Что такое «Умный дом»: все о технологиях (системе) Smart Home

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.

Удаленное управление системами освещения, охраны, видеонаблюдения и климат-контроля

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.

Структура системы умного дома

Структура системы умного дома

Система умного дома состоит из трех основных элементов:

• датчики, которые принимают и анализируют ситуацию;
• центральный контроллер, который обрабатывает полученные данные, принимает решение и посылает сигнал на прибор;
• устройства, выполняющие полученную задачу.

Все компоненты соединяются между собой с помощью проводной или беспроводной связи. Организация связи с помощью проводов является более устарелой, но подобная система меньше подвержена неполадкам и перебоям. Существуют изготовители, которые реализуют системы на основе кабельной связи.

Беспроводная связь может быть менее стабильной, она осуществляется посредством Wi-Fi, Bluetooth и других стандартов. Для корректной бесперебойной работы предлагаются решения на основе проводных и беспроводных приборов одновременно.

Датчики, видеокамеры и другие элементы

Условно датчики, которые используются в умном доме, можно разделить на две группы – отслеживающие движение и реагирующие на параметры среды.

Сенсоры, которые отслеживают движение, используются в охранных целях и реализации интеллектуальной подсветки. К отслеживающим сенсорам относятся:

• Датчик движения – реализуется на технологии отслеживания изменения инфракрасного или ультразвукового поля. Используется для создания интеллектуального света.
• Датчик присутствия – похож на датчик движения, но является более чувствительным к изменению параметров. Реализованы ИК, емкостные и индуктивные сенсоры.
• Индикатор присутствия – еще более чувствительный компонент. Не используется в охранных целях, подходит для управления светильниками и бытовыми приборами.
• Извещатель разбитого стекла – прибор, который срабатывает на звук при разрушении стекол. Используется для охранных целей.
• Фотоэлектрический датчик – устанавливается в дверях, определяет, вошел или вышел человек из помещения. Удобно использовать в воротах, в которые въезжает автомобиль.
• Лазерные датчики перемещения. Более профессиональное оборудование, не ошибаются и реагируют даже на небольшой предмет. Действуют на большие расстояния. Используется в целях охраны в музеях.
• Камеры, микрофоны – позволяют хозяину дома отслеживать ситуацию даже на расстоянии.

Сенсоры, реагирующие на параметры окружающей среды, работают совместно с инженерными системами. К ним относятся:

• Внешний температурный датчик – получает данные о температуре воздуха вне помещения.
• Внутренний температурный датчик – считывает значение температуры в помещении. Помогает определять и поддерживать оптимальный режим.
• Датчик утечки газа – устройство, помогающее защититься от утечки. При аварийной ситуации подает пронзительный сигнал и, если на вводе газа имеется запорный кран с клапаном, перекрывает поступление топлива в дом.
• Противопожарный сенсор – может реагировать на превышение уровня дыма, высокую температуру.
• Сенсор протечки – если происходит утечка воды, он подает сигнал и перекрывается клапан водопровода.
• Датчик давления воды – контролирует уровень давления в трубе. В зависимости от изменения решает, нужно ли перекрытие воды.
• Датчик сырости – показывает, что в доме имеется проблема с отопительной системой, открыты окна.
• Датчик дождя – используется для полива участка. Работает совместно с метеостанцией и решает, нужен ли автополив.

Сенсоры являются обязательным рецептором умного дома. Без них работа системы невозможна.

Система управления и связи

В комплексе умного дома могут присутствовать следующие составляющие:

• Система связи. К ним же относится телефонная связь и локальная сеть. Осуществляет передачу информации и взаимодействие всех элементов в умном доме.
• Система управления. Она отвечает за работу всех устройств в помещении. Представляет собой интерфейс, который отображает все нужные данные о состоянии модулей системы. С помощью контрольного интерфейса можно самостоятельно запрограммировать различные сценарии действия – например, реагировать на голосовую инструкцию или информацию с датчика, включаться и выключаться по расписанию.
• Осветительная система. Отвечает за контроль уровня освещенности в комнате. Система освещения позволяет существенно экономить на электроэнергии благодаря рациональному использованию естественной подсветки. Дополнительно может включать в себя различные подсистемы – например, датчики движения, включающие свет при нахождении человека в помещении, автоматическое открытие и закрытие жалюзи.
• Система электрического питания. Реализует бесперебойную подачу электричества, в том числе при помощи автоматического переключения на альтернативные источники питания.
• Система контроля над микроклиматом (HVAC). Сюда включаются отопление, вентиляция, кондиционирование. Отвечает за нормализацию температурного режима, уровня влажности. Существуют подсистемы с автоматическим открытием и закрытием окон для поступления свежего воздуха в помещение, управления кондиционером через сеть.
• Система водоснабжения. Регулирует подачу воды, фильтрацию и чистку канализации.
• Система безопасности. К ним относятся система видеонаблюдения, охранная сигнализация, системы контроля доступа в помещение. Использовать только один тип сенсоров для защиты дома небезопасно, так как мошенники могут их обойти. Для лучшей защиты применяется комплекс из различных датчиков.
• Мультирум. Объединяет все аудио- и видеоустройства. Контролирует автоматическое включение и выключение радио, телевизоров, музыкальных центров.

Все системы, задействованные в технологии «умный дом» взаимосвязаны, при этом являются самостоятельными для автономной работы.

Как все работает?

Работа умного дома основана на принципе выполнения команд, причем получать их центральный контроллер может как от человека, так и от датчиков. В первом случае вы просите систему приготовить кофе, включить кондиционер или ослабить отопление, а центральный процессор, обработав команду, отправляет ее нужному прибору. В зависимости от ваших предпочтений, общение с центральным контроллером осуществляется посредством голосовых команд, пульта управления или смартфона.

Во втором случае присутствие человека не требуется. Компьютер либо сообщает приборам команды в определенное время в соответствии с ранее заданными алгоритмами, либо сам принимает решения по показаниям датчиков в зависимости от изменения условий. Например, в системах терморегуляции датчики температуры и влажности сообщают системе данные, а та, в свою очередь, выставляет нужные параметры обогрева, кондиционирования и увлажнения. Еще пример: датчики движения обнаруживают активность в доме, когда ее быть не должно — компьютер воспринимает это как сигнал к включению сигнализации или отправке сообщения охранной службе.

Центральный контроллер для устройств умного дома Xiaomi

Вся система умного дома, таким образом, состоит из трех главных элементов:

• датчики, которые воспринимают информацию из окружающего мира;
• хаб, или центральный контроллер, который обрабатывает информацию и принимает решения;
• приборы, которые выполняют прикладные задачи и облегчают наш быт.

Все компоненты системы умного дома могут соединяться друг с другом по проводной или беспроводной связи. Первый вариант кажется более архаичным, однако таким образом система меньше подвержена сбоям. Некоторые производители по этой причине предлагают решения на основе кабельной связи; в их числе AMX, Ctestron, Evika. Радиосвязь, в свою очередь, представляет больше удобств и возможностей, таких как простота установки и удаленное управление. Беспроводная связь подразумевает использование протоколов Bluetooth, Wi-Fi или специальных стандартов, о которых мы расскажем далее в статье. Беспроводные системы автоматизации производят компании Gira, Vitrum, Z-Wave, Jung, Zamel и прочие. Чтобы обеспечить систему надежностью и удобством, некоторые производители (например, Insteon) предлагают комплексные решения на базе проводных и беспроводных устройств одновременно.

Системы умного дома могут быть централизованными или нецентрализованными. В первых управление всеми устройствами осуществляется из единого модуля, что дает возможности построения сложных схем автоматизации. Нецентрализованные системы состоят из автономных цепочек приборов или даже устройств-«одиночек». Такие решения обеспечивают большую безопасность системы.

Возможности «умного дома»

Мы подошли к самому интересному. Что именно дает Smart Home своему владельцу. Нужно сказать, что возможности системы необычайно широки (и с каждым днем становятся все обширнее). Технологии «умного дома» так или иначе затрагивают почти все аспекты нашего быта, привнося в нашу жизнь комфорт, безопасность и беззаботность.

