Управление умным домом. Что представляет собой система управления умным домом

В фильмах часто демонстрируется жилое помещение, которое как будто живет своей жизнью. Лампочки загораются по мановению руки, открываются шторы, после определенного слова играет музыка. Все это оборудования является интеллектуальной домашней системой, и мы предлагаем рассмотреть, как сделать умный дом своими руками, что для этого нужно, а также какова схема такой системы.

Умный дом – что это

Умный дом – это домашняя автоматика, которая является жилым расширением автоматизации зданий. Главная автоматизация может включать централизованное управление освещением, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), бытовую технику, открывать замки ворот, дверей, GSM и других систем, чтобы обеспечить улучшенное удобство, комфорт, энергоэффективность и безопасность. Нужно отметить, что для некоторых категорий населения (пожилых людей, инвалидов) это мероприятие может стать необходимым.

Фото – Умный дом идеи распределения

Фото – Простой умный дом

С новейшим внедрением в нашу жизнь SMART технологий, многие уже не представляют свою жизнь без автоматических установок, программного оборудования, нам необходим беспроводной интернет, бытовые приборы.

Домашняя автоматика относится к использованию компьютерных и информационных технологий для управления бытовой техникой и их функциями. Она может варьироваться от простого дистанционного управления освещением до сложных сетей на базе компьютера/микро-контроллера с разной степенью интеллекта и автоматизации. Домашняя автоматика преимущественно должна быть максимально простой.

Фото – Умный дверной замок

Достоинства использования «умного дома» в квартире на базе PIC или WAVE:

Экономичный расход времени на ежедневную настройку разнообразных механизмов, прием звонков, рассылку почты;
Использование газообразных или жидких топливных материалов, а позже использование электричества, позволило увеличить автоматизацию в системах отопления, уменьшая рабочую силу, необходимую, для ручной дозаправки обогревателя и печи.
Развитие термостатов позволило настроить более автоматизированное управление отопление, а позже охлаждение;
Так часто осуществляется охрана промышленных объектов, жилых помещений;
По мере увеличения числа управляемых устройств в доме поднимается их взаимосвязь. Например, печь может отправлять уведомления, когда он нуждается в чистке, или холодильник, когда он нуждается в обслуживании.
В простых установках, smart может включать свет, когда человек входит в комнату. Также в зависимости от времени суток, телевизор может настраиваться на нужные каналы, выставлять температуру воздуха, освещение.

Умный дом может предоставить интерфейс-доступ к бытовой технике или автоматизации, чтобы обеспечить контроль и мониторинг на Вашем смартфоне, через сервер, мини Smart для iPhone, iPod touch, а также при помощи переносного компьютера (необходим специальный soft: AVR Studio).

Фото – Контроль дома через планшет

Видео: система Schneider Electric умного дома

Элементы умного дома

Элементы домашней автоматизации включают в себя датчики (например, температуры, дневного света или обнаружения движения), контроллеры и приводы, таких как моторизованные клапаны, выключатели, двигатели и другие.

Фото – Схема управления дома

Это отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, ОВК может контролировать температуру и влажность, к примеру, термостат интернет-контроля позволяет домовладельцу удаленно управлять системами отопления и кондиционирования воздуха здания, система может автоматически открывать и закрывать окна, включать радиаторы и котлы, теплый пол.

Освещение

Эти механизмы управления освещением могут быть использованы для управления бытового света, техники. Также сюда можно отнести систему естественного освещения, работу жалюзи или штор.

Фото – Схема умного дома

Аудио-визуальная

Эффект присутствия дистанционного управления (Это самая современная технология, которая применяется для увеличения безопасности). Заключается в зажигании света, музыкальном сопровождении.
Имитация присутствия
Регулирование температуры
Регулировка яркости (электросветильники, уличное освещение)
Безопасность (сигнализация, жалюзи).

Как сделать умный дом

Интеллектуальную систему можно сделать своими руками, самый бюджетный вариант – это настройка контроля освещения в доме или включения компьютера.

