Строительство умных домов что это

Содержание

ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth — на какую технологию делать ставку? Кто из брендов выпускает наиболее практичные решения? Какие выбрать шлюз, датчики и на что смотреть тем, кто хочет все упростить?

Мы попросили Вадима Ерёмина, руководителя департамента «Гаджеты и инновации», рассказать о его опыте построения умного дома. Под катом только то, что было проверено на собственном опыте.

Но сначала несколько слов о протоколах и стандартах, а затем про производителей и конкретные модели.

Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave

На данный момент самые популярные устройства умного дома используют технологии Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и Z-Wave. У каждой из технологий есть свои плюсы и минусы, и никто не запрещает использовать их вместе, компенсируя недостатки каждой. Но для разных задач и разных типов умных устройств используются разные технологии.

Например, в бытовой технике (телевизор, холодильник и кофеварка) обычно используют Wi-Fi или Bluetooth, которые также есть в любом телефоне. Причина — этой техникой пользуются, даже не имея полноценной системы умного дома. Для автоматизации освещения и климата больше подходят встраиваемые модули ZigBee или Z-Wave, так как они специально разработаны для интеграции с существующим световым и климатическим оборудованием. Но для их полноценной работы нужен специальный хаб.

Умный Дом за копейки РАЗБОР 2021-2022

Без Wi-Fi не обойтись в IP-камерах, телевизорах, аудио/медиа-плеерах и другой технике для передачи видеосигнала. Конечно, Wi-Fi может использоваться и в выключателях света, датчиках, термостатах, но отсутствие ретрансляции сигнала и высокое энергопотребление не позволяют делать на нем датчики, работающие годами. Каждый производитель для своего Wi-Fi-устройства, будь то умная лампочка, чайник, холодильник или робот-пылесос, выпускает свое собственное приложение, и нет единого стандарта, чтобы управлять всей техникой из одного приложения. Это не позволяет сделать умный дом только на Wi-Fi по-настоящему удобным.

Bluetooth

Актуальная версия Bluetooth Low Energy 4.2 имеет малое энергопотребление, благодаря этому работают крошечные беспроводные наушники, колонки и различные датчики на батарейках. Проблемы тут те же что и с Wi-Fi: отсутствие общего стандарта управления вынуждают каждого производителя делать свое собственное приложение, что неудобно для пользователя. Очень важная для умного дома технология Mesh (ячеистая сеть) появилась только в версии 5.0, которая еще мало где используется, но, возможно, будущее умных домов именно за Bluetooth LE 5.

ZigBee

ZigBee изначально разрабатывался для применения в сетях из датчиков, таких как счетчики электроэнергии, воды, газа, датчики температуры. Топология сети может быть разная, в том числе ячеистая (mesh). Это означает, что любой датчик видит все другие датчики и может передавать сигнал через них, т.е. использовать ретрансляцию, что сильно увеличивает надежность передачи.

В 2007 году появился стандарт команд для управления умным домом, так называемый профиль «Домашней автоматизации». С ZigBee выпускают почти все устройства для создания домашней автоматизации: реле, диммеры, лампы, термостаты, замки, датчики. Но бытовых приборов типа холодильников и телевизоров с ZigBee вы не найдете. По сравнению с другими протоколами для умного дома у ZigBee-устройств самые привлекательные цены, однако отсутствие 100% совместимости между устройствами и хабами разных производителей не позволяет собрать умный дом только на ZigBee.

Z-Wave

Беспроводной протокол, разрабатываемый с 2001 года специально для домашней автоматизации. Главным его преимуществом является полная совместимость между устройствами разных производителей. Так датчик движения от Fibaro может управлять диммером Qubino, а вся автоматизация при этом базироваться на контроллере RaZberry от Z-Wave.Me.

На данный момент продается более 3000 разных Z-Wave устройств, которые покрывают все нужды умного дома. Это самый популярный протокол для объектов площадью от 10 до 500 м². В Z-Wave, так же как и в ZigBee, используется топология mesh с поддержкой ретрансляции сигнала и автоматическим нахождением лучшего маршрута. Главный минус — цена. В среднем, стоимость устройства составляет 60-80 евро, что примерно вдвое выше, чем у аналогов с ZigBee.

