое умный дом, и как работает эта система нередко спрашивают читатели . Однозначно ответить на этот вопрос будет сложно. Но все же можно сказать, что здесь речь идет про внедрение самых новых технологий, которые нашли применение в быту. Сегодня многие слышали или читали про систему умный дом, но не все могут даже представить, какого уровня комфорта и безопасности удастся достичь с ее помощью.

Обзор: «Умный дом» - что это означает?

1. Световое, телевизионное, а также всё остальное связанное с электричеством оборудование в доме будет полностью автоматизировано. Оно может работать как по запрограммированным параметрам, так и в режиме ручного удаленного управления через мобильную связь или интернет.

2. Комплекс «умный дом» идеально справляется с охранной функцией, причем охраняет не только от внешних проникновений, но и от внутренних возгораний, утечек газа или воды.

А разве не приятно будет хозяину дома, подъезжая к гаражу, видеть, как система умный дом сама открывает ворота? И для этого не нужно ни из машины выходить, ни пользоваться пультом ДУ.

Кто бы не захотел жить в таком умном доме, где не нужно беспокоиться о том, что, уезжая на работу, забыл выключить освещение в какой-то комнате или телевизор? Система сама побеспокоиться про эту проблему. В настоящее время стали доступны десятки великолепных и других типов оборудования для умного дома, которые еще совсем недавно стоили достаточно дорого. Поэтому позволить себе такую роскошь могли только очень богатые люди. Но теперь умным домом могут похвалиться и люди со средним достатком.

История создания

Про такую систему как умный дом вначале услышали американцы. Это случилось еще в 70-е годы ушедшего столетия. Тогда в Вашингтонском интеллектуальном университете смогли разработать систему, как облегчить проживание в жилом доме, какие современные технологии можно адаптировать для этого. Правда, умным домом такое новшество сегодня уже никто не назовет. Но в то время это был серьезный прорыв.

Ещё в 1987 году в советском журнале «Техническая эстетика» появилось описание , созданного отечественными инженерами. В странах бывшего СССР изобретение, которое получило название "умный дом", появилось только в конце 90-х годов. Но большого спроса среди населения оно тогда не нашло. Проблемой было не только то, что для системы умный дом оборудование стоило очень дорого. Оказалось, ее было очень сложно установить и эксплуатировать. Можно было даже сказать, что эта система была примитивной, но очень дорогой. А так как энергоресурсы стоили копейки, такое новшество мало кого заинтересовало.

И только с начала нового тысячелетия про умный дом на постсоветском пространстве снова заговорили. На это было несколько причин:

1. Энергоресурсы начали сильно дорожать, поэтому появилась необходимость в их экономии.
2. Все активнее начали использоваться компьютеры.
3. Появился Интернет, благодаря которому умным домом можно было управлять на расстоянии.
4. Из-за появившейся конкуренции внедрение схемы для оборудования умного дома стало не таким дорогим.

Оборудование в умный дом: плюсы и минусы

А теперь стоит разобраться, какие у умного дома имеются как преимущества, так и недостатки. Сначала стоит сказать про недостатки. Они у этой системы все же имеются. Например, для системы умный дом оборудование стоит все же дорого. Но это в том случае, если оно предлагается от известных европейских производителей. Так почему бы тогда не подумать про умный дом Хiaomi или других компаний, выпускающих сравнительно недорогие, но очень качественные гаджеты?

Но нужно учитывать, здесь все не так однозначно. Например, с умным домом Хiaomi имеется одна небольшая сложность. Дело в том, что в ней плохо разбираются европейцы, так как пользователю нужно знать китайский язык. Поэтому для установки и настройки умного дома Хiaomi может понадобиться помощь специалиста. Ведь здесь даже вилка имеет особую конструкцию. Хороший мастер сможет настроить функциональные модули под смартфон или планшет заказчика.

Что касается преимуществ такой системы, то их значительно больше. Кто раньше выполнял всю работу в дворянских домах? Это были дворецкие, домработницы, прислуга и т.д. Они проветривали комнаты, открывали шторы на окнах, смотрели за комфортом в помещениях. Сегодня такая работа может быть выполнена системой умный дом, и для нее это не является проблемой.

Среди её преимуществ можно указать несколько очень важных моментов:

1. Энергорасходы могут превратиться в "грабителей". А если внедрить это новшество, про энергосбережение можно не беспокоиться. Если правильно выбрать систему, ею можно пользоваться годами. И сколько за это время удастся сэкономить электроэнергии?
2. Система умный дом может превратиться в надежного охранника, который никогда не уснет. Владелец сразу узнает как про проникновение в жилье, так и про возникновение пожара. Сразу сообщение пойдет на пульт охраны. Так что с такой системой можно достичь полной безопасности жилья.
3. Таким способом удастся достичь идеального уровня комфорта в помещениях. Технология умный дом побеспокоиться о том, чтобы в доме летом всегда было прохладно. А вот в зимнее время будет тепло и уютно. Она позаботится и за отопление, и за работу кондиционера, и за оптимальную влажность в помещениях.
4. Идеальная простота обслуживания. Ведь в программу системы умный дом включено до 50 разных инженерных действий.