Высокие технологии перестают быть чем-то недоступным, принадлежащим только учёным в их лабораториях. Они входят в быт человека всё плотнее, обеспечивают уют и комфорт. Одним из наглядных примеров, ранее встречавшихся только в фантастических романах, является система «умный дом», позволяющая снять с владельца массу забот: автоматизировать управление всеми коммуникациями, снизить расходы на отопление и электроснабжение, увеличить удобство и безопасность жилища. В реальности это компьютерная технология, логичная и понятная всем желающим разобраться в её устройстве, позволяющая создать эту систему своими руками.

Что такое «умный дом»

Это высокотехнологичная система автоматизации, управляющая всеми системами, инженерными коммуникациями или устройствами жилого помещения. Проще говоря, это процессор, осуществляющий надзор и согласование работы всех подключённых к нему устройств.

Большинство проблем, возникающих перед жителями, происходит из-за недостатка внимания, проявленного к тому или иному коммуникационному узлу или подсистеме. Отопление, водоснабжение, электрические сети дома - все эти группы оборудования периодически выходят из строя вследствие не обнаруженных вовремя мелких неисправностей, понемногу выросших до размеров серьёзной проблемы. Комплекс же осуществляет постоянный контроль за функционированием коммуникаций, вовремя предупреждает о возникающих угрозах или возможных неисправностях.

Структура комплекса рассчитана на максимальное удобство для пользователя, например, есть возможность управлять всей системой с помощью смартфона

Благодаря этой технологии становится возможным запрограммировать время включения или отключения того или иного узла, переход с одного режима работы на другой. Например, организовать ежедневное включение/отключение уличного освещения, увеличение или снижение температуры в отопительной системе в зависимости от погодных условий. Появляется возможность управлять электронными устройствами всего дома при помощи одного пульта, позволяющего включить ДВД-диск в гостиной, но смотреть его по телевизору, установленному на кухне, если так удобнее владельцу.

Возможности такой системы велики и зависят только от видов и вариантов реализации.

Виды

Существует множество разновидностей комплекса, каждая со своими плюсами и минусами, которые удобней всего рассмотреть в таблице.

Разновидности системы	Особенности	Достоинства	Сложности
Проводные	работают напрямую, передавая сигналы с датчиков контроля на блок управления или на исполнительные устройства по проводам, проложенным в доме	быстрота отклика проводных устройств; нет риска перегрузки передающей шины разными командами, то есть «зависаний» и сбоев в работе.	сложная установка, требует времени и трудозатрат; необходимость монтажа во время строительства, для готовых домов неприемлемы
Беспроводные	связь исполнительных механизмов и подсистем управления осуществляется по теле- и радиокоммуникациям	нет необходимости в прокладке проводов, что существенно ускоряет процесс установки, исключает вмешательство в конструкцию или нарушение итоговой отделки дома	необходимость частой замены батареек в элементах управления; связь с базой по радио несколько ограничивает функциональные возможности.
Централизованные комплексы	позволяют осуществлять полный контроль за состоянием и режимом работы всех коммуникаций дома с единого управляющего блока -процессора с большим количеством разъёмов для подключения техники и устройств	способен согласовать и объединить все задействованные элементы помещения	высокая степень зависимости работы от способностей и качества программы, установленной в процессор
Децентрализованные комплексы	представляют собой набор независимых друг от друга микропроцессоров	возможность минимизировать последствия отказа отдельного узла	большое количество отдельных управляющих элементов, что иногда создаёт путаницу и усложняет процесс наладки или настройки
Оборудование с открытым протоколом	управляющие команды, используемые в системе, используются многими производителями	позволяет присоединять устройства от различных производителей, которые смогут быть опознаны процессором и работать под его управлением	возможна необходимость частичной адаптации элементов друг под друга
Комплекты с закрытым протоколом	управление производится на собственном языке, разработанном производителем, и допускает использование только соответствующих устройств или приборов	имеет высокую степень соответствия всех узлов и элементов	не допускает подключения посторонних устройств - они не будут опознаны системой и не смогут работать в связке с ней

Разработка новых, усовершенствованных видов этой технологии происходит непрерывно. Постоянно появляются обновлённые или созданные заново варианты программного или конструктивного решения, способные выполнять более сложные и ответственные задачи.

Преимущества и недостатки

«Умный дом» - сложная и многофункциональная система, несомненно обладающая рядом достоинств:

• Возможность установить в помещении и настроить по собственным параметрам любой её вид, от безопасности до водоснабжения или отопления.
• С первых дней функционирования этот комплекс позволяет экономить до 30% расходов на содержание дома.
• Высокий уровень комфорта.
• Возможность использовать эту систему не только как управляющего, но и как источник развлечения.

