Стремление к комфорту всегда было одним из самых главных желаний человека. За последние десятилетия на рынке появилось множество новшеств, способных обеспечить в жилище уют и оптимальные условия. При этом само количество таких устройств создало проблему управления ими. Если оснастить дом современным отоплением, кондиционированием, освещением и другим оборудованием, то на их регулировку придется тратить слишком много времени. «Умный дом» – это технология будущего, позволяющая создать собственную инфраструктуру взаимодействия и управления всеми системами в доме и на прилегающей территории.

Что может «умный дом»

Практически все, что подключено к комплексу управления. Функции «умного дома» основаны на координации различного оборудования.

В стандартный набор входят функции управления и контроля:

• освещением;
• микроклиматом;
• исполнительными системами;
• пожарной и охранной сигнализацией;
• системой антизатопления и предотвращения утечки газа;
• доступа в дом и на территорию;
• мультирум, медиацентр;
• видеонаблюдение и оповещение.

Устройство и принцип работы

Система имеет модульную комплектацию, поэтому может быть рассчитана на любой дом, квартиру, бюджет и различаться по функциональности. Сердцем всего комплекса является сервер, подключаемый к WI-FI. К серверу подключены модули приемника и передатчика, которые посредством беспроводной связи будут взаимодействовать с датчиками и силовыми блоками.

Управление «умным домом» осуществляется тремя способами: кнопочными или сенсорными выключателями, пультом дистанционного управления или смартфоном из любой точки мира, где есть доступ к Всемирной сети. Как правило, создатели интеллектуальных устройств имеют ресурс комплекса приложений, доступ к которым бесплатно предоставляется пользователям через интернет. Благодаря предлагаемым приложениям настраиваются различные режимы, программируются алгоритмы работы оборудования и создаются сценарии. К тому же все личные настройки копируются в облачное хранилище и при случайном сбое их всегда можно вернуть.

Простейший «умный дом» ‒ это управляемые розетки. В них можно подключать оборудование, выставлять режим работы и управлять через Сеть.

Освещение

Для управления светом предусмотрены силовые блоки, которые могут выполнять функцию простого выключателя или диммера. Освещение может регулироваться через датчик движения. Пользователь получает возможность включать и выключать все сразу или отдельные точки освещения одним нажатием кнопки. Выбирать различные режимы яркости и программировать их по времени или в зависимости от ситуации. Например, включаете телевизор, и свет автоматически приглушается. Можно также выбрать постепенное затухание в режиме засыпания или постоянную яркость в помещении с учетом солнечного света.

При подключении освещения через датчик движения, свет будет включаться автоматически при появлении человека в помещении, и гаснуть при отсутствии движения через настроенный промежуток времени. Есть возможность выбрать собственный сценарий освещения для вечеринки, романтического свидания или создать эффект присутствия на время отъезда. Настройки позволяют оповещать пользователя, если он забыл выключить свет или выключать его автоматически. Производители утверждают, что это не только удобно и комфортно, но и экономично. При грамотно построенных алгоритмах регулировки освещения экономится до 30% электроэнергии.

Микроклимат

Эта функция обеспечивается благодаря датчикам температуры и влажности. При этом устройства устанавливаются в тех помещениях, где необходимо выполнять регулировку. Пользователь может задавать различные режимы: выбрать постоянную температуру и влажность для всего жилья, для каждой комнаты индивидуально, а также задавать переменные режимы по часам и дням недели. В соответствии с заданным алгоритмом, система будет регулировать климатические устройства (отопление, кондиционирование, увлажнение, осушение, вентиляцию). В приложениях существует много дополнительных функций. Например, «открытое окно» или «гости». В первом случае отопление отключится, чтобы не расходовать лишнюю электроэнергию или газ, а во втором ‒ при скоплении людей увеличится интенсивность работы вентиляции. В среднем автоматическое управление микроклиматом позволяет сэкономить до 40% энергозатрат и создать благоприятные условия для здоровья домочадцев.

Исполнительные системы

К ним относятся силовые устройства, выполняющие открывание/закрывание дверей, ворот, шлагбаума, штор, жалюзи, роликовых ставней. Это могут быть также автоматические клапана на водопроводе, отоплении или газопроводе, поливочные и пожарные насосы, повороты видеокамеры. С помощью этих устройств можно закрыть штору или открыть дверь гостю, не вставая с дивана. Возможность настроек позволяет программировать автоматическое закрытие и открытие штор/жалюзи по времени суток или в зависимости от естественного освещения. Можно настроить полив клумб и газонов, используя внешние датчики погоды. Ворота, двери и ставни могут работать в тандеме с охранной сигнализацией и закрываться при несанкционированном проникновении.

Мультирум и медиацентр

Это возможность распределения звука и видео по дому и даже по придомовому участку. Перемещаясь по помещению, пользователь с помощью пульта или смартфона переключает звук и/или изображение на другие устройства. Функция также выполняется с помощью датчиков движения.

Из последних разработок передовые производители предлагают акустические системы, управляемые голосом. При этом устройство способно адаптироваться к голосу и особенностям произношения владельца. Кроме музыки и видео, оно отвечает на вопросы, используя и фильтруя информацию из Википедии.

Контроль доступом

В «умном доме» даже замки на дверях подключены к системе, которая «признает» только одного хозяина, обозначающего статус остальных жильцов. Кроме ключа, специальные замки открываются с помощью смартфона, но неограниченный доступ есть только у владельца. Для других доступ может быть разрешен или отменен, а также настроен по времени или на определенный период.

Пожарная и охранная сигнализация

Для безопасности немаловажно оснастить «умный дом» пожарной сигнализацией. В нее входят датчики дыма и огня, которые располагают в пожароопасных зонах. При фиксации огня и/или дыма устройство по умолчанию оповещает владельца, а по выбору дополнительно дежурного консьержа, охрану или отправляет сообщение в пожарную службу, включая звуковую тревогу. При наличии системы пожаротушения «умный дом» сам подавляет источник возгорания.

Охранная сигнализация основана на датчиках движения, открытия дверей и окон, видеонаблюдении. При несанкционированном проникновении постороннего система блокирует входы и выходы, включает звуковую тревогу и, как при пожаре, оповещает хозяина и соответствующие службы охраны. Как дополнительные функции может быть установлен пульт для введения кода доступа после открытия дверей или тревожного кода для вызова охраны.

Предотвращение затоплений и утечек газа

Для определения аварийной ситуации в местах установки газового оборудования прикрепляются газоанализаторы, которые при обнаружении любого углеводорода в воздухе подают сигнал на сервер. В результате дается команда автоматическому клапану на перекрытие газа и одновременно оповещает хозяина. Остальные домочадцы узнают об утечке по громкой сигнализации. По желанию настраивается оповещение аварийной газовой службы.

Для обнаружения утечки воды применяется специальный датчик, устанавливаемый в нижней точке помещения с сантехническим оборудованием. Алгоритм работы функции антизатопления происходит аналогично – вода автоматически перекрывается, а владелец оповещается.

Видеонаблюдение и оповещение

Видеонаблюдение внутри помещения и на дворовой территории производится с двумя целями. Первая ‒ это функция домофона, обеспечивающая видеосвязь с посетителем. Хозяин может видеть, кто позвонил в дверь и записывать сеанс связи. Вторая цель ‒ видеосъемка при срабатывании сигнализации. Видеоконтроль также можно осуществлять при услугах няни, домработницы или технических специалистов. Видеокамеры устанавливаются открыто или скрыто и имеют ИК-подсветку для ночной видеосъемки. Пользователь в любой момент может включить камеру и увидеть, что происходит у него в жилище. В настройках можно выбрать режим видеоняни, при этом камера будет реагировать на шум и плачь ребенка.

Функция оповещения производиться на смартфон хозяина или нескольких пользователей. Настроить оповещение можно на любой номер, электронную почту. Повод оповещения также настраивается, так как по умолчанию на каждое действие «умного дома» будет приходить сообщение и «засорять» память мобильного устройства или почту. Владелец в любое время с любой точки может контролировать работу всего оборудования, узнавать температуру в помещениях.

Наружные системы

Интеллектуальное жилище не ограничивается контролем и управлением внутреннего оборудования. Ведь на придомовой территории также нужно освещение, нередко полив или уличный обогрев. Особенно актуальны сегодня системы антиобледенения на дорожках, ступеньках и снеготаяния на крышах. Все эти функции также могут управляться комплексом «умный дом». В результате человек может забыть про бытовые мелочи. Пока «дом» сам будет решать все задачи, владелец может с комфортом и уверенностью наслаждаться жизнью.

Проблемы «умного дома»

Главная проблема всех интеллектуальных систем состоит в отсутствии общей стандартизации. Из-за этого оборудование одного производителя не совмещается с устройствами другого. Хотя в некоторых случаях бывают исключения. Выбирая «умный дом», потребитель вынужден воспользоваться предложением одного определенного изготовителя. Если у выбранной компании нет какой-то «интересной» функции, то ее нельзя дополнить сторонними устройством. Это же касается и приложений, которые редко бывают универсальными. Даже средство беспроводного соединения модулей бывает разным.

Для многих главной проблемой может стать стоимость «умного дома», но некоторые его элементы вполне доступны.

Перспективы

Разработчики считают, что возможности интеллектуальных систем управления далеко не исчерпаны и находятся на начальной стадии развития. Несмотря на широкий функционал, потенциал подобного оборудования огромен. В будущем планируется расширить технологии и возможности, включив контроль не только технических и инженерных устройств, но и физического состояния жильцов. Системы будущего смогут слышать сердце и дыхание человека, анализировать его поведение, а при необходимости самостоятельно вызвать скорую медицинскую помощь или предупреждать о критическом состоянии организма.

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).

Говорят, что каждый дом похож на своего хозяина: в квартире пожилой дамы каждое кресло дышит уютом, представительский особняк успешного бизнесмена демонстрирует респектабельность и уверенность в себе, а арт-студия молодого художника полностью отражает его творческий полёт мысли.

При этом у каждого хорошего хозяина руки не работают отдельно от головы: глаза видят, уши слышат, мозг принимает решения и отдаёт команды телу. Именно так достигается наилучший результат работы: объединение всех систем организма в одно целое приводит к оптимальному функционированию.

Так же и в Умном доме - все системы в нём работают слаженно, согласованно и взаимосвязано . В таком доме не перегорит проводка, оттого что на неё попала вода из разлившейся ванны. Не лопнут трубы из-за постоянных перепадов температуры. Не промёрзнут комнаты из-за внезапных перебоев с электричеством.

Согласовать подобным образом системы жизнеобеспечения, установить контроль над домом, осуществлять наблюдение за ним по сети интернет или через удалённое видеонаблюдение, запрограммировать взаимодействие различных систем дома и их поведение в зависимости от времени суток, погоды или, скажем, настроения хозяина, в наши дни совершенно не составляет труда.

Интеллектуальная система «Умный дом» - это высокотехнологичная система, позволяющая объединить все коммуникации в одну и поставить её под управление искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого под все потребности и пожелания хозяина.

Отопление , освещение , водопровод, сигнализация в квартире - всё это можно подчинить централизованному контролю с помощью установки системы «Умный дом».

Хотите, чтобы по вечерам в гостиной зажигался верхний свет, а днём горела только настольная лампа в кабинете? Предпочитаете зимой греть ноги в кресле на кухне, а по осени не желаете мёрзнуть в спальне? Хотите иметь возможность включить через интернет обогреватель на даче, чтобы помещение прогрелось к Вашему приезду?

Или, скажем, хотите, чтобы Вас оповещали с помощью SMS о внезапных отключениях электричества или сработавшей сигнализации? В наше время для этого не требуется нанимать целый дорогостоящий штат прислуги и охраны - всё это сделает «Умный дом».

При этом не стоит думать, что такая система не доступна для человека, который не располагает загородной виллой, а просто хочет иметь уверенность в безопасности своей квартиры, когда она остаётся без присмотра хозяина: базовый функционал системы «Умный дом» по стоимости сопоставима с монтажом обычного домофона.

Кроме того, уже установленную систему можно развивать в дальнейшем, добавляя новые коммуникации или расширяя взаимодействия уже подключенных. Начните с недорогого готового решения Умного дома , а затем дополняйте его теми компонентами, которые покажутся вам наиболее полезными.

Что включает такая система?

Умный дом - единая система управления в доме, офисе, квартире или здании, включающая в себя датчики, управляющие элементы и исполнительные устройства. Управляющие элементы принимают сигналы с датчиков и контролируют работу исполнительных устройств, действуя согласно заданным алгоритмам и объединяя следующие системы:

• Отопление дома (посредством радиаторов или теплых полов),
• Охранная и пожарная сигнализация ,
• Контроль аварийных ситуаций : утечки воды, газа, аварии в электросети,
• Видеонаблюдение (локальное и удаленное),
• Управление внутренним и уличным освещением ,
• Распределение видео и аудиопотоков и по помещениям (мультирум),
• Управление обогревом ливневой канализации, ступеней лестниц и дорожек,
• Контроль над энергопотреблением, ограничение пиковых нагрузок и распределение нагрузок по фазам питающей сети,
• : аккумуляторными ИБП и дизель-генераторами,
• Управления канализационных насосных станций и системам автополива зеленых территорий,
• Управление воротами и шлагбаумами,

Умным домом называют здание, в котором все оборудование (отопительное, вентиляционное, климатическое) и различные устройства объединены в общую сеть, что позволяет жильцам использовать функции и услуги нового уровня. Система умный дом включает в себя много факторов.

В большинстве случаев этими устройствами можно управлять удаленно через интернет. Иногда для обозначения данной концепции используют словосочетания «интеллектуальное жилье», «электронный дом» и так далее (от английских smart house, smart living, e-home).

Важнейшее преимущество системы Умный дом - более эффективное использование энергоносителей - тепла, электричества и воды.

Например, если загрузить в программу управления домом информацию о стоимости энергоносителей, система может автоматически составить максимально экономичный план потребления - без какого участия владельцев дома.

Она будет при необходимости отключать котел или включать стиральную машину либо электрический бойлер в то время, когда действуют более дешевые тарифы на электроэнергию.

Еще одна полезная возможность - контроль безопасности при помощи таких средств, как мониторинг состояния дома. Концепция умного дома также позволяет создать среду для самостоятельной жизнедеятельности лиц с ограниченными возможностями, например, дом может быть адаптирован под нужды пожилых людей.

Системы умной автоматики позволят свести к минимуму усилия для обслуживания инженерных коммуникаций и оборудования дома, помогут организовать защиту от протечек воды или газа, возникновения пожара, а также вторжения грабителей.

Одним словом, умный дом способен позаботиться и о себе, и о жильцах. При этом оснастить здание интеллектом можно как на этапе строительства дома, так и после завершения капитальных работ.

Комплексная система управления умный дом

Главное достоинство умных комплексов автоматики - в способности управлять инженерными системами. Вся большая и сложная система управления сводится к одному пульту. Обычно он представляет собой сенсорный экран с логичным и доступным интерфейсом. То есть для того чтобы изменить режим кондиционирования или обогрева, не нужно выполнять сложные алгоритмы.

В системе «умный дом» используются так называемые «сценарии», где четко расписаны роли всех подключенных устройств. По нажатию всего одной кнопки срабатывает заранее запрограммированный набор действий.

Так, при выборе сценария «Вечер» закрываются шторы, верхний свет приглушается на 80 % и включается торшер. А при выходе из дома достаточно нажать кнопку «Никого нет», и свет сам везде выключится, краны закроются, климат-контроль переключится в экономичный режим, включится система охранной сигнализации.

Управлять жилищем можно удаленно. Для этого достаточно запустить специальную программу на компьютере, планшете или смартфоне, набрать пароль и получить доступ к пульту управления или, скажем, к камерам наблюдения за домом.

Ну и еще один неоспоримый плюс системы «умный дом» - это ее гибкость. Здесь не обязательно устанавливать все компоненты сразу: можно сначала организовать, например, только умное освещение, заменив многочисленные включатели одним пультом, но при этом предусмотреть возможность дальнейшего развития.

В таком случае дом будет «умнеть» постепенно, что позволит более равномерно распределять траты.

Умный дом - комплексное решение

Главным достоинством систем «умный дом» считается комплексность, интеграция всех жизненно важных инженерных сетей здания в одну интерактивную. При выборе компании, которая предлагает реализовать автоматическое управление домом, стоит обращать внимание на историю и количество выполненных проектов. Нужно учитывать и ассортимент предоставляемого продавцом оборудования.

Сети в умных домах объединяются системами логической автоматики.

Так, одна компания может вам предложить качественное управление светом, при этом у нее может отсутствовать система «мультирум» (подробнее см. блок «Власть над медиа»).

Или наоборот, фирма обеспечивает хорошее управление домашним кинотеатром и коммутацию аудио- и видеосигналов, но при этом не предоставляет полноценного управления освещением, климатом, системой зашторивания. Конечно же, удобнее и надежнее работать с теми, кто реализует все составляющие.

Технологии умного дома: основные принципы работы

Чтобы использовать интеллектуальные возможности техники, устройства должны быть объединены. На сегодня существуют десятки технологий для организации умного дома.

Среди них можно выделить:

• решения с использованием системной шины - специального кабеля, который прокладывают в здании для передачи команд управления умными устройствами;
• технологии, где передача управляющих команд происходит по электропроводке;
• беспроводные радиосистемы.

Шинная технология обычно подразумевает использование трех типов устройств:

• сенсоров и датчиков (освещенности, температуры, движения и т. д.);
• исполнительных модулей, которые выполняют команды устройств первой группы;
• системных устройств (блоки управления, блоки питания, модули логической автоматики).

Шинная система умного дома может постоянно или только для настройки управляться из единого центра, а может вообще не иметь центрального модуля.

Во втором случае умная система будет работать под управлением распределенного интеллекта, когда устройства сами определяют наличие других интеллектуальных устройств и предлагают определенные сценарии работы.

Шинные технологии, которые обычно применяют на этапе строительства, отличаются надежностью, простотой модернизации, но и высокой ценой. Если же необходимо оснастить интеллектом уже возведенный дом, имеет смысл использовать другие решения.

В системах, где сигналы передаются по электропроводке, есть возможность оснастить любую розетку трансивером - приемником радиосигналов от беспроводных устройств дистанционного управления.

Подключенные к розеткам трансиверы, а также автоматические или управляемые контроллеры формируют команды для исполнительных модулей, которые и приводят в действие технику умного дома.

В случае с беспроводными системами встроенные в технику умные модули (контроллеры, управляющие устройства, датчики) могут обмениваться сигналами, принимать информацию с пультов управления и ретранслировать команды.

При подготовке материала использованы фото из журнала Приватный Дом

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:

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. Контакты для цифровых сигналов.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для подключения внешнего программатора.
8. Контакты для аналоговых сигналов.
9. Подключение внешнего питания.
10. +5 В.
11. +3,3 В.
12. Сигнал сброса.
13. Разъем для источника питания.
14. 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:

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.

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.

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:

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. Питание +5 В.
4. 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.