Что можно сделать умный дом. "Умный дом" своими руками: схема и оборудование

Построить умный дом своими руками может быть тяжело человеку, который не имеет специального образования. Конечно, все можно сделать намного проще, купив готовые модули умного дома. Однако лучше создавать систему самостоятельно.

Что такое «умный дом»

Прежде чем начинать работу по самостоятельному созданию различных удобств, надо разобраться, что такое система умный дом и на что она способна.

Умный дом нельзя охарактеризовать двумя-тремя функциями. Для более короткого определения следует сказать, что в такой системе все коммуникации подключены к компьютеру и управляются с его помощью. Система тщательно отслеживает температуру в комнатах дома, наблюдает и фиксирует изображения с видеокамер. С помощью компьютерных технологий можно регулировать свет, температуру пола или батарей, включать различные электроприборы и многое другое.

Степень оснащенности дома различными модулями определяется подключенной комплектацией или же фантазией и творческими умениями мастера.

Почему лучше начинать обустройство такой системы в доме самостоятельно? Потому что при этом хозяин сам сможет регулировать различные модули, усложнять и модифицировать их. Он будет иметь на руках открытый код системы, который сможет исправлять по своему усмотрению. Готовые модули и комплекты не дают такой свободы действий. Они полностью зависят от компании-разработчика.

Еще один плюс самостоятельной разработки в том, что мастер не затратит больших средств ни на установку модулей, ни на ремонт. Если будет поставлен готовый комплект, то любая доработка будет стоить довольно дорого. В придачу, сам комплект тоже станет значительной статьей расходов.

То, что умеет система умный дом, во многом зависит от фантазии ее создателя.

С чего начинать

Начинать обустройство умного дома надо с самых основных вещей.

1. Понадобится компьютер.
2. Придется создать сайт своего дома, где будут отражаться различные функции.
3. Надо будет установить специальный софт (программы). Для этого потребуется уточнить совместимость программного обеспечения с компьютером».
4. Составить схему.
5. Первые подключаемые функции могут быть самыми простыми. Начать можно с системы наблюдения за домом и контролем температуры в помещениях.

Детали обустройства

1. Установка локального сервера на Linux.
2. Настойка сервера Apache.
3. С помощью Linux можно организовать систему видеонаблюдения. Для этого потребуется ZoneMinder.
4. На Apache нужно создать сайт для умного дома.
5. Для наблюдения можно установить различные сигнализации, USB - камеры. Также надо поставить датчики температуры и установить соответствующее ПО.

Это минимальный набор, с которого может начаться обустройство умного дома. Разобравшись в деталях таких операций, можно переходить к более сложным вещам. Для того чтобы недорого создать полноправную систему управления различными коммуникациями и функциями оборудования в помещениях дома, нет необходимости что-то изобретать. В интернете можно найти массу решений для создания комфорта и уюта.

Некоторые мастера уже давно выкладывают свои разработки и предлагают опробовать их пользователям.

Создание сайта своего дома может показаться одним из самых сложных пунктов. На самом деле готовый модуль сайта можно найти сегодня в интернете. Тем, кто хочет заняться разработкой самостоятельно, надо сделать следующее.

1. Разобраться в php и научиться работать с MySQL.
2. В основе системы управления функциями умного дома будут лежать различные скрипты. Их не надо разрабатывать, большинство из них доступны пользователям. Надо только понять последовательность установки.
3. Скрипты будут регулярно работать и обновлять информацию о состоянии системы.
4. Пригодится в работе также библиотека JQuery. С ее помощью можно даже создать отличный внешний вид сайта, не изучая каскадных таблиц стилей.
5. Работу с базами данных можно облегчить, если использовать движок для управления сайтом.

Функции умного дома

Функции и возможности умного дома почти безграничны. Поэтому рассмотреть придется только некоторые из них.

Свет можно регулировать при помощи нескольких устройств. Например, для регулирования уровня освещенности можно установить диммеры. Такие устройства, правда, будут работать только в определенных случаях. Они не станут срабатывать в лампах дневного света.

Недостаток диммеров - постоянный легкий шумовой фон.

Выключатели устанавливаются на том месте, где обычно находятся выключатели света. С их помощью свет можно включать и выключать.

Бытовые приборы

Бытовую технику можно включать и выключать с помощью таких же выключателей, как и в случае с регулировкой света.

