В фильмах часто демонстрируется жилое помещение, которое как будто живет своей жизнью. Лампочки загораются по мановению руки, открываются шторы, после определенного слова играет музыка. Все это оборудования является интеллектуальной домашней системой, и мы предлагаем рассмотреть, как сделать умный дом своими руками, что для этого нужно, а также какова схема такой системы.

Умный дом – что это

Умный дом – это домашняя автоматика, которая является жилым расширением автоматизации зданий. Главная автоматизация может включать централизованное управление освещением, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), бытовую технику, открывать замки ворот, дверей, GSM и других систем, чтобы обеспечить улучшенное удобство, комфорт, энергоэффективность и безопасность. Нужно отметить, что для некоторых категорий населения (пожилых людей, инвалидов) это мероприятие может стать необходимым.

Фото – Умный дом идеи распределения
Фото – Простой умный дом

С новейшим внедрением в нашу жизнь SMART технологий, многие уже не представляют свою жизнь без автоматических установок, программного оборудования, нам необходим беспроводной интернет, бытовые приборы.

Домашняя автоматика относится к использованию компьютерных и информационных технологий для управления бытовой техникой и их функциями. Она может варьироваться от простого дистанционного управления освещением до сложных сетей на базе компьютера/микро-контроллера с разной степенью интеллекта и автоматизации. Домашняя автоматика преимущественно должна быть максимально простой.

Фото – Умный дверной замок

Достоинства использования «умного дома» в квартире на базе PIC или WAVE:

1. Экономичный расход времени на ежедневную настройку разнообразных механизмов, прием звонков, рассылку почты;
2. Использование газообразных или жидких топливных материалов, а позже использование электричества, позволило увеличить автоматизацию в системах отопления, уменьшая рабочую силу, необходимую, для ручной дозаправки обогревателя и печи.
3. Развитие термостатов позволило настроить более автоматизированное управление отопление, а позже охлаждение;
4. Так часто осуществляется охрана промышленных объектов, жилых помещений;
5. По мере увеличения числа управляемых устройств в доме поднимается их взаимосвязь. Например, печь может отправлять уведомления, когда он нуждается в чистке, или холодильник, когда он нуждается в обслуживании.
6. В простых установках, smart может включать свет, когда человек входит в комнату. Также в зависимости от времени суток, телевизор может настраиваться на нужные каналы, выставлять температуру воздуха, освещение.

Умный дом может предоставить интерфейс-доступ к бытовой технике или автоматизации, чтобы обеспечить контроль и мониторинг на Вашем смартфоне, через сервер, мини Smart для iPhone, iPod touch, а также при помощи переносного компьютера (необходим специальный soft: AVR Studio).

Фото – Контроль дома через планшет

Видео: система Schneider Electric умного дома

Элементы умного дома

Элементы домашней автоматизации включают в себя датчики (например, температуры, дневного света или обнаружения движения), контроллеры и приводы, таких как моторизованные клапаны, выключатели, двигатели и другие.

Фото – Схема управления дома

Это отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, ОВК может контролировать температуру и влажность, к примеру, термостат интернет-контроля позволяет домовладельцу удаленно управлять системами отопления и кондиционирования воздуха здания, система может автоматически открывать и закрывать окна, включать радиаторы и котлы, теплый пол.

Освещение

Эти механизмы управления освещением могут быть использованы для управления бытового света, техники. Также сюда можно отнести систему естественного освещения, работу жалюзи или штор.

Фото – Схема умного дома

Аудио-визуальная

• Эффект присутствия дистанционного управления (Это самая современная технология, которая применяется для увеличения безопасности). Заключается в зажигании света, музыкальном сопровождении.
• Имитация присутствия
• Регулирование температуры
• Регулировка яркости (электросветильники, уличное освещение)
• Безопасность (сигнализация, жалюзи).

Как сделать умный дом

Интеллектуальную систему можно сделать своими руками, самый бюджетный вариант – это настройка контроля освещения в доме или включения компьютера.

Фото – Вариант управления умным домом

Чтобы сделать лампу, которая будет «сама» загораться, к ней понадобится подключить специальное оборудование. Есть несколько вариантов решения это задачи:

1. Установить акустическое реле (1 или x10-wire);
2. Присоединить диммер;
3. Подключить датчик движения.

Проще всего работать с датчиком. Его продажа осуществляется в любом интернет-магазине, можно купить канальный прибор, можно разработать свой собственный по своим параметрам. Единственное замечание, нельзя устанавливать с таким прибором лампу накаливания, она может не выдержать нагрузки и взорваться, лучше работать со светодиодной.

Фото – Концепция умного дома

Еще один «умный» бесшумный вариант – это диммер. Здесь Вам понадобится прикоснуться к лампе, в зависимости от количества прикосновений, говорящий прибор будет менять яркость. Это очень удобно использовать на лампе в спальне, детской.

Чтобы настроить контроль и регулирование температуры, нам понадобится многоканальная система. Центральная схема контроля температуры и влажности состоит из:

• Датчиков (ds1820), которые измеряют физическое состояние жидкости, воздуха.
• Контроллеров (rfm12), которые могут быть простыми физическими компонентами и сложными устройствами специального назначения или встроенных компьютеров.
• Приводов люнекса, которые реагируют на сигналы контроллеров.

Самый современный способ – это купить все составляющие умного дома, провода, термостаты. После установить приборы в каждой комнате, по терморегулятору на радиатор и один на котел. Также понадобится управляемый блок, или «мозг» всей системы. Его рекомендуется смонтировать на входной трубе отопления.

Фото – Система умного дома

Наиболее просто осуществляется монтаж системы видеонаблюдения и сигнализации. Принципиальные положения установки систем безопасности:

1. Нужно подключить датчики на окнах, дверных проемах, там электрика будет самой продуктивной;
2. Сложнее всего подбирается плата, от неё зависит контроллер умного дома, работа посредственных деталей, уровень сигналов;
3. Многие специалисты считают, что монтировать индикаторы нужно на уровне пола. Где-то см 20 от плинтуса, это повышает эффективность;
4. Желательно установить постоянный мониторинг, установить цифровую систему контакта со службой охраны. Часто ответственными хозяевами устанавливается специальная программа к себе на персональный компьютер, которая позволяет контролировать работу системы из любой точки, где есть интернет (так советует поступить Елена Тесля и её книга: «Умный дом: как сделать своими руками», также там есть и другие решения). Можно подключить sms-оповещения.

Умный дом – это очень удобный способ сделать свою жизнь проще, часто целая система покупается полностью (Arduino, KNX, Linux).

Стоимость каждой системы индивидуальна. Самые популярные марки следующие: beckhoff, gira, lpt, redeye, Smart Switch IOT screen, teleco. Мы рекомендуем, перед тем, как построить такое жилье, посоветоваться со специалистами, они помогут вычислить уровень нагрузки, рассчитать потребляемую мощность.

Фото – Управление светом через телефон

Чтобы почерпнуть идеи, можно пролистать В.Н.Гололобов «Умный дом» своими руками, DJVU или PDF, бесплатно посмотреть у нас фото и видео- инструкции, прочитать советы известных мастеров.

В настоящее время технологии развиваются настолько быстро, что сегодня понятие комфортного жилища это уже не только стильный дизайн интерьера. Настоящий комфортный дом - это умная среда обитания, чутко реагирующая на приказы хозяина и самостоятельно поддерживающая необходимые параметры жилища.

Первая причина, она же самая главная. Умный дом более безопасен, чем обычный. Мы не говорим здесь о всяких шпионских сканерах сетчатки глаза и лазерных датчиках движений. Системы безопасности умного дома включают в себя контроль над сигнализацией, датчиками утечки газа и воды, противопожарные системы и системы видеонаблюдения.

Умный дом, оборудованный датчиками движения и таймерами автовыключения электроприборов, позволяет экономить на электричестве до 40%. Все системы регулировки температуры и тёплых полов будут переводиться в спящий режим всякий раз, как вы уходите из квартиры.

Благодаря объединению всех устройств в одну систему, любую электронику в доме можно контролировать с помощью своего смартфона хоть с другого континента. Будь то телевизор, лампочка в гостиной или замок на входной двери. Всё это завязано в единую систему управлений.

Забудьте что такое флэшки, кабели и переходники. Смотреть фильм, слушать музыку, сёрфить в интернете всё это делать намного удобнее в умном доме, нежели в обычном. Только представьте: вы включаете плеер в спальне и идёте готовить на кухню, где слушаете эту же музыку через кухонные динамики.

Выключили ли вы утюг? Зарыли ли входную дверь? Не оставили ли открытым окно? В умном доме таких вопросов попросту не возникает. В любой момент вы открываете панель управление на своём смартфоне, или ноутбуке и видите все параметры системы управления домом в реальном времени.

Конечно, до человекоподобных андройдов с искусственным интеллектом нам ещё далеко, хотя работы в этом направлении ведутся и достаточно успешно. Но уже сейчас на рынке можно встретить множество предложений небольших домашних роботов, выполняющих какие-то определённые функции. Робот-пылесос, робот моющий пол, робот чистящий окна, в конце-концов робот, напоминающий вам вовремя выпить лекарства или не забыть сходить на прогулку. Всё это уже реальность.

Конечно же, умный дом не может обойтись и без соответствующей бытовой техники. Например холодильники со встроенными планшетами для поиска рецептов, онлайн заказа заканчивающихся продуктов, или следящий за срокком годности всех продуктов, которые в нём находятся. Ну, а как на счёт кофеварок, которые сами готовят вам утром кофе к назначенному времени, или микроволновок, разогревающих еду к вашему приходу с работы?

В современном технологичном доме умными могут быть не только гаджеты и бытовые приборы, но даже стены и пол. Уже сейчас есть технологии позволяющие создавать обои предотвращающие электромагнитное загрязнение и не пропускающие наружу квартиры сигнал Wi-Fi. Или, например, окна-экраны. Считаете это фантастикой? Нет, такая технология была представлена ещё в 2012 году. Совсем недавно испанские разработчики представили умное напольное покрытие, способное обеспечить равномерный и стабильный сигнал Wi-Fi или Bluetooth во всём доме.

Системы мониторинга жизненных показателей могут работать в единой сети с системами умного дома. Они могут выполнять определённые сценарии действий. Например, система, следящая за пожилыми родителями у них дома, может в случае падения кого-то из стариков, через хаб «умного дома» отправлять сообщение об этом родственникам или соседям, включать сигнализацию или отправлять информацию врачу.

Далеко не самый последний по значимости атрибут практически любого дома - это комнатные растения. В системе управления умным домом можно настроить автоматический полив растений в зависимости от погоды, почвы, времени суток и других параметров.

Проект умного дома представляет собой комплекс электронных устройств, установленный по всему помещению, который исполняет централизованное управление инженерными системами. К инженерным системам относятся канализация, аудио- и видеотехника, газопровод и прочее техническое оснащение квартиры. В этой статье мы рассмотрим общие вопросы при создании умного дома, обзор типовых решений и примеры проектов, которые можно выполнить своими руками.

