≡× МЕНЮ

• Интерьер
• Окна
• Стены
• Проекты
• Постройки

Умный дом название. Что такое умный дом? Кратко о плюсах и минусах. Что включает в себя

Что такое умный дом, и как работает эта система нередко спрашивают читатели . Однозначно ответить на этот вопрос будет сложно. Но все же можно сказать, что здесь речь идет про внедрение самых новых технологий, которые нашли применение в быту. Сегодня многие слышали или читали про систему умный дом, но не все могут даже представить, какого уровня комфорта и безопасности удастся достичь с ее помощью.

Обзор: «Умный дом» - что это означает?

Необходимо понимать, что система умный дом помогает добиться двух основных целей:

1. Световое, телевизионное, а также всё остальное связанное с электричеством оборудование в доме будет полностью автоматизировано. Оно может работать как по запрограммированным параметрам, так и в режиме ручного удаленного управления через мобильную связь или интернет.

2. Комплекс «умный дом» идеально справляется с охранной функцией, причем охраняет не только от внешних проникновений, но и от внутренних возгораний, утечек газа или воды.

А разве не приятно будет хозяину дома, подъезжая к гаражу, видеть, как система умный дом сама открывает ворота? И для этого не нужно ни из машины выходить, ни пользоваться пультом ДУ.

Кто бы не захотел жить в таком умном доме, где не нужно беспокоиться о том, что, уезжая на работу, забыл выключить освещение в какой-то комнате или телевизор? Система сама побеспокоиться про эту проблему. В настоящее время стали доступны десятки великолепных и других типов оборудования для умного дома, которые еще совсем недавно стоили достаточно дорого. Поэтому позволить себе такую роскошь могли только очень богатые люди. Но теперь умным домом могут похвалиться и люди со средним достатком.

История создания

Про такую систему как умный дом вначале услышали американцы. Это случилось еще в 70-е годы ушедшего столетия. Тогда в Вашингтонском интеллектуальном университете смогли разработать систему, как облегчить проживание в жилом доме, какие современные технологии можно адаптировать для этого. Правда, умным домом такое новшество сегодня уже никто не назовет. Но в то время это был серьезный прорыв.

Ещё в 1987 году в советском журнале «Техническая эстетика» появилось описание , созданного отечественными инженерами. В странах бывшего СССР изобретение, которое получило название "умный дом", появилось только в конце 90-х годов. Но большого спроса среди населения оно тогда не нашло. Проблемой было не только то, что для системы умный дом оборудование стоило очень дорого. Оказалось, ее было очень сложно установить и эксплуатировать. Можно было даже сказать, что эта система была примитивной, но очень дорогой. А так как энергоресурсы стоили копейки, такое новшество мало кого заинтересовало.

И только с начала нового тысячелетия про умный дом на постсоветском пространстве снова заговорили. На это было несколько причин:

1. Энергоресурсы начали сильно дорожать, поэтому появилась необходимость в их экономии.
2. Все активнее начали использоваться компьютеры.
3. Появился Интернет, благодаря которому умным домом можно было управлять на расстоянии.
4. Из-за появившейся конкуренции внедрение схемы для оборудования умного дома стало не таким дорогим.

Важно помнить и о том, что начал активно развиваться как аудиорынок, так и телерынок.

Оборудование в умный дом: плюсы и минусы

А теперь стоит разобраться, какие у умного дома имеются как преимущества, так и недостатки. Сначала стоит сказать про недостатки. Они у этой системы все же имеются. Например, для системы умный дом оборудование стоит все же дорого. Но это в том случае, если оно предлагается от известных европейских производителей. Так почему бы тогда не подумать про умный дом Хiaomi или других компаний, выпускающих сравнительно недорогие, но очень качественные гаджеты?

Но нужно учитывать, здесь все не так однозначно. Например, с умным домом Хiaomi имеется одна небольшая сложность. Дело в том, что в ней плохо разбираются европейцы, так как пользователю нужно знать китайский язык. Поэтому для установки и настройки умного дома Хiaomi может понадобиться помощь специалиста. Ведь здесь даже вилка имеет особую конструкцию. Хороший мастер сможет настроить функциональные модули под смартфон или планшет заказчика.

Что касается преимуществ такой системы, то их значительно больше. Кто раньше выполнял всю работу в дворянских домах? Это были дворецкие, домработницы, прислуга и т.д. Они проветривали комнаты, открывали шторы на окнах, смотрели за комфортом в помещениях. Сегодня такая работа может быть выполнена системой умный дом, и для нее это не является проблемой.

Среди её преимуществ можно указать несколько очень важных моментов:

1. Энергорасходы могут превратиться в "грабителей". А если внедрить это новшество, про энергосбережение можно не беспокоиться. Если правильно выбрать систему, ею можно пользоваться годами. И сколько за это время удастся сэкономить электроэнергии?
2. Система умный дом может превратиться в надежного охранника, который никогда не уснет. Владелец сразу узнает как про проникновение в жилье, так и про возникновение пожара. Сразу сообщение пойдет на пульт охраны. Так что с такой системой можно достичь полной безопасности жилья.
3. Таким способом удастся достичь идеального уровня комфорта в помещениях. Технология умный дом побеспокоиться о том, чтобы в доме летом всегда было прохладно. А вот в зимнее время будет тепло и уютно. Она позаботится и за отопление, и за работу кондиционера, и за оптимальную влажность в помещениях.
4. Идеальная простота обслуживания. Ведь в программу системы умный дом включено до 50 разных инженерных действий.

Если оснастить свой дом или квартиру такой технологией, то хозяева будут наслаждаться жизнью. Она самостоятельно включит обогрев помещений перед вашим возвращением с работы, оросит газон на участке, откроет шторы утром, проветрит комнаты и т.д.

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.

Представьте такую картину: вы приходите к себе домой, а на кухне вас уже ждет теплый ужин, уютно горит в гостиной свет, белье постирано и поглажено, полы пропылесосены и вымыты, цветы политы, а домашние животные накормлены. И вы не приложили к этому никаких усилий. Представили?

Именно так работает «умный дом ». Это система управления домашними инженерными сетями, которая берет на себя все повседневные заботы и рутину. Для многих людей технологии «Smart Home » до сих пор остаются чем-то фантастическим и немыслимым. Но специалисты уверены, что через 20-30 лет все загородные коттеджи и городские квартиры станут «умными».

Smart Home и Smart House: в чем разница

Для начала определимся с терминами. Сегодня нередко путают два разных понятия: «умный дом » (Smart Home) и «умное здание» (Smart House). А это, хоть и близко по смыслу, но не вполне одно и тоже.

• Умный дом (Smart Home) – автоматизированный комплекс электроники, который осуществляет рутинные домашние дела. Например, он может приготовить кофе, разогреть ужин, включить кондиционер, открыть дверь, чтобы выпустить домашнее животное и пр. Smart Home создается в одном, отдельно взятом домохозяйстве и служит интересам конкретного пользователя/семьи. Добавим, что в нашей стране к понятию «умный дом» также относится и «мультирум» (тогда как на Западе это два разных термина). Если говорить просто, то система мультирум – это централизованное управление всеми мультимедийными устройствами вашей квартиры: телевизором, компьютером, ноутбуком, акустической системой.
• Умное здание (Smart House) – это распространенная в США технология, позволяющая автоматизировать управление большим многоквартирным жилкомплексом. Smart House контролирует работу центрального водо-, газо-, электроснабжения, отепления и безопасности. В России такие технологии все еще в диковинку, но со временем, можно не сомневаться, «умные здания» появятся во всех крупных и малых городах нашей страны.

Итак, мы разобрались, что такое Smart Home и почему его не надо путать со Smart House. Теперь перейдем к вопросу: как же работает «умный дом»?

Как действует система «умный дом»

Принцип работы Smart Home построен почти как в фантастических фильмах. Вы даете команду («включить обогреватель!») – система ее выполняет (обогреватель включен). Как именно все это происходит? В зависимости от модификации Smart Home есть два основных варианта:

• В первом случае необходимо «живое» участие человека. Вы должны лично попросить систему выполнить то или иное действие, используя для этого голос, смартфон или пульт Д/У (как вам удобнее). Пользовательская команда поступает на центральный процессор, который поручает ее реализацию конкретному устройству.
• Во втором случае непосредственное участие человека не требуется. В дело вступают разнообразные датчики и часы. Например, компьютер принимает решение включить или выключить кондиционер, ориентируясь на показания датчиков температуры. А при срабатывании датчика движения в квартире (в ваше остуствиие), центральный процессор включает сигнализацию. И так далее. В определенный момент времени, в соответствии с настройками пользователя, система разогревает чайник и готовит кофе; переключает телевизор на ваш любимый сериал; осуществляет полив цветов. Это перечисление можно продолжать очень долго.

Таким образом, система Smart Home включает в себя три основных элемента:

1. датчики, воспринимающие сигналы и информацию из окружающей среды;
2. центральный процессор (хаб), обрабатывающий эти сигналы и принимающий решения;
3. устройства-исполнители (актуаторы), которые получают указания от хаба и непосредственно выполняют задачи по дому.

Современные системы «умного дома» допускают наличие самых разных актуаторов. Это могут быть умные розетки , системы видеонаблюдения , управляемые термостаты, системы климат контроля, умные дверные замки , системы сигнализации , робот-пылесос и пр. Подробнее о всем разнообразии приборов Smart Home мы расскажем ниже.

Связь: проводная или беспроводная

Все элементы системы могут быть соединены между собой посредством проводной, либо беспроводной связи. Применение проводов может показаться архаичным, зато это обеспечивает высокий уровень надежности. Поэтому кабельное соединение используют даже самые передовые флагманы индустрии, такие как AMX и Evika.

С другой стороны, беспроводная связь по Bluetooth и Wi-Fi – гораздо современнее, удобнее и дает больше возможностей. Включая, увеличенную дальность управления актуаторами. Некоторые производители Smart Home предлагают комбинированные решения, сочетающие как проводную, так и беспроводную связь.

«Умный дом» - уникальная интеллектуальная система, делающая жизнь более удобной, комфортной и безопасной. Система обеспечивает слаженную и согласованную работу всех систем жизнеобеспечения жилища: отопления, кондиционирования, водоснабжения, освещения. Кроме того, к системе может быть подключено дополнительное оборудование - аудио-, видео-, бытовая техника, охранные системы, управление шторами, рольставнями, дверями, воротами. Управление всеми системами дома осуществляется дистанционно с помощью стационарных либо переносных панелей управления. Функции панели управления также может выполнять компьютер, смартфон, планшет или другое электронное устройство такого типа. Посредством Интернета управление и контроль технического оснащения дома или квартиры производится из любой точки планеты.

Количество систем, входящих в состав «умного дома», зависит от желаний, потребностей и финансовых возможностей заказчика. В первую очередь, к интеллектуальному управлению подключаются основные системы - отопление, кондиционирование, вентиляция и освещение.

Отопление

Автоматическое управление отоплением позволяет создать оптимальный температурный режим в квартире или доме, интеллектуальная система дает возможность настроить разную температуру в помещениях, а также изменять микроклимат в жилище в зависимости от времени суток, что значительно сокращает расход электроэнергии. Экономия электроэнергии с помощью системы «умный дом» достигает 40%.

Вентиляция и кондиционирование

Системы вентиляции и кондиционирования обеспечивают комфортный микроклимат в жилых помещениях, регулируя температуру воздуха в зависимости от температуры окружающей среды. Кроме того, вентиляционное оборудование наделено способностью устранять различные неприятные запахи, а также фильтровать поступающий воздух, не позволяя частицам пыли и другим загрязнениям проникнуть в дом. Климатические системы зачастую оснащены увлажнителями воздуха, что особенно актуально в зимнее время, когда воздух становится слишком сухим вследствие работы системы отопления.

Освещение

Осуществляется централизованно в соответствии с заранее настроенными сценариями. Система управления позволяет регулировать уровень освещения в различных помещениях в зависимости от времени суток, обеспечивая наиболее комфортную обстановку в доме. По заданному сценарию освещение может включаться в отсутствие хозяев в вечернее время, создавая иллюзию нахождения в доме людей, что особенно важно в загородных домах, где не проживают постоянно. обычно снабжено датчиками движения, включающими освещение, когда человек входит в комнату, и выключающими, когда хозяева покидают помещение. К системе управления можно подключить как внутреннее освещение дома, так и освещение гаража, подсобных помещений, беседок, участка.

Мультирум

Весьма удобная, но не самая необходимая подсистема «умного дома», эта система управляет устройством, передающим аудио- и видеосигналы ко всем и телевизорам, имеющимся в доме. Единый комплекс управления позволяет слушать музыку, смотреть фильмы или телепередачи в любом помещении, с помощью панели управления можно настраивать уровень громкости, включать или выключать изображение, программировать включение аудио- или видеосистем в определенное время.

Система безопасности

Интеллектуальная система безопасности призвана оперативно реагировать на все нештатные ситуации, возникающие в доме, - возгорание, задымление, утечки воды или газа, проникновение посторонних на охраняемую территорию. В случае опасности система отправляет оповещение на мобильный телефон или компьютер хозяев дома, а также на пульт охраны. При возникновении пожара «умная» аппаратура не только сигнализирует об этом, но и определяет очаг возгорания и включает систему пожаротушения.

Видеонаблюдение

Система видеонаблюдения дает возможность наблюдать за тем, что происходит в доме и на придомовой территории в целях обеспечения безопасности жильцов и сохранности имущества.