Почему умный дом?

Современный дом или квартиру нельзя представить без автоматизированных устройств, систем кондиционирования и вентиляции, направленных на достижение комфорта и уюта. Технический прогресс не стоит на месте — сегодня комфорт, уют, а главное безопасность в доме создают интеллектуальные системы нового поколения под названием «умный дом». Понятие у всех на слуху, но не многие знают, что это и «с чем его едят». Давайте разберемся…

Понятие «умный дом»

«Умный дом» — это автоматизированная интеллектуальная система, созданная с целью управления инженерными элементами и системами помещения.

Понятие «умный дом» появилось еще в 70-е года 20 века в США, в определении которого ключевым понятием служила комплексная система с единым пультом управления. Современное понятие «умный дом» определяется как комплекс управляющих систем, который может реагировать на присутствие человека и окружающую среду с последующим решением, которое направлено на создание благоприятных и комфортных условий для жизни.

Если дом имеет систему управления освещением, то он уже имеет право называться интеллектуальным или «умным» домом.

«Умные дома» обеспечивают контроль над бесперебойной работой систем отопления, водоснабжения, электричества, кондиционирования и вентиляции, а также охранных систем в доме. И всеми инженерными системами возможно управлять с одного диспетчерского пульта. Некоторые «умные дома» снабжены аудио- и видеосистемами, которые легко управляются с телефона или через Интернет. Только представьте себе, благодаря самым простым манипуляциям (например, нажатием всего одной кнопки) в любой момент можно посмотреть, что происходит в вашем доме чуть ли не из любой точки мира!

Система «умный дом» может управлять и контролировать:

— системы освещения;

— электросистемы;

— системы вентиляции;

— климат контроль;

— системы видеонаблюдения;

— пожарная сигнализация;

— охранная сигнализация;

— системы контроля доступа (распознает хозяев);

— контроль нагрузок и аварийных состояний.

Для чего создан умный дом?

Для самостоятельной работы «умного дома» не требуется постоянные действия человека. Достаточно всего одного вмешательства, чтобы настроить все необходимые параметры и интеллектуальная система приступит к работе. Система управления работает по индивидуальным сценариям, которые закладывает хозяин «умного дома». Сценарий «утро» (включение чайника, музыки, поднятие занавесок на окнах и т.п.), «отдых» (приглушенный свет, негромкая музыка, мягкий свет от камина) — эти и другие развлечения можно прописать для вашей интеллектуальной системы.

Однако, основным назначением «умного дома» является все же безопасность в доме. Эффект управления светом позволяет имитировать присутствие хозяев, тем самым уменьшать возможность проникновения в квартиру посторонних. Если вдруг в ваш дом пытаются ворваться, система непременно сообщит об этом охранным агентствам, за которыми закреплен дом и хозяевам, а также включит видеонаблюдение и запись.

«Умный дом» всегда следит за приборами, никогда не забудет полить цветы и конечно отключит энергооборудование во время отсутствия хозяев.

Теперь вам не придется искать в темноте выключатель — интеллектуальная система по датчикам движения сама включит свет.

«Умный дом» умеет поддерживать оптимальный микроклимат — создает правильную температуру и влажность в комнатах, открывать и закрывать окна даже во время отсутствия хозяев.

Сложно ли установить систему интеллектуального дома?

Современная и высокотехнологическая техника системы умного дома не из дешевых и доступна не всем категориям граждан. Однако создать в своем доме или квартире подобную «умную» систему можно постепенно. Проектирование всей системы нужно начать с самого важного, начать с малобюджетного проекта с минимальными денежными затратами. В дальнейшем существующую систему не трудно оптимизировать и расширить, применив новые системы управления, входящие в единый комплекс.

Сам монтаж интеллектуальных систем проводится специализированными организациями. Опытные консультанты и инженеры помогут спроектировать вашу систему интеллектуального дома и подскажут, какие материалы требуются для монтажа. В свою очередь опытные монтажники в короткие сроки без капитального ремонта установят и настроят систему, а также подключат все необходимые коммуникации в доме.

По завершению всех строительных работ хозяева получают доступ к управлению всем домом с различных точек, а также центрального пульта (монитора).