В рамках этой технологии можно настраивать не только работу аудио- и видеотехники, но и, например, температуру воды в бассейне

Однако с ней связаны и не самые приятные моменты:

• Высокая стоимость. Это основная проблема, ограничивающая распространение технологии. Расходы на приобретение и монтаж слишком высоки, а выход из строя некоторых узлов системы иногда не подлежит восстановлению по причине неподъёмных цен.
• Сложность прокладки проводов для системы. Эта процедура является весьма трудоёмкой, доступна только на этапе строительства (внутренней отделки). Если заменить систему на беспроводной вариант, её стоимость мгновенно увеличивается в несколько раз.
• Необходимость иметь отдельное помещение или пространство для установки оборудования. Для небольшого жилища этот момент становится не менее проблематичным, чем остальные. Понадобится резервный источник питания, стабилизаторы напряжения, защищающие узлы с блоком управления от перепадов напряжения. Все это необходимо где-то установить, обслуживать или ремонтировать.

Несмотря на существующие сложности, установка этой системы становится все более востребованной и распространённой.

Подготовительные работы перед монтажом своими руками

Прежде чем приступить к непосредственной установке системы, необходимо произвести некоторые подготовительные работы:

1. Выбрать определённый тип, доступный по техническим и финансовым позициям.
2. Создать подробный проект, рабочий чертёж всей системы.
3. Обследовать дом и оценить состояние коммуникаций, их готовность к установке элементов управления и датчиков контроля.
4. Определить наиболее удобное место для монтажа, установки и расположения основных узлов и элементов комплекса.

Некоторые разновидности системы нуждаются в наличии компьютера, на котором устанавливаются необходимые программы, создаётся сайт дома, отображающий схему системы и основные элементы управления. Настройка и регулировка такого комплекса производится с пк, планшета или смартфона.

Подобное расположение иконок, отвечающих каждая за свой «участок», делает управление системой значительно проще

Выполнение подготовки требует чёткого понимания принципов работы, конфигурации, особенностей или устройства выбранного комплекса. Если познаний не хватает, придётся ознакомиться с устройством системы и получить необходимую информацию или отказаться от затеи организовать настолько сложный комплекс, задействуя только свои руки и голову, и обратиться за помощью к специалистам.

Схема «умного дома»

Перед началом работ по установке необходимо составить схему, позволяющую определить все точки монтажа, способы соединения, коммуникации и контроля за элементами.

Схема комплекса включает в себя множество элементов, например, камеры, видеосервер, датчики исполнители

Схематическое изображение позволяет наглядно представить себе конфигурацию, принцип действия системы, определить наиболее ответственные её узлы и участки. Она состоит из трёх основных групп элементов:

• Датчики. Они являются «органами чувств» системы, сигнализирующими об изменениях или обнаруженных нарушениях.
• Исполнительные элементы, механизмы. Эти устройства осуществляют непосредственное воздействие на коммуникации, изменяют режим работы, переключение или регулировку.
• Приборы управления, контроллеры, серверы. Это центральная часть системы, производящая контроль, выполняющая установленные программы и управляющая её функционированием.

Это поможет наглядно представить себе конфигурацию, обнаружить допущенные ошибки, составить спецификацию на состав системы.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Для сборки системы своими руками лучше всего приобрести готовый набор, соответствующий потребностям и возможностям дома или квартиры. Порядок монтажных работ подробно изложен в руководстве пользователя, с которым необходимо внимательно ознакомиться перед началом работ и постоянно сверяться во время практических действий.

Процесс установки комплекса состоит в подключении к центральному процессору исполнительных элементов и датчиков. Порядок действий следующий:

1. Установка датчиков контроля.
2. Монтаж исполнительных элементов - сервомоторов, переключателей, кранов и т.д.
3. Подключение устройств к соответствующим разъёмам платы процессора.

После завершения монтажа производится пробный запуск, настройка системы.

Для некоторых подсистем разрабатываются отдельные небольшие схемы

Рекомендуется начинать с простейших функций и постепенно переходить к более сложным операциям. Сразу программировать многоступенчатые режимы работы не следует, сначала надо отрегулировать, настроить систему при помощи элементарных действий.

Особенности установки в коттедже и квартире

Состав и конфигурация комплекса в значительной степени привязана к типу или размерам помещения.

• Для частного дома, коттеджа или дачи актуальны подсистемы отопления, водо- и электроснабжения, которые нередко используются в автономном режиме.
• Для квартиры, подключённой к централизованным сетям, управление этими элементами сводится к своевременному включению или отключению. Нередко эти элементы вообще не включаются в состав системы.

Количество исполнительных механизмов, задействованных в комплексе, возрастает с увеличением автономности жилища. Чем меньше зависимость от сетевых или прочих ресурсов, поставляемых со стороны, тем больше наполненность комплекса управления, выше его ответственность и значимость для жизнеобеспечения жилища.

