Все про умный дом

Что такое Умный Дом и что он умеет?

С каждым годом увеличивается количество «умных» вещей, окружающих нас в быту.

Сегодня вы можете уйти на работу или лечь спать, оставив «указания» бытовой технике, и к назначенному сроку стиральная машина выстирает белье, мультиварка приготовит рагу или суп, котел отопления обеспечит в доме комфортную температуру, а хлебопечка испечет свежую ароматную буханку.

Если объединить эти и другие технические устройства в единую систему под общим управлением центрального компьютера, вы получите систему «умный дом».

Что такое система «умный дом»?

Под системой «умный дом» сегодня подразумевают комплекс технических устройств, управляемый единым центром для поддержания заданных параметров и обеспечивающий максимум комфорта живущим в доме людям. Современный «умный дом» включает:

— осветительную систему: свет в комнатах включается сразу же, как только в них входит человек, и гаснет, когда люди выходят;

— отопление: система поддерживает в комнатах заданную температуру, причем в каждом помещении свою, и может уменьшать обогрев, когда хозяева отсутствуют, и увеличивать перед их возвращением домой;

— вентиляцию: система следит за влажностью воздуха и содержанием углекислого газа, вовремя включает и выключает режим проветривания;

— охранную и пожарную сигнализацию: в отсутствие хозяев система отслеживает параметры безопасности, при их нарушении подает сигнал соответствующей службе;
управление воротами, дверным замком, жалюзи, шторами и т.д.;

— работу бытовой техники: система запускает бытовые приборы для приготовления пищи, стирки, уборки, набирает ванну либо бассейн и даже отслеживает заполнение продуктами холодильника;

— работу аудио- и видеотехники: хозяин может слушать музыку или смотреть телевизор, переходя из комнаты в комнату, так как система отслеживает его перемещения и переключает воспроизведение музыки или прием программы на ту комнату, в которую он входит.

В современых «умных домах» система может даже наблюдать за состоянием здоровья хозяев, проводя экспресс-анализ мочи в унитазе, и выдавать рекомендации по дневному меню в соответствии с этими показателями.

Как управляется «умный дом»?

Управление «умным домом» осуществляется, как правило, либо через пульт, либо с телефона, либо непосредственно с компьютера. Пульт дает возможность включать и выключать освещение, аудио- и видеоаппаратуру, раздвигать или сдвигать шторы, корректировать работу климатической системы – то есть, осуществлять локальное управление.

Для того, чтобы задать общие параметры работы – температуру и влажность, время включения бытовых приборов и т.д. – обычно используется компьютер или стационарный пульт управления. Смартфон дает возможность дистанционно отдавать команды «умному дому» через интернет или сеть GSM.

Преимущества «умного дома»

Достоинства системы «умный дом» очевидны даже для совершенно несведущего в технике человека.

1. Основное преимущество – это комфортные условия для проживающих в доме людей. Им не нужно заботиться о бытовых мелочах – большую часть усилий по обслуживанию дома берут на себя «умные» бытовые приборы. Людям остается только вовремя изменять настройки автоматики.

2. Согласованность работы всех компонентов жизнеобеспечения – огромное достоинство «умного дома». Так, при возникновении возгорания система не только сообщит об этом на пульт пожарной охраны, но и отключит электричество и подачу газа, перекроет вентиляцию и включит установку гашения огня.

3. «Умный дом» существенно сокращает энергопотребление. Освещение работает только в местах присутствия людей, вентиляция, нагрев системы отопления и горячей воды тоже действуют на полную мощность только тогда, когда хозяева присутствуют в доме. В случае, если в зале зажжен камин, выключается кондиционер, а когда система переходит на аварийное энергоснабжение от генератора, отключаются все второстепенные электроприборы.

4. Безопасность – немаловажное преимущество системы «умный дом». В отсутствие хозяев она, имитируя присутствие людей, включает по вечерам освещение, отслеживает активность посторонних лиц рядом с домом, сообщает на пульт охраны о попытках проникновения во двор и т.д.

Говоря о достоинствах, нельзя не упомянуть и о недостатках – впрочем, их немного. В случае длительного отключения электроэнергии «умному дому» потребуется альтернативный источник электричества – к примеру, дизельный генератор, иначе системы жизнеобеспечения просто не смогут работать.

Но главное препятствие для повсеместного внедрения системы – ее высокая стоимость, делающая «умный дом» пока что недоступным для рядового потребителя.

Все уже давно привыкли, что многие системы стали автоматизированы и упростили жизненные процессы. Одним из таких примеров является умный дом. С помощью таких функций, которые он в себя собрал, взгляды на обустройство быта в загородном доме или квартире сильно изменились.

Умный дом — интеллектуальная сеть, которая функционирует на основе программного обеспечения. Система позволила дистанционно наблюдать и контролировать инженерные системы и различные приборы.

Возможности умного дома

Технологии интеллектуальной системы обладают широким спектром возможностей, и даже дотошные хозяева могут быть удовлетворены. Умный дом позволяет получать удовольствие от нахождения в доме, создает необходимый комфорт из простых повседневных вещей, к тому же позволяет меньше уделять внимания на обслуживание проборов и коммуникаций. Даже самая навороченная техника становиться проста в использовании.

Основной функциональной характеристикой являются инструменты программы, которые позволяют настраивать и автоматически приводить в действия те или иные приборы. Проект также сбережет бюджет и увеличит уровень безопасности жилища.

То есть, умный дом включает в себя возможности:

  1. Контроль и поддержание температурных условий, которые комфортны для жильцов.
  2. Задавать режимы для приборов дополнительного обогрева.
  3. Настраивать (включать и выключать) осветительные приборы в зависимости от светового дня и нахождения людей в помещении.
  4. Контролировать инженерные системы, чтобы экономить расход электроэнергии.
  5. Управлять и контролировать видео- и аудио оборудование, чтобы сигнал от них был распределен качественно и равномерно по всем помещениям.
  6. Не допустить утечек воды или газа.
  7. На расстоянии управлять прогревом банного помещения или сауны.
  8. Включать механизмы, которые открывают шлагбаумы, ворота, окна, шторы и прочее.
  9. Произвести имитацию присутствия хозяина в доме, повысить безопасность жилища, контролировать системы видеонаблюдения и т.д.

Но даже при всех заманчивых характеристиках умного дома, следует разобраться с какими плюсами и минусами можно столкнуться.

Плюсы умного дома

Не секрет, что проектируют современное жилье так, чтобы обеспечить для себя максимальный комфорт и безопасность. Также для удобства пользователей, поставщики на выбор предлагают как готовые «пакеты», так и отдельные модули.

Все умные системы можно вкратце разделить на категории:

  • Техника безопасности: охранные системы, камеры видеонаблюдения, пожарная безопасность, контроль воды, газа и прочее.
  • Системы экономии: датчики тепла, света и движения. Сенсорные смесители.
  • Умные техники комфорта: климат-контроль, управление шлагбаумами, воротами, розетками, электроприборами. Кормление животных, уход за садом.
  • Системы развлечений, домашний кинотеатр.

Только представьте, какое преимущество дает система и сколько времени может занять управление этим отдельно или с разных пультов. С целью все того же комфорта, такая система представлена на едином мониторе. А входить можно удаленно с компьютера или смартфона.

Безопасность

Если установить специальную систему охраны помещения, то можно не только видеть по камерам, что происходит в ваше отсутствие, но и включать/выключать систему сигнализации. Техника может включать сирену и прожектора, если произошло вторжение в дом. Устройство так же пошлет уведомление правоохранительным органам и владельцу.

Системы видеонаблюдения будут доступны из любой точки земного шара. Пользователь просто с помощью интернета подключается к серверу, который подключен к wi-fi.

Одной из особенностей является возможность — имитация присутствия. То есть устройства включают свет в комнатах, включают радио или чайник, а световые приборы создают видимость контура человека, который якобы перемещается по дому. В такой дом, даже в ваше отсутствие, злоумышленники вряд ли полезут.

Устройства противопожарной системы. Датчики срабатывают не только на оповещение, но и борются с дымом.

Если установка зафиксировала дым, то первым делом прекращается подача кислорода, затем срабатывает сирена, и потом система перекрывает газ и выключает электроподачу. Но чтобы жильцы могли покинуть дом, остаются аварийные системы освещения.

С помощью вентиляторов из помещения убирается дым в оборудованные шахты. Устройство отправляет сообщение владельцу и сообщает в пожарную охрану.

