Домашняя автоматизация: умный дом и системы управления

Что означает «умный дом»?

Прежде всего предлагаю разобраться с терминами. Это важно, из-за того что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» — не очень равносильные понятия.
Под «умным домом» (англ. smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс приспособлений, которые для нашего удобства сами принимают решения и делают рутинные домашние задачи. Умный дом сформировывается в личном домашнем хозяйстве в взятой отдельно квартире: вышеупомянутые кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и двери автоматического типа — все это умный дом.

А вот термин «умное здание» (англ. smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и предполагает системы централизованого отопления, водообеспечения и безопасности. В основном, организация «умного» строения — задача застройщиков или членов совета дома. Понятия плотно связаны между собой, но расскажем мы исключительно о smart home, причем в отечественном понимании.

Автоматизация квартиры

Жилая площадь в МКД лишь только ячейка, включенная в отлаженную систему коммунального хозяйства строения. Она нечасто нуждается в полноценной работе оборудования автоматизации умного дома. Хозяину не нужно беспокоиться об отоплении, освещении, вентиляции. Система водоподачи, вообще, лежит вне границ возможности как-либо оказывать влияние на её наличие.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Любое произвольное вмешательство собственными руками в работу общедомовых сетей обеспечения жизни абсолютно не приветствуется со стороны управляющих компаний. По этому осуществить идею «умного дома» в доме на несколько квартир можно в очень ограниченных масштабах:

  • Установить несколько управляемых на расстоянии розеток, к которым присоединить устройства, таймером включать/отключать освещение или допотопный утюг, не имеющий реле выключения во время перегрева или по времени или остальной неавтоматический электрический прибор.
  • Принудительно вмешаться в работу автоматики кондиционера или пола с подогревом электрического образца полностью отключив их, или, напротив – включив.
  • Автоматизировать закрывание/открытие оконных занавесок или оконные жалюзи.
  • Включение/выключение системы аудиовизуального контроля.

По этому, выбирая элементы для оборудования дома (квартиры), не забывайте, что подавляющее большинство гаджетов из Китая запрещены к реализации на территории РФ, а обладание ими – уголовное правонарушение.
Система охранной и пожарной сигнализации как правило не включаются в список компонентов «умного дома», потому как работают независимо от желания владельца, Находясь во включенном состоянии. А при их отключении утрачивают какой-нибудь смысл.
В сравнении с домом за городом, где требуется очень разветвлённый функционал, «Умный дом» в квартире можно оснащать с небольшими затратами, применяя подходящий функциональный набор.
Сюда можно отнести:

  • Управление освещением
  • климат-контроль
  • Безопасность
  • Видеонаблюдение

Управление освещением при помощи контроллера и дополнительных устройств не только комфортно, но и дает возможность экономить деньги на оплате электрической энергии.

Как правило для этих целей используются следующие приборы:

  • Регуляторы света
  • Управляемые электрические розетки
  • Датчики на движение

Регуляторы света

Регулятор света собой представляет небольшой электронный прибор, который дает возможность медленно настраивать яркость источников освещения. Управлять данным процессом можно на расстоянии, применяя пульт или централизованно по заданной программе. Аналогичным образом, можно создать так, что при включении телевизора, освещение медленно тухнет до комфортабельного уровня, а в спальной комнате выключается общее освещение и включается ночник.

Умные розетки

Электрические розетки с дистанционным или программным управлением дают возможность включить или выключить любой электроприбор на расстоянии. Причём команды могут поступать как от центрального контроллера системы «Умный дом», так и с любого устройства сотовой связи. Некоторые домашние приборы регулярно включены в розетки и находятся в дежурном режиме.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Это аудио и видео техника, компьютеры и холодильник. При долгом отсутствии владельцев они также обязаны быть отключены от сети. Для этого в ситуационных сценариях умного дома есть команда «Выключить все». При этом сберегается электрическое питание на пожарной и сигнализации с элементами охраны и биометрическом замке парадной двери, если он поставлен.

Датчики на движение

Очень большинство забывают отключать свет, тем более в местах единого пользования. Функцию управления светом нетрудно автоматизировать. Нужно только установить детектор движения, который станет включать освещение, как только в пространство помещения кто-то войдёт и отключать его, когда человек выйдет. Данное устройство хорошо применять в прихожей, которая как правило не имеет окон и, войдя, с ярко освещённой улицы очень тяжело сразу отыскать выключатель. Применяя «умное» управление освещением можно сэкономить до 30% финансовых средств.

Исторические вехи

Какой бы сегодняшней ни казалась идея умного дома, история данного явления начинается с середины 20 века — как раз с той поры, когда о нем первый раз заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи — а рабочий принцип умного дома держится как раз на программировании. Разумеется, В то время не было интернета и облачных сервисов, но большие и тяжелые неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли реализовать задуманное.
Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Выбор системы управления умным домом

Сегодняшние системы дают возможность управлять подключенными к модулю управления электрическими приборами: датчиками, внешними водяными термостатами, электроклапанами по беспроводным технологиям. Не потребуется залаживать провода и кабели в середине стен или плинтусов помещения, стены штробить и нарушать существующие коммуникации или отделку.
Самыми популярными считается путь управления по Вай-фай каналу. Замешательство состоит в том, что данная функция необходима для передачи больших объемов информации и не приспособлена для многих приборов «умного дома», которые работают с короткими командами: «включить/выключить», «добавить/убавить», «вверх/вниз» и т. п.

  • Z-Wave – специальный протоколом управления «умным домом» работающий на частоте 869 МГц и имеющий высокую безопасность от стороннего воздействия и помех.
  • ZigBee – подобный специальный протокол, специально разработанный для работы устройств в комплекте «умного дома», но использующий иную частоту 2400–2485 МГц.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Даже в наше время широкая автоматизация домов для жилья в Российской Федерации буксует из-за больших цен на оборудование и инсталляцию, наладку и обслуживание оборудования. Ведь оно должно работать круглые сутки 24 часа на протяжении недели без каких-то сбоев. В другом случае неисправное оборудование умного дома может само стать источником ЧП – пожара, подтопления помещения, разморозки систем обогрева.
Первым делом рассчитывается финансовый эффект от внедрения автоматизированных систем. Чтобы ориентировочно оценить результативность и срок окупаемости вложений, будет полезно перечитать инструкции к имеющимся в доме электрическим приборам. Многие хозяева пользуются только ключевыми, очень популярными функциями, не утруждая себя программированием полного функционала телевизора, кондиционера или водогрейного накопительного водонагревателя.
Абсолютно может быть, что кажущиеся вам «новые» возможности, которые откроются после того как произошла установка системы «умный дом» уже заложены и выполнены в имеющейся у вас технике, причем на более достойном уровне, чем «включить/выключить» или «добавить/убавить».

Подсчитайте, настолько ли критична возможность дистанционной температурной регулировки воздуха в самых разных помещениях? Данная функция возмещается лишь для хозяев домов за городом, когда на определенный период времени отсутствия владельцев температура уменьшается до оптимального минимума, а ко времени приезда владельцев увеличивается до удобной жилой.
Большинство функций, реализуемых в «умном доме», интересны только в первое время после их установки. Возможность дистанционного зрительного контроля удовлетворяет только любопытство владельца помещения, ни сколько не препятствуя действиям преступников, проникших в дом. Намного эффектнее система централизованной охраны.
Возможно, благодаря тому, что функционал, предлагаемых в рамках умного дома – мал и неактуален для многих, домашняя автоматизация не очень популярен.
Оборудование для жилой площади умный дом позволяет также практично управлять системами отопления и вентиляции. В квартирах в городе, в отличии от приватных домов, применяется система централизованого отопления. На современных батареях системы для отопления можно поставить устройства изменяющие кол-во носителя тепла, а, поэтому, и температуру в комнате.
В общем автоматическая система отоплением выглядит так. В любом помещении монтируются термопреобразователи, подключенные к центральному контроллеру. Как только температура в помещении поменялась относительно заданного предела, центральное устройство подаёт команду на сервоприводы, которые управляют кранами, регулирующими подачу горячей воды в систему. Температура исходя из этого увеличивается или понижается.
Ещё легче управлять работающими от электричества системами отопления.
Сюда можно отнести:

  • Обогреватели инфракрасные
  • Стенки с электроподогревом
  • Тёплые полы

Данные устройства включаются и выключаются при помощи на расстоянии управляемых электро розеток. Команды могут поступать с пульта управления, мобильного устройства или от центрального контроллера по заданной программе. Устройства кондиционирования могут включаться по заблаговременно заданному расписанию.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Централизованная охранная система дома как правило выполняет много разных функций. В набор умного дома входят датчики, срабатывающие на самые разнообразные наружные факторы.

