Из чего собрать умный дом в 2020 году

До нашей эры. Автоматизация без контроллеров

Вы задумывались, что в словосочетаниях «автомат Калашникова», «автомат в электрощите» и «автоматизация завода» используется одно и то же слово? Оно образовано от греческого automatos — самодвижущийся, самодействующий.

Толковый словарь под редакцией Ефремовой говорит: «Автомат: это устройство, самостоятельно, без непосредственного участия человека, выполняющее какие-либо действия или операции в соответствии с заданной программой».

Суть любой автоматизации (а значит и умного дома) очень проста: выявить раздражитель, в ответ на который произведется заранее продуманная реакция.

Взять, к примеру, человека, если он уронит себе на палец гантель (что будет являться раздражителем), то незамедлительно последует запланированная реакция, состоящая из одного или нескольких действий — обязательного одергивания ноги и, возможно, нескольких коротких слов.

Это сразу говорит нам о минимальном наборе элементов примитивной автоматики:

· Различные датчики и сенсоры. В нашем примере ими служат нервные окончания пальца.

· Исполнительные механизмы – всевозможные приводы, выключатели, лампочки и т.п. У человека основным элементом являются мышцы.

Далее нам не обойтись без одного понятия, которое вы, наверняка, слышали много раз. Это реле –копеечное устройство, без которого невозможно построить ни одну систему автоматики, даже самую простую.

По сути, реле – это автоматический выключатель, хотя логичнее его назвать ВКлючатель. В простейшем реле есть электромагнит, который при подаче на него маленького тока, скажем от датчика движения, замыкает другую цепь, к которой подключена лампочка, и она загорается, позволяя сонному человеку найти туалет, не наступив по пути в миску для собаки.

Теоретически, с помощью одних только реле можно собрать довольно умную систему, что и было продемонстрировано миллионам американцев в декабре 1950 года, когда журнал «Популярная механика» опубликовал статью о шестикомнатном загородном доме инженера из Мичигана.

Рис. Декабрьская статья 1950 года в журнале «Популярная механика». Фото справа сверху – пункт управления домом.

Этот энтузиаст своего дела потратил годы своей жизни, два километра кабелей, десятки электродвигателей и приводов, взятых откуда не попадя, чтобы создать умный дом своей мечты.

Инженер проявил чудеса смекалки, чтобы, не имея никаких компьютеров и специализированных устройств, реализовать различные сценарии в доме.

К примеру, электромеханические часы в определенное время включали радиоприемник, тостер и чайник. Освещение при входе включалось от дверного звонка, а выключалось оно через некоторое время, когда лампа нагревалась и на ее тепло реагировал датчик температуры, установленный поблизости, выключая свет. Блестящее решение!

Занавесками управлял электропривод, снятый по случаю с американского бомбардировщика.

Но весь гений инженера проявился в решении задачи автоматического закрывания створок окон в случае дождей, которые поливают Мичиган 150 дней в году. Вода из водосточной трубы поступала в миску, наполняла ее и замыкала контакт в датчике, который включал электропривод окон.

Рис. Система закрывания окон при дожде

Для размещения всех необходимых реле и таймеров, изобретателю пришлось отвести небольшую комнату.

Этот пример мы привели для того, чтобы показать, что основные принципы автоматизации не изменились за три четверти века, изменились только ее составные части и возможности.

Видео

Безопасный дом: вода, газ и воры

Сложность настройки: ★★ Бюджет: 9424 Р

Я сделал дом безопаснее: если забуду выключить газ или воду, то умный дом отправит уведомление мне на смартфон.

Через веб-камеру я могу проверить, выключил ли свет в кухне и плиту, а также наблюдать за тем, как растут цветы, пока я нахожусь в отпуске. Если в дом залезут воры, то умный дом включит сирену и уведомит меня в приложении, а фото вора сохранится на флешке камеры.

Чтобы сделать дом безопаснее, мне понадобились:

  1. Датчик утечки газа — над кухонной плитой.
  2. Два датчика протечки — для ванной и кухни.
  3. Камера со встроенным датчиком движения.
  4. Датчик открытия входной двери.

Я заказал себе готовый комплект Rubetek за 7006 Р. В него входят датчик открытия двери, протечки и камера со встроенным датчиком движения. Прямых китайских аналогов на «Алиэкспрессе» я не нашел. Устройства Rubetek проектируют в России, поэтому проблем с поддержкой нет.

К сожалению, в комплекте нет датчика газа, его пришлось докупать отдельно. Я решил не ждать посылки из Китая и приглядел в «Леруа Мерлен» подходящий гаджет.

Умный дом отправляет уведомления на смартфон, когда срабатывает любой из датчиков. На гифке я показал, как датчик газа посылает камере «Рубикам» сигнал: что-то не так. А камера через приложение присылает мне на смартфон уведомление: сработал датчик
Я купил комплект Rubetek за 7006 рублей. В него входят датчики влажности, открытия двери и веб-камера, которая одновременно служит центром управления
Датчик отправит уведомление на телефон, если почувствует высокую концентрацию газа
Через вайфай-камеру я могу проверять, выключил ли газ, воду и свет в кухне

В планах — подключить датчик газа к вытяжке: она будет включаться при срабатывании и газ не будет скапливаться в квартире.

Оповещения приходят, если в приложении включен режим охраны. Я ставлю дом на охрану, только когда мы все ушли: так смартфон не заваливает меня уведомлениями каждый раз, когда кто-то из домашних выходит за дверь.

Вся система обошлась мне в 9,5 тысячи рублей. На мой взгляд, это дорого. С другой стороны, мое спокойствие и время стоят дороже, не говоря уже о возмещении ущерба при возможном потопе или взрыве газа.

Цель умного дома

Умный дом — это система устройств, которые помогают вам жить комфортнее и безопаснее. Датчик реагирует на какое-либо изменение в доме и посылает сигнал в цифровой блок, который и запускает программу.

Можно настроить умный дом так, чтобы он автоматически открывал шторы утром, включал свет по голосовой команде, присылал на смартфон оповещение, если в ванной вдруг протечет вода.

Подбирать конкретные комплекты устройств нужно исходя из вашей цели. Изначально у меня ее не было — я просто накупил на 5 тысяч рублей разных гаджетов для умного дома на «Алиэкспрессе» и экспериментировал с ними. В результате часть этих покупок пылится на антресолях.

Как работает система умного дома

Обычно система «умного» дома делится на две части. В первую входит управляющий хаб, во вторую — датчики, отвечающие за работу всей системы. Хаб это управляющий центр умного дома, вы вставляете его в розетку, затем он подключается к Wi-Fi и отвечает за управление и связь с остальными датчиками. Зачем это нужно? Дело в том, что большинство датчиков умного дома беспроводные и работают на аккумуляторах. Если бы они напрямую подключались к Wi-Fi, то срок их работы был бы относительно небольшим. Использование хаба позволяет управлять ими через энергоэффективный радиоинтерфейс, как правило, это ZigBee или Z-Wave.

Хаб «умного» дома (Фото: Aquara)

Таким образом, для начала построения умного дома вам понадобится этот управляющий хаб и несколько датчиков. Выбор датчиков зависит от ваших потребностях. Ниже мы расскажем какие датчики бывают и какие функции они выполняют.

Примеры управляющих хабов:

  • Aqara Hub Gateway
  • Xiaomi Mi Smart Home Hub
  • Redmond SkyCenter
  • «Яндекс.Станция» (опционально, гаджеты «Яндекса» могут работать и без нее)

Также важно понимать, что такая схема (хаб + датчики) используется далеко не всегда. Разновидностей «умных» домов очень много. Это может быть как большая система с множеством элементов, так и простая лампочка, управляемая со смартфона.

Сегодняшний день. «Умный дом»

Долгое время заказчики вместо термина «диспетчеризация» использовали словосочетание «умный дом», что является намного более размытым понятием.

Со временем в профессиональной среде прижилось такое разделение этих терминов:

Диспетчеризация – эта система управления инженерным оснащением здания из диспетчерского пункта, который может находиться в любой точке мира. Скажем, если в московском отделении иностранного банка пропало электричество, и заработал аварийный дизель-генератор, то инженер в центральной штаб-квартире в Нью-Йорке это также увидит на своем мониторе и позвонит в Москву узнать, что случилось.

Система диспетчеризации может быть установлена и в частной резиденции, состоящей из нескольких зданий, разбросанных на обширной территории, но в диспетчерской должен находиться диспетчер/инженер/охранник, в противном случае вся затея теряет смысл.

Поэтому в квартирах эти системы не уместны.

Умный дом – это уже скорее экосистема или цифровая среда, в которой увязываются и действуют, как одно целое, самые различные устройства и системы, которые к тому же могут управляться с помощью смартфонов или подобных устройств.

Умным домом можно оснастить как квартиру и коттедж, так и жилой комплекс целиком, если в нем реализована своя экосистема.

Поэтому часто то, что выдают за умный дом сильно не дотягивает до этого определения, но все производители стремятся достичь именно этого.

У умного дома есть два кита: возможность составить пользовательские сценарии для совершенно разных устройств и управление со смартфона.

Умный дом задуман с целью добавить комфорта, выполняя за нас ежедневные рутинные функции, экономя нам секунды жизни, которые можно тратить на социальные сети.

Рис. Сценарии построены по принципу «Если, то». В данном случае профессиональный газоанализатор определяет качество воздуха в квартире, и при наличии людей по датчику присутствия (а не более грубого датчика движения), управляет вентиляцией и очистителем

Купив «умный» чайник, которым можно управлять с приложения на телефоне, вы не стали обладателем умного дом – вы просто используете смартфон в качестве некого пульта дистанционного управления.

Если же умному дому можно задавать разные алгоритмы, которые объединяют несколько устройств, то мы уже можем отметить признаки умного дома. Скажем, когда вы приходите, нажимаете кнопку «Пришел домой голодный хозяин», то запускается сценарий: включается свет в прихожей, на кухне и в ванной комнате, включается теплый пол, начинают работать кондиционеры, включается спокойная музыка, которая следует за вами, когда вы перемещаетесь по дому, мультиварка греет ужин, а кофемашина варит каппучино.

А если система, определив вашу геопозицию, запускает сценарий автоматически, когда вы еще только на пути домой, то тут ваша квартира становится действительно умной.

Если же к мобильному приложению, с которого вы можете управлять устройствами или запускать сценарии в квартире, также будут подключены сервисы взаимодействия с управляющей компанией, заказа пропусков на гостей, просмотра изображений с видеокамер жилого комплекса, то мы уже можем говорить о полноценной цифровой среде дома.

Как работает умный дом?

Как же работает умный дом? Как система понимает, что и когда нужно сделать? Принцип работы системы умный дом основан на ряде команд (опций), которые могут быть поставлены как человеком, так и машиной. Активация той или иной команды также может быть осуществлена от запроса направленного от человека, или от датчика. Разберем подробнее эти два варианта активации системы.

Первый вариант может быть выполнен посредством голосового запроса или посредством запуска того или иного устройства через приложения. Приложение устанавливается на смартфон и в режиме простых действий запускает. Например, Вы можете озвучить запрос вскипятить чайник, сделать тосты, отключить отопление, запустить кондиционер. Или Вы может достать многофункциональный пульт управления или открыть приложение в вашем смартфоне и кликнуть на нужную команду. Обработав Ваш запрос, система умного дома отправляет Вшу просьбу на тот прибор, который будет задействован.

Второй вариант не требует вашего присутствия непосредственно в доме или квартире. Все потому что при таком варианте все запрограммировано. То есть при установке системы задается определенные параметр на тот или иной прибор в доме. И в определенное время он активируется. Например, каждый день в 07:30 включается чайник, или в 12:00 срабатывает система отопления. Также в этом варианте возможен такой расклад как самостоятельное принятие решений системой. Это значит, что на основании статистики система сама решает, когда запустить или выключить отопление или вскипятить воду.

По факту получается, что вся система интеллектуального жилого помещения состоит из 3-х основных элементов. Первый элемент – это датчики. Они принимают всю информацию извне. Второй элемент – центральный контролер. Его задача обработать все то, что поступает на датчики и после принять решение по реализации запроса. Третий элемент — оборудование. То есть это все те приборы и техника, которая призвана облегчить нашу жизнь.

Связь между элементами системы поддерживается при помощи проводной или беспроводной связи. Как ни странно, но вариант с проводными соединениями меньше подвергается поломкам и сбоям системы. Так, часто можно встретить производителей на рынке систем умного дома, которые предлагают кабельную связь. К ряду таких производителей относят:

Беспроводные связи лучше в плане монтажа и управления. Работает такая система на основе Bluetooth или Wi-Fi. Производители таких систем:

  • Gira.
  • Vitrum.
  • Z-Wave.
  • Jung.
  • Zamel.
  • И другие.

Еще есть системы, работающие на протоколах. Но об этом будет отельная часть статьи. У некоторых компаний есть комплексные решения. Одновременная работа проводных и беспроводных систем обеспечивает качественную работу систему в целом.

Что включает в себя умный дом?

Smart house включает в себя три основных элемента. В состав входит следующее оборудование.

  • Контроллер (иногда его еще называют хабом). Это устройство, соединяющее все элементы умного дома в единое целое, оценивающее их работу и условия окружающей среды и в зависимости от такой оценки управляющее домом. Иными словами, это его «мозг».
  • Датчики. Это приборы, получающие информацию о состоянии окружающей среды и состоянии прочей бытовой техники и подающие ее на контроллер. Простейшим примером является термодатчик, включающий в зависимости от температуры в жилище обогреватель или кондиционер.
  • Актуаторы. Актуаторами называют устройства, непосредственно исполняющие команды, поступающие с контроллера. Простейшим примером актуатора может послужить электрическое реле, включающее свет в строго установленное время.
  • Бытовая техника. Вся бытовая электроника и электрика, имеющаяся в квартире, также является неотъемлемой частью smart house, потому что принцип умного дома направлен как раз на продуманную организацию ее работы и автоматизацию происходящих в ходе этого процессов.

Также умные дома могут включать в себя элементы безопасности, такие, как:

  • сигнализации;
  • датчики движения;
  • датчики открывания дверей;
  • датчики горения;
  • видеонаблюдение.

Что умеет умный дом и как это работает

В зависимости от установленных модулей и настроенных сценариев возможности умного дома почти безграничны. Как правило, в базовых системах есть управление освещением и розетками, а также функции домофона и охранной сигнализации. Более продвинутые комплексы могут похвастаться реализацией управления климатом и вентиляцией, пожарной сигнализацией, контроля утечек воды и газа.

С помощью сценариев легко настроить заваривание кофе по утрам, а также использование жалюзи в солнечный день и открывание гаражных ворот по приезде домой. Умный дом будет автоматически поливать домашние растения в зависимости от состояния почвы, а когда вы уйдёте на работу, даст пылесосу команду убраться.

Вся магия происходит на сервере, куда стекаются данные с хабов, к которым в свою очередь подключены компоненты умного дома.

Управлять процессами можно через мобильное приложение, с помощью универсального пульта либо просто голосом, используя интеграцию с Siri, ассистентом Google или другим виртуальным помощником. При этом почти всегда остаются дублирующие механические кнопки для ручного управления приборами.

Теги