Элементы управления: голосовые и ручные

Существует две группы этих элементов:

• Беспроводные. Используют для связи теле- или радиотехнологии.
• Проводные. Присоединяются посредством специального кабеля (иногда - с помощью обычной витой пары), имеют быстрый отклик на команды, высокую степень надёжности.

Управление функциями системы может производиться с разных устройств:

• Пульт управления.
• Панели управления.
• Блок управления, щит - все эти три вида подразумевают использование кнопок или сенсорного экрана.
• Планшет, смартфон, пк - здесь можно задействовать и голосовой способ.

Пульты относятся к беспроводным устройствам и в основном применяются на комплексах с закрытым кодом. Панели управления имеют стационарный тип установки, обычно оборудуются сенсорным экраном.

По желанию заказчика может устанавливаться стационарная система корректировки работы комплекса

Способ коммуникации с исполнительными элементами одинаков для всех видов устройств, поскольку в конечном счёте команды приходят на процессор, который передаёт их определённому механизму.

Монтаж системы «умного дома» доступен подготовленным людям, представляющим себе принципы и особенности устройства комплекса. Неуверенность в своих силах, непонимание каких-либо моментов являются основаниями для обращения к специалистам. Ошибки, допущенные при монтаже этого сложного комплекса на даче или в квартире, могут вызвать серьёзные последствия, поэтому надо реально оценивать свои возможности, чтобы созданная система могла принести лишь дополнительный комфорт.

Тема умных домов появилась в широком обсуждении в начале 2010-х годов. С развитием информационных технологий «умные дома» по-настоящему продвинулись в своем развитии, появились компании, специализирующиеся на установке самого современного оборудования для автоматизации управления жилым домом. А с появлением смартфонов оказалось, что вполне возможно создать умный дом своими руками.

Идея автоматизации своего дома привлекает своей универсальностью: не только защищен от непрошенных посягательств, но и очень удобен для своих жителей.

Владелец умного дома может экономить на источниках тепла и энергии, контролировать своих посетителей, сильно упростить и облегчить себе мелкие бытовые задачи.

Из чего состоит и как устроен умный дом

Создание умного дома можно разделить на несколько частей: организация регуляции освещения, организация регуляция климата в доме (тепло, влажность), установка системы безопасности. Обязательные элементы — система управления всем этим и система связи, благодаря которым подсистемы связываются друг с другом. Собственно, объединение в слаженно функционирующее единое целое всех этих элементов — и есть система умный дом.

Самая простая модель автоматизации управления домом состоит в присоединении датчиков-контроллеров к домашним устройствам (холодильнику, стиральной машине, кондиционеру и т. д.) и сбору информации с них. Данные со всех датчиков сгружаются на сервер, в его роли чаще всего выступает компьютер, ноутбук либо планшет. Для управления покупаются либо пишутся самостоятельно специальные программы (на любом из современных языков программирования, от Python до Java), которые затем можно установить на смартфон, а если на нем подключен интернет, управлять умным домом можно будет удаленно.

Контроллер подключается к домашним устройствам самым удобным способом — через радиосигналы. Существуют даже специальные стандарты радиосвязи для управления домашними автоматами - Z-Wave и ZigBee. Передаваться данные могут и по bluetooth и wi-fi. С датчика на сервер данные передаются с помощью интернета. Тому, кто собрался подключать подобные устройства дома, надо помнить, что по факту у нас в стране разрешены для подобного использования только устройства на wi-fi и bluetooth.

Стандарт Z-Wave работает в России на частоте 869 мегагерц, поэтому американские и европейские контроллеры на Z-Wave здесь функционировать не смогут (их частоты — 908 и 868 мегагерц соответственно). ZigBee у нас в стране работает, но только на частоте 2,4 гигагерц. Если все-таки использовать неразрешенные частоты, в случае обнаружения на владельца устройства будет наложен штраф.

О евроремонте квартиры - понятие, виды, ценовая политика и другая полезная информация - читайте . Оптимальные варианты на любой бюджет отделки балкона или лоджии вы найдете .

Что можно подключить к «умному дому» и как это будет работать

К системе «умный дом» подключить можно многое:

• освещение, чтобы автоматически включалось и выключалось в зависимости от того, дома ли хозяева;
• теплый пол, чтобы включался, как только температура в доме упадет;
• кондиционер, чтобы удаленно включать его и выставлять на нем нужный температурный режим;
• систему видеонаблюдения (для контроля всего, что происходит в квартире и у ее входных дверей;
• датчики температуры и влажности (на предмет утечек в ванной и кухне);
• датчики движения (чтобы включать и выключать освещение и сигнализацию);
• и многое другое.

Способы создания систем безопасности

Многие из тех, кто самостоятельно организует умный дом, берут готовые охранные системы и дорабатывают их под свои цели. В охранных системах присутствуют датчики дыма (пожаробезопасность), датчики движения, открытия дверей (на случай проникновения в жилище), системы включения звукового сигнала и освещения.

К примеру, в прихожей стоит ноутбук с вебкамерой, которая в автоматическом режиме делает снимки прихожей и отсылает их на определенный адрес в интернете. На этот адрес под логином-паролем заходит владелец квартиры и может видеть, что происходит в прихожей его дома. Вебкамеру можно установить и над входом в квартиру, и она также будет посылать изображения на сервер. Так может быть оборудована система безопасности.

Способы создания систем управления климатом

Управление климатом дома — это прежде всего установка температурных датчиков. Эти устройства широко применяются в составе сложных механизмов, используемых на производстве. Их можно приобрести и отдельно, много производителей представлено в интернете. Проще всего использовать аналоговые датчики, которые не требуют никаких цифровых протоколов, но имеют аналогово-цифровой преобразователь, чтобы передавать данные.

Для чтения таких датчиков нужен прибор, во-первых, с цифровым преобразователем, и во-вторых, с возможностью передач данных по цифровому протоколу. И температурные датчики, и приборы чтения можно приобрести на аукционе Ebay или в магазине Aliexpress.

Принцип регулирования температуры дома таков — датчики выдают показания, на их основании хозяин передает через программу на смартфоне команду включения либо кондиционера, либо теплого пола. Или система работает автоматически: при превышении порога низкой/высокой температуры контроллер срабатывает на включение, например, отопления.

Способы создания систем управления освещением

Принцип работы системы управления светом — подключенные датчики должны реагировать, например, на движение или снижение уровня освещенности, и соответственно менять работу осветительных устройств (светильников, ламп, фонарей и т. д.). К общей сети эти устройства подключаются с помощью контроллеров.

Для установки такой системы в доме сначала нужно посчитать, сколько групп освещения есть в доме (по количеству жилых помещений) и прописать для каждой алгоритм включения освещения. В коридоре, например, свет включается ненадолго, только на период пребывания там людей. В жилых комнатах — после наступления сумерек. В ванной — когда туда заходят и т. д.

Существуют для подобных случаев и готовые решения, созданные крупными производителями электротехники, включающие в себя датчики, контроллеры и программное обеспечение.

Перспектива устройства в своем жилище «умного дома» привлекает все большее количество людей. Сейчас это можно сделать даже самостоятельно, потому что проводные и беспроводные технологии создали для этого отличную возможность. Первое, что нужно сделать, продумывая автоматизацию управления свои жильем, это понять, какие функции наиболее необходимы.

Главный минус подобного рода систем в том, что для их полноценной работы нужно электричество. И если по каким-либо причинам оно отключится (либо произойдет короткое замыкание), отключится и вся автоматика, управляющая умным домом . Поэтому необходимо предусмотреть возможность перезагрузки системы сразу же после включения электричества.

Главный плюс — относительная простота создания подобной системы и безусловная простота использования. Кроме того, сколько будет стоит создание умного дома — зависит от выбранных функций и их количества.

Систему, созданную своими руками, легко расширить либо сократить с помощью беспроводных технологий малого и среднего действия (например, добавить еще одну группу освещенности).

Сегодня существует множество элементов системы управления электричеством – разнообразные , датчики температуры, движения и звука. В единой связке с внутренней электропроводкой дома или квартиры, они способны автоматизировать процессы включения/выключения света, отопления, контролировать работу некоторых бытовых приборов с учетом временных режимов. Но при этом не будет централизованной системы управления, то есть, Вы не сможете управлять светом и другими потребителями с единого устройства.

Тем и хороша система умный дом, ведь с помощью нее можно управлять всеми потребителями, подключенными к проводке, при помощи одного устройства – мобильного (планшет, смартфон, пульт ДУ) и/или стационарного (компьютер/ноутбук, графический интерфейс системы). При этом все датчики и реле также присутствуют в системе и производят управление электропитанием в автоматическом режиме.

Кроме элементарных бытовых потребителей, интеллектуальный (умный) дом может производить контроль и управление за системами связи, пожаротушения, охранных сигнализаций, телефонных линий и многим другим, включая инженерные коммуникации.

Однако, для полного контроля бытовых приборов, например, регулирование режимов кондиционера или холодильника, в самих приборах должен быть специальный разъем, по средствам которого производится подключение к электронному логическому контроллеру системы управления. Далее рассмотрим те основы, которые дадут Вам понятие о системе умный дом, ее принципе работы и составных элементах.

Составляющие элементы системы умный дом

Прежде всего, стоит заметить, что на сегодня появилось множество модификаций и комплектаций, в которых система управления умный дом может быть выполнена. Множество производителей предоставляют комплекты системы со встроенными Wi-Fi и/или Bluetooth передатчиками (модулями связи), вшитыми в контроллер, по средствам которых можно управлять системой беспроводным способом через мобильное устройство в пределах квартиры/дома.