1. Управление светом

Этот элемент системы Smart Home называется просто и ненавязчиво: «умный свет». Почти каждый человек так или иначе сталкивался в обыденной жизни с данной технологией. Например, лампочка в подъезде, которая загорается, когда кто-то входит, и снова гаснет, когда в подъезде никого нет. Но это только самый простой пример использования «умного света». В продвинутых Smart Home эта опция умеет гораздо больше функций:

• управляет дневным освещением посредством автоматического открывания/закрывания штор, жалюзи и ставней;
• регулирует яркость электрического освещения, ориентируясь на такие параметры, как время суток и наличие людей в комнате;
• автоматически затемняет помещение при включении телевизора или проекционного устройства;
• имитирует присутствие в доме людей для избежания попыток незаконных проникновений;
• реализует дизайнерские идеи («световые сценарии») за счет затенения отдельных элементов интерьера и светового акцентирования на других участках;
• гибко подстраивается под пользовательские алгоритмы: включает яркое освещение при пробуждении, устанавливает мягкий режим при просмотре телевизора и пр.;
• позволяет удаленно управлять освещением квартиры через смартфон или пульт Д/У.

Некоторые элементы «умного света», такие как лампа Elgato Avea Bulb позволяют регулировать не только яркость светового потока, но даже менять его цветовые нюансы, в соответствии с пожеланиями пользователя.

2. Управление отоплением, вентиляцией и кондиционированием

Аббревиатура ОВК (отопление, вентиляция, кондиционирование) означает блага жизни, которые дают комфортные параметры температуры и влажности воздуха. Иными словами, создают благоприятный микроклимат, не зависящий от коммунальных служб и других внешних факторов.

Интеграция отопления, вентиляции и кондиционирования в единый модуль ОВК является основополагающим принципом философии «умного дома». Потому что только вместе они создают комфортную для человека среду в доме.

Комплекс ОВК в структуре Smart Home решает следующие задачи:

• Поддерживает благоприятную температуру в помещения. Для этого используются показания погодно-климатических датчиков, на основании которых регулируются настройки радиаторов, электрообогревателей и/или теплого пола.
• Экономит расходы на отопление. Это достигается за счет уменьшения интенсивности обогрева при повышении температуры воздуха, либо полного выключения батареи.
• Контролирует и регулирует работу осушителя, увлажнителя, ионизатора воздуха, опираясь на данные счетчиков влажности.
• Обеспечивает своевременную и адекватную подачу свежего воздуха, а также охлаждение помещения, за счет контроля работы вентиляторов и кондиционеров.
• Экономит расход воды, путем автоматического закрытия клапанов в период отсутствия людей в доме.

3. Управление безопасностью

Система Smart Home предполагает наличие двух уровней безопасности: инженерной и личной. Инженерная безопасность предполагает выполнение следующих функций:

• отслеживание протечки водопровода;
• автоматическое тушение очаг возгорания;
• недопущение коротких замыканий.

Что касается личной безопасности вас и вашей семьи, то в этой сфере «умный дом» предоставляет очень широкие возможности:

• осуществляет наблюдение за придомовой территорией: с помощью IP камер, видеодомофонов, датчиков движения;
• включает сигнализацию и/или вызывает охрану при несанкционированном проникновении в жилище;
• контролирует права доступа в дом (за счет использования управляемого  дверного замка).

4. Управление умными приборами

Современный рынок предлагает большое разнообразии «умных» гаджетов для бытовых нужд: роботы-пылесосы, компьютеризированные холодильники, смарт-скороварки, умные чайники и многое другое. Технология Smart Home позволяет отладить удобное и централизованное этими хитроумными изделиями. Автоматически включать и выключать в определенные часы, ставить на зарядку, выполнять чистку.

5. Наблюдение за детьми и животными

«Умный дом» хорош еще тем, что может позаботиться о наших домочадцах и питомцах. В частности, организовать наблюдение за детьми и домашними животными. Это включает в себя следующие аспекты:

• осуществление мониторинга в режиме реального времени: посредством камер наблюдения, инфракрасных датчиков и радионянь;
• ограничение доступа в помещения или на улицу: за счет использования умных замков;
• отслеживание местонахождения: с помощью смарт часов или ошейников, оснащенных GPS-модулем.

Большой выбор гаджетов для организации системы Smart Home можно посмотреть в нашем каталоге «Умный дом и безопасность».

Автор: SomeboxSomebox.ru

class=»long»>

Виды систем

Сделать умный дом можно по разным схемам, зависящим от типа оборудования и протокола связи. Программно-аппаратные комплексы для смарт-жилищ условно делятся на несколько видов.

Проводные

Беспроводные

Централизованные решения

Децентрализованные

Сеть с открытыми протоколами

Оборудование с закрытым протоколом

Основные элементы и датчики:

• главный блок (может не быть в децентрализованной схеме);
• датчики протечки воды;
• датчики задымления;
• температурные сенсоры;
• датчики движения и освещенности;
• камеры наблюдения;
• вентиляция «умного дома»;
• система удаленного открытия/закрытия жалюзи;
• управление мультимедиа;
• устройства контроля за отоплением, электро- и водоснабжением;
• могут иметься передатчики сведений со счетчиков воды и электричества (такие проекты реализует, например, Москва в рамках внедрения инноваций в сферу ЖКХ);
• программный или аппаратный шлюз для подключения и управления извне и передачи оповещений владельцу;
• умные розетки и переключатели;
• тревожная сигнализация.

В ряде схем датчики и иные элементы служат шлюзами передачи беспроводного сигнала к соседним устройствам сети.

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.

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.

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.

Самостоятельная сборка и готовые решения

Первое, что необходимо для начала работ по созданию смарт-жилища — определиться, станет ли его будущий владелец подбирать, монтировать и настраивать оборудование самостоятельно, или воспользуется готовым набором «под ключ».

Готовый «умный дом»

Сегодня на рынке действуют различные технологические компании и подрядчики, предлагающие подбор, монтаж системы «умный дом» и настройку компонентов под желания заказчика. Преимущество такого подхода — клиенту не придется заботиться ни о чем, специалисты организации выполнят все работы, от выбора гаджетов до их установки, настройки и сопряжения.

Но есть и недостатки:

• пользователь не контролирует процесс и не владеет деталями устройства системы;
• стоимость такого решения будет довольно высока, в среднем, от двух тысяч долларов и выше.

Вариант подойдет тем, кто желает не вникать в подробности и получить систему, которая «просто работает»

Xiaomi Smart Home Suite

Китайская компания Xiaomi сегодня известна своими недорогими смартфонами, которые завоевывают бюджетный рынок благодаря высокому качеству и впечатляющим характеристикам. Однако фирма занимается не только изготовлением смартфонов – из-под ее крыла регулярно появляется масса необычных и инновационных устройств. К примеру, относительно недавно она представила собственное решение для домашней автоматизации – Smart Home Suite.

Сегодня этой системе далековато до того понятия, что мы подразумеваем под умным домом – все еще мало устройств могут быть интегрированы в нее. Несмотря на это, можно надеяться на то, что в ближайшее время список поддерживаемых устройств будет пополняться.

Сейчас в комплект поставки Smart Home Suite входит сам хаб, контроллер, датчики движения и открытия двери, а также универсальная кнопка. Smart Home Suite может управлять немалым числом устройств от Xiaomi и других производителей.

В качестве центрального устройства-хаба имеем довольно крупную «таблетку», которая подключается к сети электропитания. Есть поддержка управления со смартфона посредством специального приложения. Хаб может подключаться к сети интернет, что позволяет контролировать состояние устройств на расстоянии. Купив Smart Home Suite, вы сможете управлять телевизорами MiTV, колонками, смарт-лампами, увлажнителями воздуха и другими приборами.

Smart Home Suite, который избавит от создания умного дома своими руками, обойдется примерно в 4000 рублей, что недорого, учитывая комплект поставки и возможности. И все же это устройство от Xiaomi далеко от понятия «умный дом», которое подразумевает более гибкие возможности. Smart Home Suite – это легкий способ автоматизировать работу электрических устройств в доме.

Оригинальная Светодиодная настольная лампа Xiaomi Mijia Yeelight, умные настольные лампы, настольные лампы, Wi-Fi…

Оригинальная настольная лампа Xiaomi Yeelight, светодиодные смарт-настольные лампы Mijia, настольные лампы, светодиодная лампа…

Умный домашний комплект Xiaomi Mijia, дверной шлюз, окно, датчик человеческого тела, датчик температуры…

Google Home

А этот умный гаджет уже разработан поисковым гигантом, который пока в РФ особой популярности не обрел, но все впереди. Google Home – это своего рода GoogleAssistant (тот самый, что «ОК Google»), который получил свой собственный «дом» в виде компактной Bluetooth-колонки. В целом, это аналог Smart Home Suite от Xiaomi, только дороже и с большим потенциалом. Умеет практически то же самое, но выделяется, конечно же, возможностью голосового поиска.

Теперь вам не придется заставлять свой смартфон и Google Assistant находить самую разную информацию, начиная от дня рождения автора «Отцы и дети», заканчивая вопросом, сколько весит слон – просто, сидя на диване, скажите «ОК Google».

Google Home может управлять различными устройствами пользователя, чтобы тот, таким образом, сделал своими руками свой собственный умный дом с более сообразительным телевизором и системой видеонаблюдения. Совместимых устройств уже сегодня немало (Android-смартфоны, ТВ-приставки, некоторая бытовая техника), а со временем их будет становиться только больше.

Кроме того, Google Home, чтобы действительно походить на умный дом, поддерживает некоторые интересные сервисы. Так, вы сможете попросить у ассистента, чтобы он заказал вам на дом еды или забронировал билет на ближайший рейс, или предоставил прогноз погоды. Также Google Home адаптируется под желания и интересы владельца, запрашивая при первой настройке информацию о предпочтениях и хобби.

Google Home, несмотря на потенциал, сегодня огромными возможностями похвастаться не может. Однако своего пользователя, да и не одного, она уже нашла. Обойдется умная колонка примерно в 130 долларов.

Amazon Echo

Еще одна свежая разработка американской компании, которая является полным аналогом Google Home. Только вместо Google Assistant у Amazon Echo в качестве голосового помощника выступает «Alexa». На российском рынке, как обычно, девайс пока не распространен, но со временем ситуация должна исправляться.

Amazon Echo может воспроизводить вашу любимую музыку, его можно интегрировать в систему умного дома, чтобы впоследствии управлять различными приборами. Amazon Echo очень прост в настройке и управлении, для чего используется специальное приложение на смартфоне.

Сейчас смарт-динамик выглядит довольно интересно, но, как и предшественники, ограничен в возможностях. Amazon Echo неплохо разбирает команды пользователя, благодаря сотрудничеству с другими компаниями может работать со многими устройствами и системами умного дома. Правда, стоит Amazon Echo дороже ближайших конкурентов – 12500 рублей.

Самостоятельная сборка

Если собирать «умный дом» своими руками, можно выбрать качественные (и при этом недорогие) компоненты, установить их и настроить согласно собственной задумке. На рынке имеется множество доступного «умного» оборудования, позволяющего реализовать даже самую сложную программно-аппаратную архитектуру.

Из условных минусов данного подхода отметим то, что владельцу системы придется проделать большую и серьезную работу: подготовить схему «умного дома», определиться с выбором аппаратной части и протоколов взаимодействия, приобрести компоненты, смонтировать их и настроить. Для многих смарт-гаджетов придется прописывать сценарии автоматизации, и понадобится понять, как сделать ту или иную настройку.

Ситуация облегчается тем, что «умные дома» уже не редкость, их устройством занимается достаточно много людей, которые описывают на форумах и сайтах свой опыт, возникающие в ходе работ проблемы и способы их решения. И к этому опыту всегда можно обратиться.