Система Умный дом

78926

Содержание статьи:

Умный дом это широко известная за рубежом современная система автоматизации, призванная сделать жизнь человека максимально комфортной. Она может кардинальным образом изменить управление домом — от контроля температуры в комнатах и уровня их освещения до управления безопасностью дома и всей семьи.

Что такое умный дом?

Итак, давайте разбираться, что же это такое. Представьте себе Ваше жилье, которое вы можете контролировать со своего мобильного телефона. Жилье, который учится в соответствии с вашими потребностями. Умный дом помнит, какая температура подходит вам или сколько света может вас приятно разбудить.

Умная система — это гибко настраиваемая система. Достаточно добавить соответствующие аксессуары, которые будут регулировать отопление, освещение, срабатывание сигнализации, закрытие жалюзи, управление кофеваркой, телевизором и другими приборами. Управление домом осуществляется удобно из мобильного приложения или беспроводных контроллеров. В то же время вы всем можете управлять вручную – включать и выключать свет, менять температуру в доме и тд. В случае отключения интернета работа умной системы не будет нарушена.

Основные элементы умного дома обычно очень просты в установке и использовании — детектор дыма или наводнения, беспроводную розетку или магнитный контакт для двери или окна, вы можете просто распаковать, вставить в них батарейку и включить. Затем добавляете новые элементы в приложении, и они автоматически настраиваются на работу.

С наступлением отопительного сезона актуально использование умного управления отоплением. Автоматика позволит регулировать температуру в каждой комнате отдельно с учетом оптимального потребления. Благодаря датчикам движения система знает когда жители дома или квартиры просыпаются, когда они идут спать, и в зависимости от того, как они живут, регулирует нагрев. В дополнение к автоматике температуру можно регулировать вручную из любого места с мобильного телефона.

С помощью приложения умной системы вы можете отслеживать, что происходит в помещении, даже если вас нет дома, включая просмотр истории. Домашние процедуры, как включили свет, изменение температуры нагрева, настройка жалюзи или необходимости снятия тревоги.

С умными элементами умного дома ваша квартира или дом будут реагировать на незваное посещение, а также на изменение погоды. Например, когда незваный гость входит внутрь, срабатывает бесшумная сигнализация, и домовладелец получает уведомление на мобильный телефон. Или, когда небо снова становится солнечным после грозы, жалюзи автоматически закрываются на окнах. Сценариев, в которых дом может работать в автоматическом режиме, много.

Система может автоматически работать даже при работе с жалюзи или открытием двери в гараж. Эффективная регулировка открытия жалюзи создадут не только приятную атмосферу, например, для подъема, но и предотвращает при летней жаре разогреть помещение, когда дома никого нет. В дополнение к автоматике из умного приложения можно открывать и закрывать жалюзи, ворота, входные двери, калитку.

Еще одним удобным дополнением к умному дому может быть портативная беспроводная кнопка. При нажатии на нее будет выполнено заданное действие в системе, например, свет погаснет повсюду или вызовет экстренную помощь.

Можно настроить на такие сценарии как автоматическое включение света в прихожей при входе или включение чайника при каких-то условиях или по времени. Также можно увидеть в приложении кто звонит в домофон. Есть функция автоматической проверки заперты ли все двери и закрыты ли окна.

Виды и типы умного дома

Существует несколько видов автоматизированных систем, в корне отличающихся друг от друга. Разберемся в принципах действия и особенностях функционирования каждой из них.

По способу управления все умные дома можно разделить на три группы:

Централизованные автоматизированные системы
Распределенные или децентрализованные системы
Комбинированные схемы управления

Централизованные автоматизированные системы управления

Схема предполагает наличие управляющего логического модуля, который является «мозгом» системы. Устройство анализирует информацию, поступающую с многочисленных датчиков, и на основании этого отдает команды приборам-исполнителям. В качестве логического модуля чаще всего используется свободно программируемый контроллер с максимальным количеством выходов.

Исходя из задач, которые будет решать конкретная автоматизированная система, создается ПО. Софт устанавливается в логический модуль, при необходимости в программу можно вносить изменения.

Централизованное управление системой обладает значимыми преимуществами:

Возможность подключения любого нужного оборудования, в том числе и от разных производителей.
Возможность управления всеми подсистемами умного дома через общий интерфейс.
Возможность создания многоступенчатых сложных сценариев, использование цикличностей.

Главным «уязвимым местом» схемы считается недостаточная надежность. Ее работоспособность «завязана» на центральном контроллере. При его выходе из строя, система останавливается. Теоретически такие приборы имеют большой запас прочности, но учитывая, что ему придется работать круглосуточно в течение длительного времени, поломка не исключена.

Распределенные или децентрализованные системы управления

Управление элементами умного дома осуществляется через сеть периферийных контроллеров. Каждый из них представляет собой логический модуль с автономным питанием, который способен функционировать независимо от главного компьютера и сохранять в памяти определенный объем информации, необходимой для управления. Каждый периферийный контроллер индивидуально обучается и программируется.

Единый управляющий центр в системе отсутствует, что дает ей возможность продолжать работу при выходе из строя одного из периферийных логических модулей. Неполадки могут возникнуть только в подключенной к нему системе.

Достоинствами распределенного управления считаются:

Автономность работы каждой из подсистем, что значительно увеличивает надежность функционирования единой системы умный дом.
Возможность расширения и установки дополнительных модулей.
Широкий выбор элементов для создания такой схемы.
Распределенные системы оптимальны для управления простейшими механизмами или светом, контролем над утечками воды, газа и т.п. Единого информационного пространства у такой системы нет, что существенно затрудняет диагностику конкретных приборов. Для этого приходится либо опрашивать всю сеть, либо использовать устройства, фиксирующие характеристики оборудования. Недостаточная гибкость распределенных систем тоже создает определенные проблемы.

Комбинированные схемы управления

Под комбинированной схемой понимают совокупность централизованных и распределенных систем с несколькими управляющими центрами. Чаще всего такая схема включает ведущую централизованную систему, которая принимает решения, и несколько вспомогательных децентрализованных и централизованных подсистем. Именно так создается большинство современных умных домов.

Схема объединяет два основных типа систем и максимально нивелирует их недостатки. Преимущества такого решения очевидны. Отладка каждой из подсистем существенно упрощается, а надежность повышается, поскольку ведущий контроллер отслеживает работоспособность каждого участка системы.

Наиболее распространенным и практичным вариантом комбинированной схемы считается такой: управление каждой подсистемой возлагается на отдельный контроллер. Каждый из них в свою очередь подчиняется основному контроллеру. Значимым недостатком схемы считается сложность программирования и сведения всех подсистем в единую сеть. И осуществить это может только хорошо подготовленный программист.

Существует еще одна классификация систем умного дома. По способу передачи информации их можно разделить на две группы: проводные и беспроводные системы.

Проводные системы умного дома

Проводная система представляет собой совокупность устройств, объединенных в сеть при помощи кабельных соединений. Такие системы отличаются широким спектром предоставляемых пользователю возможностей, поскольку выпускается большое количество различных комплектующих для проводных схем. Функционал этих устройств максимально широк.

Проводные системы надежны, сигнал проходит по кабелю, что исключает возможность его прерывания. Система характеризуется высокой скоростью информационного обмена. Проводная схема позволяет достаточно легко интегрировать дополнительные модули.

В качестве проводной среды для информационной передачи могут использоваться:

RS-232/422/485.Старейшая из существующих шин. Характеризуется наибольшим временем отклика. Применяется для автоматизации бытовой техники, кондиционеров, контроллеров ворот и т.д.
Универсальный вариант, интегрирующийся с существующими сетями, что одновременно является достоинством и недостатком. Чтобы избежать проблем, стоит физически разделить сеть на две линии: для автоматизации и для передачи данных. В системах ДУ Ethernet обычно становится шиной, связывающей все подсистемы.
Силовая линия.Наиболее перспективное решение для массового пользователя, поскольку присутствует везде, где проведено электричество. Разработаны специальные протоколы для ее использования, например Х10 или более современный Insteon.
Собственная шина.Разрабатывается производителем специально для собственной продукции. Обычно более надежная, чем аналоги. Достоинство такого решения — шина автоматизации отделяется от общей сети.

Основным недостатком проводных систем является сложный и трудоемкий монтаж. В ходе его проведения приходится прокладывать кабель, что связано с необходимостью штробить стены, демонтировать участки пола. Поэтому проводные схемы целесообразно проектировать и устанавливать на этапе строительства или хотя бы капремонта.

Беспроводные системы умного дома

В беспроводном умном доме передачи информации внутри системы используется радиосигнал. В отличие от аналогов проводного типа могут устанавливаться очень быстро, с минимальным вмешательством в отделку интерьера. Это главное преимущество таких схем. Достоинством можно считать и возможность расширения сети, подключение новых устройств происходит предельно просто.

Чаще всего используются беспроводные среды:

Инфракрасный канал. Применяется для управления оборудованием, не имеющим другого способа управления либо, как дублирующий канал для управления ресиверами, телевизорами, некоторыми контроллерами.
Z-Wave, ZigBee. Характеризуются минимальным энергопотреблением, поэтому считаются самыми перспективными для систем много дома.
Wi-Fi. Применяется для работы с гаджетами, оснащенными специализированным ПО для управления элементами много дома, или для связи с сенсорными беспроводными панелями.

Выбирая беспроводную схему, нужно учесть ряд моментов. Все оборудование такого типа имеет строго ограниченный радиус действия. Если его недостаточно для функционирования прибора, необходимо установить контроллеры сети или репитеры. В здании могут существовать «глухие» зоны, по которым не проходит радиосигнал. Беспроводное оборудование может конфликтовать друг с другом, необходимо убедиться, что этого не происходит.

Автоматизированные умные системы различаются и по типу использующегося в них протокола передачи данных. Он может быть:

Открытым. Предполагает стандартизированный способ обмена информацией, поэтому работающее с ним оборудование не «привязывается» к определенной платформе. Выбор производителей достаточно широк. Среди них существует конкуренция, заставляющая их работать над функционалом и качеством устройств. Но необходимость следовать заданным стандартам мешает разрабатывать принципиально новые технологии. Стоимость оборудования немного выше, чем у аналогов с закрытым протоколом.
Закрытым.Протокол разрабатывается специально для продукта определенного производителя, поэтому оборудование несовместимо с продукцией других брендов. При этом стоимость его ниже. Производитель не связан необходимостью следовать стандартам, поэтому высока вероятность получить интересное технологическое решение.

Технологии и оборудование для систем умного дома

Умный дом обладает конструкцией модульного типа, включающей разграниченные по функциональности блоки. Они частично или полностью интегрированы в общую сеть. Каждый из этих модулей-блоков выполняет собственную задачу, но они способны взаимодействовать и между собой. Любой базовый комплект оборудования системы, как правило, включает следующие элементы:

Центральный управляющий контроллер. Объединяет все элементы системы и обеспечивает их взаимодействие. В качестве управляющего элемента применяется одноплатный компьютер в промышленном исполнении, но можно использовать обыкновенный системник с определенным ПО.
Климатическая система. Обеспечивает комфортный микроклимат, состоит из модулей управления кондиционированием и отоплением. Ее управление реализуется с помощью анализа данных, поступивших от детекторов температуры и уровня влажности.
Система управления светом и коммутацией потребителей энергии. Для ее реализации монтируются датчики присутствия и степени освещенности или их комбинированные модели. Использование диммеров позволяет проводить плавные регулировки.
Система безопасности и охраны. Разделяется на три подсистемы. Охранно-пожарная сигнализация оборудуется датчиками присутствия, магнитоконтактными детекторами, анализаторами утечки газа, дыма и температуры.

Подсистема контроля доступа включает различные идентификаторы и устройства блокировки. Подсистема видеонаблюдения является комплексом из видеокамер и оборудования для обработки и сохранения полученного видеосигнала.

Для нормального функционирования системы необходимо обеспечить связь между всеми ее элементами. Для этого прокладывается локальная сеть, которая может быть выполнена в рамках беспроводной или проводной технологии. Управляет этой сетью маршрутизатор. Он осуществляет контроль над каждым сетевым прибором и защищает его от постороннего доступа.