Умный дом своими руками. Часть 1. Начало.

Введение:

В последние годы всё популярнее становится тема умного дома. Всяческие наборы для самостоятельного подключения, с гордым названием «Умный дом», состоящие из управляемых со смартфона розеток с парой датчиков, делают все, кому не лень, причем с проприетарным интерфейсом (не совместимые ни с чем другим). Однако всё это баловство, и в понятие «Умный дом» должна быть заложена более глубокая концепция, представляющая собой систему жизнеобеспечения человека, которая зачастую может включать в себя множество автоматизируемых процессов, на которые у одного производителя порой может не хватить устройств. Мы сейчас не говорим об оборудовании промышленного стандарта, которое может управляться посредством промышленных протоколов, речь идёт об устройствах бытового класса, которыми необходимо как-то управлять. Ярким примером служит проблема управления кондиционерами (только через инфракрасный порт). Для этого можно использовать, например, оборудование компании Broadlink (программируемый инфракрасный передатчик). И конечно этот Broadlink должен быть интегрирован с другими устройствами, и в первую очередь с серверами систем Умный Дом. И вот тут встаёт вопрос выбора инфраструктуры и сервера. Оборудование каких производителей стоит выбрать, чтобы за разумные деньги получить хоть какое-то подобие интеграции? Сразу оговорюсь, что я не буду рассматривать сильно дорогостоящие устройства, типа KNX-совместимых и т.п., хотя некоторые умудряются строить системы домашней автоматизации даже на промышленных программируемых логических контроллерах (ПЛК) и SCADA-системах. Но мы говорим об умном доме своими руками по приемлемой для большинства работающего населения цене.

Что такое «Умный дом»?

Умный дом — это концепция автоматизации жилища посредством всевозможных датчиков (источников сигналов управления) и актуаторов (исполнительных устройств) под управлением выделенного сервера. Каждый сегмент (типа связки выключатель-реле или, например, термостат-нагреватель) может работать автономно, в тоже время на более высоком уровне происходит централизованное управление. Алгоритмы сервера позволяют без вмешательства человека автоматизировать множество систем жизнеобеспечения: отопление, кондиционирование, вентиляцию, освещение, защиту от затопления, управление шторами и жалюзи. Сцены для управления освещением и другими устройствами (например, для просмотра кино или приема гостей). Подсчет потребленной электроэнергии, воды, газа… Реализация разных сценариев на основе данных показаний, например, ситуация, когда в частном доме потребителей оказывается больше, чем выделенная мощность и в случае, когда потребление (отопление и т.п.) начинает превышать расчетные значения, система умного дома отключит не критичных потребителей или уменьшит отопление в комнатах, где нет людей. Перевод всех систем в режим экономии при отсутствии людей в помещении. Голосовое управление и оповещение.

Компоненты системы:

Источниками сигналов управления являются всевозможные датчики температуры, влажности, освещенности, движения, открытия дверей/окон, датчики затопления, наличия бытового газа, концентрации углекислого газа, влажности почвы, дождя, уровня жидкости, GSM модули и другие устройства внешнего управления, а также всевозможные панели управления и выключатели.

Актуаторами выступают различные реле, диммеры, клапаны, приводы штор и т.д… Устройства передачи данных для связи с внешним миром и т.п. Среди всех этих устройств можно выделить большую группу компонентов с релейным управлением. Это такие устройства, весь функционал которых реализуется простой подачей или снятием напряжения питания. К ним относятся не диммируемые светильники, электрообогреватели, включая теплые полы, моторы вентиляции,  электроприводы штор/жалюзи,  электроприводы шаровых кранов водопровода, простые панели индикации. Всеми этими устройствами можно управлять, как обычными светильниками, используя те же компоненты, что и для включения-выключения света, учитывая, соответственно, потребляемую мощность и используя, где это необходимо контакторы (например, для включения теплого пола или розетки, в которую будет включаться пылесос и т.п.). Другая группа устройств требует дополнительного управления и даже может требовать постоянного наличия питания (обогрев дренажа кондиционера), например, бытовой кондиционер, телевизор и т.п. техника.

Ручное управление компонентами системы происходит при помощи всевозможных настенных панелей, выключателей, пультов-брелоков, инфракрасных пультов, а также через интерфейс программного обеспечения, устанавливаемого на смартфоны и планшеты.

Сама система умного дома, как правило, устанавливается на различные одноплатные микрокомпьютеры, типа Raspberry Pi или представляет из себя проприетарный контроллер (по сути тот же одноплатник) с предустановленным ПО.

Что же должен уметь делать «Умный Дом»?

Для примера рассмотрим 3-х комнатную квартиру со стандартной планировкой. Для автоматизации данного жилища понадобиться около 47 исполнительных устройств (каналов управления), около 30 датчиков, всевозможные пульты управления и сервер (микрокомпьютер) домашней автоматизации.

Управление климатом:

В каждой комнате поддерживается заданный климат посредством: увлажнителя воздуха, вентиляции, кондиционера, теплого пола и привода термоголовки радиатора отопления.  Вы можете легко, при помощи смартфона или настенной панели задать необходимую температуру и другие параметры для любого помещения.

Условия для включения климатических устройств зависят от данных, получаемых с соответствующих датчиков, например, увлажнитель воздуха включится в случае, если показатели, получаемые с датчика влажности, упали ниже заданного порога и если не открыты окна в комнате, и если не активировано ручное управление. Вентиляция включится, если показатели с датчика концентрации CO2 превысили определенное значение… и т.п.

Управление освещением:

Теперь уходя из дома Вам не обязательно ходить по всей квартире выключая свет и другие приборы — достаточно нажать кнопку управления, расположенную возле выхода из квартиры. По её нажатию отработает сценарий, который выключит свет во всей квартире, а заодно переведет жилище в режим экономии. 

Дежурное освещение в прихожей будет срабатывать в случае наличия движения в прихожей и при условии, что естественное освещение снизилось до порогового значения, а выключаться свет будет по таймеру при отсутствии движения. Так же по таймеру будет отключаться и вручную включаемый в прихожей верхний свет, например, после 2-х минут, как люди покинули помещение (движение прекратилось). 

В спальне могут отключаться прикроватные розетки, а в детской вообще можно обесточить все розетки, а включать их по какому-нибудь событию или вручную с пульта… Так же можно управлять любым освещением.

Сценарное управление позволит, например, одной командой включить телевизор, закрыть шторы, приглушить свет…  Или наоборот, при приёме гостей включить в гостиной весь свет, запустить музыку и т.д…

Защита жилища и экономия ресурсов:

При срабатывании датчика затопления, автоматически перекроются краны подачи воды в квартиру, а на телефон хозяев придёт соответствующее оповещение.

По срабатыванию датчиков дыма, наличия газа, будет отправлено соответствующее оповещение.

Если в режиме охраны произойдет сработка датчиков движения, открывания окон, то картинка с камер видеонаблюдения будет отправлена на смартфон хозяев, вместе с соответствующим оповещением.

В случае отсутствия активности в помещениях в течение определённого времени, система переходит в состояние экономии и отключает всех, заранее определённых для этого режима потребителей (климатическую технику, розетки в жилых комнатах, забытый включенным телевизор и т.п.). Так же этот режим может быть автоматически активирован вместе с режимом постановки на охрану и т.д…

Если после ухода, кто-то всё же оставил в какой-то из не отключаемых розеток включенным, например, утюг, то система по излишнему для режима экономии электропотреблению это отследит и оповестит хозяев.

Выше приведенная ситуация, когда в частном доме потребителей оказывается больше, чем выделенная мощность и в случае, когда потребление (отопление и т.п.) начинает превышать расчетные значения, система умного дома отключит не критичных потребителей или уменьшит отопление в комнатах, где нет людей.

Голосовые оповещения и управление:

Все свои действия система может сопровождать голосовыми оповещениями, например, произнести «выключаю весь свет», «включаю режим экономии», «включаю режим охраны». Может произнести «Доброе утро, 7 часов утра» по сработке будильника и запустить музыку, например, интернет радио…

Также система может реагировать на всевозможные голосовые команды, например «Включи верхний свет в гостиной»… и т.п.

Управление со смартфона и через Интернет:

Управлять системой можно через специальное приложение, устанавливаемое на смартфоны или планшеты или же просто воспользовавшись веб-интерфейсом системы. Этими же способами можно воспользоваться для удалённого доступа к системе через сеть Интернет.

Так же система может формировать все возможные графики и отчёты о событиях потребленных ресурсах…

В следующей части статьи будут рассмотрены компоненты системы для управления освещением и другими потребителями с релейным управлением.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *