Система управления умным домом. Управление умным домом с компьютера. Основные варианты конфигураций

Управление умным домом с компьютера

3.3 (66.67%) 3 votes

Жители квартир и домов тратят много времени на регулирование множества процессов в своем жилье: включение и выключение электроприборов и света, видеонаблюдение. Однако не все знают, что эти и другие процессы можно автоматизировать, управляя соответствующей техникой с обыкновенного настольного компьютера, который есть у каждого.

Управление домом с компьютера - идея логичная. А появилась она даже до начала массовых продаж в магазинах комплексов автоматизации. Таким образом, сконструировать «умный дом» своими руками теперь может каждый владелец жилья – компьютер в этой системе выступает ключевым узлом. Установить его можно непосредственно в комнате или в отдельном шкафу.

Пользовательский компьютер выполнит все «умные» функции, а сигнал с внешних датчиков проходит по стандартным каналам TCP/IP или USB. Удобство создания такого узла объясняется еще и тем, что больше половины производителей выпускают технику на основе проводного подключения, которая снабжена адаптерами (чтобы подключить ее к компьютеру или ноутбуку). Возможный вариант работы с аналоговыми или же цифровыми сигналами - модуль для вывода и ввода, подключающийся посредством USB. Возможности такого устройства недостаточны, а сама автоматика подойдет для сигналов, имеющих уровень 0-5 вольт. Чтобы преобразовать полученный сигнал, в таком комплексе используются формирователи и преобразователи.

Управление домом с компьютера

Преимущества и недостатки

Пользователям компьютеров умный дом на базе ПК кажется перспективной идеей по следующим причинам:

• доступность узла для интеллектуального управления. У владельцев домов дома присутствует хотя бы один компьютер, а при необходимости под эти цели покупается даже бюджетный нетбук;
• доступная стоимость модулей для ввода и вывода (сравнительно с устройствами, которые используются с промышленными контроллерами);
• у него нет ограничений по количеству подключенных приборов (в готовых комплектах обычно присутствует малое количество техники для контроля над светом и безопасностью, а контроллер не рассчитан на множество приборов). Собрав умный дом собственноручно, вы сможете настроить его на выполнение нужных для вас опций, а также удобный способ управления, будь то голосовые команды или смартфон;
• возможность составить сложный комплекс с широким набором функций.

Не стоит забывать о возможных недостатках системы, среди которых выделяют следующие:

• необходимость подбора надежного узла (непосредственно компьютера) с достаточно надежной операционной системой и широким функционалом;
• зависимость составляющих комплекса от ноутбука, который по ходу использования ломается по причине механической поломки, износа или отключения света;
• необходимость собственноручного планирования схем и воплощение их в жизнь.

Технологии управления

Управление домом с компьютера сложно представить без контроля над электропитанием. Для воплощения этой технологии специалисты рекомендуют использовать 1-wire фирмы Maxim/Dallas. Такая технология используется в промышленных и бытовых системах и хорошо там себя зарекомендовала.

Кроме того, с компьютера удобно управлять и контролировать охранный комплекс - в удаленном режиме можно просматривать данные с видеокамер и информацию с датчиков, чтобы узнать, как ведут себя дети или животные, а также увидеть, не было ли несанкционированного проникновения в квартиру. Помимо компьютера, для реализации этой идеи понадобятся видеокамеры с датчиками движения или открытия дверей, которые можно подключить к технике через USB-разъем. Если вас беспокоит стандартное ограничение длины провода в 5 м, купите активный длинный кабель или свяжите провода через специальные хабы, имеющие внешнее питание (возможны другие варианты).

Чтобы научить систему «умного дома» понимать владельца и даже разговаривать с ним, можно воспользоваться самым доступным методом и приспособить под потребности функционал распознавания речи от компании Google. Миллионы людей по всему миру уже оценили его достойный уровень голосового перевода и поиска.

Технологии управления умным домом с компьютера

Для координации и управления системой при помощи компьютера лучше всего написать отдельную программу для всех ее компонентов или воспользоваться готовыми решениями (Ardublock). Эта программная среда для автоматизации техники идет в комплекте с некоторыми наборами электроники. Помимо управления сигнализацией и электричеством, такая программа сможет:

• управлять состоянием электроприборов (подключать и отключать технику через «умную» розетку, программировать время включения и режим работы);
• замерять и контролировать постоянную температуру в доме.

Человек всегда стремится к усовершенствованию и модернизации своего жилища. Именно разработка системы «умный дом» даёт возможность максимально автоматизировать все возможные процессы, происходящие в нём. За счёт этого достигается комфорт и безопасность квартиры или дома. То есть, умный дом - это многофункциональное комплексное устройство систем управления, которое может работать как в автономном (полностью автоматическом режиме), так и в ручном. Последнее время этот комплекс устройств стал всё более популярен, хоть и стоит достаточно дорого. Сердцем любого умного дома является так называемый контроллер, который и превращает весь этот сложный механизм в уникальную сеть и именно он отличает её от обычной автоматики на основе электронных устройств.

Из чего состоит умный дом

На сегодняшний день существует множество модификаций и конфигураций системой управления умным домом, это зависит от того:

• Каких целей хочет достичь хозяин жилья;
• Материальных возможностей;
• Размеров и функциональности дома.

В любом случае основными составляющими системы являются:

1. Контроллер выполняет роль руководствующего и регулирующего механизма между модуляторами ввода и вывода. То есть основной соединительной частью между управляющим человеком и нужным процессом;
2. Системы расширения связи, включает в себя всевозможные роутеры, коммутаторы, GPS/GPRS модули;
3. Приборы коммутации электрической цепи с их помощью происходит включение или выключение нужного механизма или устройства. Это реле, блоки питания, различные диммеры;
4. Датчики и сенсоры, а также измерительные приборы разного направления. Они могут измерять движение, температуру, насыщенность света, влажность и т. д.;
5. Элементы, за счёт которых, происходит непосредственное управление всей системой или её частями;
6. Механизмы, приводящие в исполнение сигнал от контроллера, то есть превращающие электрический сигнал в соответствующий выбранному устройству. Это двигатели вентиляции, роллеты, клапаны подачи воды, осветительные приборы, обогревательные элементы и т. д.

Что собой представляет контроллер для управления

Сердце этой системы контроллер не только руководит всеми потребителями и приборами входящими в систему умного дома, но ещё и высылает отчёт хозяину о том в каком состоянии той или иной прибор в данный момент. Он может быть запрограммирован на выполнение различных действий в нужный промежуток времени или же по утверждённому графику включения. Вся система умного дома может работать в автономном режиме, то есть без участия человека, связь с ней происходит несколькими способами через:

• Компьютерную сеть;
• Мобильный телефон;
• По радиопередатчику.

Выбор контроллера нужно выполнять в зависимости от архитектуры системы управления. То есть весь комплекс может быть:

Принцип работы контроллера

Основный принцип работы всей системы интеллектуального дома базируется на автоматизации и контроле всех процессов, происходящих в нём. Первоначально всё управление настраивается на самостоятельные включение и отключение тех или иных механизмов, упрощающих жизнь человека в доме. Контроллер умного дома может выполнять и контролировать задачи которые заложены у него в программе или же ранее были выставлены пользователем. При этом обязательна обратная связь между человеком управляющим домом и контроллером. Все системы, завязанные на работе с контроллером имею один или группу датчиков, и поэтому пользователю остаётся выбрать только режим их срабатывания, или же попросту отключить их автоматическую работу. А вот насколько полезна вся информация, подающаяся с контролера, это уже вопрос. Так как часть их может быть неинтересна обычному обывателю, не вникающему в подробности работы системы. Поэтому во время настройки и установки всей системы умного дома, хозяин должен решить насколько он будет автоматизирован. Так как, например, не всем нужно знать давление воды в магистрали холодной воды, или же напряжение в сети.

Типы связи систем

Связь для управления этой довольно сложной системой является немаловажным компонентом. Существует несколько основных типов связи:

• Беспроводная локальная. Этот тип связи имеет ограниченный радиус действия и производится с помощью радиосигнала, Wi-Fi, или же в крайнем случае Bluetooth. Управление осуществляется с любой точки помещения или даже придомовой территории. Однако, если дом многоэтажный и ещё выполнен из материала, который выполняет экранирующую функцию (обшитый железом или даже состоит бетонных плит с арматурной увязкой), то устанавливаются специальные, усиливающие беспроводной сигнал, приборы или же дополнительные радиоточки;
• Удалённая беспроводная связь. Она возможна при условии подключения контроллера умного дома к глобальным сетям или системам расширения связи, которые обеспечивают постоянный доступ к ним. Это такие сети, как GSM/GPRS, любой мобильны интернет. То есть, даже если отсутствует интернет можно отправить или получит смс на телефон о состоянии той или иной системы управляемой контроллером. Основные устройства связи это телефон (смартфон), планшет или ноутбук.
• Проводной локальный. Это один из устаревших и выходящих из обихода способов, но всё же обладающих хорошей надёжностью. Связь происходит по кабелю, витой паре или электрической проводке. Любой центральный или региональный контроллер умного дома имеет такое подключение. Расширение связи и функции происходит с помощью коммутатора, который создаёт несколько ответвлений. Управление осуществляется путём нажатия кнопок на панели управления, она может быть сенсорной или же механической. Но иногда и через компьютер можно выполнять соединение, но это не совсем удобно теряется мобильность в управлении.
• Проводной удаленный способ. Это довольно дорогой способ, так как подразумевает прокладку большого количества кабельной продукции. И чем дальше будет расположен блок управления тем проблемнее его связь с контроллером. Чаще всего такой метод связи применяется не для частных а для государственных организаций и структур для управления несложными процессами корпусов зданий и близлежащей территории. Для домашнего пользования применяется крайне редко.

То есть устройства, за счёт которых, и происходит непосредственное управление чаще всего идут в комплекте. Представляют они из себя графические панели управления с кнопочным или сенсорным воздействием, также это могут быть пульты дистанционного управления, настроенные на радиочастоту передатчика. Такие приборы управления, как мобильные телефоны, компьютеры или планшеты, естественно, приобретаются отдельно. Связь через них и управление происходит при помощи специально разработанного программного управления, которое и обеспечивает удалённый доступ при помощи интернета.

Основные варианты конфигураций

Постоянно, стремясь к совершенству и автоматизации, человек изобретает всё новые и новые механизмы для этого. Также это стремление направлено и на уменьшение габаритов устройств без потерь их функциональных особенностей.

Для контроллера управляющего механизмами так и для всей системы умный дом есть основные требования это:

1. автоматизм;
2. самоконтроль;
3. чёткость управления, без совершения ошибок.

Варианты конфигурации любой такой системы зависят от многих факторов, о который уже говорилось выше, вот варианты систем которое могут подключаться к контроллеру:

1. Регулировка и управление освещением как в самом помещении, так и на придомовой территории, и в местах архитектурных сооружений;
2. Климатические установки (кондиционирование, вентиляция, обогрев);
3. Закрывание и блокировка дверей, ворот и окон;
4. Аудиосистемы, и телевидение, домашний кинотеатр;
5. Управление шторами, жалюзи и солнцезащитными роллетами;
6. Системой водоснабжения;
7. Кормление домашних животных и аквариумных рыбок.

То есть всё заключается в желании клиента и его материальных возможностей.

Распространённые марки контроллеров

Качество выполнения команд и функциональность любой системы интеллектуального дома напрямую зависит от контроллера и его производителя.

Овен

Этот контроллер для умного дома модификации ПЛК 100 является базовым решением. Особенностью которого можно выделить применение протокола Modbus. Именно он выполняет организацию обменом информации между каналами связи. Рассчитан контролер «Овен» для использования и создания автоматических систем жилых домов и коттеджей с этажностью не более двух, уличного освещения, обогрева напольного, и устройств сигнализации. Логический контроллер связан с панелью оператора и аппаратом ввода-вывода через интерфейс RS-485. Программирование происходит самим владельцем, если, конечно, у него есть такое желание. Меню состоит из шести информативных блоков управления, каждый из которых отвечает за определённый сегмент. Есть функция отправки СМС с помощью элемента GSM-контроллера. Оповещение происходит в случае аварийных ситуаций энергоснабжением или неисправности питающих контуров отдельных ключевых элементов системы «умный дом».

VeraEdge

Модель семейства Vera отличается большим запасом доверия пользователей, из-за применения их аппаратуры в данной отрасли уже многие годы. Основные преимущества данной модели это:

• Высокая производительность;
• Эргономика;
• Компактность;
• Надёжность.

Разработчики применили здесь новую платформу, дающую высокие показатели производительности под названием SoC, её частота составляет 600 МГц, а оперативная память увеличена до 128 Мб. Основное нововведение реализовано на чипе Z-Wave Plus являющимся пятым поколением данных микросхем. Пользователь одновременно может контролировать и управлять механизмами количество которых доведено до 200 устройств. Оборудован контроллер VeraEdge модулем связи через Wi-Fi. Одним из недостатков которые всё же имеются в любой системе можно считать отсутствие интегрированного блока бесперебойного питания, который можно докупить и установить дополнительно.

Arduino

Контролер Arduino предлагает довольно необычное, но довольно логичное решение для управления «умным домом». Некоторые умельцы с лёгкость выполняют подключение и установку своими руками, это возможно из-за простоты работы с ним. Логический контроллер имеет очень небольшие габариты. И также в комплекте есть датчики, сенсоры, а также всевозможные индикаторы. Разработчикам почти удалось довести оптимизацию устройства до совершенства. Все датчики имеет беспроводную связь и отличаются минимальными погрешностями в работе, а для управления служат блоки которые отличаются необычным внешним видом, с удобной и уникальной веб-страницей. Она же доступна и в качестве мобильного приложения.

Siemens

Эти системы немецкого качества применяются не только для автоматизации систем в быту, но и на производстве, в промышленности. Контроллер этой компании выражен линейкой LOGO, участвующей в создании «умного дома». Это традиционная двухкомпонентная модель. Один, из которых, выполнен в виде клавиатуры с дисплеем и являющийся системой ввода-вывода, а второй позволяет выполнять манипуляции и подключение к контролеру через удобный и надежный проводной интерфейс. Компания предлагает также самостоятельную разработку определённых режимов в работе, для чего прилагается специальная программа Soft Comfort. Когда LOGO используется как центральный контроллер, то с помощью него можно создавать целые алгоритмы работы схем. Постоянно новые введения и модификация повышают эксплуатационные качества этого аппарата.

Положительные и отрицательные стороны контроллеров

Бесспорное достоинство применения контролеров для управления домом или помещением направлено на эффективное решение разнообразных задач, а также на воспроизведение интеллектуальных способностей, казалось бы, у самых простых и элементарных механизмов. Домовладельцы реально избавляются от многих рутинных действий. Однако как и у каждой системы существуют обязательно недостатки. К ним стоит отнести:

1. сложность подключения и введение в работу;
2. дорогостоящее обслуживание и стоимость всех элементов системы.

Однако развитие и технологии не стоят на месте и когда-то системой «умный дом» будет оборудован каждый дом или дачный участок, как буквально столетие назад не знал человек об электричестве, а теперь оно существует в каждом доме.

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.

По дому необходимо расставить акустическую систему, состоящую из высокочувствительных микрофонов и динамиков для управления системами умного дома

Обычно пользователю достается система со стандартными командами, которые он может дополнить своими руками через компьютер. Любая запрограммированная функция техники, подключенной к сценарию, будет исполняться по голосовой команде.

Роль arduino в программировании

Собственноручное проектирование системы «умный дом» включает в себя подбор оборудования, которое ответит всем предполагаемым требованиям. В частности будет необходим контроллер, позволяющий собрать все управление домом на одно устройство, с которого и будет вестись руководство.

Среди любителей очень популярны контроллеры ардуино, представляющие собой пустую печатную плату, периферия и защита которой от повреждений зависят от пользователя. Подключить можно что угодно – программа пишется легко. Вообще у ардуино много плюсов:

• возможно дополнение или копирование;
• большое количество доступной информации о возможном использовании контроллера, варианты схем для разных результатов;
• фиксированное расположение выводов (это позволяет фирмам-производителям спокойно выпускать новые устройства для добавления функций – шилды);
• ардуино не нуждается в программаторе и широких познаниях в программировании.

Внешний вид главного устройства управления системами дома — контроллер arduino

Данный контроллер может быть подключен к компьютеру, часто используется в робототехнике и при создании автономных устройств.

Возможности голосового управления

На заре своего развития управление голосом имело определенные рамки, и сложно было представить его нынешний интерфейс. Подобное казалось сюжетом из фантастического фильма. Но сейчас ситуация изменилась, и возможность альтернативного варианта контроля помимо уже существующих способов (пульты и цифровые устройства) делает его весьма привлекательным для пользователя.

Своеобразной гарантией лучшего взаимодействия человека и автоматики будет запись нескольких вариантов одного распоряжения («Включи свет в спальне», «Свет включи» и так далее), тогда система точно поймет, что от нее требуется.

Такое управление, даже созданное своими руками, чаще всего включает в себя следующие распространенные действия:

• включение и выключение бытовой техники;
• климат-контроль и шторы;
• программа орошения на участке перед домом;
• прослушивание новостей, прогноза погоды и другой информации, на получение и воспроизведение которой будет настроено управление.

Некоторые программы позволяют ввести разграничение для каждого этапа сценария: управление может вестись в одной комнате, а команда сработает в другой.

Можно своими руками запрограммировать, как команду, любое слово. Некоторые разработчики предлагают стандартные варианты, в которых команды по руководству умным домом записываются в виде обычного текста. Рядовому пользователю это очень удобно.

Описание одного из возможных вариантов

Голосовой контроль над системой «умный дом» не будет задействован, пока владелец не активирует его определенной командой или действием (распознавание голоса тоже имеется). В зависимости от площади, на которой предполагается эксплуатация, для лучшей функциональности дом может быть оснащен несколькими контроллерами, подчиненными одному устройству. Пользоваться «умным» оборудованием просто, в программу заложено несколько языков, которые она с легкостью распознает.

Для управления системами дома не нужно кричать. Высокочувствительные микрофоны улавливают тихий голос. В зависимости от типа микрофона и формы помещения, их нужно устанавливать 1 микрофон на площадь 20-30м2

Среди прочих предполагаемых удобств есть моментальная реакция на распоряжение, присутствует интерактивная связь, которая создает впечатление, что дом действительно умный и самостоятельно разговаривает с владельцем (хотя на самом деле это качественно записанная живая речь). Автоматика способна сообщить о том, что домашние забыли закрыть ворота, или осведомить о нарушении безопасности участка.

Один из многочисленных плюсов – незаметность. Все динамики и микрофоны располагаются вне поля зрения владельца (на шкафу, под полкой, спрятаны в предметах мебели). Это весьма эстетично, так как отсутствуют провода.

Оборудование устанавливается в фальш-потолках или простенках на этапе предмонтажа, в домах с чистовой отделкой применяют визуальное декоративное оформление под бытовые приборы

Сильная система безопасности оповещает о несанкционированном проникновении в помещение при помощи сообщения на смартфон или устно, и адекватно реагирует при возникновении чрезвычайной ситуации.

Контроль над данной системой может осуществляться при помощи смартфона. «Умный дом» подключается к его операционной системе, и через нее владелец может дать необходимые распоряжения контроллеру.

Как вы предпочли бы включать свет или открывать двери в доме: при помощи выключателей, настенных сенсорных панелей или из интерфейса своего смартфона? Или вы любите, чтобы все процессы проходили автоматически – по расписанию или реагируя на движение, температуру, изменение других параметров? А быть может, вам больше понравилось бы проговаривать команды вслух: «Сезам, откройся!..» В умном доме возможен любой из этих вариантов – вместе или по-отдельности.

Идеальное управление умным домом должно быть организовано таким образом, чтобы бытовые приборы и компьютерная техника, осветительное и климатическое оборудование, охранные системы и медиаустройства в вашем жилище быстро и беспрекословно выполняли ваши приказы, услужливо подстраивались под ваш привычный распорядок, заботясь о комфорте и безопасности вашей семьи, как старый верный дворецкий. И это отнюдь не фантастика, не сказки о «невидимых слугах»: компания BMS Traiding уже не первый год успешно реализует подобные системы управления в квартирах и частных домах, в гостиницах и офисах.

Комфорт в управлении, по сути, является одной из главных причин, по которой люди начинают интересоваться технологией smart house.

Давайте подробнее рассмотрим варианты, уже сейчас доступные для установки в вашем доме или офисе.

Основы системы управления «умный дом»

Управление освещением , климатом , безопасностью и прочими компонентами умного дома может быть организовано самыми разными способами. Однако основных направлений всего два – и каждый из вариантов нужен, по-своему хорош и востребован в определённых ситуациях. Вместе они составляют сбалансированную систему контроля дома.

«По щучьему велению, по моему хотению!» Нажимаете ли вы аналоговую клавишу выключателя или лёгким касанием активируете нужный процесс при помощи сенсорного экрана, включаете ли вы свет, лёжа на диване у себя в гостиной или активируете систему отопления, находясь в автомобильной пробке по дороге с работы – в данном случае не имеет значения. Всё равно умный дом начинает выполнять ту или иную функцию только после вашего непосредственного распоряжения. Можно было бы назвать этот способ «мануальным», но ввод команд, исполняемых smart-системой, может осуществляться не только «вручную», но и голосом. Согласитесь, что нет принципиальной разницы между нажатием на кнопку и произнесением условной фразы «Ёлочка, зажгись». Так или иначе, решение принимает человек. Причём, принимает его не заблаговременно, программируя реакцию дома на ту или иную ситуацию, а «здесь и сейчас». Впрочем, «здесь» из этой связки можно исключить: никто не помешает вам включить кондиционер в своей московской квартире с компьютера в Сиднее или смартфона в Лиссабоне.

Плюс такого способа взаимодействия с домом: вы получаете именно то, что хотите в настоящий момент. Сказано – сделано! Минус: придётся всё же приложить какое-то минимальное усилие – нажать на кнопку, произнести слово.

«Сам себе режиссёр» Управление домом голосом – это удобно и к тому же весьма эффектно: только представьте себе реакцию ваших гостей на ваш диалог с «невидимыми слугами»! Но по-настоящему «умным» ваше жильё можно назвать только в том случае, когда оно научится самостоятельно реагировать на ту или иную ситуацию, не дожидаясь ваших прямых указаний. Вариант, при котором решение принимает дом выводит вас на совершенно иной уровень комфорта. И мы не случайно провели в заголовке аналогию с режиссурой: дело в том, что этот способ взаимодействия напрямую связан с выполнением так называемых «сценариев», представляющих собой комплекс неких действий, направленных на достижение того или иного результата. При этом умный дом «знает» не только момент, в который нужно начать действия, но и условия, при которых их нужно завершить. Каким образом система понимает, что нужно открыть форточки или включить кофеварку? На помощь приходят всевозможные датчики – освещения, температуры, движения и пр. С другой стороны, для многих сценариев уместна активация по расписанию или по таймеру.

Плюс делегирования полномочий smart-системе очевиден: приятно, когда всё происходит «само собой». Однако имеется и минус: далеко не все ситуации можно запрограммировать заранее. Технологии ещё не настолько продвинулись, чтобы дом мог по-настоящему думать и самообучаться.

ИЗБАВИТЬСЯ ОТ НЕДОСТАТКОВ каждого из способов не так уж сложно. Сбалансированные системы, которые проектируются и реализуются компанией BMS Traiding, задействуют оба варианта. Таким образом, если умный дом вдруг не догадался, что вам холодно, несмотря на оптимальную (запрограммированную) температуру в помещениях – вы всегда можете форсировать активацию отопления при помощи мануального или голосового управления. Устали на работе, хотите лечь спать пораньше? Кроме включаемого по расписанию сценария «Ночь» остаётся целый ряд простых способов выключить телевизор и погасить свет – выключатель на стене или смартфон на прикроватной тумбочке позволят вам сделать это без особых хлопот. И поверьте, умный дом не станет вам возражать: «Позвольте, у меня в сценарии записано, что сейчас время просмотра вечерних новостей…» Хотя, конечно, может тактично предупредить о том, что слушать музыку на полную громкость в три часа ночи чревато конфликтом с соседями. Или что включение всех отопительных приборов на полную мощность не имеет особого смысла, поскольку входная и балконная двери открыты нараспашку.

Заинтересовало? Оставьте заявку на звонок!

Отправить

Способы взаимодействия с умным домом

Чтобы дом понимал нас, исполнял наши пожелания и следовал нашему настроению, требуются «посредники», которые принимают наши распоряжения и передают их системе. И даже в том случае, когда речь идёт о полной автоматизации процесса принятия решений, без некоего «связующего звена» между человеком и центральным компьютером (контроллером?) в умном доме не обойтись. Согласитесь, что без возможности вмешаться в работу хоть и умной, но машины, психологически вы будете чувствовать себя не очень комфортно. Так что не спешите демонтировать настенный выключатель, установив в комнате датчик освещения или движения.

Что касается инструментов управления домом – их существует несколько типов. Хотя по большому счёту основных групп всего две: стационарные и мобильные. Компания BMS Traiding готова предложить вам любой из имеющихся на рынке оборудования smart house вариантов. Давайте посмотрим, что имеется в арсенале наших специалистов.

Стационарные инструменты управления

Настенные панели представлены сегодня в достаточно широком ассортименте, чтобы выбрать оптимальное по бюджету и функциональности решение для каждого индивидуального случая. Вовсе не обязательно, кстати, монтировать по всему дому самые «навороченные» выключатели: в ванной можно установить аналоговый или сенсорный выключатель с простейшим набором функций – достаточно 2-4 позиций. Но, к примеру, управление освещением в гостиной с десятком независимых источников света будет гораздо удобнее осуществлять посредством тачскрин-панели.

Высококлассные панели западных производителей – это не только интерфейс для взаимодействия с системами умного дома, выведенный на закреплённый на стене небольшой сенсорный экран. Например, в настенный тачскрин с диагональю 4,3 дюйма HDL-MPTLC43.46 Enviro встроен датчик, контролирующий температуру воздуха в комнате. Данные, получаемые с него, можно использовать для запуска сценариев в автоматическом режиме. Или просто выводить текущую температуру на экран, с тем, чтобы принять решение самостоятельно. Enviro оснащён инфракрасным приёмником. А ещё этот экран «засыпает», когда им не пользуются, активируясь при вашем приближении.

Впрочем, «кнопочная» панель HDL-MPL8.48 имеет все вышеописанные функции. Да ещё и термостат в придачу! Что касается удобства интерфейса – это дело привычки и вкуса. Компактный жидкокристаллический дисплей достаточно наглядно отображает статус кнопок, позволяет переключать сценарии или управлять отдельными функциями дома. А для небольших помещений мы порекомендовали бы простейшую (но отнюдь не примитивную) панель HDL SB-WS4M-EU. С виду – обычный выключатель, даже дисплея нет (правда есть подсветка). Но панель поддерживает диммирование, её можно настроить на выполнение до 99 сценариев.

К группе стационарных можно также причислить устройства для приёма голосовых команд. Микрофоны могут быть встроены в панели или выноситься отдельно.