Сюда можно отнести:

  • Окрытие окон и дверей
  • Разбитие стекол
  • Возникновение дыма в помещении
  • Температурное увеличение связанное с возгоранием
  • Утечка бытового газа
  • Протечка воды на пол

После срабатывания определенного датчика центральный контроллер начинает исполнять предусмотренную для любой ситуации программу. Это может быть полное выключение электрического питания в квартире, перекрытие газовой и водопроводной магистрали, отправка сообщений на устройства связи квартировладельцев и вызов группы своевременного реагирования. Плюс ко всему могут включиться сирены и видеокамеры у которых есть функция записи.
Кол-во оборудования, нужного для реализации системы «Умный дом» в квартире в городе, зависит от числа комнат и набора нужных функций. Из данного складывается ориентировочная стоимость оборудования системы «Умный дом».

Системы интеллектуального управления жилищем пока не получили высокой востребованности у нас в государстве, по этому изделия выпускаются маленькими партиями, а цены держатся на очень большом уровне. При устройства системы «Умный дом» в квартире в городе, в большинстве случаев используют беспроводные технологии. Это дает возможность обойтись без трудных работ по монтажу и, если необходимо, просто менять конфигурацию системы.
Исходя из количества комнат в квартире, выключателей и розеток можно подсчитать затраты на установку умной электроники в приватизированной квартире. Датчики и исполнительные устройства работают через центральный контроллер системы «Умный дом». Управляющий центр RubetekCC1дает возможность управлять всеми подключенными системами с любого мобильного устройства.
Rubetek CC1 оборудован интерфейсами:

  • Ethernet – 10/100 Мбит/сек
  • Вай-фай – 802.11b/g/n
  • Bluetooth – 4.0 LE

Необходимо посмотреть на продукцию компаний, которые считаются фаворитами рынка в этом направлении.
Это следующие торговые марки:
Главное при подборе оборудования необходимо обращать свое внимание, в каком стандарте работают беспроводные устройства. Ключевых параметров только два. Это Z-WaveиZigBee. Они работают на различных частотах и не совместимы между собой. Есть очередной существенный невидимый момент. Исполнительные устройства и датчики, работающие в стандарте Z-Wave от популярных и неизвестных изготовителей, полностью совместимы между собой.
Напоследок можно подчеркнуть, что не обращая внимания на сравнительно большую цену система интеллектуального управления очень быстро оправдает все затраты за счёт экономии электрической энергии.

Как все работает?

Работа умного дома основывается на принципе выполнения команд, причем получать их центральный контроллер может как от человека, так и от датчиков. В первом варианте вы просите систему подготовить кофе, включить климатический прибор или сделать слабее отопление, а центральный процессор, отделав команду, отправляет ее нужному прибору.
Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi
Вся система умного дома, аналогичным образом, состоит из трех основных компонентов:

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

Все элементы системы умного дома могут соединяться между собой по проводной или беспроводной связи. Первый вариант кажется более архаичным, впрочем аналогичным образом система меньше склонна сбоям. Большинство производителей поэтому рекомендуют решения на основе кабельной связи; в их числе AMX, Ctestron, Evika.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Связь, со своей стороны, представляет больше удобств и возможностей, например как легкость установки и удалённое управление. Беспроводная связь предполагает применение протоколов Bluetooth, Вай-фай или специализированных параметров, о каких мы расскажем дальше в статье. Беспроводные системы автоматизации делают компании Gira, Vitrum, Z-Wave, Jung, Zamel и другие.
Системы умного дома могут быть централизованными или нецентрализованными. В первые управление всеми устройствами выполняется из единого модуля, что даёт возможности построения трудных схем автоматизации. Нецентрализованные системы состоят из независимых цепочек приборов либо даже устройств-«одиночек». Эти решения предоставляют высокую безопасность системы.

Технологии умного дома

Что в реальности необходимо считать умным домом? Дом-робот Била Гейтса за 200 млн. долларов или скромную жилую площадь с умной системой терморегуляции и освещения? Умный дом — это образное наименование для абсолютно всех систем домашней автоматизации, и предоставленное на рынке большое количество технологий можно сочетать и сочетать как хотите в зависимости от нужд и желаний. Но давайте все же попробуем привести в порядок это очень много.
Управление светом — пожалуй, самый распространенный и доступный формат автоматизированных систем дома, сегмент даже имеет собственное название — «умный свет». В вашем подъезде, возможно, прямо сейчас поставлена лампа, включающаяся при хлопке или движении человека. Основу подобных систем составляют регуляторы света и умные лампы, работающие одновременно с датчиками измерения освещенности и присутствия живого объекта.
Приведем варианты ключевых возможностей «умного света»:

  • управление природным освещением при помощи автоматизации работы жалюзи, оконных занавесок, ставней и навесов (гардины 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 владельцев в доме для гарантии безопасности (лампа BeON);
  • световое извещение о разных событиях (лампа Xiaomi Philips EyeCare 2);
  • «световые сценарии» — возможности дизайна светового акцентирования и затенения интерьерных предметов (набор ламп Nanoleaf Aurora Smarter Kit);
  • возможность установки пользовательских алгоритмов работы — включения света на полную яркость при пробуждении, установки рассеянного света во время чтения и т.д.;
  • удалённое управление работой освещения через голосовые команды, программу на смартфоне или пульт управления.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Использование ламп Aurora в интерьерном дизайне
Элементы световой системы могут взаимодействовать по связи, впрочем подобное решение не всегда самое удобное. Сбалансированной системой можно назвать комплекс, включающий обыкновенные выключатели и регуляторы света с добавочной опцией удалённого управления по беспроводной связи (выключатель Linear Z-Wave Dimmer).
Xiaomi Yeelight Bedside Lamp
Для примера умного света можно привести следующие технологии:

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

Пример цветовых возможностей лампы LIFX
Блага жизни, скрывающиеся под акронимом ОВК (англ. HVAC), призваны поддерживать комфортные для жизни температуру, влажность и чистоту воздуха, а еще, что очень важно, экономить электрическую энергию. Объединение данных систем в один автоматический комплекс было одной из первых задач реализации концепций умного дома.
В большинстве случаев ОВК соединяются в единую непростую систему, работающую независимо и независимо от прочих элементов умного дома. Это нужно для того, чтобы при сбоях и неполадках какого-нибудь элемента системы ОВК продолжали работу.
Умные системы ОВК выполняют такие функции:

  • поддержание постоянной оптимальной температуры дома с помощью автоматизированного регулирования работы отопительных приборов, электрообогревателей и полов с подогревом (системы Loxone);
  • экономия финансов на отопление с помощью автоматизированного выключения или снижения интенсивности обогрева (терморегулятор Nest Learning);
  • уменьшение температуры помещения до удобной ночью;
  • автоматическое управление работы увлажнителей, осушителей и ионизаторов воздуха в зависимости от критерия влаги (увлажнитель Xiaomi Smartmi Air Humidifier);
  • автоматическая работа кондиционеров, вентиляторных конвекторов, вентиляторов и систем подачи чистого воздуха (Keen Smart Vens);
  • автоматизация работы водопроводных систем — к примеру, закрытие клапанов водоподачи при отсутствии человека в доме (вентили Insteon).

Управление термостатическим клапаном Nest со смартфона

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Конструктивно автономность функционирования систем ОВК обеспечивается за счёт подсоединения устройств к отдельному главному модулю. Для отопительные системы в этом качестве в большинстве случаев выступает умный терморегулятор с настенной панелью управления — такой, как умный терморегулятор Elgato Eve Thermo. Устройство изменяет температуру комнатных батарей автоматично по заблаговременно установленному пресету. Дополнительно контроллером можно управлять через приложение Apple Home Kit или при помощи кнопки на панели устройства.
Умный терморегулятор Elgato Eve Thermo
Системами автоматического управления безопасности оборудовано немало обыкновенных квартир, далеких от звания умного дома. Но все таки, умные системы охраны могут дополнить непростую систему домашней автоматизации и стать ее интегрированной частью. Системы безопасности оборудуются камерами, сигнализациями и немалым количеством очень разных датчиков: детекторами движения, присутствия, дверного открытия.

Фрагментированность рынка и протоколы

Основная трудность современного систем Smart Home — отсутствие многофункционального стандарта, который подходил бы ко всем устройствам на рынке. Обустраивая умный дом, вы, возможно, пожелаете скомплектовать систему продукцией разных изготовителей: к примеру, системой охраны Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple.
Однако большинство компаний не заботятся о совместимости собственных устройств со второй продукцией. Как максимум, на вашем смартфоне окажется целый набор приложений — каждое для собственного компонента умного дома. Нужно согласится, не слишком удобно. Определённое же оборудование и совсем оборудовано проприетарным софтом с закрытым исходным кодом. Интересы компаний понятны, но вот интересы пользователей неработающие в системе приборы точно игнорируют.

Устройство системы «умный дом» для загородного коттеджа

Проблема есть давно, и мы уже рассказали в разделе истории о создании первых протоколов, призванных сделать работу всех систем многофункциональной. Сегодня наметилась тенденция к объединению компаний, которые занимаются разработкой систем домашней автоматизации. Как последствие, все больше и больше умных устройств имеют поддержку многофункциональных параметров.