Типовая структура проекта Умного дома

Система умный дом должна базироваться на следующих принципах:

• сбалансированное функционирование всего оборудования;
• фиксирование всех событий с детальным отчетом и указанием рабочего прибора;
• постоянное отслеживание работы и состояния всего оборудование;
• незамедлительное оповещение хозяина о наступлении аварийной ситуации;
• быстрое реагирование на событие и анализ ситуации;
• предупреждение, предотвращение и ликвидация аварийных случаев;
• простота и удобство управления.

Структура умного дома включает в себя климат-контроль, освещение и электричество, безопасность, систему мультимедиа, погоду и полив растений. Для реализации каждого пункта требуется свой набор датчиков и других компонентов.

В состав умного дома входят устройства, которыми нужно управлять (датчики, видеокамеры, интеллектуальные розетки), и приборы, которые производят управление (пульты ДУ, системы связи).

Система умный дом имеет свои преимущества:

• экономия времени на настройку и проведение различных операций;
• экономия электроэнергии, воды, газа;
• настройка микроклимата положительно скажется на здоровье – в системе можно запрограммировать уменьшение температуры ночью, что способствует скорейшему засыпанию;
• оповещение хозяина о наступлении какого-либо события;
• простота управления – доступ можно осуществлять через приложения на телефоне или планшете;
• быстрое реагирование на аварийную ситуацию и возможность ее предотвратить;
• возможность программирования уникальных сценариев.

Умный дом не лишен недостатков. Один из основных минусов – это высокая стоимость всего оборудования, его монтажа, содержания и обслуживания. Время окупаемости может быть длительным, особенно при поломке оборудования.

Интеллектуальную систему можно собрать своими руками. Все оборудование и программы управления можно приобрести в магазинах.

Планируя проект, нужно обратить внимание на следующие пункты:

• Пользователь. Нужно продумать, как с системой будут обращаться обычные люди. Она должна быть простой, чтобы пользователю не пришлось долго думать, куда нажать и что сделать для совершения операции.
• Выбор технологии. Можно сделать беспроводную, проводную или комбинированную систему. Если будет проводная или комбинированная, следует заранее продумать, где будут размещаться кабели, куда помещать элементы автоматизации и розетки. В беспроводной системе нужно решить, где закрепить датчики и приемники, куда поставить повторители сигналов.
• Исполнитель. Кто будет заниматься организацией и поддержкой системы – сам человек или фирма.
• Автономность. Заранее продумывается функционал и возможности интеллектуального жилища. Нужно также заранее предусмотреть работу системы при отсутствии интенет соединения.
• Ядро, управляющее системой. Нужно решить, какое устройство будет подавать команды, принимать сигналы и анализировать полученные данные.
• Размещение ядра комплекса. Оно должно находиться в проветриваемом помещении (например, кладовка или шкаф).
• Расходы. Сюда относятся как финансовые, так и энергетические затраты.

Разные системы нуждаются в наличии устройства с заранее установленными программами. В качестве такого прибора может выступать компьютер, планшет или телефон.

Выполнение проекта требует понимания и знания основ работы, конфигурации, особенностей комплекса. Перед началом разрабатывается схема умного дома со всеми точками монтажа, способов объединения, контроля.

Для сборки системы можно приобрести готовый набор, в котором будет все необходимое оборудование и инструкция по сборке. Недостатки наборов из коробки – сильно завышенная стоимость, закрытые типы протоколов и систем и отсутствие возможности внесения изменений в систему. Собирая систему своими руками, можно на чем-то сэкономить, но для разработки нужно обладать серьезными знаниями и умениями в области электрики, принципов организации автоматизации, программирования. Также возникает сложность в синхронизации и объединении гаджетов от разных фирм. Придется либо выбирать продукцию от одного изготовителя, либо управлять каждым устройством отдельно.

Состав комплекса напрямую зависит от того, в каком типе помещения он используется. Для частных домов и коттеджей актуальны отопительные системы, водоснабжение, электроснабжение, работающие в автономном режиме. В квартире функции упрощаются из-за подключения к централизованным сетям – здесь достаточно своевременно включать и отключать систему. С увеличением площади и автономности жилища возрастает и количество задействованных механизмов. Чем меньше жилье зависит от централизованной системы, тем больше ресурсов нужно потратить для создания комплекса управления. Также в большом помещении потребуются проводные линии, в то время как в небольшой квартире работу можно осуществлять по радиоканалу.

Процесс монтажа системы умный дом следующий:

• проектирование каждого участка, который будет оснащен интеллектуальными приборами;
• анализ выбранных подсистем;
• изучение возможности установки умных систем;
• приобретение нужного оборудования;
• прокладка кабелей;
• монтаж датчиков контроля;
• подключение и установка исполнительных компонентов;
• подключение всех составляющих к плате процессора.

Выполнять монтажные работы с электросетью 220 Вольт должен высококвалифицированный мастер с опытом работы. В ином случае есть иск возгорания или поражения электрическим током. Работа должна проводиться с соблюдением техники безопасности.

Когда монтаж заканчивается, производится тестовый пуск системы. Во время проверки проводятся различные ситуации – резкое охлаждение или перегрев помещение, срабатывание пожарных, охранных датчиков, искусственное увеличение или уменьшение освещенности. При неудаче ищется ошибка и исправляется.

Затем начинается отладка системы. Прописываются нужные сценарии, задаются основные параметры работы, выбирается способ управления.

Самый сложный этап – программирование умного дома. Если система коробочная, проблем не возникнет, так как есть программа с прописанными сценариями, которые остается только подстроить под себя. В остальных случаях придется самостоятельно разрабатывать программное обеспечение. Существуют рабочие модули, которые можно скачать в интернете, но их придется переделывать и настраивать под свое оборудование.

Обдумывая возможность установки умного дома, возникает вопрос – выгодна ли такая система. Интеллектуальные технологии делают жизнь не только простой и комфортной, но и безопасной. С умным домом можно не беспокоиться о не выключенной розетке или работающей плите. Через панель управления можно прописать сценарии работы приборов и их расписание. Охранные и противопожарные системы всегда уведомят хозяина и соответствующие службы по возникновении аварийного случая. Особое внимание уделяется климатической системе. Оптимальные температуры сделают жизнь не только комфортной, но и здоровой и экономичной. Впустую тепло расходоваться не будет, что приведет к существенной экономии финансов.

ТОП 5 необычных проектов

Реализация проектов невозможна без умных устройств. Они могут выполнять не только свои классические задачи, но и делать дополнительную работу.

Умный домофон может записывать видео в формате HD 24 часа в сутки. Он ведет ночную съемку, может фиксировать посетителей и сообщать хозяевам о приходе гостей. Даже если дома никого нет, домофон передаст сообщение и покажет трансляцию происходящего в доме.

Важной отличительной особенностью прибора является возможность посетителя совершить звонок владельцам дома. Если они не смогут ответить, с посетителем пообщается встроенный голосовой помощник. Гаджет может записать видеообращение, также он запоминает частых гостей.

Зеркало Mirror

От обычных зеркал Mirror отличается встроенным в него фитнес тренером. Стоит включить прибор, и помещение становится спортивным виртуальным залом. На дисплее зеркала появляется картинка виртуального тренера, который вместе с человеком выполняет тренировку, показывает правильность выполнения упражнений и дает советы. В выключенном состоянии устройство является обычным зеркалом.

В зеркале записано более 50 видов различных спортивных упражнений. Есть программы бокса, йоги, растяжки, фитнеса. С учетом индивидуальных особенностей человека и его предпочтений подбирается оптимальная программа тренировок.

Дополнительно зеркало может следить за состоянием здоровья. Для этого гаджет синхронизируется с фитнес браслетом или другим устройством, считывает информацию и выдает полученные данные на экране.

Интеллектуальный будильник Xiao AI Smart Alarm Clock

Будильник от Xiaomi является полноценным гаджетом для сна и домашних дел. В нем установлен голосовой ассистент, но он различает только китайский язык. Помощник может оповещать о важных событиях, сообщать прогноз погоды, управлять другими бытовыми приборами. Работает прибор через приложение Mijia.

Отличительной чертой интеллектуального будильника является возможность убаюкивать человека на ночь. В памяти устройства записаны различные успокаивающие звуки, способствующие быстрому засыпанию. Чтобы разбудить хозяина, по умолчанию установлен режим нарастания громкости, чтобы пробуждение происходило плавно. Время подъема и смена режима производятся в приложении.

Перерабатывающее устройство Zera Food Recycler

Прибор для утилизации бытовых отходов делает жизнь не только комфортнее, но и безопаснее для окружающей среды. Устройство представляет собой визуально привлекательный белый контейнер размерами меньше, чем посудомоечная машина.

Принцип работы следующие – пищевые отходы укладываются в утилизатор через отверстие, которое потом закрывается крышкой. Мусор попадает в смешивающую камеру, где он перемешивается и измельчается. После этого отходы отправляются в камеру переработки, где они обрабатываются специальным составом. Эта смесь способствует быстрому разложению отходов. В итоге получается экологически чистое готовое удобрение, которое можно использовать в огороде. Полный рабочий цикл агрегат проходит за сутки.

Работает через приложение, в котором пользователь может запускать прибор, получать уведомление об окончании цикла, уточнять статус переработки.

Подобные устройства помогают разгрузить полигоны, сэкономить на транспортировке мусора и значительно улучшить экологическую ситуацию конкретного места.

Это гаджет имеет целый спектр различных задач. Он может определять качество воздуха, замерять его состав, в режиме реального времени выдавать метеорологическую сводку о состоянии окружающей среды в доме и за его пределами. В станцию встроены барометр, термометр, гигрометр. Прибор также умеет определять уровень шума.

Подключение беспроводное. В основном режиме метеостанция не взаимодействует со смартфоном или компьютером, она напрямую подключается к интернету и предает показания на сервер фирмы. Приложения получают информацию с этого сервера и выводят их на экран владельца. Есть возможность посмотреть, что показывают другие устройства рядом с пользователем.

Дело было так. Михаил из Краснодара обратился ко мне с предложением помочь разработать систему ”Умный дом” для его коттеджа. Михаил объяснил, что преследует сразу несколько целей:

• Научиться программировать контроллеры Ардуино, улучшить свои знания в области электроники, системотехники, алгоритмизации и т.п. Т.е. научиться разрабатывать достаточно сложные системы. У него есть опыт работы с электроникой, микроконтроллерами. Но что-то подзабыл, отсутствуют фундаментальные знания, скорее он в этой области не профессионал, а любитель. Также он хочет увлечь этой работой своего 14 летнего сына.
• С небольшими материальными затратами получить работоспособную, адаптированную под его задачу систему.
• Приобрести опыт в разработке систем ”Умный дом”, изучить специфику задач подобного рода.