Содержание

Элементы системы «Умный Дом»: для чего нужны датчики

Собрать «умный дом» «из коробки» по силам любому человеку. Один из важнейших элементов этой системы — датчики. Из материала вы узнаете, для чего они нужны и, где их ставить.

Умный дом, что это такое? Для чего он нужен?

«Умный дом» — это загородный дом, в котором всеми устройствами и инженерным оборудованием, по заранее созданным сценариям, управляет единая автоматизированная система, с возможностью удалённого доступа с помощью мобильного устройства.

Пользователь, в любой момент времени, и из любой точки мира, может контролировать все системы жизнеобеспечения в доме и получать уведомления об их работе на мобильный телефон.

Системой «Умного дома» может быть оснащена и квартира, и многоквартирный жилой комплекс.

Каким оборудованием может управлять система «Умного дома»?

«Умный дом» может управлять:

  • системой отопления;
  • системой водоснабжения;
  • электрической системой и электрооборудованием;
  • системой видеонаблюдения;
  • датчиками протечки, утечки газа, задымления, движения и света;
  • системой безопасности;
  • мультимедийными аудио- и видеоустройствами.

В обычном жилище, эти системы работают независимо друг от друга. В «умном» они связаны друг с другом в единую сеть, под общим управлением, что напрямую влияет на уровень комфорта и удобство жизни в загородном доме. Количество возможных сценариев и, соответственно датчиков и исполнительных устройств, зависит от потребностей пользователя «умного дома».

А что нужно купить, чтобы смонтировать систему «Умного дома»?

Вам потребуются:

  • Контроллер — центральное управляющее устройство — «мозг» умного дома.
  • Датчики, которые передают данные контролеру.
  • Исполнительные устройства. Например, сервоприводы и краны, которые перекроют воду при аварии, или газ при его утечке.
  • Приложение (специализированное ПО), установленное на мобильном устройстве, с помощью которого пользователь удалённо контролирует и управляет системой «Умного дома».

Для чего нужен датчик утечки газа? Как он работает в «умном доме»?

Датчик устанавливается на газовом оборудовании. Он реагирует на повышенную концентрацию газа в помещении. При утечке газа, включается сигнал тревоги и световая индикация на корпусе устройства, а на мобильное устройство пользователя отправляется уведомление об аварии.

При срабатывании датчика утечки газа, если заранее настроить такой сценарий, будет перекрыт газ и отключено электропитание в помещениях. Это предотвратит взрыв бытового газа, возгорание, пожар и порчу имущества.

Как работает датчик задымления? Зачем он нужен «умному дому»?

Датчик работает так — при повышении допустимой концентрации дыма включается сирена. В системе «Умного дома», на мобильное устройство пользователя придёт оповещение.

Если запрограммировать систему и установить дополнительное оборудование, запустится сценарий «Пожар».

Например, включится аварийное освещение, светосигнализация, запустится система дымоудаления, перекроются вентили газового оборудования. Чтобы быстро покинуть дом в ночное время, будет подсвечена лестница. Также пойдёт сигнал вызова в пожарную часть.

Как датчик протечки воды в «умном доме» защищает ваше имущество от порчи, а соседей от затопления?

Эти датчики ставятся в местах вероятных протечек воды — на пол в ванной комнате, под мойкой, стиральной машиной, под трубами и батареями отопления.

Если вода попадёт на контактные площадки датчиков, то они посылают сигнал на модуль управления.

Он отправляет на мобильное устройство владельцев недвижимости уведомление об аварии и, одновременно, даёт команду исполняющему устройству — запорной арматуре, например, шаровому крану с электроприводом, перекрыть подачу воды в доме или в квартире.

Для чего нужны датчики движения и «умное освещение»?

Рассмотрим стандартные бытовые сценарии:

  • Вы включили свет в помещении, а уходя, забыли его выключить.
  • Вы встали ночью, чтобы дойти до туалета, и вам приходиться шарить рукой по стене, чтобы нащупать выключатель.
  • Вы уехали на несколько дней из дома и не хотите оставлять его тёмным, т.е. вам нужно имитировать присутствие кого-то в жилище, чтобы отпугнуть злоумышленников.

А теперь рассмотрим, как работает освещение в «умном доме»:

  • Датчики движения «видят», когда, кто-то входит в комнату и, автоматически включат, а потом выключат освещение, если пользователь, вышел из помещения. Это уменьшает расходы за пользованием электроэнергией.
  • Если в «умном доме» кто-то встал ночью, то освещение, получив сигнал от датчика движения, включится. Так проще сориентироваться, если вам, например, нужен санузел.

  • В «умном доме», при отъезде хозяев, свет в доме и на улице, будет включаться и отключаться по заранее заданному сценарию. Это создаст иллюзию, что в помещениях кто-то есть, и спутает планы воров.

Это — далеко не все возможные сценарии и ситуации. Сочетание различных датчиков, позволит вам настроить «умный дом» под ваш образ жизни и личные потребности.

По теме «умного дома» советуем изучить «Умный Дом» на KNX’се в Германии.

Рекомендуем статьи:

  • Система «Умный дом» в вопросах и ответах: что такое «Умный дом»; какую систему можно считать «Умным домом»; на какой технологии она основана; какая выгода ее от использования.
  • Особенности системы IP-видеонаблюдения и её программного обеспечения: особенности системы видеонаблюдения на IP-камерах, выбор ПО и оборудования.
  • 7 простых способов защитить дачу от воров, основано на реальных событиях: что и как воруют на дачных участках; отпугнет ли воров имитация сигнализации; помогут ли решётки на окнах; проверенные способы защиты дома от обворовывания.

В видео — Умный дом своими руками: монтаж системы, подключения датчиков и оборудования, возможные сценарии использования.

Подписывайтесь на наш Telegram канал Эксклюзивные посты каждую неделю

Составляющие элементы системы умный дом, их назначение и принцип работы

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

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

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

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

Составляющие элементы системы умный дом

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

Разновидность архитектуры системы умный дом

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

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

Что такое контроллер для системы умный дом.?

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

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

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

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

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

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

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

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

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

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

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

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

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

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

Блок питания с 220 В на 12 В

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

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

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

На рисунке датчики с элементарными функциями

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

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

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

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

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

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

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

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

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

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

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

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

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

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

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

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

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

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

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

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

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

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

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

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

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

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

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

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

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

Личный опыт: как собрать умный дом с Xiaomi Smart Home

Хорошо, когда дом — умный: будит вас запахом приготовленного по расписанию кофе, провожая на работу, выключает свет, а к вашему возвращению проверяет температуру воздуха и включает кондиционер или обогреватель. Но, увы, тотальная автоматизация жилища проектируется и рассчитывается до начала ремонта, стоит довольно дорого и в типовую квартиру вписывается плохо. С другой стороны, потребность в умном управлении хотя бы климатом очень актуальна, а реализовать ее в обычной квартире при помощи ескольких устройств нетрудно и интересно.

Зачем вообще поставил

Нужно было: управлять обогревателем и увлажнителем. Для обогревателя можно было бы использовать Wi-Fi розетку, включая и выключая прибор по расписанию, но тогда от приставки «умный» для дома пришлось бы отказаться, да и увлажнитель в подобный сценарий не вписывался — стоило открыть или закрыть дверь в комнату, как вместо автоматизации и комфорта получался мокрый пол или недостаточное увлажнение воздуха.

Выбор умного дома пал на Xiaomi. Почему? Все очень просто — большой выбор оборудования: от простых датчиков и ламп, до сложной бытовой техники и все это с единым центром управления в телефоне.

Набор используемых датчиков отличается от стартового комплекта и содержит:

  • шлюз управления Xiaomi Smart Home Gateway 2;
  • датчик температуры и влажности — 2 шт;
  • умная встраиваемая розетка;
  • датчик протечки 2 шт;
  • умная розетка внешняя;
  • датчик движения.

Часть продукции Xiaomi ориентирована только на внутренний рынок, поэтому без сетевых переходников или квадратных коробок под встраиваемые розетки не обойтись — это единственная особенность, с которой придется просто смириться.

Датчики протечки позволили добавить к задаче климатконтроля систему раннего оповещения о домашних ЧП, например, топим соседей снизу (в перспективе — автоматическое перекрытие кранов).

Smart Home Gateway 2 — центр умного дома. Он настраивается и управляется через приложение в смартфоне, обновляется через интернет, подключаясь к домашнему маршрутизатору по Wi-Fi, а все остальные устройства подключаются напрямую к шлюзу по протоколу ZigBee.

При этом сам шлюз можно настроить: цветная подсветка как индикатор состояния, через его динамик можно слушать интернет-радио или проигрывать заранее записанные сообщения по событиям от датчиков, например, при обнаружении протечки в ванной.

Управление увлажнителем

Оборудование: датчик температуры и влажности, встраиваемая смарт-розетка.

За своевременное включение и выключение увлажнителя отвечают два простых сценария.

В первом случае, когда влажность в комнате превышает 50 %, розетка выключается, во втором наоборот — розетка включается, и увлажнитель начинает работу, когда влажность становится меньше 45 %.

Оповещения о протечке

Еще один пример простой автоматизации — предупреждение о протечке воды.

Оборудование: датчик протечки.

Датчика два, поэтому и два идентичных сценария — при обнаружении протечки отправить уведомление на телефон и проиграть через динамик заранее записанное сообщение.

Самостоятельно записанное сообщение информативнее, чем любой предустановленный сигнал тревоги.

Управление обогревателем

Еще одна задача — управления климатом. Поскольку обогреватель потребляет достаточно много электроэнергии автоматизация не только добавит комфорта, но и позволит немного сэкономить, не грея воздух впустую.

Для автоматизации одного обогревателя пришлось создать пять сценариев:

  • два для включения и выключения обогревателя по достижению заданной температуры. Регулятор температуры на обогревателе выкручен на максимум для быстрого прогрева помещения.

  • один для отключения обогревателя при отсутствии движения в помещении. После этого отключается сценарий, отвечающий за включение обогревателя при достижении минимально комфортной температуры, чтобы комната не грелась зря.

  • еще два отвечают за включение при обнаружении движения.

Автоматизация обогревателя оказалась не только удобной, но и экономной — 3–5 кВт экономии днем за счет выключения обогревателя в пустом помещении, и еще около 5 кВт за ночь, если считать те ночи, что я забывал выключить конвектор. Это окупит автоматизацию всего за один холодный сезон.

Умный дом от Xiaomi — это недорогое решение для автоматизации, которое благодаря модульной структуре, обилию датчиков и умных устройств может использоваться в самых разных сценариях управления.

Привет всем, кто читает этот материал! В нем я расскажу о модной в настоящее время вещи — системе «Умный дом». Надо сказать, что первые такие системы появились еще в восьмидесятых годах в США. Но были они тогда доступны только очень богатым людям, типа Билла Гейтса. Время идет и технологии не стоят на месте. Развитие электронной промышленности привело к резкому удешевлению оборудования необходимого для организации таких систем. В наши дни любой домовладелец со средним достатком может себе позволить сделать такую систему у себя дома. Эта статья призвана дать вам наиболее общие понятия о том, что такое «умный дом» и как он работает.

Система «Умный дом» — система автоматизации управления инженерными сетями дома. Она может управлять отоплением, вентиляцией, включением света, а также выполнять функции сигнализации о несанкционированном проникновении в дом или утечке воды на пол. Все эти функции реализуются при помощи специальных датчиков, подключенных к хабу (устройству управления). Хаб обрабатывает сигналы от датчиков и отправляет команды устройствам исполнителям. Исполнители называются актуаторами.

Актуаторами называются следующие устройства:

  • Трехходовой клапан с сервоприводом.
  • Управляемые розетки и выключатели.
  • Сирены.
  • Светильники.
  • Программируемые термостаты.
  • Управляемые дверные замки.
  • Видео наблюдение.

И это далеко не полный список таких устройств.

Датчики и актуаторы соединяются с хабом при помощи проводных или беспроводных интерфейсов. Для примера приведу некоторые из них в виде списка:

  • EIB — european installiation bus. Старый проводной стандарт, разработанный европейскими компаниями в девяностых годах. На данный момент не применяется.
  • EHS — european home systems. Еще один старый проводной интерфейс. Явился дальнейшим развитием EIB.
  • Z-Wave — беспроводной протокол, разработанный специально для организации систем «Умный дом» и схожих систем. Системы на основе Z-Wave обладают большей помехоустойчивостью, по сравнению с WiFi или Bluetooth. Рабочая частота для России 869 МГц, США 908,42 МГц, Европа 868,42 МГц. Еще одним преимуществом данного протокола является низкое энергопотребление работающих на нем модулей. Есть шифрование данных.
  • ZigBee — беспроводной протокол связи, схожий по свойствам с предыдущим. Также рассчитан на низкое энергопотребление и низкую скорость передачи данных. Для России частотный диапазон 2400 — 2485 МГц. Данный протокол поддерживает шифрование.
  • WiFi — беспроводной протокол данных, рассчитанный на быструю передачу больших объемов данных. Отличается высоким энергопотреблением, по сравнению с двумя предыдущими. Его главным плюсом является возможность соединять устройства с компьютерами и смартфонами без «посредников».

Продолжать список можно и дальше, но для первого знакомства будет вполне достаточно. Главное, что надо уяснить — это полный отказ от проводных соединений в современных системах «Умный дом». Это позволяет легко расширять возможности такой системы — добавлять и менять устройства в системе. Беспроводные технологии позволяют управлять вашим домом с приложения на смартфоне или планшете в любой точке мира, где есть интернет

Теперь давайте поговорим о системах управления более подробно.

Умный дом для управления климатом и отоплением.

Как вам известно, система отопления включает в себя котел (один или несколько), трубопроводы и приборы отопления. Система «Умный дом» может управлять отоплением через регулирование работы котла . Подключается оборудование к входу на его плате управления. Кроме комнатных термостатов, «умный дом» может управлять сервоприводами на радиаторах или конвекторах, включать и отключать циркуляционные насосы и так далее. Смотрите следующее краткое видео:

Такие же возможности есть для управления кондиционерами — система может включать и отключать их, автоматически поддерживая комфортную для вас температуру. Возможным является программирование недельного и суточного графика температур во всем доме и в каждом отдельном помещении. В общем, возможности здесь самые широкие. Все упирается только в вашу фантазию и бюджет.

Умный дом и безопасность.

«Умный дом» помогает обезопасить ваше жилище по нескольким направлениям:

  • Датчики утечки воды и газа — система отреагирует на утечку воды или газа и перекроет их подачу при помощи управляемых кранов.
  • Датчики проникновения — различные датчики регистрирующие незаконное проникновение в ваше жилище. Чаще всего это датчики изменения объема помещения или датчики движения.
  • Система видео наблюдения — включает в себя не только камеры, но и программное обеспечение, которое обрабатывает полученное видео.
  • «Умные» замки — управляемые запорные устройства, которые усложнят перемещения воров по дому в случае их проникновения. Также есть возможность дистанционного управления гаражными воротами.

Список не претендует на полноту, есть еще множество различных опций и решений для безопасности вашего жилища. Идем дальше.

Управление освещением и электропитанием с помощью «умного дома».

«Умный дом» дает широкие возможности по организации освещенности в доме. Например:

  • Автоматически открывать или закрывать шторы (жалюзи).
  • Включать и отключать свет по датчикам движения или голосовой команде.
  • Делать диммирование (изменение яркости) света по вашему желанию.

Что касается электропитания, то для управления им придуманы всяческие «умные» розетки и «умные» выключатели, которые снабжены беспроводным или проводным соединением с хабом. Они, например, позволят вам дистанционно выключить забытый утюг или телевизор с вашего смартфона или планшета, не возвращаясь при этом домой.

Готовые комплекты оборудования для создания «умного дома».

Дороговизна и недоступность систем управления инфраструктурой дома долгое время делало их предметом роскоши для миллионеров, которые уже не знают на что им потратить свои деньги. Но комфортом желают пользоваться и люди с гораздо меньшим уровнем достатка. Для них производителями электроники были разработаны готовые комплекты оборудования, не требующие сложного квалифицированного монтажа и настройки. Чаще всего такой комплект «умного дома» выглядит следующим образом:

Если вам интересно, то можете посмотреть обзор оборудования одного популярного на данный момент производителя:

Резюме статьи.

Система умный дом упрощает управление и отслеживание работы всех жизненно важных процессов, происходящих в вашем частном доме или квартире. Наиболее широкие возможности предоставляет профессионально сделанная система, сделанная на заказ под ваш объект. Но цена вопроса тут может достигать сотен тысяч рублей. Для большинства жителей РФ и СНГ это слишком дороге удовольствие, но всегда можно воспользоваться готовым комплектом. Стоить это будет от 10 тысяч рублей и более. На этом пока все, жду ваших отз