Разновидность архитектуры системы умный дом

Имеются модификации, в которых управление происходит через интерфейс Ethernet (проводным способом, через ); к ним дополнительно нужно подключать коммутаторы и Wi-Fi роутеры для беспроводного управления, если они не встроены в контроллер. Что касается ручных выключателей, то они также могут подключаться к центральному контроллеру беспроводным способом или через электропроводку. В общем, имеется разнообразное оборудование для системы умный дом, и система состоит из таких элементов:

• контроллер умного дома (главный и дискретные модуляторы ввода-вывода);
• модули расширения и связи (коммутаторы, роутеры, GPS/GPRS модули);
• элементы коммутации электрической цепи (реле, диммеры, блоки питания);
• измерительные приборы, датчики и сенсоры (движения, температуры, света и др.);
• элементы управления системой (пульты, сенсорные панели, КПК, планшеты);
• исполнительные механизмы (клапаны воды, вентиляции, газа, ролеты и т. д.).

При выборе оборудования также важно учесть, какой протокол (способ) передачи данных системы «Умный дом» используется. Например, распространенный протокол EIB\KNX, использует в качестве передачи данных компьютерные сети, радиоканалы, силовые электрические сети. Имеется и протокол X10, который для передачи данных использует бытовую сеть переменного тока 230 В: устройства обмениваются сигналом, поданным в момент перехода переменного тока через нулевое значение. Такие сигналы представляют собой радиочастотные импульсы в 120 кГц, длительностью 1 мс.

Что такое контроллер для системы умный дом.?

Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.

В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).

Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.

Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)

Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.

Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.

Региональный контроллер , дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.

Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet

Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.

Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.

Что такое модули расширения и связи для системы умный дом.?

Модули расширения – это устройства, подключаемые к контроллеру и расширяющие его функциональность. Отчасти переходники, двоители-троители и измерительные приборы также являются модулями расширения. Такие устройства могут быть встроенными в контроллер, подключаемыми отдельно через специально предназначенный разъем или общий разъем Ethernet, USB и другие интерфейсы. По причине того, что компании производители систем умный дом используют различные системы шифрования передачи данных, при выборе модуля расширения важно обратить внимание на его совместимость, если контроллер приобретен другого производителя.

Справа — контроллеры системы умный дом со встроенными модулями беспроводной передачи данных

Модули расширения связи для системы умный дом представляют собой устройства передачи данных беспроводным или проводным способом. К первым относятся всем известные Wi-Fi роутеры, которые подключаются к контроллеру так же, как и к компьютеру, через Ethernet или USB (есть и специально «заточенные» фирменные модули со своей системой подключения). Реже используются отдельно подключаемые GSM/GPRS модули (так как обычно они встроенные), с помощью которых система умный дом может связываться с хозяином через СМС-оповещения на его номер телефона. Существуют модули беспроводной связи Bluetooth (радиосигнал) и ИК (передача по средствам инфракрасного луча).

Модули беспроводной связи GSM и Wi-Fi; коммутатор для проводной сети Ethernet

Для проводного способа расширения связи используются коммутаторы – устройства, которыми подключают несколько клиентов (компьютеров, контроллеров и других интеллектуальных устройств) в одну локальную сеть. Они необходимы при устройстве децентрализованной системы умного дома, когда имеется несколько региональных контроллеров, а также для создания общей сети с компьютерами и другими интеллектуальными устройствами, использующими соответствующие интерфейсы. При большом расстоянии передачи сигнала, для его усиления применяются специальные цифровые усилители – репитеры.

Модули расширения функциональности системы умный дом имеют самый разнообразный функционал, и, как правило, подключаются в общий или специальный разъем интерфейса. Они расширяют перечень функций контроллера, например, модуль голосовых сообщений дает возможность руководить системой по средствам звуковых (голосовых) команд. Также имеется возможность сделать так, чтобы система управления умный дом воспроизводила звуковые сообщения (приветствия, предупреждения, поздравления и др.) на динамики.

Модули расширения для управления сложными механизмами, шаговыми двигателями и т. д.

Также стоит отметить расширение функционала по средствам модулей-переходников, которыми можно добиться совместимости различных стандартов устройств. Специальные модули управления предназначены для контроля различных специфических приборов (двигателей, механизмов открытия/закрытия дверей, клапанов вентиляции; многое другое) и элементов коммутации электрической цепи. Так, контроллер умного дома не имеет власти над силовыми защитными автоматами (пробки, автоматические выключатели), а при подключении модуля управления автоматами и использования управляемых автоматов, функция их включения/выключения по средствам контроллера становится доступной. Для подключения к системе умного дома регуляторов освещения (диммеров – см. ниже) также необходимы специальные модули расширения.

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

Под понятием коммутации электрической цепи стоит понимать замыкание/размыкание ее, а также регулирование напряжения и других параметров электрического тока. Регуляторы напряжения (освещения), преобразователи/трансформаторы, блоки питания, автоматические выключатели и реле – все это элементы коммутации, без которых монтаж системы умный дом (как и любой электропроводной системы), выполнен не может быть. Они могут иметь встроенную защиту от перегрузки сети и короткого замыкания и срабатывают, размыкая цепь, таким образом, выполняя защитную функцию.

Простая схема системы умный дом с контроллером, элементами коммутации (управления) электрической цепи и элементарные потребители (в данном случае — лампы освещения)

Автоматические выключатели предназначены для предохранения электропроводки от перегрузки или замыкания. Они подбираются по мощности, на которую рассчитана контролируемая ими линия электропроводки. Для системы умный дом существуют как обыкновенные ручные, так и управляемые автоматические выключатели.

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

Первые имеют в своей конструкции механизм, который при нагревании вследствие перегрузки размыкает цепь, а также могут быть выключены вручную. Контролируемые же автоматы имеют специальный интерфейсный выход на модуль управления, через который главный контроллер и хозяин может ими управлять дистанционно, не заглядывая в щитовую вообще.

Реле и релейные блоки – это элементы управления силовыми цепями при помощи подаваемого сигнала от контроллера. Сигнал может выглядеть в виде тока небольшой мощности, как правило 24 В (опять-таки, единого стандарта нет, есть разные системы и производители) или другого сигнал.

На изображении — электромагнитные реле для контроля одной и несколькими линиями силовой цепи

В отличие от автоматических выключателей, реле не имеют защиты и механизм замыкания/размыкания цепи выглядит противоположно: при подачи управляющего напряжения на электромагнитную часть, последняя приводит в действие якорь и механическим влиянием замыкает контакты силовой цепи питания (220 В). Самое элементарное реле управления одной силовой линией фазы имеет три входа и один выход: ноль и фаза управления электромагнитом (24 В которые), вход фазы силовой (220 В) от защитного автоматического выключателя и выход ее на потребитель.

Регуляторы напряжения (освещения) применяются в основном для контролирования подаваемой мощности и напряжения тока для осветительных приборов. В основе таких регуляторов лежит элемент цепи – реостат, прибор для регулирования освещения. Для обыкновенной цепи питания представляет собой механизм с ползунком, заключенный в коробку с габаритами выключателя и имеет также функцию вкл/выкл.

Диммер, управляемый вручную (справа) и дистанционно (слева)

Нового образца система управления умный дом группами освещения вмещает в себе прибор, именуемый диммером (подключают его к контроллеру также через специальный модуль управления). Этот прибор рассчитан на управление одной или несколькими группами питания освещения и управляется при помощи контроллера в автоматическом режиме или дистанционно хозяином, что есть удобно. Еще преимущество диммера – через него контроллер может контролировать яркость освещения, руководствуясь данными про уровень освещенности, полученными из датчиков света.

Блоки питания, трансформаторы, преобразователи – это сложной архитектуры приборы, которые предназначены для изменения параметров электрического тока при необходимости на том или ином участке цепи или на всей цепи.

Блок питания с 220 В на 12 В

Применяют их в связи с тем, что некоторые потребители рассчитаны на другие характеристики тока, нежели переменного 220 В/50 Гц, подаваемые в быту в СНГ и Европе. К примеру, взять то же освещение: есть специальные люминесцентные, неоновые и другие высокодекоративного освещения, которые работают от 10/12/24 В постоянного тока. Для того чтобы добиться таких характеристик, на соответственный участок цепи монтируют блок питания 220-10В, 220-12В, 220-24В. Такие устройства могут работать в одном режиме, например 220-24В, или во всех трех, вышеперечисленных.

Что такое измерительные приборы, датчики и сенсоры в системе умный дом.?

Эти устройства – как органы обоняния и осязания для человека: они дают представление о происходящем в окружающей среде. Благодаря современным измерительным приборам, датчикам и сенсорам (коих разнообразие на сегодня очень велико), на контроллер системы умный дом поступают данные о температуре, влажности, степени освещенности и атмосферном давлении снаружи и внутри помещения.

На рисунке датчики с элементарными функциями

Имеются контрольно-измерительные приборы для контроля состояния инженерных коммуникаций: давления и учета расхода воды и утечки газа с электронным интерфейсом, позволяющим передавать эти данные интеллектуальной системе умного дома, которая будет строить отчеты и отправлять их хозяину.

Датчики и сенсоры аналоговые традиционного образца используют в качестве передачи данных низковольтный ток до 24 В, как правило, и электрическую проводку малого сечения в качестве среды передачи. К примеру, самый элементарный датчик света содержит фотоэлемент с входом и выходом, через который проходит фаза низковольтного тока. Этот фотоэлемент меняет сопротивление при попадании на него света, таким образом, выдавая различные параметры тока в разное время суток.

На рисунке — элементарные аналоговые датчики, реагирующие на бытовой и углекислый газы

Контроллер получает эти значения, обрабатывает их и, соответственно, посылает сигнал о включении/выключении групп осветительных приборов, а также регулировании уровня освещения (при наличии диммера). Примерно аналогичная система, только с разными рабочими элементами, имеется в датчиках контроля температуры (на основании их данных интеллектуальная система умный дом управляет обогревом), движения и шума (свет, сигнализация), утечки газа и воды (управление клапанами, перекрывающими газ и воду) и многое другое.

Датчики и сенсоры цифровые нового поколения имеют расширенный функционал и являются интеллектуальными устройствами. Например, современные многофункциональные датчики движения, способны не просто выводить данные на контроллер в двух параметрах: 1 («да», есть движение) или 0 («нет», нет движения).

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

Они способны измерять расстояние от датчика до движущейся цели, засекать задержки при передвижении объекта и многое другое. Все это обрабатывается встроенным в датчик микропроцессором и подается на контроллер в виде цифровых сигналов. Стоит отличать датчики от контрольно-измерительных приборов: датчики и сенсоры засекают события, а контрольно-измерительные приборы засекают физические величины измеряемого тела, объекта (скорость, вес, оббьем и т. д.).

Контрольно-измерительные приборы – это более сложные в отличие от простых аналоговых сенсоров аппараты, которые вмещают в себе новые технологии умный дом и контролируют широкий диапазон параметров, предоставляют их физические единицы измерения. Цифровые барометры, счетчики воды и газа, того же напряжения – все это контрольно-измерительные приборы.

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

В отличие от аналоговых приборов и датчиков, современные цифровые, имеют собственную систему вычисления на основе простого микропроцессора; они обрабатывают сигналы и в готовом виде подают данные на контроллер умного дома, тем самым частично разгружая его процессор. В качестве среды передачи данных цифровые контрольно-измерительные приборы и датчики используют специальный интерфейс.

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.

Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами

Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.

На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом

Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.

Проводной локальный способ управления , в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

В отличии от реле, которые отчасти можно назвать исполнительными элементами (подача команды – реле замыкает/размыкает цепь), исполнительные механизмы, которыми руководит интеллектуальное оборудование для системы умный дом, являются сложными электромеханическими изделиями, приборами, рассчитанными на испытание высоких механических нагрузок.

На изображении можно наблюдать объекты, в которые могут быть встроенные исполнительные механизмы системы умный дом

Рабочий орган более сложных приборов (приводов открытия/ закрытия ворот, жалюзей и т. д.) – это двигатель, у менее сложных (клапанов, замков) – сердечник, приводящийся в движение электромагнитом. Управляются в большинстве от низковольтного тока до 24 В включительно, но есть и высокомощные приводы, рассчитанные на 220 В.

Электромеханические приводы открытия/закрытия ворот, калиток, дверей, окон, жалюзей и штор; встроенные в мебель электромеханические детали, делающие ее моторизированной. В комплекте они могут иметь интерфейс подключения и пульт ДУ.

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

В продвинутых моделях приводов имеются элементарные системы автоматизированного управления: встроенные датчики и возможности настройки скоростей и крайних положений открытия/закрытия. Сегодня чаще всего встречаются автономные приводы для штор и жалюзей, которыми не управляет интеллектуальная система умный дом: управляемые с пульта инфракрасного передатчика, и не имеющие никакой связи с контроллером умного дома. Тем не менее, такие устройства тоже считаются отдельными элементами умного дома.

Клапаны низкого, среднего и высокого давления – это более простые механизмы для управления водопроводными сетями (в т. ч. и пожаротушения), газовыми трубами и вентиляцией. Клапаны применяются в системах контроля: газовые – в системах контроля за газом, водные – контроль водообеспечения, предотвращения затопления и пожаротушения.

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

Очень полезно для здоровья, и стоит отметить систему вентиляционных клапанов, которая срабатывает от датчиков углекислого газа (CO2). Система выветривает вредный для человека газ и создает благоприятный микроклимат. К подобным элементарным механизмам можно отнести электромагнитные замки и другие элементы контроля доступа в помещение, входящие в систему безопасности умного дома. Такие устройства в основном не имеют микропроцессоров, имеют только два положения: открыто и закрыто.

С овременный рынок насыщен разнообразными системами и комплексами, превращающими обычный дом в «умный», или «интеллектуальный». Послушать производителей, так их девайсы сделают гениальным даже скворечник.

Что собой вообще представляет умный дом и в чём этот ум выражается, и сложно ли научить своё жилище «уму-разуму» самостоятельно. В статье мы расскажем что такое умный дом и о том, как сделать умный дом на даче своими руками с минимальными затратами, то есть дёшево.

Что такое умный дом и как сделать умный дом на даче своими руками, с минимальными затратами

Так как мы делаем умный дом на даче, для примера его мы и будем рассматривать, рассказывая, что такое умный дом. Он иногда подолгу стоит без хозяев, либо в нём проживают постоянно и немного интеллекта ему не помешает.

В наше отсутствие, самостоятельно либо при нашем минимальном участии наш умный дом должен:

• защищаться от злоумышленников,
• ухаживать за придомовой территорией (хотя бы поливать клумбы, газоны и огород),
• осуществлять климат-контроль,
• в случае критической, форс-мажорной ситуации, как-то пытаться с ней справиться, одновременно информировать нас,
• обеспечивать возможность управления и настройки всем вышеперечисленным, где бы мы не находились.

Большинство систем «умных домов» существующих на рынке позволяют всё это и ещё сверх того.

Само устройство существующих систем умного дома сходно с живым существом:

Специальные электронные датчики — это глаза и уши дома. Электрические импульсы от них по проводам-нервам передаются в контроллер - мозг системы. Контроллер в зависимости от сигнала выбирает подходящую программу действий и включает двигатели-мышцы соответствующих исполнительных механизмов.

Внешне всё просто, понятно и неплохо работает. Но есть и вопросы. Начнём с цены.

Современные системы «умный дом»

Цены на интеллектуальные системы на порядок снизились даже по сравнению с началом века, и продолжают снижаться. Но все равно «кусаются». На сегодня смета на систему «умного дома» в минимальной комплектации начинается где-то от 120 тыс. рос. руб. (2018 год).

Доброго времени суток уважаемые форумчане!
На данный момент заморозил свою стройку дома из двух этажей и цоколя. Пока были холода пришла в голову мысль своими силами систему "умный дом" и заранее продумать куда что тянуть.
Прошу вашей помощи в понимании во сколько мне обойдется система с моими хотелками.

И так в голове крутится идея следующего:
- автоматизация света (не везде. только общая ночная подсветка, внешнее освещение, и может пара комнат и коридор)
-автоматизация охранки (движение, открытие итд)
-автоматизация видеонаблюдения
-датчики газа, протечки, дыма
-домофон. ворота.
-клапан на воду, газ.
-отопление (либо клапана на трубы, либо напрямую к котлу, к стате котел пока однозначно будет ДЭО киловатт 40-50). котел интереснее - но я не знаю какие там протоколы с панелью управления.
-некоторые розетки и полное обесточивание некоторых помещений.
-управление вентиляцией (скорость, закрытие)
-датчики температуры внутри\снаружи
-все на проводах. никаких вайфаев.
-мультимедиа сервер в этой системе не очень нужен. будет стандартный.

1. хороший сервер на х86, либо два - один под видеонаблюдение другой управляющий всем умным домом. это в наличии, хоть и не особо мощное.
2. Интерфейс управления с консолей на этажах\выключателей\ смартфона андройд-виндовс. при этом мы исключаем облако! только локальный вэб, возможно открытый в инет (или с помощью впн, если из далека управлять). консоли не обязательны, но мобилки желательны. но никаких облачных сервисов.
3. более мене удобный интерфейс управления.
4. витой парой по этажам все это растянуть и работать только по проводу. ни хочу абсолютно никаких беспроводных датчиков и элементов управления.
5. использовать планирую только LED освещение, хотя возможно некоторые лампы будут галоген.
6. хотелось бы диммирование в некоторых местах.
7. хотелось бы приложение на андройд\виндовсфон чтобы могло подключаться к локальному серверу не через облако а напрямую.
8. автоматическая кормилка\поилка кошака)

В итоге получить хочу следующее:
1. с телефона полное управление всеми делами в доме, плюс закладку в которой я бы видел изображение с камер.
2. управление с телевизора (с миниПС), планшета (консоли), выключателей.

Обладаю навыками программирования, но малыми. семейство виндовс - админ, линух - на пользовательском уровне.

Данный вопрос у меня возник потому что:
1. я не могу определиться с протоколом взаимодействия устройств умного дома и как следствие не знаю на чем реализовывать.
2. я не очень хочу привязываться к реечным приборам в силу большой цены и ограниченных возможностей.
3. я не хочу использовать без проводные решения.

Я полностью уверен, что должны существовать системы устанавливаемые на ПК, имеющие приложения на андройд, с таким функционалом, который мне нужен. и должны быть средства автоматизации (датчики, реле, диммеры), которые не должны стоить тех огромных денег, которые хотят у нас дистрибьюторы.

Очень радует наличие дешевого китайского железа, но огорчает его качество.

Заранее благодарю за направление мыслей в нужную сторону.