У Михаила есть 3х этажный дом, на котором он планирует отработать и эксплуатировать систему. Он готов поэтапно устанавливать на объектах дома контроллеры, испытывать их, постепенно включать в систему.

Я подумал, что это идеальная тема для еще одной серии уроков Ардуино. Система ”Умный дом” представляет собой распределенную вычислительную систему:

• с множеством самых разнообразных датчиков;
• с различными типами исполнительных устройств;
• с самыми разными регуляторами;
• с несколькими уровнями обработки данных;
• с различными средами передачи, в том числе и по беспроводным технологиям;
• и т.п, всего не перечислить.

Многие особо отметили мои уроки, в которых я разрабатывал . В этих уроках я не выдал готовый проект, а поэтапно разрабатывал устройство, поясняя каждый шаг. Проект ”Умного дома ” по-другому и не разработать. Уж очень объемная задача.

Мы с Михаилом договорились, что:

• Он определяет техническое задание для каждого контроллера, определяет все конструктивные особенности.
• Вместе мы разрабатываем электронные схемы узлов.
• Михаил собирает контролеры, конструктивно доводит их до законченных устройств.
• Резидентные программы пишем где-то вместе, где-то я один. Как пойдет.
• Я разрабатываю тестовые программы верхнего уровня (на компьютер).
• Михаил все это испытывает на реальных объектах.
• Корректируем программы, если надо, и контроллер остается установленным на объекте. Таким образом, система будет постепенно разрастаться.
• Михаил выдает мне все результаты испытаний, информацию об объектах, которыми мы управляем и все остальные материалы.
• Я постепенно, с пояснениями выкладываю информацию на сайт.

Михаил хочет управлять всем, чем только можно управлять. Система обещает стать огромной. В будущем планируется сделать варианты с полностью беспроводной связью между контроллерами, возможны разные варианты реализации верхнего уровня. Хочется верить, что новый раздел сайта будет объемным и популярным.

Кроме уроков, обучающих материалов я надеюсь, будут разработаны полностью работоспособные контроллеры. Система ”Умный дом”, собранная на контроллерах Ардуино должна стоить очень дешево.

У меня нет опыта разработки подобных систем, но когда проект проверяется на реальном объекте, опыт приходит сам по себе.

Итак, я сформулирую цели нового раздела:

• Обучающие статьи, уроки по:
  • разработке сложной распределенной вычислительной системы;
  • подключению различных датчиков к платам Ардуино;
  • управлению исполнительными механизмами;
  • разработке регуляторов;
  • использованию беспроводных технологий.
• Практический опыт, связанный со спецификой разработки систем ”Умный дом”.
• Работоспособные проекты контроллеров, из которых может быть создана система ”Умный дом”.
• Надеюсь, в итоге получится ”народная” система "Умный дом" с крайне низкой ценой.
• Проект будет вестись ”в реальном времени”. Возможны ошибки, доработки.

Система управления “Умный дом”.

Под ”Умным домом” понимают аппаратно-программный комплекс автоматизации и управления различным оборудованием квартиры или дома. Цель – добиться оптимального ресурсосбережения, безопасности, комфорта. Система должна распознавать ситуации, происходящие в доме и реагировать на них соответствующим образом.

Как правило, ”Умный дом” это интеграция в единую систему нескольких подсистем управления:

• отоплением, вентиляцией, кондиционированием;
• водоснабжением;
• освещением;
• электропитанием;
• обеспечением охраны и безопасности;
• управлением сложной бытовой техникой.

Интернет пестрит предложениями по созданию систем ”Умный дом”. Предлагаются готовые модули, из которых пользователь может сам синтезировать систему. Много предложений установки системы “под ключ”. По моим наблюдениям в результате получаются уж совсем простенькие системы, позволяющие только управлять чем-то не вставая с дивана, или цена проекта может достигать 2,5 - 3 миллиона рублей.

Основные принципы разработки системы ”Умный дом”.

Пока приходят в голову следующие принципы. Возможно, жизнь их изменит или добавит новые.

• Мы ставим цель – разработать сложную систему из комплектующих с низкой стоимостью. Как следствие – в качестве контроллеров будем использовать платы Ардуино.
• Система должна легко расширяться. Контроллеры будем добавлять по мере разработки. Конфигурация системы, т.е. число и типы контроллеров, может быть легко изменена на любом этапе разработки или эксплуатации.
• Система представляет собой несколько децентрализованных подсистем, связанных в единую систему в одном узле – центральном контроллере. Т.е. система строится по принципу локальных регуляторов – контроллеров самостоятельно выполняющих задачи даже при отсутствии связи. Например, система контроля протечек воды самостоятельно перекрывает воду в случае аварии. Но управление подачей воды может происходить и от центрального контроллера.
• Система может расширяться за счет сегментов с другими сетями, средами передачи данных, как на более низком уровне, так и на более высоком. Например, к локальному контроллеру могут быть подключены датчики или контроллеры по его собственной сети, в том числе и беспроводной. Если не ошибаюсь, такие сети называются гетерогенными. Можно к центральному контроллеру подключить компьютер. Это будет расширение системы в сторону верхнего уровня.
• В качестве основной сети связи будем использовать RS-485. Это самый дешевый и надежный вариант организации сети.
• В общем случае, питание локальных контроллеров будет происходить от отдельной сети напряжением 12 В. Это позволяет:
  • упростить систему – нет необходимости в отдельных блоках питания;
  • простыми способами организовать резервное питание от аккумулятора;
  • повысить надежность системы - в случае зависания какого-либо контролера, центральный контроллер может перезагрузить локальный контроллеры выключением общего питания.
• Постановка технического задания для разработки локальных контроллеров будет происходить "по месту" их установки. Т.е. мы не будем сейчас планировать и детально расписывать, какие контроллеры необходимы, какие датчики или исполнительные механизмы к ним подключать. Когда настанет время разработки конкретного контроллера, мы посмотрим, в каком помещении он устанавливается, какие элементы к нему необходимо подключить и т.п.
• Разработка системы будет происходить ”снизу”. В первую очередь разрабатываются локальные контроллеры. На этапе разработки в качестве центрального контроллера будет использоваться компьютер.
  • Т.е. мы разрабатываем локальный контроллер.
  • Устанавливаем его на объект. Подключаем к сети.
  • С помощью компьютера и специальной тестовой программы отлаживаем локальный контроллер.
  • Только когда будет разработано и установлено несколько локальных контроллеров имеет смысл разрабатывать центральный. Но даже в этом случае новые локальные контроллеры будут испытываться с помощью компьютера.
• В качестве сетевого протокола будем использовать стандартный протокол .
• Конфигурация системы будет производиться с помощью компьютера или планшета.
• И последнее правило – не иметь никаких догматических правил. Если практика покажет, что в каких-то принципах мы ошиблись, значит надо смело перечеркнуть их и взять за основу новые.