Датчики протечек так же не будут лишними. В случае чего они вовремя помогут перекрыть системе воду и сообщить пользователю о происходящем.

Экономия

Окупаемость умного дома рассчитывается примерно на 7 лет, но уже с первых дней сможет экономить пользователю до 30% на коммунальных платежах.

Это касается световых приборов, которые не работают в пустую, и отопительных коммуникаций, которые работают в нужное время и нужном месте.

Комфорт

Утро пользователей умного дома может быть просто фантастическим. К примеру, вас будит умный будильник, который открывает шторы и на кухне готовит свежие тосты с ароматным кофе. Заметьте, в это время вы находитесь еще в теплой постели.

Развлечения

Если любите музыку и хотите, чтобы она буквально сопровождала вас по дому, то система мультирум — то, что нужно. Такая технология позволяет видео и аудио следовать за вами. К примеру, когда убираетесь, то любимая музыка или хороший фильм будет звучать в каждой комнате, куда вы зайдете.

Еще можно создать «свое» музыкальное настроение для каждого этажа или комнаты.

Установив систему домашнего кинотеатра, сможете поистине насладиться фильмом в соответствующей атмосфере. Выбрав просмотр фильма, система закроет жалюзи, опустит экран и приглушит освещение — сеанс начинается.

Минусы умного дома

Перед тем как приобретать систему умный дом и устанавливать ее в свое жилище, следует понимать, что, как и у каждой технологии существуют плюсы-достоинства, но имеются и минусы-недостатки (недоработки).

Пожалуй, основной минус умного дома — его цена. Это относительно дорогая система гаджетов. А относительно, потому что пределов цены, наверное, не существует, вариантов оснащения жилища очень много, а измеряется это миллионами.

Но и контингент со средними заработными платами может позволить себе некоторые элементы такого дома.

Еще один недостаток — раскрытие личных данных. Хотя с этим фактом приходится мириться каждому, кто зарегистрирован в социальных сетях или регистрировал устройства, с доступом к интернету.

Важный момент. Хакерским взломам зачастую подвергаются пользователи и производитель недостаточно качественной продукции.
Еще могут происходить сбои, которые понесут за собой изменения графика интеллектуального жилья. Но все же можно обезопасить себя от этого и выбирать тщательно комплектующие для системы.

Система умного дома еще не сильно популярна на российском рынке и не каждая компания берется за монтаж установок. Иногда, компании, чтобы продать «по больше», навязывают функции, которыми в последствии пользоваться вы будете вряд ли.

Поэтому, чтобы обезопасить себя от излишних трат следует выбрать хорошую компанию, которая уже успела зарекомендовать себя и четко понимать, что именно нужно, какой функционал для жилища необходим.

Пытаться «запихать» все сразу не стоит. Умный дом можно с легкостью дополнять необходимым в любое время. Начните с простых функций, а затем совершенствуйте дальше и больше.

За и против

Выделим основные положительные моменты:

  1. Если в жилище возникает опасность или угроза, то система пытается справиться собственными силами, оповещает владельца и нужные службы.
  2. Управлять каждой отдельной системой можно на расстоянии.
  3. Довольно гибкая система настроек установки.
  4. Контроль за процессами отопления и энергосбережения.
  5. Автоматизация работы практически любых бытовых приборов.

Имеющиеся недостатки:

  1. Высокая цена на покупку, монтаж и установку интеллектуального оборудования.
  2. В помещении необходимо устанавливать различные сопутствующие приборы, датчики, сенсоры, провода и прочее.
  3. Требуется бесперебойная работа системы.
  4. Для монтажа требуется провести капитальный ремонт.

Каждый должен трезво оценить картину требуемых ремонтных работ, затрат и всего прочего, чтобы заранее понимать, что вам предстоит. Это поможет избежать неприятных моментов и оптимально расходовать свое время и финансы.

Помогите очень срочно нужно написать сообщение по технологии на тему «Умный дом» надо что бы было не взято полные текс из сайта , а так же что бы было как разввивается твой дом что бы ты хотел дополнить и т.д. зарание спасибо❤❤❤

У́мный дом (англ. Smart House) — жилой дом современного типа, организованный для удобства проживания людей при помощи высокотехнологичных устройств. Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play — сеть с возможностью выхода в сети общего пользования.Содержание

Понятие «умный дом» было сформулировано Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне в 1970-х годах: «Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства…»

Стоит разделять понятия «умный дом» и «системы жизнеобеспечения». Отдельные системы обладают лишь необходимыми интерфейсами управления и контроля. Концепция «Системы интеллектуального управления зданием» предполагает новый подход в организации жизнеобеспечения здания, при котором за счет комплекса программно-аппаратных средств значительно возрастает эффективность функционирования и надежность управления всех систем эксплуатации и исполнительных устройств здания.

Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем различных производителей в единый управляемый комплекс.

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.

Удаленное управление системами освещения, охраны, видеонаблюдения и климат-контроля

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:

  1. 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.
  2. 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:

  1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
  2. Кнопка аппаратного сброса.
  3. Сигнал опорного напряжения.
  4. GND.
  5. Контакты для цифровых сигналов.
  6. Сигнал ТХ.
  7. Сигнал РХ.
  8. Порт для подключения внешнего программатора.
  9. Контакты для аналоговых сигналов.
  10. Подключение внешнего питания.
  11. GND.
  12. +5 В.
  13. +3,3 В.
  14. Сигнал сброса.
  15. Разъем для источника питания.
  16. 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.

Подключение GPRS/GSM модуля

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.

Подключение реле модуля SRD-5VDC-SL-C

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.

Подключение SSR реле к Ardunio

Обозначения:

  1. GND на базовой плате.
  2. К цифровому выходу, например, D
  3. Питание от сети 220 В.
  4. 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.

Внешний вид датчика движений HC-SR501 и его распиновка

Обозначения:

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

Пример подключения нескольких цифровых температурных датчиков

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.

Датчик FC-37

Обозначения:

  1. Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
  2. Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
  3. GND
  4. Питание +5 В.
  5. 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.

Технология «умный дом»: что это?

Кажется, еще совсем недавно мы зачитывались произведениями научных фантастов, мечтали вместе с ними и помыслить не могли, что кофеварка будет готовить нам эспрессо во время утреннего моциона, а холодильник — предупреждать о закончившемся молоке. Тем не менее, это случилось: новости о появлении умных гаджетов заполняют сеть, и все, что требуется от нас — не считая платежеспособности, разумеется, — немного разобраться в происходящем.

Давайте будем честны: про умный дом слышал каждый, кто-то даже следит за успехами Xiaomi и Цукерберга, но далеко не все понимают, о чем, собственно, идет речь. Для многих людей концепция Smart Home по-прежнему остается фантастичной и запредельной, а кто-то и вовсе игнорирует ее существование. Наши читатели не из таких, поэтому для вас мы написали ознакомительную статью о сущности явления «умного дома».

Что значит «умный дом»?

Прежде всего давайте разберемся с терминами. Это важно, потому что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» — не совсем равнозначные понятия.

Под «умным домом» (англ. smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс устройств, которые для нашего удобства сами принимают решения и выполняют рутинные задачи по дому. Умный дом формируется в личном домашнем хозяйстве в отдельно взятой квартире: упомянутые выше кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и автоматические двери — все это умный дом. В России в это понятие обычно включают и так называемый мультирум — систему управления мультимедиа устройствами: телевизорами, проекторами, акустическими системами. На Западе разделение терминов «умный дом» и «мультирум» продиктовано рыночными условиями.

А вот термин «умное здание» (англ. smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и подразумевает системы центрального отопления, водоснабжения и безопасности. Как правило, организация «умного» здания — задача застройщиков или членов совета дома. Понятия тесно связаны друг с другом, но расскажем мы только о smart home, причем в российском понимании.

Вехи истории

Какой бы современной ни казалась концепция умного дома, история этого явления начинается с середины XX века — как раз с тех пор, когда о нем впервые заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи — а принцип работы умного дома зиждется как раз на программировании. Конечно, в то время не существовало интернета и облачных сервисов, но громоздкие неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли осуществить задуманное.

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Поначалу дело ограничилось усилиями энтузиастов-изобретателей, которые либо прокладывали по всему дому кабели и монтировали в стены управляющие консоли, либо уже начинали использовать первые компьютеры. Увы, эти идеи не получили отклика у массового населения. Тем не менее, в 1966 году Джеймс Сазерленд запрограммировал компьютер Echo IV на включение приборов по расписанию, а также на связь с датчиками слежения и сигнализации. Появлением самих датчиков мы обязаны братьям Джоелю и Руту Спирам, которые в 1961 году запатентовали свой диммер — прибор, автоматически регулирующий свет. А ведь это времена, когда The Beatles еще даже не подписали свой первый контракт!

Компьютер Echo IV

До массовой реализации еще было далеко, но уже в 1978 году произошел своего рода прорыв, часто называемый рождением современного умного дома: шотландская компания Pico Electronics разработала первый стандарт передачи данных, универсальный для всех приборов домашней автоматизации. Суть стандарта заключалась в создании шины, которой любой производитель мог оснастить бытовой прибор, будь то соковыжималка или пылесос. Это было сродни языку программирования, знакомому всем специалистам, или операционной системе, на которой могли работать все приложения. Подключение осуществлялось через обычные розетки, в дополнение шли модули связи, пульты и даже программы управления для компьютеров. Эпохе стандарта X10 мы обязаны появлением таких привычных нам технологий, как свет, включающийся по хлопку, или автоматически открывающиеся двери.

Появление единого стандарта дало толчок для новых экспериментов и рождению специализированного рынка. Вскоре дело дошло и до нового термина: в 1984 году представитель Американской ассоциации жилищно-строительных компаний впервые употребил выражение «умный дом», впоследствии ставшее общеупотребительным. Для ассоциации создание термина было маркетинговым ходом, что подтверждает интенсивность развития идеи в то время.

К развитию концепции подключилась и Ассоциация электронной промышленности, которая стала инициатором создания другого универсального стандарта. Их протокол под названием CEBus (потребительская электронная шина) был модернизированным X10 и вскоре заменил прообраз на американском рынке.

Первое массовое знакомство людей с концепцией умного дома произошло в 1999 году. И главным посредником стала… компания Disney, выпустившая фильм о компьютеризированном доме, начавшем самостоятельную жизнь.

Кадр из фильма «Умный дом»

В нулевых годах сегмент домашней автоматизации пополняется все новыми компаниями-производителями. Однако настоящей революцией стало появление первого iPhone и других смартфонов. Возможности приложений и аппаратных средств карманных компьютеров побудили инженеров к новым изобретениям: к 2012 году, по данным ABI Research, только в США было установлено 1,5 миллиона систем домашней автоматизации.

Как все работает?

Работа умного дома основана на принципе выполнения команд, причем получать их центральный контроллер может как от человека, так и от датчиков. В первом случае вы просите систему приготовить кофе, включить кондиционер или ослабить отопление, а центральный процессор, обработав команду, отправляет ее нужному прибору. В зависимости от ваших предпочтений, общение с центральным контроллером осуществляется посредством голосовых команд, пульта управления или смартфона.

Во втором случае присутствие человека не требуется. Компьютер либо сообщает приборам команды в определенное время в соответствии с ранее заданными алгоритмами, либо сам принимает решения по показаниям датчиков в зависимости от изменения условий. Например, в системах терморегуляции датчики температуры и влажности сообщают системе данные, а та, в свою очередь, выставляет нужные параметры обогрева, кондиционирования и увлажнения. Еще пример: датчики движения обнаруживают активность в доме, когда ее быть не должно — компьютер воспринимает это как сигнал к включению сигнализации или отправке сообщения охранной службе.

Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi

Вся система умного дома, таким образом, состоит из трех главных элементов:

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

Все компоненты системы умного дома могут соединяться друг с другом по проводной или беспроводной связи. Первый вариант кажется более архаичным, однако таким образом система меньше подвержена сбоям. Некоторые производители по этой причине предлагают решения на основе кабельной связи; в их числе AMX, Ctestron, Evika. Радиосвязь, в свою очередь, представляет больше удобств и возможностей, таких как простота установки и удаленное управление. Беспроводная связь подразумевает использование протоколов Bluetooth, Wi-Fi или специальных стандартов, о которых мы расскажем далее в статье. Беспроводные системы автоматизации производят компании Gira, Vitrum, Z-Wave, Jung, Zamel и прочие. Чтобы обеспечить систему надежностью и удобством, некоторые производители (например, Insteon) предлагают комплексные решения на базе проводных и беспроводных устройств одновременно.

Системы умного дома могут быть централизованными или нецентрализованными. В первых управление всеми устройствами осуществляется из единого модуля, что дает возможности построения сложных схем автоматизации. Нецентрализованные системы состоят из автономных цепочек приборов или даже устройств-«одиночек». Такие решения обеспечивают большую безопасность системы.

Технологии умного дома

Что в реальности следует считать умным домом? Дом-робот Била Гейтса за 200 млн. долларов или скромную квартиру с умной системой терморегуляции и освещения? Умный дом — это образное название для всех систем домашней автоматизации, и представленное на рынке огромное количество технологий можно комбинировать и совмещать как угодно в зависимости от нужд и предпочтений. Но давайте все же попробуем привести в порядок это множество.

Системы управления освещением

Управление светом — наверное, самый популярный и доступный формат систем автоматизации дома, сегмент даже имеет свое название — «умный свет». В вашем подъезде, вероятно, уже сейчас установлена лампа, включающаяся при хлопке или движении человека. Основу таких систем составляют диммеры и умные лампы, работающие вместе с датчиками измерения освещенности и присутствия живого объекта.

Приведем примеры основных возможностей «умного света»:

  • управление естественным освещением с помощью автоматизации работы жалюзи, штор, ставней и навесов (шторы и карнизы Lutron);
  • включение/выключение света при появлении человека в доме или комнате (умные лампы Philips);
  • автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещенности, времени суток и количества людей в помещении;
  • затемнение комнаты при включении телевизора или проектора;
  • имитация присутствия хозяев в доме для обеспечения безопасности (лампа BeON);
  • световое оповещение о различных событиях (лампа Xiaomi Philips EyeCare 2);
  • «световые сценарии» — дизайнерские возможности светового акцентирования и затенения предметов интерьера (комплект ламп Nanoleaf Aurora Smarter Kit);
  • возможность установки пользовательских алгоритмов работы — включения света на полную яркость при пробуждении, установки мягкого света во время чтения и т.д.;
  • удаленное управление работой освещения через голосовые команды, программу на смартфоне или пульт управления.

Применение ламп Aurora в дизайне интерьера

Компоненты световой системы могут взаимодействовать по радиосвязи, однако такое решение не всегда самое удобное. Сбалансированной системой можно назвать комплекс, включающий привычные выключатели и диммеры с дополнительной опцией удаленного управления по беспроводной связи (выключатель Linear Z-Wave Dimmer). Или же, как это реализовано в умной лампе Xiaomi Yeelight Bedside Lamp, возможность управлять светом через смартфон и аппаратную кнопку на самом устройстве.

Xiaomi Yeelight Bedside Lamp

В качестве примеров умного света можно привести следующие технологии:

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

Пример цветовых возможностей лампы LIFX

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Блага жизни, скрывающиеся под акронимом ОВК (англ. HVAC), призваны поддерживать комфортные для жизни температуру, влажность и чистоту воздуха, а также, что немаловажно, экономить электроэнергию. Объединение этих систем в один автоматизированный комплекс было одной из первых задач реализации концепций умного дома. От ОВК напрямую зависит здоровье человека, поэтому для этих систем наиболее актуальны не только функциональность и удобство использования, но и стабильность работы.

Обычно ОВК объединяются в единую сложную систему, работающую автономно и независимо от других компонентов умного дома. Это необходимо для того, чтобы при сбоях и неполадках какого-либо элемента системы ОВК продолжали работу.

Умные системы ОВК выполняют следующие функции:

  • поддержание постоянной комфортной температуры дома при помощи автоматического регулирования работы радиаторов, электрических обогревателей и теплых полов (системы Loxone);
  • экономия средств на отопление при помощи автоматического выключения или снижения интенсивности обогрева (термостат Nest Learning);
  • снижение температуры помещения до комфортной ночью;
  • автоматическое регулирование работы увлажнителей, осушителей и ионизаторов воздуха в зависимости от показателя влажности (увлажнитель Xiaomi Smartmi Air Humidifier);
  • автоматическая работа кондиционеров, фанкойлов, вентиляторов и систем подачи свежего воздуха (Keen Smart Vens);
  • автоматизация работы водопроводных систем — например, закрытие клапанов подачи воды при отсутствии человека в доме (вентили Insteon).

Управление термостатом Nest со смартфона

Конструктивно автономность работы систем ОВК обеспечивается за счет подключения устройств к отдельному главному модулю. Для системы отопления в этом качестве обычно выступает умный термостат с настенной панелью управления — такой, как умный термостат Elgato Eve Thermo. Устройство регулирует температуру комнатных батарей автоматически по заранее установленному пресету. Дополнительно контроллером можно управлять через приложение Apple Home Kit или с помощью кнопки на панели устройства.

Умный термостат Elgato Eve Thermo

Системы безопасности

Автоматическими системами безопасности оборудовано немало обычных квартир, далеких от звания умного дома. Тем не менее, умные охранные системы могут дополнить сложную систему домашней автоматизации и стать ее интегрированной частью. Системы безопасности оснащаются камерами, сигнализациями и большим количеством разнообразных датчиков: детекторами движения, присутствия, открытия двери.

Следует различать безопасность инженерную и личную. Для первой в умном доме предусмотрены:

  • отслеживание протечек водопроводной системы (система NetBotz);
  • автоматическая система пожаротушения (продукция ЭПОТОС);
  • отслеживание перебоев в работе проводки и защита от коротких замыканий (тепловизоры Seek Thermal).

Тепловизор Seek Thermal

Системы личной безопасности выполняют следующие функции:

  • внешнее наблюдение посредством видеодомофонов, камер и устройств инфракрасного излучения (датчик движения Elgato Eve Motion);
  • удаленная отправка или сохранение данных (облачная камера Оco 2);
  • автоматическая сигнализация или вызов охранной службы (свето-звуковые системы Schneider Electric);
  • контроль целостности ограждения участка, окон и дверей (Home Monitoring Kit);
  • контроль прав доступа в дом (умный замок Kwikset Kevo).

Системы личной безопасности работают автономно и управляются с центрального хаба. Дополнительно устанавливается центральная система сигнализации, которая самостоятельно взаимодействует с владельцем только для того, чтобы подтвердить необходимости вызова охранных служб.

Системы наблюдения за детьми, стариками, инвалидами и животными

Данная категория призвана обезопасить членов семьи, нуждающихся в контроле и наблюдении. Раздел мог быть разбит на 3 части, однако здесь мы ограничимся кратким обзором и классификацией. Иногда, даже если вы не намерены превращать ваше жилище в умный дом, подобные технологии могут помочь близким и снять лишний стресс во время разлуки.

Категория включает следующие функции и технологии:

  • видеонаблюдение и аудиосвязь посредством камер записи и real-time мониторинга, радионянь и инфракрасных камер (видеоняни Samsung);
  • дистанционные уведомления;
  • автоматизированное передвижение и закрытие доступа в помещения (кресло-подъемник S-max Sella);
  • мониторинг местоположения и показателей здоровья с помощью GPS-трекеров, датчиков физической активности и приборов для автоматического измерения медицинских показателей (Redmond SkyTracker).

Умный ошейник Mishiko

В России системы и приборы данной категории только набирают популярность, а вот мировой рынок не стоит на месте. Хорошим примером новых технологий в данной категории могут служить видеоняни Ramili Baby, следящие за дыханием ребенка, или разрабатываемая система Tecnalia, способная распознать нервное расстройство у домочадцев.

Радяоняня Ramili Baby RV1200

Управление умными приборами

Категория умных приборов и гаджетов — самая многочисленная и интересная. Именно сюда входят удивительные умные скороварки, холодильники, мультимедийные центры и роботы-пылесосы. Перечислять современные умные устройства можно до бесконечности, но мы попробуем их кратко классифицировать:

Робот-компаньон Zenbo

Глаза разбегаются от количества умных вещей и их возможностей! Между тем, проблем рынок домашней автоматизации тоже не лишен, так что поговорим и о них тоже.

Фрагментированность рынка и протоколы

Главная проблема современного систем Smart Home — отсутствие универсального стандарта, который подходил бы ко всем устройствам на рынке. Обустраивая умный дом, вы, возможно, захотите укомплектовать систему продукцией различных производителей: например, охранной системой Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple. Однако многие компании не заботятся о совместимости своих устройств с другой продукцией. В лучшем случае, на вашем смартфоне окажется целый набор приложений — каждое для своего компонента умного дома. Согласитесь, не очень удобно. Некоторое же оборудование и вовсе оснащено проприетарным софтом с закрытым исходным кодом. Интересы компаний очевидны, но вот интересы пользователей неработающие в системе приборы определенно игнорируют.