Не стоит делать все системы дома полностью автоматическими. Лучше оставить возможность обычного ручного управления. Иначе в случае неполадок придется потрудиться.

Наблюдение

Систему наблюдения можно оборудовать так, что за камерами, расположенными в доме, появится возможность следить даже с рабочего места. Это не очень сложно, систему видеокамер можно установить в качестве первой функции будущего умного дома. Суть такой технологии в том, что сигнал от камер передается на определенный компьютер. Данные с датчиков и камер можно получать даже на портативные устройства.

Одновременно с видеокамерами можно установить и датчики движения. Они будут работать по тому же самому принципу. Чтобы наладить ПО в компьютере, надо только скачать соответствующие модули с открытым кодом. Для того чтобы в будущем уметь регулировать и модифицировать код, придется немного разобраться в устройстве таких систем. Это проще, чем изучение программирования.

Желание и труд помогут преодолеть препятствия в освоении увлекательной науки по созданию умного дома. Надо только не бояться нового, и со временем появится даже увлеченность процессом.

Видео

Предлагаем вашему вниманию следующие видеоматериалы на тему создания умного дома:

В последнее время словосочетание «умный дом » встречается все чаще, но далеко не все понимают, что прячется за этими словами. Охарактеризовать такую систему довольно сложно, поскольку различные фирмы предоставляют комплекты, нацеленные на разные области. Но в общем и целом умный дом предполагает повышенный комфорт, высокую безопасность и практичность. Несмотря на высокую стоимость установки и обслуживания систем, вовсе не нужно быть очень богатым человеком, чтобы оснастить свою квартиру или дом всем необходимым.

Проектирование умного дома

Прежде всего вам нужно определиться с необходимыми функциями. Компании по установке подобных систем предлагают цельные комплекты, которые обычно оснащены не только всем необходимым, но и массой дополнительных (и зачастую совершенно бесполезных) вещей. В самостоятельной сборке системы есть определенный плюс - вы можете установить исключительно те функции, которые вам нужны. Чаще всего людей интересует управление светом и отоплением, блокировка дверей и сигнализация, пожарная безопасность. Второй очень важный момент - способ управления этими функциями. Если раньше доступ к ним был возможен исключительно через панель управления, то теперь появилась возможность дистанционной настройки и регулировки.

Исходя из требований, нужно рассчитать количество необходимых материалов. Сюда входит не только сам сервер, но и контроллеры, провода, wi-fi. Закупка всех этих важных элементов, безусловно, потребует вложений. Но сумма, которую вы потратите, окажется намного меньше стоимости готового варианта.

Умный дом: сервер или компьютер

Этот вопрос обязательно встанет перед вами в процессе планирования. Дело в том, что сервер непременно потребует больших вложений, чем обычный персональный компьютер с соответствующей программой. Но и функционал у него больше. К тому же ПК хотя бы иногда нужно перезагружать, что будет вызывать сбой в системе. Постоянно работающий компьютер быстрее выходит из строя, серверу же это не грозит.

Что бы вы ни выбрали, следует позаботиться и о специальном программном обеспечении для создания умного дома. Вы можете компоновать несколько систем или же пользоваться только одной - это зависит исключительно от потребностей и готовности разбираться с постоянно появляющимися новыми программами.

Системы безопасности

Очень часто создание такой системы начинается с желания владельца квартиры или дома контролировать происходящее вокруг. В нужных местах устанавливаются видеокамеры, сигнал от которых передается прямо на компьютер. Таким образом вся информация может храниться на жестком диске и перезаписываться, например, через десять дней. Если у вас есть такое желание, то можно подключить удаленный доступ. Так, находясь на работе, вы точно будете знать, что происходит рядом с вашим домом.

Ещё одна очень удобная вещь - управление замком. Вы можете настроить его так, чтобы он открывался или закрывался с панели управления или же смартфона. Это функция очень удобна, но имеет и свои «подводные камни». Внимательно изучите замок, он должен иметь возможность механического доступа. Иначе в случае отключения электроэнергии вы не сможете попасть в дом или выйти из него.