Обо всех этих принципах мы еще поговорим при разработке элементов системы.

Объект управления.

Я уже говорил, что система будет испытываться и эксплуатироваться на конкретном объекте. Это уже построенный таун-хаус (блокированной застройки) с участком прилегающей территории. Здание состоит из 3 этажей и технического прилегающего помещения. План дома выглядит так.

Предварительно Михаил поставил для системы следующие задачи и функции.

Территория.

1. Управление светом (зональное, с опциональным автономным режимом). Применяются беспроводные модули управления светом 315MHz на которые сигнал передается по воздуху от контроллера через модули беспроводной связи.
2. Управление поливом (зональное). Обязательный контроль влажности почвы, на основании которого может быть заблокирован полив. Для контроля используется датчик влажности почвы.
3. Управление системой доступа (ворота, шлагбаум).
4. Измерение погодных условий (температура и влажность).

Помещения жилые.

1. Управление светом (по помещениям + зональное).
2. Управление вытяжной и приточной вентиляцией (по помещениям). Работает автоматически, сравнивая температуру и влажность воздуха снаружи и внутри помещения, а также с возможностью ручного удаленного "оверрайда". Управление двигателем от релейного модуля, датчики влажности и температуры DHT-22, как в п.4
3. Управление кондиционерами (по помещениям). Применяются ИК-излучатели.
4. Управление системами полива комнатных растений (индивидуальное по точкам полива). Аналогично п.2, но без контроля погодных условий.
5. Управление жалюзи, шторами и т.п. (индивидуальное). Релейные модули управления с датчиками концевых положений.
6. Контроль температуры и влажности (по помещениям). Стандартные датчики DHT-22
7. Контроль загазованности (утечка газа, CO2, дым) (по помещениям "риска").
8. Контроль присутствия человека (по контрольным помещениям).
9. Управление силовыми розетками и потребителями (в зависимости от проекта и потребностей). Стандартные релейные модули.
10. Управление мультимедиа устройствами.
11. Интернет вещей (контроль состояния и управление отдельными приборами – холодильник, например).

Помещения технические

1. Управление централизованной системой водоснабжения (включая учёт).
2. Управление централизованной отопительной системой (включая учёт).
3. Управление централизованным электроснабжением (включая учёт).

Схематично он изобразил задачи системы ”Умного дома” так.

Все это только предварительные требования. Функции каждого локального контроллера, а значит и всей системы, будут определяться на этапе его разработки ”по месту”. Я привел этот перечень скорее, чтобы показать масштабность проекта. Насколько я понял, Михаил придерживается принципа – система должна делать все, что можно делать.

На форуме сайта я создам раздел для обсуждения проекта. Если вопросы объемные, требуют представления схем или скетчей, просьба общаться там, а не в комментариях.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ: « УМНЫЙ ДОМ»

Введение

«Умный дом» - что это?

Возможности умного дома

1. Управление климатом
2. Управление освещением
3. Защита от протечек воды
4. Управление розетками
5. Видеонаблюдение для дома
6. Умные датчики
7. Пожарная сигнализация в доме
8. Охрана дома
9. Мультирум Белгород

10. Автоматизация приводов

    Вспомогательные функции

Стоимость услуг

Заключение

Используемая литература

Введение

Я выбрал данную тему «Умный дом», потому что из всех предложенных она наиболее близка к моей специальности АСУ.

Ещё Н. Винер в 1940 году сказал «Не за горами день, когда окружающие нас вещи научатся думать и станут много более полезны обществу», и вот этот день настал.

Современный человек предъявляет очень высокие требования к комфортности среды обитания:

1. Эстетические (дизайн и стиль интерьера, ландшафта, красота и функциональность окружающих предметов);

2. Климатические (тепло, холод, чистый воздух);

3. Общебытовые (вода, газ, электричество, радио, телевидение, интернет, телефонная связь, наличие кухонных машин и систем гигиены саун и ванн);

4. Требования к безопасности и контролю за ней (безопасность жилища, хозяев дома и их близких);

5. Требования к надежности сложных систем (компьютеры, домашние кинотеатры, посудомоечные, стиральные машины, СВЧ-печи и др.)