Проблема существует давно, и мы уже рассказали в разделе истории о создании первых протоколов, призванных сделать работу всех систем универсальной. Сегодня наметилась тенденция к объединению компаний, занимающихся разработкой систем домашней автоматизации. Как следствие, все больше и больше умных устройств имеют поддержку универсальных стандартов. Наиболее перспективными и продвинутыми универсальными протоколами являются на сегодняшний день Z-Wave и ZigBee; на них и предлагаем остановиться чуть подробнее.

Z-Wave и ZigBee

Оба протокола специально разрабатывались для систем домашней автоматизации. Их цель — не только обеспечить системе универсальность, но и обезопасить ее. И Z-Wave, и ZigBee принадлежат к категории ячеистых сетей; это означает, что у сообщения внутри них есть несколько путей для достижения пункта назначения. Такое распределение снижает вероятность сбоев и гарантирует безопасность: если какой-либо узел поврежден, сообщение перенаправляется к ближайшему доступному устройству. В ячеистой сети каждый прибор связан с несколькими другими.

Z-Wave работает в низком радиочастотном диапазоне до 1ГГц, и это удобно, потому что потенциальных помех существенно меньше, чем на частоте 2,4ГГц, на которой работают Wi-Fi и Bluetooth. Дополнительным плюсом можно считать малые задержки при передаче коротких команд.

Открытые протоколы начинают поддерживать все больше компаний, причем даже такие гиганты, как Xiaomi.

Кроме преимуществ ячеистой структуры, ZigBee предоставляет возможность выбора алгоритма маршрутизации в зависимости от состояния сети и требований программы. Протокол обеспечивает повышенную безопасность и низкое энергопотребление — а значит, длительную автономную работу сетевых устройств.

Вокруг обоих протоколов уже сформировались своеобразные альянсы, в которые входят производители систем для умных домов. Список компаний чрезвычайно широк, с ним можно ознакомиться на официальных сайтах Z-Wave и ZigBee.

Умный дом — будущее или настоящее?

Представьте, что Марк Цукерберг, основатель Facebook, пригласил вас в свой дом. Вы входите в просторную прихожую, умный ассистент Джарвис включает умеренно-яркий свет, чтобы вы могли разуться и повесить верхнюю одежду. В гостиной ассистент настраивает мягкий свет, комфортный для отдыха. Марк просит Джарвиса включить приятную фоновую музыку — и из колонок раздаются звуки саксофона Майлза Девиса. Поужинав, вы решаете посмотреть фильм, и Джарвис включает для вас телевизор, а свет вокруг тускнеет до минимума. Пока вы наслаждаетесь просмотром, умный ассистент не сидит на месте: он следит за безопасностью дочерей Марка, и если дети заплачут, Джарвис голосом Моргана Фримена тут же сообщит об этом отцу. Раздается звонок — пришли гости. Джарвис тут же сканирует пришедших и сообщает хозяину дома, кто находится у двери. После приятно проведенного вечера вы ложитесь спать. Утром Джарвис готовит завтрак всем гостям, а для Марка у него припасена чистая футболка — ей он выстреливает из помпы прямо в руки Цукербергу!

Этот пример организации умного дома — лишь один из многих. Жилище Билла Гейтса может удивить еще больше: оно оборудовано стеклянным лифтом с голосовым управлением; бассейном с автоматической настройкой комфортной температуры воды; системой контроля за каждым растением в саду и в доме и многим другим.

Конечно, чтобы обзавестись настолько умным домом, нужно возглавить успешную компанию. Но в целом умные технологии и системы автоматизации больше не являются прерогативой избранных: рынок растет, на нем появляется все больше решений для потребителей. Чтобы настроить свой умный дом, нужно только желание погрузиться в тему и непосредственно заняться организацией. Конечно, существует и немало предложений полностью готовых решений — например, от компаний BTicino, Crestron, Legrand и других, — но начать можно и с малого. Скажем, с умной лампочки — почему нет?

Удивительная эпоха IoT, Интернета вещей — глобального взаимодействия всего со всем через сеть — по сути, только начинается, и умный дом — хороший пример того, что ждет нас в будущем, но доступно уже сегодня.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх