Умный дом. «Умный дом»: современная система управления вашим домом

Лайфхакер разбирается, как автоматизировать квартиру и почему это стоит сделать.

Что такое умный дом

Помните рассказ Рэя Брэдбери «Будет ласковый дождь»? Если нет, то вкратце напомним: речь там идёт о жизни дома, оставшегося без хозяев. Автоматические системы продолжают работать в прежнем режиме: говорящие часы напоминают, что пора вставать, умная печь самостоятельно готовит завтрак, метеокоробка сообщает, что на улице дождь. До боли напоминает современную технику, правда? А ведь рассказ был опубликован в 1950 году.

Умный дом - это комплекс решений для автоматизации повседневных действий, который избавит вас от рутины. Тут и бытовая техника - от роботов-пылесосов до приборов, управляемых со смартфона, - и системы, контролирующие всё, что происходит в квартире.

По сути, это история об улучшении качества жизни. Комфорт состоит из мелочей, а умный дом возьмёт все мелочи на себя. Если вы проснулись ночью и пошли на кухню за стаканом воды, не придётся пробираться по тёмному коридору в поисках выключателя: свет загорится автоматически. Волновались ли вы когда-нибудь, что не выключили утюг или телевизор? Долой тревожные мысли: достаточно послать со смартфона команду умной розетке, а она отключит прибор, который от неё питается.

Зачем вообще он нужен

Всё очевидно: чтобы сделать вашу жизнь проще и лучше. Умный дом - это спокойствие и существенная экономия.

Начнём со спокойствия. Если переживания обо всём на свете для вас обычное дело, умный дом поможет избавиться хотя бы от тех тревог, что связаны с вашей квартирой. Не выключили утюг? Не беда, отправьте команду умной розетке, та живо его обесточит. Боитесь, что запущенная перед уходом из дома стиральная машинка вышла из строя и устроила соседям снизу аквапарк? Ничего страшного. Если она действительно подтекает, вам об этом моментально сообщит датчик протечек.

Что в итоге: вы меньше тревожитесь из-за несуществующих проблем и освобождаете мозг от лишних размышлений. Проверить, как дела дома, можно в любой момент с помощью смартфона.

Теперь об экономии. Многим это преимущество умного дома наверняка покажется сомнительным. Дескать, какая ещё экономия, когда надо купить несколько датчиков, розеток и видеокамеру? Поверьте, ощутимая. Взять ту же умную розетку - она умеет отслеживать, сколько энергии потребляет подключённое к ней устройство. В итоге вы можете вычислить самые прожорливые приборы и прилично сэкономить на оплате счетов. А сколько денег вы сбережёте, если датчик протечки вовремя сообщит о начинающемся потопе, и представить сложно.

В общем, умный дом - затея, которая полностью себя оправдывает. Жизнь без лишних тревог стоит куда дороже, чем несколько датчиков и розеток.

Как сделать свой дом умным

Легче, чем кажется. Если выбрать правильную технику, даже не придётся звать для установки специально обученных людей. Например, все устройства Rubetek снабжены простыми и понятными инструкциями, так что вы без проблем справитесь своими силами. Давайте разберёмся, что стоит приобрести, если хочется прокачать жилище, но не очень понятно, с чего начать.

Пожалуй, это первое, что нужно купить, если вы настроены серьёзно. Центр управления позволит взаимодействовать со всеми умными устройствами, которые вы приобретёте: к нему можно подключить до 300 приборов. С его помощью вы сможете создавать для техники сценарии работы. Например, уходите из дома - запускаете соответствующий режим. В комнатах гаснет свет, закрываются жалюзи или шторы, выключаются приборы, работающие от умных розеток. Не нужно больше бегать по квартире, проверяя, всё ли вы выключили.

Центр управления работает в связке с бесплатным мобильным приложением, так что им легко управлять со смартфона. Подавать команды можно даже голосом.

Датчики

Защитят ваш дом от проникновения посторонних, потопа, пожара и утечки газа. Ребята из Rubetek по секрету рассказали нам, что скоро в продажу поступит очень крутая штука - датчик температуры и влажности.

Если подключить его к центру управления, датчик будет следить, не слишком ли жарко или холодно в квартире. Например, стоит температуре опуститься ниже заданной границы, датчик сообщит об этом центру управления, а тот отправит сигнал обогревателю.

Датчик открытия будет полезен родителям не в меру любопытных детей. Если у вас дома есть шкафы или ящики, куда ребёнку заглядывать категорически не стоит, установите на них такой датчик. Как только чадо заберётся туда, куда не следует, вы об этом узнаете. А если прикрепить датчик на дверь, можно следить, вовремя ли ребёнок пришёл из школы.

Камеры

Чем занимается ребёнок, пока вас нет дома, что прямо сейчас делает ваш питомец, всё ли в порядке у ваших пожилых родителей - умная видеокамера даст ответ на каждый из этих вопросов. В мобильном приложении Rubetek камера ведёт журнал событий и сохраняет скриншоты, видео можно записывать ещё и в архив на «Google.Диск» или «Яндекс.Диск».

Уличная видеокамера пригодится автовладельцам. Во-первых, так вы точно будете знать, что с вашей машиной всё в порядке. Во-вторых, с её помощью легко выяснить, есть ли место на парковке возле дома: сделать это можно прямо в дороге. Если же на этой парковке кто-то повредил ваш автомобиль, виновного вы установите буквально за несколько минут.

Умные розетки

Настоящая находка для всех, кто не помнит, выключил ли утюг или телевизор. Посылаете розетке команду - она тут же обесточивает работающее от неё устройство. Розетки с диммером позволяют регулировать яркость торшера или настенного бра, не вставая с дивана. Можно установить такую розетку в детской комнате. Если малыш привык засыпать при свете, подключённый к ней ночник будет погасать постепенно.

Если счёт за электроэнергию всякий раз вызывает у вас искреннее удивление, купите розетку, измеряющую энергопотребление. Она расскажет, какой именно прибор решил ни в чём себе не отказывать.

Умная техника

Если вы задумывались о покупке кондиционера, выбор однозначно стоит сделать в пользу его умного варианта. К нему в пару стоит приобрести датчик температуры и влажности. Датчик следит за температурой в комнате, а когда она повышается, сообщает кондиционеру, что пора исправить ситуацию. Управляйте кондиционером со смартфона, давайте ему команды голосом, встраивайте его в повседневные сценарии работы умного дома - в общем, ни в чём себе не отказывайте.

Готовые наборы

На случай, если не хочется самостоятельно думать, какие устройства купить, у Rubetek есть готовые наборы под конкретные потребности. Отличный вариант для первого знакомства с умной техникой, к тому же такой комплект стоит дешевле, чем входящие в него устройства по отдельности. Набор «Видеонаблюдение и контроль доступа» подойдёт тем, кто озабочен защитой дома от проникновения посторонних.

В комплект входит центр управления, видеокамера, датчик открытия и датчик движения, который можно подружить с реле или умной розеткой, чтобы при появлении человека автоматически включался свет.

Комплект «Умная квартира» спасёт вас от переживаний о том, не протекает ли кран и выключен ли свет.

В наборе есть центр управления, датчик открытия, датчик протечки, видеокамера и реле для двухклавишного выключателя, чтобы включать и выключать свет со смартфона. Для полного спокойствия можно дополнительно приобрести умный домофон, розетку, датчики дыма и утечки газа.

Прогресс - это не только высадка человека на Марс или трансплантация всего, что только можно, но и решения, которые помогают избавиться от повседневных забот. Да, пусть в мировом масштабе страдания о протекающем кране выглядят смешно, но, если есть возможность поручить всю рутину умным устройствам, грех этим не воспользоваться.

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).

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

Что такое система «Умный дом»?

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

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

Управление системой освещения, например:

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

Вариант функционального набора охранной системы:

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

Система климат-контроля:

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

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

Какие минусы имеет “Умный Дом”:

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

Как сделать дом «Умным»?

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

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

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

Кратко о платформе

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

Обозначение:

Порт для перепрошивки (стандартный USB).
Кнопка аппаратного сброса.
Сигнал опорного напряжения.
Контакты для цифровых сигналов.
Сигнал ТХ.
Сигнал РХ.
Порт для подключения внешнего программатора.
Контакты для аналоговых сигналов.
Подключение внешнего питания.
+5 В.
+3,3 В.
Сигнал сброса.
Разъем для источника питания.
Микроконтроллер.

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

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

Оболочка для программирования Ардуино

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

Примеры плат расширения и датчиков

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

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

Подключение сетевого модуля к Ардуино

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

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

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

Обозначения:

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

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

Датчики

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

Обозначения:

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

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

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

Обозначения:

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

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

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

Определение начальных условий

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

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

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

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

Прихожая

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

Туалет и ванная комната

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

Автоматизация кухни

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

Жилая комната

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

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

Особенности терморегуляции

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

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

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

- это сложная концепция, которая позволяет объединить разнообразные устройства в единое целое.

Системы умного дома, которые управляют зданием, то есть отопление и кондиционирование, электричество и охранно-пожарная сигнализация, вентиляция, оповещение, телекоммуникации. Эти инженерные системы отделены друг от друга и чем больше систем было установлено в доме, тем сложнее их эксплуатация.
Системы умного дома, которые управляют системами, расположенными на приусадебном участке - архитектурная и ландшафтная подсветка, автоматическое открывание ворот, видеонаблюдение, система полива и т.д.

Системе умного дома под силу многое. Зачастую хозяева сами высказывают пожелания, что бы они хотели получить в конечном результате: от управления освещением или видеонаблюдением до загрузки стиральной или посудомоечной машины. При этом автоматизированная интеллектуальная система заменяет целый штат обслуживающего персонала, ведь может работать круглосуточно, без больничных или отгулов. Это означает, что цветы всегда будут политы, белье выстирано, в доме будет играть любимая вами музыка, а детская будет под присмотром.

Люди начали задумываться об «Умном доме» еще в середине прошлого столетия. Уже тогда американцы хотели сделать свое жилище более комфортным. Прототипом современной системы считалась передача нескольких видов информации по одному кабелю, но такие системы быстро устаревали.

Примерно так выглядели в то время попытки автоматизировать свое жилище. В начале 70-х годов был введен термин «Smart Home», в развитие этого проекта вкладывались огромные деньги и он выглядел весьма прибыльным.

Датой рождения современного «Умного дома» можно считать 1978 год, уже тогда была воплощена в жизнь идея управления различными датчиками и системами через электропроводку дома. Но еще долгое время свет, включавшийся по хлопку, или самостоятельно открывающиеся двери шокировали гостей. Такая система была рассчитана на частоту 60 ГЦ и напряжение 110В, поэтому в России распространения не получила.

Чтобы процесс развития подобных технологий происходил быстрее, разработчики создали Альянс Электронной Промышленности, в 1992 году был выпущен первый стандарт электронной системы, позволяющий производить оборудование для «умных домов» любой компании, чья продукция будет в итоге соответствовать передовым техническим требованиям. Всего участие в разработке современной системы приняли 15 компаний. К середине 2000 года по всему миру установили более 10 миллионов автоматизированных систем «Умный дом». Постепенно дом становится более надежным и функциональным. Немногие знают, что стадионы, построенные в Лондоне к Олимпийским играм 2012 года, снабжены системой автоматизации C-Bus от компанииы Clipsal.

Что «умеет» система умного дома?

Самое простое - это контроль над освещением. При помощи систем управления можно контролировать и регулировать каждый источник света в помещении. То есть, не выходя из спальни или кабинета, можно выключить свет во всем доме или оставить едва заметную подсветку в коридоре. Даже находясь на большом расстоянии, владельцы могут с легкостью управлять системой освещения.

Умный дом может имитировать присутствие владельцев. С помощью установленной программы в доме будет включаться свет в разных помещениях, а с наступлением сумерек освещение выключается. Если наблюдать со стороны, создается полная уверенность, что в доме постоянно живут люди.

Помимо системы освещения, такой дом способен поддерживать и «климатические» параметры на уровне: влажность, температура, регулярное проветривание. Система выбирает и включает на необходимую мощность тепловые полы, радиаторы и прочие приборы, а к ночи слегка снижает температуру, чтобы владельцам было комфортно. С помощью системы климат-контроля хозяин может узнать о силе ветра, осадках, температуре. Система автоматически включает в жаркую погоду кондиционер, опускает жалюзи, закрывает окна, если начинается дождь.

Можно прописывать для систем управления домом своеобразные сценарии. В зимнее время автоматически проводить осушение крыш и очищение транспортных въездов от снега и льда. К приезду в коттедж для хозяина наполнится бассейн или прогреется сауна, обеспечивается проветривание и кондиционирование. Даже комнатные растения дом польет «правильно» - благодаря установленным датчикам система будет контролировать освещение, температуру и влажность по всем зонам сада. Также под присмотром дома можно оставить и аквариумных рыбок - корм будет подан вовремя, включится освещение и подача кислорода.

Не менее важен и мониторинг охранных систем, за этим тоже проследит Умный дом. Он сразу отправит послание на пульт охранных структур и телефон хозяина, если произошло вторжение на территорию или поступили сведения о пожарной опасности. Голосовое сообщение будет отправлено хозяину в случае задымления или протечки воды. При поступлении сигнала о возвращении хозяев система включает освещение, кондиционеры, бытовые приборы. Если в дом вернулись дети, компьютер может воспроизвести аудио или видеопослание от родителей. Дом может сам реагировать на аварийную ситуацию: перекрыть трубопроводы, отключить электроэнергию при угрозе возгорания, заблокировать от ребенка включение опасных электроприборов.

Существует несколько способов управление автоматизированной системой. Самый легкий - при помощи кнопочной панели, где каждая клавиша будет соответствовать прибору или означать последовательность действий, которые необходимо выполнить. Для наглядности такая панель может быть оснащена небольшим дисплеем, на который будет выводиться информация о состоянии системы.

Самые удобные и престижные системы управления и мониторинга - это сенсорный экран. Это своего рода пульт, который представляет собой монитор с изображением кнопок, команд и поясняющими картинками. На этот монитор передаются и изображения с видеокамер.

Очень удобно управлять домом через «всемирную паутину». В любое удобное время хозяин может узнать о состоянии дома, погоде за окном, присутствии в помещениях людей.

Преимущества «Умного дома»

Все составляющие системы «умного дома» работают согласованно. К примеру, при открытом окне не включится кондиционер, если во двор проник посторонний - загорится свет, а при работе генератора не включатся ненужные источники освещения.
Управлять всеми устройствами очень легко - достаточно иметь беспроводной пульт или многофункциональную настенную панель. С помощью панели или пульта хозяин сможет прочитать все инструкции, необходимые для правильного управления домом, отдавать системе команды и следить за их выполнением.
Инженерное оборудование такого дома работает самостоятельно. Например, теплые полы, система кондиционирования и радиаторы сами будут выбирать необходимую мощность для поддержания заданной температуры. А свет на участке безо всяких напоминаний будет зажигаться вечером, и гаснуть с рассветом.
Есть внушительный выбор сценариев и режимов, которые делают управление домом еще более простым. Нажмите кнопку «Никого нет» - и во всем доме выключится свет, перекроется вода, а вентиляция перейдет на экономичный режим.
Умный дом экономит электроэнергию, газ и другие ресурсы, продлевает срок службы дорогостоящей аппаратуры и бытовых приборов.
Вовремя предотвращаются аварийные ситуации.
Хозяин имеет возможность контролировать и управлять системами дома, даже находясь на большом расстоянии.

Система умного дома предоставляет своему владельцу массу преимуществ, а возможности, сценарии и количество режимов функционирования системы ограничиваются только фантазией и финансовыми возможностями заказчика.

Что такое система «Умный дом»?

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

Управление системой освещения, например:

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

Вариант функционального набора охранной системы:

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

Система климат-контроля:

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

Какие минусы имеет “Умный Дом”:

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

Как сделать дом «Умным»?

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

Кратко о платформе

Обозначение:

Порт для перепрошивки (стандартный USB).
Кнопка аппаратного сброса.
Сигнал опорного напряжения.
Контакты для цифровых сигналов.
Сигнал ТХ.
Сигнал РХ.
Порт для подключения внешнего программатора.
Контакты для аналоговых сигналов.
Подключение внешнего питания.
+5 В.
+3,3 В.
Сигнал сброса.
Разъем для источника питания.
Микроконтроллер.

Оболочка для программирования Ардуино

Примеры плат расширения и датчиков

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

Подключение сетевого модуля к Ардуино

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

Обозначения:

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

Датчики

Обозначения:

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

Обозначения:

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

Определение начальных условий

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

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

Прихожая

Туалет и ванная комната

Автоматизация кухни

Жилая комната

Особенности терморегуляции

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

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