В результате инженерное оснащение квартир и коттеджей неуклонно усложняется, и растет количество устройств, участвующих в формировании этой среды. Возлагать на хозяина жилья управление всеми системами становится неудобно, невыгодно и небезопасно. Комплексная система управления жилищем «умный дом» берет на себя всю рутинную работу по решению этой запутанной задачи, оставляя человеку только принятие главных, «базовых» решений.

Целью проекта является изучение системы «Умный дом».

Для решения поставленной цели можно выделить задачи :

рассмотреть понятие системы «Умный дом» и принцип её действия;

рассмотреть возможности системы Умный дом.

рассмотреть стоимость данных услуг.

«Умный дом» - что это?

Современный мир невозможно представить без автоматизации. Наше жилище не исключение. В повседневной жизни в квартире или загородном доме мы производим сотни и тысячи действий, которые могли бы выполняться без нашего участия. Всё – от включения света до поддержания климата в квартире можно автоматизировать. Это стало возможной благодаря системе Умный дом.

Умный дом- жилой дом или квартира, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Умный дом - это система, позволяющая обеспечить ресурсосбережение, удобство и безопасность. Такая система способна распознавать различные ситуации и должным образом реагировать на них.

Коротко на вопрос, что такое умный дом, можно ответить следующим образом – это строение, в котором все происходящие процессы максимально автоматизированы и подогнаны под потребности человека. В понятие умный дом обычно вкладывают автоматизацию рутинных мероприятий.

Возможности системы «умный дом» поистине многогранны. Например, чтобы предотвратить вероятность ограбления, когда в доме никого нет, система имитирует присутствие хозяина путём раздвигания жалюзи, включения/выключения света и т.д. Если же злоумышленники все же проникают внутрь помещения или происходит другая экстраординарная ситуация, система молниеносно оповещает об этом хозяина. К вашему пробуждению система нагреет полы в ванной комнате, включит музыкальный центр, настроит работу кондиционера на заданную температуру, отрегулирует оптимальную влажность в помещении и решит множество других бытовых задач. Все множество выключателей может заменить один пульт или настенный выключатель с экраном.

Основа системы умный дом - это алгоритмы. Они должны быть грамотно составлены, чтобы не было конфликта между различными видами систем. Например, система отопления подняла температуру в помещениях до того уровня, когда срабатывает система кондиционирования. Такого быть не должно. Более того, умный дом должен учитывать множество других условий: температура за окном, ветер, время суток. Неоспоримым преимуществом является возможность контролировать и управлять различными системами в доме удалённо.

Возможности умного дома

Управление климатом

Одна из основных и самых важных возможностей системы. Её важность обусловлена не только рамками комфорта жильцов, но и возможностью экономией ресурсов.

Вы можете выставить температуру, влажность воздуха, управлять тёплым полом и другое. Умный дом будет поддерживать выбранные значения, используя систему кондиционирования, отопления, вентиляции, увлажнения.

Кроме того, можно задать различные программы микроклимата, которые будут изменяться в зависимости от заданного условия. Например, указав ваши часы работы, когда вы отсутствуете дома, система не будет попусту расходовать электроэнергию и ресурсы во время вашего отсутствия, а к моменту вашего возвращения микроклимат в доме будет таким, каким вы его задали. Система автоматически заранее включит все необходимые приборы (отопление, тёплый пол, кондиционирование, увлажнитель воздуха), чтобы получить нужную температуру в помещении к вашему приходу.

Поэтому вы можете сэкономить средства, затраченные на энергоносители.

Управление освещением

Вы сможете удалённо выключать и включать освещение в любом помещении и регулировать уровень яркости.

Кроме ручного управления, есть возможность организовать автоматическую систему освещения с использованием различных датчиков. Датчики движения и присутствия позволяют определить нахождение человека в помещении и включить или выключить освещение.

Можно создать различные сценарии для освещения, так одним кликом вы сможете создать романтическую обстановку, выключив основное освещение и убавив подсветку до минимума.

Защита от протечек воды

Позволяет контролировать все водопроводные соединения и в случае протечки автоматически перекроет вентиль.

Защита от протечки состоит из нескольких элементов:

Датчик протечки;

Запорное устройство с электроприводом;

Контроллер.

Датчики устанавливаются в местах возможного образования скопления воды от протечки. При появлении влаги, контакты на датчиках замыкаются, и сигнал отправляется на сервер Умного дома. Система обрабатывает сигнал и посылается команда на контроллер электропривода вентиля, чтобы тот перекрыл водоснабжение.

Система Умный дом уведомляет жильцов о проблеме через все возможные средства связи: e-mail, SMS-сообщения, всплывающие уведомления в интерфейсе Умного дома.

Как только будут предприняты меры по устранению протечки, пользователь сможет открыть вентиль водопровода через интерфейс Умного дома.

Управление розетками

Позволяет держать под контролем все электроприборы, подключённые к «умным розеткам». «Умная розетка» оборудована wi-fi-контроллером, реле и фильтром.

Можно вести учёт потребления электроэнергии круглые сутки и видеть, сколько потребляет тот или иной электроприбор. Можно указать тарифы ЖКХ на электроэнергию и вывести потреблённое количество в денежном эквиваленте. Всё это в будущем может помочь вам сэкономить.

Больше не стоит волноваться по поводу оставленного включённым утюга или обогревателя, достаточно зайти в личный кабинет вашего Умного дома и отключить нужную вам розетку.

Видеонаблюдение для дома

Позволяет организовать полный контроль как снаружи, так и внутри.

Система представляет собой несколько видеокамер, видеосервер и видеопроцессор.

Камеры оборудованы поворотным механизмом, позволяющим установить угол обзора таким образом, чтобы охватить как можно больше территории. Инфракрасная подсветка позволит осуществлять качественную видеосъёмку при любом освещении.

Видеосервер с большим запасом места для хранения видеоархива позволит сохранить внушительные объёмы информации за неделю, и вы всегда сможете получить доступ на просмотр видеоматериалов. А интерфейс Умного дома предоставляет доступ для просмотра с камер видеонаблюдения в режиме онлайн.

Удалённое управление Умным домом

Есть несколько вариантов доступа к интерфейсу управления.

Во-первых, вы сможете управлять системой через стационарные сенсорные экраны, установленные в удобном для вас месте.

Во-вторых, доступ через веб-интерфейс. Находясь хоть в противоположной точке земного шара, вы всегда сможете выключить забытый утюг из сети или свет в ванной комнате.

В-третьих, это доступ через мобильное приложение. Ваш смартфон теперь не только инструмент для выполнения звонков и убивания времени, но и полноценное средство управления вашим Умным домом.

Умные датчики

Обнаружат ваше присутствие и движение и включат приглушённую подсветку, где бы вы ни были. Система продумана до мелочей: если уровень освещения в силу времени суток достаточен для комфортного пребывания в помещении, то освещение не будет включено. Другими словами, освещение будет использовано только тогда, когда оно уместно.

Система Умный дом очень гибкая и оставляет место для фантазии заказчика. Например, возможно организовать включение и выключение света по хлопку, что может помочь престарелым людям. Также есть возможность осуществить регулировку освещения в зависимости от датчиков освещённости. Чем темнее становится на улице, тем ярче становится освещение в помещении.

Пожарная сигнализация в доме

Система состоит из пожарных извещателей разных типов (температурные, задымления), сирены и блока управления. При возникновении опасности, система известит всех жильцов по всем возможным каналам связи: сирена, SMS-сообщения, e-mail, всплывающие уведомления в интерфейсе управления Умным домом.

Также можно установить датчики утечки газа и сервоприводы на клапаны газовой магистрали. Они должны располагаться вблизи с возможным источником утечки: газовая магистраль, газовый водонагреватель (котёл или колонка), газовая плита и др. При срабатывании датчика утечки газа происходит перекрытие клапанов и оповещение жильцов по аналогии с противопожарной системой.

Охрана дома

Все датчики, которые были использованы для удобства и экономии можно переключить на безопасность вашего имущества. Датчики движения, присутствия, камеры видеонаблюдения, магнитные датчики, система оповещения - всё это позволит создать полноценную охранную систему.

Покидая дом, поставьте его на охрану и вы будете уведомлены о срабатывании определённого сценария - открытие дверей, разбитие стекла, проникновение в помещение.

При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.

Функция – имитация присутствия животных отпугнет случайного воришку, при нажатии на кнопку звонка в квартире раздастся грозный лай собаки.

Если Вы опасаетесь вторжения непрошенных гостей, то тревожная кнопка позволит сообщить без видимых внешних проявлений Вашим доверенным лицам, которые могут что-то предпринять, о «нестандартной» ситуации в Вашем доме. В данном случае размещение тревожных кнопок в доме надо заранее продумать и разместить из вблизи двери на полу, в санузле или на самой двери, чтобы иметь возможность незаметно ее нажать.

Мультирум

Мультирум - это подсистема Умного дома, позволяющая организовать аудио- и видеосигналы в пределах помещения. Система Умный дом позволит управлять треками и видеозаписями со смартфона или планшета.

Сохраните ваши любимые треки и фильмы на сервере Умного дома и получите полный доступ из любой части вашего дома.

Автоматизация приводов

Автоматизируются приводы жалюзи, рольставень, ворот и много другого.

Вы можете создать сценарий освещения таким образом, что при определённых часах жалюзи будут автоматически сложены, создав нужный вам уровень освещённости помещения.

А подъезжая к воротам гаража, вы можете активировать их открытие одним касанием экрана вашего смартфона.

Вспомогательные функции

Можно автоматизировать работу системы так, чтобы

ограничить доступ детей к небезопасным элементам,

установить режим полива газонов или очистки бассейна,

включить круглосуточное внутренне и внешнее видеонаблюдение,

настроить работу техники на необходимые режимы

Стоимость услуг

Цены взяты с одного из Белгородских сайтов.

Заключение

В данной работе были решены все задачи, которые ставились:

рассмотрено понятие системы «Умный дом» и принцип действия системы;

рассмотрены возможности системы Умный дом;

рассмотрена стоимость данных услуг.

Мне очень интересна данная тема и в дальнейшем, при изучении спецдисциплин, я хочу рассмотреть технологии реализации данной системы.

Используемая литература

http://umny-dom31.ru/shop

http://kakpravilnosdelat.ru/umnyj-dom-svoimi-rukami/

http://www.ab-log.ru/page.php

http://www.domechti.ru/sistema-umnyj-dom/21153

http://умныйдом31.рф/index.php?route=common/home

http://knowledge.allbest.ru/radio/3c0a65635a3ad78b5d53b89521216d26_0.html

http://www.ydom.ru/

http://www.insyte.ru/ru/smarthome/

http://hosm.ru/forum/topic105.html

http://www.shouse.by/main/section.do?mainId=7&selId=144

http://ltdholding.kz/smart-home.html

http://hosm.ru/info/aircontrol.html

1. www.elite-systems.ru (связь и АТС)

   http://www.re-e.ru/glav/system/water/sneg/

   http://www.benuks.ru/oborud.html#1

   http://www.elin.ru/iB-Net/?topic=organization