Выбор устройств: личный опыт

Вадим Ерёмин, руководитель департамента «Гаджеты и инновации» в М.Видео-Эльдорадо

Перед выбором устройств нужно определиться с задачами, которые будет решать умный дом. Мне потребовалось в основном обезопасить и частично автоматизировать загородный дом. Вот на каких устройствах я остановился:

Наиболее простой гаджет, с которого я начал — умная лампочка. Поскольку потолочные светильники подключаются к электросети напрямую, достаточно вкрутить лампу в патрон.

Смарт-лампы позволяют регулировать яркость света, цвет и цветовую температуру. Благодаря светодиодам они невероятно энергоэффективны, а срок службы может превышать 10 лет.

Разумеется, лампы можно сделать ещё умнее. Например, вставив в цепь датчик движения.

Включив этот датчик в схему умного дома, также можно автоматизировать запуск увлажнителя воздуха, кондиционера, обогревателя, мойки воздуха и прочей климатической техники.

У нас на даче несколько датчиков на каждом этаже. Если кто-то попытается проникнуть в дом, я получу уведомление на смартфон. С него также удобно подключаться к камере слежения и активировать сигнализацию, чтобы спугнуть воров и подать знак соседям.

Задачи «умного дома» часто сводятся в к включению или отключению электроприборов — без умных розеток тут не обойтись. Они играют роль переходника от обычной комнатной розетки к прибору и не требуют монтажа.

Функционал таких розеток довольно широкий. Так, Hommyn PL-20-W, Rubetek RE-3301 и TP-Link HS100 могут включать электроприборы по таймеру, например, во время действия самого выгодного тарифа. И, конечно же, собирают статистику по энергопотреблению.

А ещё можно использовать умное реле Rubetek RE-3312 — к нему можно подключить что угодно, от духовки до тёплого пола.

Есть еще приборы, встраиваемые в систему и без умных розеток. У нас на кухне несколько устройств из экосистемы Redmond на платформе Ready For Sky, в частности, смарт-чайник и мультиварка. Сварить кашу, не вылезая из кровати, или вскипятить чайник, не отрываясь от газонокосилки — проще простого.

А теперь самое важное

Производителей много, датчиков, розеток и лампочек — еще больше. Они все используют разные технологии, и, чтобы объединить их в одну систему, понадобится дополнительное устройство — шлюз. Он играет роль центра сети, собирает данные со всех датчиков, отправляет их в облако для доступа через смартфон, перенаправляет команды между устройствами.

Но есть и проблема. Единого стандарта для объединения разных устройств в одну систему не существует. Поэтому придётся либо остановиться на каком-то одном производителе с его экосистемой, либо строить умный дом с помощью IoT-роутера, который поддерживает сразу несколько протоколов: Wi Fi, Z-wave, Zigbee, Bluetooth — например, Rubetek CC1.

Голосовое управление устройствами. Достаточно сказать «включить свет» и свет включится, даже если вы находитесь на другом конце Земли

Чтобы не морочить себе голову протоколами и шлюзами, проще всего купить готовый комплект решений для умного дома. Например, комплект Perenio PEKIT01 включает в себя шлюз, датчик дыма, датчик открытия двери, датчик движения и датчик протечек. В набор Rubetek RK-3515 входит то же самое, кроме датчика движения. Hommyn Антипротечка Pro KS-32-WZ — это датчики протечек, электроприводные краны, реле и шлюз.

В планах у меня еще протестировать несколько умных устройств, возможно, самые перспективные появятся в нашем ассортименте.

Замок

Начал подбор простого варианта, чтобы легко устанавливать без апгрейда самой двери. Модель Danalock V3 ставится вместо барашка, т.е. с обратной стороны двери обычная личинка, при такой установке никто не догадается, что у вас умный замок. Замок поддерживает управление по Z-Wave и Bluetooth. Это позволяет давать временный доступ к замку вашим родственникам или друзьям. Кроме Danalock V3 я бы установил датчик открытия двери Fibaro Door Sensor 2, теперь при закрытии двери замок автоматически закрывается через пять секунд.

Электрокарнизы

Для управления мотором штор или жалюзи есть микромодули от Fibaro, Zipato и Qubino. Я рассматриваю обычный мотор с фазным управлением и выбрал бы модуль Qubino Shutter, потому что у него больше всего функций. Модуль измеряет энергопотребление и может автоматически определить крайние положения у жалюзи. Бонус — синхронизирую с будильников в смартфоне, чтобы сразу проснуться и петь).