Фото – Вариант управления умным домом

Чтобы сделать лампу, которая будет «сама» загораться, к ней понадобится подключить специальное оборудование. Есть несколько вариантов решения это задачи:

Установить акустическое реле (1 или x10-wire);
Присоединить диммер;
Подключить датчик движения.

Проще всего работать с датчиком. Его продажа осуществляется в любом интернет-магазине, можно купить канальный прибор, можно разработать свой собственный по своим параметрам. Единственное замечание, нельзя устанавливать с таким прибором лампу накаливания, она может не выдержать нагрузки и взорваться, лучше работать со светодиодной.

Фото – Концепция умного дома

Еще один «умный» бесшумный вариант – это диммер. Здесь Вам понадобится прикоснуться к лампе, в зависимости от количества прикосновений, говорящий прибор будет менять яркость. Это очень удобно использовать на лампе в спальне, детской.

Чтобы настроить контроль и регулирование температуры, нам понадобится многоканальная система. Центральная схема контроля температуры и влажности состоит из:

Датчиков (ds1820), которые измеряют физическое состояние жидкости, воздуха.
Контроллеров (rfm12), которые могут быть простыми физическими компонентами и сложными устройствами специального назначения или встроенных компьютеров.
Приводов люнекса, которые реагируют на сигналы контроллеров.

Самый современный способ – это купить все составляющие умного дома, провода, термостаты. После установить приборы в каждой комнате, по терморегулятору на радиатор и один на котел. Также понадобится управляемый блок, или «мозг» всей системы. Его рекомендуется смонтировать на входной трубе отопления.

Фото – Система умного дома

Наиболее просто осуществляется монтаж системы видеонаблюдения и сигнализации. Принципиальные положения установки систем безопасности:

Нужно подключить датчики на окнах, дверных проемах, там электрика будет самой продуктивной;
Сложнее всего подбирается плата, от неё зависит контроллер умного дома, работа посредственных деталей, уровень сигналов;
Многие специалисты считают, что монтировать индикаторы нужно на уровне пола. Где-то см 20 от плинтуса, это повышает эффективность;
Желательно установить постоянный мониторинг, установить цифровую систему контакта со службой охраны. Часто ответственными хозяевами устанавливается специальная программа к себе на персональный компьютер, которая позволяет контролировать работу системы из любой точки, где есть интернет (так советует поступить Елена Тесля и её книга: «Умный дом: как сделать своими руками», также там есть и другие решения). Можно подключить sms-оповещения.

Умный дом – это очень удобный способ сделать свою жизнь проще, часто целая система покупается полностью (Arduino, KNX, Linux).

Стоимость каждой системы индивидуальна. Самые популярные марки следующие: beckhoff, gira, lpt, redeye, Smart Switch IOT screen, teleco. Мы рекомендуем, перед тем, как построить такое жилье, посоветоваться со специалистами, они помогут вычислить уровень нагрузки, рассчитать потребляемую мощность.

Фото – Управление светом через телефон

Чтобы почерпнуть идеи, можно пролистать В.Н.Гололобов «Умный дом» своими руками, DJVU или PDF, бесплатно посмотреть у нас фото и видео- инструкции, прочитать советы известных мастеров.

Как работает и из чего состоит система Умный дом — обзор видов и отзывы

6.9 (69.33%) 15 голос[ов]

Комплексная система умный дом – это полная автоматизация управления устройствами во всех помещениях дома квартиры или офиса. Она позволяет управлять как отдельными блоками, так и всем в целом. Это может быть нажатие кнопки на сенсорной панели по месту, а возможна и дистанционная передача команд с помощью смартфона или планшета.

Различные аудио-, свето- и видео- сценарии заранее прописываются в программе, благодаря которой работает контроллер, то есть мозг Умного дома. Это существенно экономит время хозяев жилища. Также исключается возможность возникновения аварийных ситуаций.

Система умный дом позволяет настроить различные режимы при нахождении хозяев дома, в отпуске, приеме гостей. Сюжет сценария заключается в создании комфортных условий для человека. Это может быть проигрывание любимой музыки, изменение температурного режима в помещении, включение фильма в заданное время.

Умный дом самостоятельно отключает электроприборы, переводит их в спящий режим при отсутствии людей. При необходимости система позволяет в любое время переводить автоматическое управление оборудованием в ручной режим.

Cодержание

Самая первая система заявила о себе в 1961 году. Она была очень примитивной, если сравнивать с современными технологиями. Люди во все эпохи своего существования старались облегчить свою жизнь, совершенствуя различные устройства. Так появилась идея дистанционного управления оборудованием.

Человек постоянно стремился к комфорту. Одними из первых «интеллектуальных» домов было жилье богачей в Америке. Они были оборудованы различной бытовой техникой и электроникой. Со временем стали реализовывать задумки по совмещенному управлению всеми устройствами из одного места. Начали появляться «интеллектуальные» здания, отображающие комплексные решения поставленных задач. Система Умный дом была построена с помощью структурированных кабельных связей.

Официальным годом появления Умного дома является 1978. Тогда же родился термин Смарт хоум (англ.). Американские системы работали на частоте 60 Гц и напряжении 110 В, поэтому они не прижились на территории России.

Фото: Система умный дом регулирует освещение

Одной из первых возможностей умной автоматизации была плавная регулировка освещения. Изначально идея воплощалась с помощью светорегуляторов (или диммеров). Они позволяли приглушать свет в комнате, уменьшая освещенность в ней. Такой режим удобен при просмотре фильмов и в качестве экономии потребления электроэнергии.

С развитием новых технологий на смену диммерам пришли программируемые контроллеры, взявшие на себя роль автоматического управления не только освещением, но и остальными системами, необходимыми для комфортного пребывания человека в здании.

Установка системы Умный дом является очень популярной. Она контролирует работу всех устройств в помещениях коттеджа или офиса. Комплекс управления построен на базе датчиков, выполняющих мониторинг текущих параметров. Информация с датчиков поступает на управляющие элементы, которые согласно заданной программе дают команду исполнительным механизмам и устройствам. С помощью сети интернет возможен удаленный мониторинг всего оборудования, находящегося в здании, а также дистанционное управление им.

Умный дом может управлять следующим:

внутренним и наружным освещением, архитектурной подсветкой, рекламой;
вентиляцией, кондиционированием;
отоплением помещений (системой теплый пол, радиаторами);
всеми видами сигнализаций (охранной, пожарной, аварийной);
разрешением доступа в здание;
видеонаблюдением (местным и дистанционным);
распределением видео- и аудио сигналов (мультирум);
обогревом ступеней, лестниц, дорожек и ливневых стоков;
альтернативными источниками электроэнергии (дизель-генераторами, аккумуляторными батареями);
энергопотреблением ( распределения нагрузок по фазам, ограничение превышения максимальных нагрузок);
различными насосами (дренаж, канализация, полив территории);
въездными воротами;
рольставнями, шторами, жалюзи.

Какие бывают системы умный дом

Для реализации системы все используемое оборудование должно быть совместимо между собой. С этой целью был создан Альянс Электронной промышленности для разработки единого стандарта электроники. Такое решение позволило различным компаниям производить универсальное оборудование, используемое в Умном доме.

Классификация систем по основным критериям:

централизованные/ децентрализованные;
проводные/беспроводные;
с открытым/закрытым протоколом.

Готовые системы Умный дом помогают экономить время при управлении различными развлекательными и инженерными системами в помещениях.

Централизованое и децентрализованное управление домом — количество модулей и их работа

Централизованное управление представляет собой один логический модуль. В его роли выступает программируемый контроллер, имеющий большое количество выходов. Под конкретный объект для такого компьютера пишется индивидуальная программа. На базе этого софта выполняется управление всеми инженерными сетями и исполнительными устройствами.

Преимуществом централизованной системы является возможность управления всем зданием с одного места и в едином интерфейсе. С помощью центрального контроллера можно создать различные по сложности сценарии, привязывая их к определенным действиям, времени года или суток. Такой вариант позволяет подключать большое количество различного оборудования. На этом специализируются такие компании, как: AMX, Crestron, Z-Wave, Ectostroy, Bechoff.

При устройстве централизованной системы работоспособность всего оборудования будет зависеть от контроллера и программы, заложенной в нем. Если компьютер выйдет из строя, то прекратят свое функционирование и все завязанные на нем модули. Оптимально подключение этого комплекса через источник бесперебойного питания.

Если понадобится перепрограммирование Умного дома, а программиста не будет рядом, то алгоритм придется писать заново. Поэтому важным критерием выбора является подбор надежного и качественного контроллера.

Децентрализованную систему можно назвать еще распределенной. В этом случае каждый элемент системы (исполнительное устройство) является самостоятельным микроконтроллером, имеющим такой тип памяти, при котором информация сохраняется даже в случае потери сетевого питания. Этот фактор повышает надежность работы комплекса в целом. При неработоспособности какого-либо элемента вся система квартиры или дома продолжает функционировать дальше, за исключением «выпавшего» звена.

Децентрализованная система – надежная, с возможностью подключения дополнительных «умных» блоков для создания особых сценариев. В продаже имеется большой ассортимент панелей для управления приборами, различающихся по функциональности и дизайну. Ведущими производителями в этом направлении являются: ABB, Scheider Electric, HDL, Berker, Gira, Vimar.

К недостаткам комплекса можно отнести большое количество оборудования, которым комплектуют щит. Оно периодически может ломаться, что повлечет за собой материальные расходы на замену.

Использование проводников и беспроводные технологии

Проводная система Умный дом построена на принципе передачи всех сигналов от управляющих устройств к исполнительным блокам по информационной шине. Такой шиной могут служить специальные проводники или витая пара.

Достоинством проводной системы является ее надежность, благодаря использованию экранированных проводников. Это исключает помехи и наводки в сети. Также эта система передачи данных обладает высокой скорость отклика. При подаче той или иной команды не возникает задержек из-за помех или других факторов.

Так, при организации беспроводной системы, отклик команды может задерживаться. Человек повторным нажатием кнопки пытается добиться срабатывания устройства. Происходит забивание информационной шины дублирующими сигналами, что может привести к зависанию всего комплекса.

Для организации проводной системы Умный дом предлагается разнообразный выбор управляющих элементов, которыми являются интеллектуальные выключатели. Такие механизмы многофункциональны и имеют стильный дизайн. В таких системах проще внедрить какой-либо новый элемент мультимедиа или климат-контроля.

Проводная система является пожаробезопасной и имеет длительный срок эксплуатации без ревизии. К недостаткам можно отнести отсутствие мобильности расположения выключателей. Также точки вывода кабеля к панелям управления необходимо предусматривать заранее.

Важен качественный монтаж информационных сетей для надежной работы системы. Организация Умного дома возможна лишь в новом жилье или вначале ремонта. При проложенной классической электропроводке организовать систему технически будет невозможно.

Беспроводная система построена на принципе передачи радиосигнала от главного устройства (панели управления) к исполнительному органу. Такое решение позволяет сократить количество прокладываемых проводов в помещении и время на монтаж приборов. Беспроводное оборудование весьма кстати подойдет к установке в деревянном доме, где необходимо по минимуму нарушать целостность природных материалов. Основными производителями этого типа являются: Z-Wave, Berker, HDL, Zamel, Vitrum, Gira.

Преимуществом такого комплекса является возможность монтажа в зданиях с готовым ремонтом и обычной проводкой. Каждая беспроводная панель управления имеет связь с остальными панелями и может передавать им команды. Такая взаимосвязь оборудования позволяет создавать различные световые сценарии в разных помещениях.

Мобильные панели управления можно располагать в удобных для владельцев местах. Они изготавливаются двух типов: встроенного и накладного. Радиосистема не требует специального предварительного проекта. Поэтому такая система Умный дом легко реализовывается своими руками.

Работа всех «интеллектуальных» устройств зависит от качества радиосигнала. Недостатком беспроводного комплекса является то, что многие бытовые электропотребители вызывают помехи проходящих сигналов. Также при работе устройств от батареек потребуется регулярная их замена.

Беспроводной Умный дом ограничен функциональностью из-за нестабильности передаваемых сигналов. Поэтому безопасность такого комплекса ниже, так как есть возможность глушения сигналов хакерами.

Открытый/закрытый протокол системы автоматизации

Протокол – это кодовая система взаимосвязи всех устройств между собой, на базе которой и работает Умный дом. В Европе самым популярным считается протокол KNX. Преимуществом этого вида является взаимодействие с энергонезависимой памятью устройств, а также независимая работа каждого прибора.

Протокол KNX является открытым. Этот стандарт передачи данных очень популярен. Поэтому не возникает проблем с сервисным обслуживанием такой системы в случае необходимости. Продукция многих производителей работает на этом «языке». Она тестируется на совместимость друг с другом.

Достоинством открытого протокола является большой выбор устройств с разными дизайнами или подходящим набором функций. Ведущими производителями являются: KNX, Wago, Bechoff. Конкуренция между производителями все чаще вызывает выпуск обновленных и улучшенных моделей. Стоимость таких устройств, с протоколом открытого типа, выше закрытого.

Ввиду негибкости устройств со связью открытого типа и их зависимости от определенных стандартов, на рынке стали появляться новые продукты, работающие на закрытом собственном протоколе. Это повлекло снижение затрат на изготовление оборудования и упрощение процесса программирования. У многих производителей начала появляться собственная линейка продукции, которую другие фирмы не изготавливают. Оборудование, работающее на закрытом протоколе, изготавливают: ABB, HDL, Vimar, Bticino.

Среди достоинств технологий закрытого протокола являются нестандартные интересные решения по приемлемым ценам, мобильность на рынке. К минусам можно отнести фактор зависимости покупателя от одного производителя.

В чем польза системы умный дом? Стоит ли покупать?

Интеллектуальные комплексы становятся все более популярными и доступными по цене. Рынок предлагает большой выбор многофункциональных устройств для организации автоматизации в доме. Экономия ресурсов проявляется в их потреблении только в необходимые моменты, когда люди дома. В остальных случаях система переводит дом в энергосберегающий режим. Особенно это актуально для частного жилья и коттеджей с большой площадью.

Умный дом может позаботиться и о питомцах. По заданной программе включает подача корма, воды, происходит регулировка света в аквариуме или открываются дверцы для выхода животных из дома. За четвероногими друзьями можно наблюдать на планшете. В случае наличия животных в доме, целесообразно организовать проводную сеть, спрятав всю проводку за стены. Панели управления должны быть вмонтированными. Это защитит систему от порчи.

В случае с детьми система Умный дом позволит контролировать их поведение в квартире или доме. Можно ограничивать включение телевизора и компьютера. Или предоставлять доступ в интернет при выполнении ими определенных условий.

Самым главным преимуществом «интеллектуального» дома является дистанционное наблюдение и контроль над жильем. Система защищает от вторжения воров. Также это хороший способ предотвращения аварийных ситуаций. В критической ситуации можно перекрыть воду, отключить электропитание или передать сигнал о пожаре. Все уведомления и предупреждения приходят в виде сообщений владельцу здания.

Система Умный дом цены определяет своей многофункциональностью. Для бюджетного варианта приобретаются основные логические модули, а со временем приобретаются дополнительные, что расширит возможности комплекса.

Видео о системе умный дом

Чудо техника, как сделать бюджетный умный 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:

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.

Желаете, чтобы у вас появилась возможность с помощью Интернета, например, включать-выключать обогреватель в загородном доме? Получать SMS, оповещающее о непредвиденном отключении электроэнергии или о том, что в вашем доме заработала сигнализация? А может, вы хотите, чтобы до вашего приезда на даче был включен обогреватель? Нет ничего проще. Для этого даже не потребуется содержать огромный штат прислуги. Эти и другие обязанности возьмет на себя система управления умным домом.

Что может «умный дом»

Подобно дирижеру, он координирует четкую работу всех технических элементов жизнеобеспечения, имеющихся в жилище, создавая тем самым хозяевам удобные условия по контролю за этим многофункциональным «оркестром».

Каковы конкретно возможности по управлению техническими устройствами, обычно применяемыми в современном доме для организации комфортной среды.

Инженерные системы

Отопление. Производит управление разных отопительных систем. Оптимизацию расходов на отопление.
Водоснабжение. Способен вести контроль над утечками воды в каждом отдельном помещении. Управляет водоподготовительными системами.
Газоснабжение. Контролирует утечку газа.
Охрана. Производит различные виды контроля (проникновения в помещение, по периметру). Может в целях отпугивания злоумышленников имитировать наличие людей, а также собак. Обеспечивает ограничение доступа.
Электроэнергия. Кроме управления электросетью, регулирует оптимизацию расходов.
Пожарная безопасность. Обеспечивает предупреждающий контроль возгораний.
Оповещение. Включает голосовую информацию, а также дозвоны по телефонным номерам (без ограничения их числа). С помощью Интернета и СМС.

Обслуживание

Освещение . Способность обеспечивать сценарные управления (внутреннего и наружного освещения). Связь со временем и присутствием хозяев.
Будильник . Обеспечивает оповещение с помощью голоса, а также посредством телефона. В арсенале огромный выбор разных мелодий.
Бассейн . Контролирует нагрев, управляет фильтрационными функциями.
Полив . Обеспечивает процессы автоматического полива.
Жалюзи . Возможность как сценарного, так автоматического их открытия-закрытия.
Бытовые устройства . Для удобства используется дистанционный пульт управления умным домом. Его многофункциональность позволяет держать под контролем телевизор, спутниковый ресивер, видеомагнитофон и музыкальный центр. С его помощью можно включить-отключить приборы освещения, а также находящиеся под управлением розетки, разные осветительные сценарии. Всего лишь нажатием кнопок можно проделать другие важные операции, в число которых входит открытие ворот, установка на охрану дома.

Средства управления

PALM;
Internet;
Пульт.

Чем можно управлять удаленно

Домом, который предвосхищал Рей Брэдбери, уже никого не удивишь. То, что раньше было фантазией писателя, стало реальностью. Современные «умные дома» даже превзошли своего прототипа. Они не только дружны со своим хозяином, но и способны находиться под его контролем практически в любой точке планеты.

В настоящее время компании предлагают отличные варианты решений удаленного управления. С помощью Интернета на мобильном устройстве появляется возможность управлять любой опцией квартиры или дачи. Установив автоматизацию дистанционного управления , можно держать контроль над всем, что происходит в доме, в какой бы точке вы ни находились.

Чтобы дать указание, требуется лишь проделать ряд несложных движений на клавиатуре смартфона или удаленного компьютера.

Например, вы можете:

заблаговременно позаботиться о включении обогрева пола;
отключить, если забыли это сделать, находясь дома, климатическую систему или, наоборот включить ее до вашего приезда;
открыть-закрыть шторы, жалюзи и другие предметы;
разогреть к концу рабочего дня вкусное блюдо с помощью микроволновой печи или духового шкафа;
заполнить бассейн водой, обеспечить ею баню;
включить освещение в летнем саду, аквариумную подсветку и много других «мелочей».

Кроме этого дистанционное управление умным домом позволяет осуществлять визуальный контроль – камеры, которые находятся в помещении и по периметру, выведут на дисплей изображение, которое можно показать, всем желающим обзавестись подобной системой. Посредством систем контроля появляется возможность детально анализировать температурные, параметры, влажность воздуха, потребление электроэнергии, как в одной комнате, так и полностью в доме.

Приложения

Для удобства удаленного контроля над многими процессами, разработчиками создается целый ряд приложений для смартфонов . Приведем лишь некоторые для различных операционных систем.

Для Android:

House Clever . Многофункциональная программа позволяет на расстоянии регулировать отопительную систему, контролировать генераторы, шаровые краны и другие коммуникации. Все это в целом дает возможность предотвращать утечку газа и воды, а также держать под контролем расходование различных ресурсов в целях экономии. Кроме этого приложение, подключаясь к нужным датчикам, подает сигналы о вероятном несанкционированном проникновении в дом. Предусматривается настройка системы индивидуально для каждой квартиры или дома.

Для iOS

Home Kit . Главное предназначение программы – удаленный контроль над бытовыми устройствами, световой техникой, приборами и т.д. Кроме этого программа позволяет управлять на расстоянии системой безопасности. Однако взаимодействует данное приложение не с любым устройством. Дистанционное управление возможно лишь с теми приборами, которые поддерживают технологию. Разработчики для упрощения выбора техники предлагают делать на них специальную маркировку.

«Умный дом»: управление голосом

В начале развития голосового управления трудно было представить, до каких возможностей оно дойдет к настоящему времени. Как еще один вариант и, надо сказать, весьма привлекательный к существующим способам контроля (цифровое устройство, пульт и т. д.), управление голосом завоевывает все большую популярность у пользователей.

Для более качественного взаимодействия человека с автоматическим устройством желательно записывать различные комбинации одной команды, например, выключи свет в комнате, свет выключи и т. д. В этом случае системе будет легче понять, что от нее хотят.

Даже при участии пользователя имеются наиболее популярные распоряжения. Чаще всего голосом:

включается-выключается бытовая техника;
проводится осуществление климат-контроля;
раздвигаются-закрываются шторы;
выполняется оросительная программа на приусадебном участке;
воспроизводится или предоставляется информация (новости, прогноз погоды и т.д.) на которую настроено управление.

Имеются отдельные программы, которые дают возможность вводить разграничения для сценарного этапа.

К примеру, голос подается в одном помещении, а выполнение распоряжения происходит в другом.

Предоставляется возможность собственноручного программирования не только распоряжений, но и любых слов. Разработчиками часто предлагаются типичные варианты по руководству, где команды записаны обычным текстом. Для простого пользователя это является очень удобным.

Как управлять голосом

Чтобы управление умным домом пришло в действие, необходимо владельцу активировать систему – это должна быть какая-то команда или действие (распознаваться голос также может). Некоторые владельцы для лучшей работы оснащают дом несколькими контролерами (если требует площадь), которые подчиняются единому устройству. Пользоваться устройством несложно, программа содержит ряд иностранных языков, которые легко ею распознаются.

Чтобы система начала действовать нет нужды срываться на крик. Достаточно будет подать команду высокочувствительному микрофону тихим голосом.

Как правило, одного микрофона (конечно, с учетом его типа и помещения) достаточно на площади 30 квадратных метров:

Присутствует моментальная реакция на команду. Наличие интерактивной связи и четко записанной речи создает иллюзию разговора с владельцем. Устройство сообщает владельцу, например, о том, что он не закрыл ворота, или осведомляет о каком-либо нарушении.
Наличие сильной система безопасности позволяет оповещать о незаконном проникновении в дом посредством сообщения на смартфон или устно.
Плюсов также является и то, что устройство (динамик, микрофон) не имеет проводов и его можно устанавливать под каким-нибудь предметом мебели (полкой и т.д.).

Контролировать данную систему можно также с помощью смартфона , давая нужные команды контроллеру.

В заключение

Еще до недавнего времени, жилище, оборудованное совершенными техническими системами управления, были доступными только для состоятельных граждан. Но сейчас такие устройства может позволить себе человек, не имеющий двухэтажных загородных домов, но просто желающий обеспечить безопасность своего, пусть даже небольшого, жилища, когда он оставляет на время его без присмотра.

И это вовсе не фантастика. Ведь стоимость базового функционала «умного дома» не превышает стоимости монтажа типичного домофона. Помимо этого в ходе эксплуатации можно добавлять и расширять действующие коммуникации. Поэтому можно смело начинать с не очень дорогих, но полностью готовых к решению функциональных основных задач систем, в последствии оснащая приложениями и устройствами, которые будут наиболее востребованными в текущий момент.