Умный дом своими руками: комфорт

Сколько раз вы сталкивались с тем, что выключатель располагается в неудобном месте. Как же не хочется вставать с кровати, чтобы потушить свет. Эту проблему система умный дом решает очень просто. На всех выключателях в комнатах устанавливаются специальные приборы, позволяющие удаленно управлять светом. Если же вы хотите менять уровень освещенности, то не обойтись без диммеров. Плавно регулировать работу светильников также можно с пульта или смартфона.

Профессионалы рекомендуют позаботиться об уровне влажности в вашем доме. Эта функция не всем кажется нужной, однако, правильно подобранный уровень влажности обеспечит вам не только здоровый крепкий сон, но и меньшее количество пыли. К тому же в комнатах, окна которых выходят на солнечную сторону, а также во всем доме во время работы системы отопления воздух значительно суше рекомендуемого минимума.

А выгодно ли?

Трата немаленьких сумм на возможность удаленно наблюдать за домом и переключать свет может показаться неоправданной. Но дело не только в удобстве. Система «умный дом» позволяет вам даже контролировать все розетки. Забыли отключить утюг или электрическую плиту? Не проблема. Вы можете сделать это удаленно.

К тому же через панель управления можно настроить специальное расписание для некоторых приборов. Например, включать кофеварку в семь утра. Разумеется, положить все необходимые ингредиенты придется самостоятельно с вечера. Также вы можете составить расписание и для кондиционера.

Такие моменты позволяют экономить электричество. Пусть сумма вначале и покажется вам небольшой, но постепенно она будет накапливаться.

Особого внимания заслуживает регулировка системы отопления. Разумеется, для её установки потребуются специальные термодатчики в каждой комнате. Но зато вы сможете задавать точную температуру для спальни, ванной или гостиной. К тому же вам не придется впустую расходовать тепло. Умный дом может отключить обогрев сразу же после вашего выхода из дома, а включить - за один-два часа до возвращения.

Простые удобства

Если же вы понимаете, что создавать такую систему у вас нет желания, необходимости или возможностей, то обратите внимание на отдельные элементы. Так, например, управляемый замок синхронизируется напрямую с вашим смартфоном. Подобрав нужное приложение, вы сможете не только открывать дверь одним нажатием пальца, но и высылать друзьям специальные приглашения. Они спокойно откроют дверь в указанный период с помощью сообщения, не отвлекая вас от готовки.

Существуют и специальные «умные» лампы, также способные получать сообщения от вашего смартфона. Они не только долговечны, но и просты в управлении, однако, стоимость довольно высока.

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

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

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

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

Составляющие элементы системы умный дом

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

Разновидность архитектуры системы умный дом

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

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

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

Что такое контроллер для системы умный дом.?

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

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

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

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

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

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

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

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

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

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

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

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

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

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

Блок питания с 220 В на 12 В

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

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

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

На рисунке датчики с элементарными функциями

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

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

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

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

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

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

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

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

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

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

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

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

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

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

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

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

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

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

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

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

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

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

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

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

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

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

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

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

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

Система «умный дом» представляет собой интегрированное устройство управления всеми сетями инженерии. Благодаря современным технологиям, при помощи которых создаются инженерные системы, можно объединить их при помощи единого центра управления. Если вы не знаете, как сделать «умный дом» своими руками и настроить его работу максимально эффективным образом, можно ознакомиться с подробным описанием особенностей функционирования системы с помощью выложенных в интернете инструкций и видео.

Преимущества использования беспроводных технологий для системы «умный дом»

К основным преимуществам использования системы «умный дом » можно отнести следующие:

• небольшое время установки и отладки схемы - при создании системы не нужно прокладывать провода, за счет этого снижается стоимость расходных материалов и работы
• минимальные повреждения отделки квартиры - использование беспроводных технологий позволяет практически полностью исключить монтажно-строительные работы
• «умный дом» работает при установке датчиков в любых точках - данная особенность позволяет получать наиболее точные показатели состояния каждого объекта
• гибкость конфигурации сети - благодаря отсутствию проводов нет привязки объектов интерьера и рабочих групп к определенному месту
• простота увеличения системы - монтаж новых сенсорных датчиков не влечет за собой глобальных изменений в интерьере
• мобильность системы - систему «умный дом» можно легко демонтировать и перенести на другой объект, например, в случае переезда
• высокая скорость работы и защита данных - современные беспроводные технологии имеют более защищенные протоколы, а скорость их работы очень высокая

Это лишь основные достоинства системы «умный дом», к которым можно также отнести удобство использования, высокий имиджевый уровень, возможность следить за происходящим даже в момент отсутствия (при помощи видео, снятого камерами).

По какой схеме работает система «умный дом»

Структура «умного дома» достаточно проста, но при этом она позволяет охватить максимальное количество необходимых объектов (используются датчики и камеры для съемки видео). Чтобы эффективно обустроить «умный дом», схема должна выглядеть таким образом:

• климатический контроль (отопительная и вентиляционная система, система кондиционирования)
• безопасность (система наблюдения при помощи видео, снятого на камеры, техническая и пожарная безопасность, охранная сигнализация)
• электроприводы (управление воротами, жалюзи, прочим автоматическим оборудованием)
• система развлечений (видео, аудио)
• погода и полив растений

Наиболее востребованным у потребителей является блок управления светом и электрическими нагрузками. Данная функция позволяет не только отключать освещение во всех помещениях одновременно, но и приводить уровень освещенности к необходимому значению (минимум, средний, максимум).

Контроль над климатической обстановкой в жилье позволяет получить необходимую температуру, единожды настроив систему. В дальнейшем «умный дом» самостоятельно будет регулировать работу подсистем инженерии для создания благоприятного микроклимата.

Охранная сигнализация предполагает защиту от проникновения на придомовую территорию, а также непосредственно в сам дом через окна и двери. Чтобы данная система функционировала более отлаженно, по всему периметру устанавливают камеры, которые круглосуточно осуществляют запись видео. Система развлечений предполагает просмотр видео в оборудованных комнатах, а также прослушивание любимых аудио во всех помещениях жилья.

Для чего стоит установить метеостанцию

Для контроля над погодой и поливом растений, необходимо установить метеостанцию локального характера, которая будет информировать жильцов о таких показателях:

• температурные изменения
• уровень влажности
• сила и направление ветра
• осадки

Если уровень выпавших осадков ниже нормативного значения, «умный дом» сможет включить систему полива.

Как правильно создать «умный дом» своими руками

Что можно получить, если знать, как сделать «умный дом» своими руками:

• сбалансированное функционирование всех интегрированных устройств
• детальное протоколирование всего происходящего
• мониторинг работы каждого устройства отдельно, а также системы в целом
• сокращение времени реагирования системы на изменения, а также подробный анализ происходящего
• предотвращение аварийных ситуаций, а также работы по ликвидации последствий
• надежная обратная связь «умного дома» с жильцами
• простота управления

Для установки системы «умный дом» можно приобрести ее уже в готовом виде или ознакомиться с инструкциями, расположенными в интернете (видео, текстовые), в которых расписано, как сделать «умный дом» своими руками.

Как выполняется работа по установке

Что необходимо сделать для создания системы «умный дом» своими руками:

• оборудовать сервер
• настроить веб-сервер
• организовать компьютерное видеонаблюдение для повышения уровня безопасности
• подключить охранные аналоговые веб-камеры и систему сигнализации
• настроить интернет-соединение
• смонтировать сеть при помощи подключенных датчиков и прочих исполнительных устройств
• подключить температурные датчики и систему освещения
• создать управление отопительной системой
• подключить все инженерные сети к единой системе «умный дом»

Прежде чем приступить к созданию «умного дома», необходимо выбрать центральный блок управления (желательно компьютер). Данное устройство поможет обеспечить универсальность и простоту использования системы. При помощи компьютера можно выполнять большое количество разноплановых задач в пределах одной системы, а также мелких подсистем. Благодаря развитости современного оборудования, а также оснащения его наиболее распространенными протоколами, интеграция подсистем в единую систему «умный дом» становится очень простой.

После того как вы определились с устройством управления, необходимо подключить к нему камеры, обеспечивающие запись видео для повышения безопасности жильцов. После таких процедур подключиться к видеонаблюдению можно при помощи удаленного рабочего стола, даже не находясь дома. Помимо камер, необходимо подключить сигнализацию и специальные датчики.

Также к серверу можно подключить 1-wire датчики, при помощи которых можно автоматизировать включение и отключение придомового освещения в зависимости от климатических особенностей; полученную информацию можно использовать для контроля температурного режима внутри квартиры или дома.

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.

Что такое система «Умный дом»?

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