Источник: habr.com

Система Умный дом

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.

Источник: tech-house.su

Технология «умный дом»: что это?

Кажется, еще совсем недавно мы зачитывались произведениями научных фантастов, мечтали вместе с ними и помыслить не могли, что кофеварка будет готовить нам эспрессо во время утреннего моциона, а холодильник — предупреждать о закончившемся молоке. Тем не менее, это случилось: новости о появлении умных гаджетов заполняют сеть, и все, что требуется от нас — не считая платежеспособности, разумеется, — немного разобраться в происходящем.

Давайте будем честны: про умный дом слышал каждый, кто-то даже следит за успехами Xiaomi и Цукерберга, но далеко не все понимают, о чем, собственно, идет речь. Для многих людей концепция Smart Home по-прежнему остается фантастичной и запредельной, а кто-то и вовсе игнорирует ее существование. Наши читатели не из таких, поэтому для вас мы написали ознакомительную статью о сущности явления «умного дома».

Что значит «умный дом»?

Прежде всего давайте разберемся с терминами. Это важно, потому что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» — не совсем равнозначные понятия.

Под «умным домом» (англ. smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс устройств, которые для нашего удобства сами принимают решения и выполняют рутинные задачи по дому. Умный дом формируется в личном домашнем хозяйстве в отдельно взятой квартире: упомянутые выше кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и автоматические двери — все это умный дом. В России в это понятие обычно включают и так называемый мультирум — систему управления мультимедиа устройствами: телевизорами, проекторами, акустическими системами. На Западе разделение терминов «умный дом» и «мультирум» продиктовано рыночными условиями.

А вот термин «умное здание» (англ. smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и подразумевает системы центрального отопления, водоснабжения и безопасности. Как правило, организация «умного» здания — задача застройщиков или членов совета дома. Понятия тесно связаны друг с другом, но расскажем мы только о smart home, причем в российском понимании.

Вехи истории

Какой бы современной ни казалась концепция умного дома, история этого явления начинается с середины XX века — как раз с тех пор, когда о нем впервые заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи — а принцип работы умного дома зиждется как раз на программировании. Конечно, в то время не существовало интернета и облачных сервисов, но громоздкие неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли осуществить задуманное.

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Поначалу дело ограничилось усилиями энтузиастов-изобретателей, которые либо прокладывали по всему дому кабели и монтировали в стены управляющие консоли, либо уже начинали использовать первые компьютеры. Увы, эти идеи не получили отклика у массового населения. Тем не менее, в 1966 году Джеймс Сазерленд запрограммировал компьютер Echo IV на включение приборов по расписанию, а также на связь с датчиками слежения и сигнализации. Появлением самих датчиков мы обязаны братьям Джоелю и Руту Спирам, которые в 1961 году запатентовали свой диммер — прибор, автоматически регулирующий свет. А ведь это времена, когда The Beatles еще даже не подписали свой первый контракт!

Компьютер Echo IV

До массовой реализации еще было далеко, но уже в 1978 году произошел своего рода прорыв, часто называемый рождением современного умного дома: шотландская компания Pico Electronics разработала первый стандарт передачи данных, универсальный для всех приборов домашней автоматизации. Суть стандарта заключалась в создании шины, которой любой производитель мог оснастить бытовой прибор, будь то соковыжималка или пылесос. Это было сродни языку программирования, знакомому всем специалистам, или операционной системе, на которой могли работать все приложения. Подключение осуществлялось через обычные розетки, в дополнение шли модули связи, пульты и даже программы управления для компьютеров. Эпохе стандарта X10 мы обязаны появлением таких привычных нам технологий, как свет, включающийся по хлопку, или автоматически открывающиеся двери.

Появление единого стандарта дало толчок для новых экспериментов и рождению специализированного рынка. Вскоре дело дошло и до нового термина: в 1984 году представитель Американской ассоциации жилищно-строительных компаний впервые употребил выражение «умный дом», впоследствии ставшее общеупотребительным. Для ассоциации создание термина было маркетинговым ходом, что подтверждает интенсивность развития идеи в то время.

К развитию концепции подключилась и Ассоциация электронной промышленности, которая стала инициатором создания другого универсального стандарта. Их протокол под названием CEBus (потребительская электронная шина) был модернизированным X10 и вскоре заменил прообраз на американском рынке.

Первое массовое знакомство людей с концепцией умного дома произошло в 1999 году. И главным посредником стала… компания Disney, выпустившая фильм о компьютеризированном доме, начавшем самостоятельную жизнь.

Кадр из фильма «Умный дом»

В нулевых годах сегмент домашней автоматизации пополняется все новыми компаниями-производителями. Однако настоящей революцией стало появление первого iPhone и других смартфонов. Возможности приложений и аппаратных средств карманных компьютеров побудили инженеров к новым изобретениям: к 2012 году, по данным ABI Research, только в США было установлено 1,5 миллиона систем домашней автоматизации.

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.

Технологии умного дома

Что в реальности следует считать умным домом? Дом-робот Била Гейтса за 200 млн. долларов или скромную квартиру с умной системой терморегуляции и освещения? Умный дом — это образное название для всех систем домашней автоматизации, и представленное на рынке огромное количество технологий можно комбинировать и совмещать как угодно в зависимости от нужд и предпочтений. Но давайте все же попробуем привести в порядок это множество.

Системы управления освещением

Управление светом — наверное, самый популярный и доступный формат систем автоматизации дома, сегмент даже имеет свое название — «умный свет». В вашем подъезде, вероятно, уже сейчас установлена лампа, включающаяся при хлопке или движении человека. Основу таких систем составляют диммеры и умные лампы, работающие вместе с датчиками измерения освещенности и присутствия живого объекта.

Приведем примеры основных возможностей «умного света»:

управление естественным освещением с помощью автоматизации работы жалюзи, штор, ставней и навесов (шторы и карнизы Lutron);
включение/выключение света при появлении человека в доме или комнате (умные лампы Philips);
автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещенности, времени суток и количества людей в помещении;
затемнение комнаты при включении телевизора или проектора;
имитация присутствия хозяев в доме для обеспечения безопасности (лампа BeON);
световое оповещение о различных событиях (лампа Xiaomi Philips EyeCare 2);
«световые сценарии» — дизайнерские возможности светового акцентирования и затенения предметов интерьера (комплект ламп Nanoleaf Aurora Smarter Kit);
возможность установки пользовательских алгоритмов работы — включения света на полную яркость при пробуждении, установки мягкого света во время чтения и т.д.;
удаленное управление работой освещения через голосовые команды, программу на смартфоне или пульт управления.

Применение ламп Aurora в дизайне интерьера

Компоненты световой системы могут взаимодействовать по радиосвязи, однако такое решение не всегда самое удобное. Сбалансированной системой можно назвать комплекс, включающий привычные выключатели и диммеры с дополнительной опцией удаленного управления по беспроводной связи (выключатель Linear Z-Wave Dimmer). Или же, как это реализовано в умной лампе Xiaomi Yeelight Bedside Lamp, возможность управлять светом через смартфон и аппаратную кнопку на самом устройстве.

Xiaomi Yeelight Bedside Lamp

В качестве примеров умного света можно привести следующие технологии:

умная лампа Elgato Avea Bulb, меняющая не только яркость, но и цветовые оттенки освещения;
лампа с Kickstarter LIFX, работающая без контроллера или передатчика;
светильник Xiaomi CooWoo, умеющий работать от встроенного аккумулятора;
умный патрон для лампы Vocca, управляемый голосом и не требующий никаких дополнительных устройств.

Пример цветовых возможностей лампы LIFX

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Блага жизни, скрывающиеся под акронимом ОВК (англ. HVAC), призваны поддерживать комфортные для жизни температуру, влажность и чистоту воздуха, а также, что немаловажно, экономить электроэнергию. Объединение этих систем в один автоматизированный комплекс было одной из первых задач реализации концепций умного дома. От ОВК напрямую зависит здоровье человека, поэтому для этих систем наиболее актуальны не только функциональность и удобство использования, но и стабильность работы.

Обычно ОВК объединяются в единую сложную систему, работающую автономно и независимо от других компонентов умного дома. Это необходимо для того, чтобы при сбоях и неполадках какого-либо элемента системы ОВК продолжали работу.

Умные системы ОВК выполняют следующие функции:

поддержание постоянной комфортной температуры дома при помощи автоматического регулирования работы радиаторов, электрических обогревателей и теплых полов (системы Loxone);
экономия средств на отопление при помощи автоматического выключения или снижения интенсивности обогрева (термостат Nest Learning);
снижение температуры помещения до комфортной ночью;
автоматическое регулирование работы увлажнителей, осушителей и ионизаторов воздуха в зависимости от показателя влажности (увлажнитель Xiaomi Smartmi Air Humidifier);
автоматическая работа кондиционеров, фанкойлов, вентиляторов и систем подачи свежего воздуха (Keen Smart Vens);
автоматизация работы водопроводных систем — например, закрытие клапанов подачи воды при отсутствии человека в доме (вентили Insteon).

Конструктивно автономность работы систем ОВК обеспечивается за счет подключения устройств к отдельному главному модулю. Для системы отопления в этом качестве обычно выступает умный термостат с настенной панелью управления — такой, как умный термостат Elgato Eve Thermo. Устройство регулирует температуру комнатных батарей автоматически по заранее установленному пресету. Дополнительно контроллером можно управлять через приложение Apple Home Kit или с помощью кнопки на панели устройства.

Умный термостат Elgato Eve Thermo

Системы безопасности

Автоматическими системами безопасности оборудовано немало обычных квартир, далеких от звания умного дома. Тем не менее, умные охранные системы могут дополнить сложную систему домашней автоматизации и стать ее интегрированной частью. Системы безопасности оснащаются камерами, сигнализациями и большим количеством разнообразных датчиков: детекторами движения, присутствия, открытия двери.

Следует различать безопасность инженерную и личную. Для первой в умном доме предусмотрены:

отслеживание протечек водопроводной системы (система NetBotz);
автоматическая система пожаротушения (продукция ЭПОТОС);
отслеживание перебоев в работе проводки и защита от коротких замыканий (тепловизоры Seek Thermal).

Тепловизор Seek Thermal

Системы личной безопасности выполняют следующие функции:

внешнее наблюдение посредством видеодомофонов, камер и устройств инфракрасного излучения (датчик движения Elgato Eve Motion);
удаленная отправка или сохранение данных (облачная камера Оco 2);
автоматическая сигнализация или вызов охранной службы (свето-звуковые системы Schneider Electric);
контроль целостности ограждения участка, окон и дверей (Home Monitoring Kit);
контроль прав доступа в дом (умный замок Kwikset Kevo).

Системы личной безопасности работают автономно и управляются с центрального хаба. Дополнительно устанавливается центральная система сигнализации, которая самостоятельно взаимодействует с владельцем только для того, чтобы подтвердить необходимости вызова охранных служб.

Системы наблюдения за детьми, стариками, инвалидами и животными

Данная категория призвана обезопасить членов семьи, нуждающихся в контроле и наблюдении. Раздел мог быть разбит на 3 части, однако здесь мы ограничимся кратким обзором и классификацией. Иногда, даже если вы не намерены превращать ваше жилище в умный дом, подобные технологии могут помочь близким и снять лишний стресс во время разлуки.

Категория включает следующие функции и технологии:

видеонаблюдение и аудиосвязь посредством камер записи и real-time мониторинга, радионянь и инфракрасных камер (видеоняни Samsung);
дистанционные уведомления;
автоматизированное передвижение и закрытие доступа в помещения (кресло-подъемник S-max Sella);
мониторинг местоположения и показателей здоровья с помощью GPS-трекеров, датчиков физической активности и приборов для автоматического измерения медицинских показателей (Redmond SkyTracker).

Умный ошейник Mishiko

В России системы и приборы данной категории только набирают популярность, а вот мировой рынок не стоит на месте. Хорошим примером новых технологий в данной категории могут служить видеоняни Ramili Baby, следящие за дыханием ребенка, или разрабатываемая система Tecnalia, способная распознать нервное расстройство у домочадцев.

Радяоняня Ramili Baby RV1200

Управление умными приборами

Категория умных приборов и гаджетов — самая многочисленная и интересная. Именно сюда входят удивительные умные скороварки, холодильники, мультимедийные центры и роботы-пылесосы. Перечислять современные умные устройства можно до бесконечности, но мы попробуем их кратко классифицировать:

Бытовая кухонная техника: холодильники, мультиварки, электроплиты, системы вытяжки, кофеварки, соковыжималки и т.д (экотестер СОЭКС);
Прочая бытовая техника: стиральные машины, пылесосы, весы, сушильные машины, утюги и т.д (роботы-пылесосы Panda);
Мебель и предметы интерьера: карнизы, шторы, автоматические двери, шкафы, абажуры, кресла, спальные кровати и т.п. (кровать Balluga);
Мультимедийная техника: телевизоры, проекторы, видеоплееры, музыкальная аппаратура, акустические системы, караоке (мультирум-система Trivium);
Игры и развлечения: развивающие игры для детей, роботы и т.д. (робот Ozobot).

Глаза разбегаются от количества умных вещей и их возможностей! Между тем, проблем рынок домашней автоматизации тоже не лишен, так что поговорим и о них тоже.

Фрагментированность рынка и протоколы

Главная проблема современного систем Smart Home — отсутствие универсального стандарта, который подходил бы ко всем устройствам на рынке. Обустраивая умный дом, вы, возможно, захотите укомплектовать систему продукцией различных производителей: например, охранной системой Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple.

Однако многие компании не заботятся о совместимости своих устройств с другой продукцией. В лучшем случае, на вашем смартфоне окажется целый набор приложений — каждое для своего компонента умного дома. Согласитесь, не очень удобно. Некоторое же оборудование и вовсе оснащено проприетарным софтом с закрытым исходным кодом. Интересы компаний очевидны, но вот интересы пользователей неработающие в системе приборы определенно игнорируют.

Проблема существует давно, и мы уже рассказали в разделе истории о создании первых протоколов, призванных сделать работу всех систем универсальной. Сегодня наметилась тенденция к объединению компаний, занимающихся разработкой систем домашней автоматизации. Как следствие, все больше и больше умных устройств имеют поддержку универсальных стандартов. Наиболее перспективными и продвинутыми универсальными протоколами являются на сегодняшний день Z-Wave и ZigBee; на них и предлагаем остановиться чуть подробнее.

Z-Wave и ZigBee

Оба протокола специально разрабатывались для систем домашней автоматизации. Их цель — не только обеспечить системе универсальность, но и обезопасить ее. И Z-Wave, и ZigBee принадлежат к категории ячеистых сетей; это означает, что у сообщения внутри них есть несколько путей для достижения пункта назначения. Такое распределение снижает вероятность сбоев и гарантирует безопасность: если какой-либо узел поврежден, сообщение перенаправляется к ближайшему доступному устройству. В ячеистой сети каждый прибор связан с несколькими другими.

Z-Wave работает в низком радиочастотном диапазоне до 1ГГц, и это удобно, потому что потенциальных помех существенно меньше, чем на частоте 2,4ГГц, на которой работают Wi-Fi и Bluetooth. Дополнительным плюсом можно считать малые задержки при передаче коротких команд.

Открытые протоколы начинают поддерживать все больше компаний, причем даже такие гиганты, как Xiaomi.

Кроме преимуществ ячеистой структуры, ZigBee предоставляет возможность выбора алгоритма маршрутизации в зависимости от состояния сети и требований программы. Протокол обеспечивает повышенную безопасность и низкое энергопотребление — а значит, длительную автономную работу сетевых устройств.

Вокруг обоих протоколов уже сформировались своеобразные альянсы, в которые входят производители систем для умных домов. Список компаний чрезвычайно широк, с ним можно ознакомиться на официальных сайтах Z-Wave и ZigBee.

Умный дом — будущее или настоящее?

Представьте, что Марк Цукерберг, основатель Facebook, пригласил вас в свой дом. Вы входите в просторную прихожую, умный ассистент Джарвис включает умеренно-яркий свет, чтобы вы могли разуться и повесить верхнюю одежду. В гостиной ассистент настраивает мягкий свет, комфортный для отдыха.

Марк просит Джарвиса включить приятную фоновую музыку — и из колонок раздаются звуки саксофона Майлза Девиса. Поужинав, вы решаете посмотреть фильм, и Джарвис включает для вас телевизор, а свет вокруг тускнеет до минимума.

Пока вы наслаждаетесь просмотром, умный ассистент не сидит на месте: он следит за безопасностью дочерей Марка, и если дети заплачут, Джарвис голосом Моргана Фримена тут же сообщит об этом отцу. Раздается звонок — пришли гости. Джарвис тут же сканирует пришедших и сообщает хозяину дома, кто находится у двери. После приятно проведенного вечера вы ложитесь спать. Утром Джарвис готовит завтрак всем гостям, а для Марка у него припасена чистая футболка — ей он выстреливает из помпы прямо в руки Цукербергу!

Источник: giox.ru