Екологія споживання. Наука і техніка: Система управління розумним будинком є ​​комплексом апаратно-програмних засобів, призначений для виконання основних функцій.

Назва технології «розумний дім» сама по собі має на увазі інтелектуальний контрольприміщення. Безліч пристроїв, об'єднаних в одну систему, забезпечують безпеку житла, комфорт та економію ресурсів. Система дозволяє вам легко управляти температурою в приміщенні, освітленням, сигналізацією, системами безпеки та ін.

Система управління розумним будинком є ​​комплексом апаратно-програмних засобів, призначений для виконання трьох основних функцій.

Перша – це керування різним обладнанням вашого будинку з однієї точки. За допомогою смартфона, комп'ютера, планшета та інших пристроїв ви можете керувати всіма розумними пристроями, якими обладнано ваші апартаменти.

Наприклад, ви можете вмикати-вимикати світло в будь-якій кімнаті або змінювати його інтенсивність, засувати або розсувати штори, вмикати та вимикати кондиціонер, змінювати температуру, керувати будь-якими функціями побутових приладів, що володіють такою можливістю, а також віддавати команди на виконання будь-яких сценаріїв. .

Саме виконання сценаріїв є другим способом керування розумним будинком. Сценарій – це сукупність заздалегідь узгоджених із користувачем запрограмованих дій, які система розумний дім виконує за командою.

Наприклад, коли користувач приходить додому після роботи і сідає дивитись телевізор, він може надіслати розумному будинку команду «Перегляд фільму», тоді комплекс приглушить світло, зачепить жалюзі і автоматично підлаштує гучність звуку. Потрібно додати, що команди можуть здійснюватися не лише за допомогою сенсорної панелі, та й за допомогою ПК або мобільного телефону.

Третім пунктом є автоматичне керуваннярозумний будинок. У цьому випадку система сама приймає рішення про ті чи інші дії, наприклад, підтримуючи постійну температуру в приміщенні, орієнтуючись на показники термометра. Аналогічно можна керувати, наприклад, електричною сауною або поливом рослин.

Істотно спростить побут пральна машиназі SmartManager - ви можете запустити прання своїх речей віддалено і будь-коли. З будь-якими неполадками техніки впорається майстер з ремонту пральних машин.

Є думка, що щоб повністю отримати всі переваги, які здатний надати розумний будинок, управління розумною будівлею має бути комплексним. У останнім часомспостерігається прагнення замовників до повної автоматизаціїінженерних систем житла.

Якщо раніше вони переважно погоджувалися на інсталяцію окремих систем– тільки систем керування освітленням та шторами, тільки систем керування кліматом тощо, то тепер все частіше встановлюється повний комплекс. Однак установка складних системавтоматизації вимагає втручання фахівців, що буває який завжди комфортно. Більше того, такий варіант розумного будинкукоштує досить дорого.

Можливо, саме з цієї причини останнім часом для управління розумними пристроями в будинку почали використовуватися хаби. Вони є чудовою відправною точкою для того, щоб почати створювати комплексну інтелектуальну систему. По суті, хаб - це центральний контролер, що керує відразу багатьма іншими пристроями, які купуються або відразу, або поступово і здатні виконувати найрізноманітніші функції: від контролю освітленості до забезпечення безпеки.

Один з найпопулярніших хабів зветься SmartThings Hub. Управління здійснюється через програми на iOS та Android, а також через веб-інтерфейс.

SmartThings пропонує кілька продуктів, які можна інтегрувати з хабом: датчик протікання, датчик руху, датчик відчинення дверей, а також розумні розетки, лампи, камери, термостати та ще багато інших. Більше того, він може інтегруватися з пристроями, які розробляють компанії-партнери, наприклад вимикачами Belkin WeMo.

Ще один хаб на ринку розумних пристроївпредставила компанія Insteon. Керування також здійснюється за допомогою програми для смартфона чи комп'ютера.

З його допомогою можна налаштовувати поведінку пристроїв залежно від часу доби та отримувати електронні листиз оповіщеннями (плюс push-нотифікації) при настанні будь-якої події. Серед продуктів Insteon можна знайти термостати, розетки, перемикачі, дверні замки, датчики руху, датчики протікання, бездротові камерита інші пристрої.

Ще однією доступною системою домашньої автоматизаціїє VeraLite. Завдяки використанню протоколу Z-Waveвін може "спілкуватися" навіть з тими продуктами, які не належать до лінійки VeraLite. VeraLite автоматично налаштовується, коли підключається до домашньої мережі. Більше того, він може функціонувати як роутер.

Однак подібні системимають один недолік. Ви можете з'єднати датчики руху з вимикачами світла, ви можете запрограмувати термостат так, щоб він обігрівав лише ті кімнати, в яких є люди, ви навіть можете вмикати та вимикати електричні розеткиза допомогою свого смартфона. Однак це можливо лише в тому випадку, якщо ви постійно проживаєте у цьому будинку. Якщо ви орендуєте апартаменти і часто переїжджаєте, то перевезення апаратури та повторне її встановлення відразу перетворюються на стомлююче заняття.

Це створює певні складнощі у адаптації технології розумного будинку молодими людьми, які часто подорожують. Саме цю проблему намагається вирішити компанія IOTAS та її співзасновник Се Пайк (Sce Pike). IOTAS співпрацює з компаніями-забудовниками з метою привнести до кожного будинку розумні технології. Її мета зробити так, щоб орендарі могли в повному обсязі насолоджуватися можливостями Інтернету речей.

Комплексна система управління IOTAS поки що може працювати лише з датчиками руху, вимикачами та розетками, однак, використовуючи додаток компанії, користувач отримує можливість створити власні правила роботи оснащення апартаментів. Наприклад, IOTAS може вимикати весь світ у будинку після 10 вечора, коли ви йдете вмиватися, або, навпаки, моргати світлом, якщо ви отримуєте SMS-повідомлення.

«Перевозити» розумний будинок із собою ви можете завдяки хмарному сервісу. Більше того, ви отримуєте доступ до налаштувань інших користувачів. Апаратне забезпечення IOTAS є бездротовим і здатне працювати зі звичайними лампочками та перемикачами.

Пайк також каже, що компанія хоче розширити спектр доступних пристроїв: впровадити розумні замки, термостати, пристрої, що носяться. Комплексні рішенняподібного роду дозволять клієнтам почуватися максимально вільно і будуть здатні задовольнити всі їхні маленькі забаганки. Не дивно, що конкуренцію компанії вже хочуть скласти такі гіганти галузі, як Google. Але, може, це добре, оскільки конкуренція штовхає ринок уперед.

По будинку необхідно розставити акустичну систему, що складається з високочутливих мікрофонів та динаміків для керування системами розумного будинку

Зазвичай користувачеві дістається система зі стандартними командами, які може доповнити своїми руками через комп'ютер. Будь-яка запрограмована функція техніки, підключеної до сценарію, виконуватиметься за голосовою командою.

Роль arduino у програмуванні

Власноручне проектування системи «розумний будинок» включає підбір обладнання, яке відповість всім передбачуваним вимогам. Зокрема, буде необхідний контролер, що дозволяє зібрати все управління будинком на один пристрій, з якого і вестиметься керівництво.

Серед любителів дуже популярні контролери ардуїно, які є порожньою. друковану плату, периферія та захист якої від пошкоджень залежить від користувача. Підключити можна будь-що – програма пишеться легко. Взагалі у ардуїно багато плюсів:

• можливе доповнення або копіювання;
• велика кількість доступної інформаціїо можливе використанняконтролера, варіанти схем для різних результатів;
• фіксоване розташування висновків (це дозволяє фірмам-виробникам спокійно випускати нові пристрої додавання функцій – шилды);
• Ардуїно не потребує програматора і широких знань у програмуванні.

Зовнішній вигляд головного пристрою управління системами будинку – контролер arduino

Даний контролер може бути підключений до комп'ютера, що часто використовується в робототехніці і при створенні автономних пристроїв.

Можливості голосового керування

На зорі свого розвитку управління голосом мало певні рамки, і важко було уявити його нинішній інтерфейс. Подібне здавалося сюжетом із фантастичного фільму. Але зараз ситуація змінилася, і можливість альтернативного варіантуконтролю крім уже існуючих способів(пульти та цифрові пристрої) робить його дуже привабливим для користувача.

Своєрідною гарантією кращої взаємодіїлюдини та автоматики буде запис кількох варіантів одного розпорядження («Увімкни світло в спальні», «Світло увімкни» і так далі), тоді система точно зрозуміє, що від неї потрібно.

Таке управління, навіть створене своїми руками, найчастіше включає такі поширені дії:

• включення та вимикання побутової техніки;
• клімат-контроль та штори;
• програма зрошення на ділянці перед будинком;
• прослуховування новин, прогнозу погоди та іншої інформації, на отримання та відтворення якої буде налаштовано керування.

Деякі програми дозволяють ввести розмежування для кожного етапу сценарію: керування може вестись в одній кімнаті, а команда спрацює в іншій.

Можна своїми руками запрограмувати як команду будь-яке слово. Деякі розробники пропонують стандартні варіанти, в яких команди з керівництва розумним будинком записуються у вигляді звичайного тексту. Пересічному користувачеві це дуже зручно.

Опис одного з можливих варіантів

Голосовий контроль над системою «розумний дім» не буде задіяний, доки власник не активує його певною командою або дією (розпізнавання голосу також є). Залежно від площі, на якій передбачається експлуатація, кращої функціональностібудинок може бути обладнаний кількома контролерами, підпорядкованими одному пристрою. Користуватися «розумним» обладнанням просто, в програму закладено кілька мов, які вона легко розпізнає.

Для керування системами будинку не потрібно кричати. Високочутливі мікрофони вловлюють тихий голос. Залежно від типу мікрофона та форми приміщення їх потрібно встановлювати 1 мікрофон на площу 20-30м2.

Серед інших передбачуваних зручностей є моментальна реакція на розпорядження, є інтерактивний зв'язок, який створює враження, що будинок дійсно розумний і самостійно розмовляє з власником (хоча насправді це якісно записана жива мова). Автоматика здатна повідомити про те, що домашні забули зачинити ворота, або поінформувати про порушення безпеки ділянки.

Один із численних плюсів – непомітність. Всі динаміки та мікрофони розташовуються поза увагою власника (на шафі, під полицею, заховані в предметах меблів). Це дуже естетично, тому що відсутні дроти.

Устаткування встановлюється у фальш-стелях або простінках на етапі передмонтажу, у будинках з чистовою обробкою застосовують візуальне декоративне оформлення під побутові прилади

Сильна система безпеки повідомляє про несанкціоноване проникнення в приміщення за допомогою повідомлення на смартфон або усно, і адекватно реагує у разі надзвичайної ситуації.

Контроль за цією системою може здійснюватися за допомогою смартфона. "Розумний будинок" підключається до його операційної системи, і через неї власник може дати необхідні розпорядження контролеру.

«Господар має вимовляти команди рівним голосом, чітко та помірно голосно. Якщо з першого разу завдання не виконане, потрібно спокійно повторити наказ, не переходячи на тон».

Звучить, як посібник з дресирування собак. Насправді це посібник з управління «».

Всі наші розумні та нерозумні помічники потребують керівництва, настанови та командування. Одним словом, в управлінні. «Розумний дім», інтелект якого поки що далекий від людського уявлення про справжній розум, проте здатний навчатися і самонавчатись.

За швидкістю прийняття простих рішеньвін перевершує нас, своїх творців, у сотні тисяч разів. До того ж, не страждає на склероз. І не відкладає завтра ті справи, які можна зробити сьогодні.

Інтелектуальні системиуправління будинками вміють відстежувати параметри зовнішнього та внутрішнього середовища, розпізнавати ситуації за участю людини в реальному часі, здійснювати моніторинг інженерних систем. «Розумний будинок» відповідно до закладених у нього алгоритмів реагує на зміни, забезпечуючи своїм господарям комфортний мікроклімат.

Він повинен виконувати всі поточні побажання мешканців будинку та передбачати майбутні:

Випекти до сніданку гарячі булочки і зварити каву;
- показати програму новин по телевізору;
- зарядити акумулятор робота-пилососа та відправити його наводити лад, поки господарів немає вдома;
- увечері приготувати гарячу ванну.

Просунутий «розумний будинок» здатний багато на що, можливості залежать від закладеного в нього обладнання, програмного забезпеченняі, зрозуміло, коштів.

На жаль, домашній інтелект все ж таки не настільки розумний, щоб передбачити абсолютно всі наші бажання і потребує вказівок. Для цього використовують ряд методів та керуючих пристроїв різного рівня.

Рівень перший

Обмежене управління окремими функціями без втручання у налаштування алгоритмів та програмне середовище.

Інфрачервоні, фотоелектричні, лазерні, температурні, погодні тощо. буд. Це рецептори, закінчення «нервової системи» «розумного будинку». Частина з них реагує на параметри середовища та контролює роботу обладнання, багато хто спостерігає за людьми. Ми неусвідомлено і постійно беремо участь в управлінні, просто перебуваючи або відсутні у певних точках будівлі.

Вимикачі, перемикачі, регулятори,та інші кнопки на стінах. Нас не завжди влаштовують алгоритми, за якими наш дім діє. Наприклад, замалий рівень у даний момент. Збільшуємо яскравість на димері вручну. Відповідно до заданою програмоюопущені в темний час доби ролети, жалюзі та штори, але ми хочемо помилуватися повний місяцьта зірки. Натискаємо кнопку вимикача, відкриваємо огляд ясного нічного неба.

Щоправда, елементи ручного обмеженого управління все ж таки можуть брати участь у переналаштуванні системи. Наприклад, точно встановивши вимикачами та димерами рівні освітлення в кімнаті, ми можемо потім внести ці параметри в пам'ять і використовувати як одну із стандартних картин освітлення.

Рівень другий

Управління підсистемами з можливістю налаштування їх алгоритмів.

Панелі керування підсистемами. Наприклад, панелі управління централізоване управління ролетами. Ми можемо вмикати та вимикати окремі режими, змінювати налаштування в межах конкретної інженерної функції. Кондиціонер не можна увімкнути з панелі опалення.

Пульти керування підсистемами. Наприклад, пульт керування домашнім кінотеатром або . Вміє багато, але лише в межах своєї функції.

Рівень третій

Управління всім «розумним будинком», налаштування алгоритмів без можливості втручання у програму.

Стаціонарні універсальні панеліуправління. Кнопкові вже не актуальні, сенсорні, з великим та красивим РК-екраном, зручніше. Місце розташування вибирається довільно, зазвичай це коридор, кухня та інші місця, що часто відвідуваються. З універсальної панелі господарі отримують доступ до всіх без винятку систем, можуть змінювати налаштування та втручатися у алгоритми роботи.

Переносні універсальні панелі керування. Практично повний аналогстаціонарних, хіба що менший екран. Ті ж можливості, зв'язок радіочастот, в інфрачервоному діапазоні, Wi-Fi.

Зазвичай розташовують у тих місцях, де є необхідність в одному або кількох пультах дистанційного керування. Наприклад, біля телевізора, у вітальні. У цьому випадку універсальний пультзамінить "лінивчики" телевізора, DVD-плеєра, тюнера, кондиціонера. Дозволить, не встаючи з дивана, подивитися, хто натиснув кнопку домофону, подивитися останнє повідомлення електронної пошти, скористатися органайзером та багато іншого.

Єдиний недолік переносної панелі в порівнянні зі стаціонарною - її можна кудись засунути і потім довго шукати.

Комп'ютер чи ноутбук. Будь-який ПК, підключений до домашньої локальної мережічерез стандартний інтерфейс, у тому числі бездротовим способом, може виконувати ті ж функції, що й універсальні панелі керування.

Смартфон, планшет. Портативні пристрої, на які встановлена ​​будь-яка з операційних систем, також дають доступ до управління.

Голосове керування. «…вимовляти команди рівним голосом, чітко та помірно голосно.» Поки що побалакати на абстрактні теми з власним будинком не вийде. Може, це й на краще. Хто читав чи дивився «Космічну Одіссею» сера Артура Кларка та Стенлі Кубріка, знає, до чого можуть привести довгі розмови людини та штучного інтелекту.

Тим не менш, в частині вербального спілкування наш будинок має симпатію шимпанзе і в змозі запам'ятати і виконувати пару сотень голосових команд. Головне, нам самим не заплутатися.

Дистанційне керування. Нас немає вдома. Допустимо, ми на Багамах, ніжимось на білому піску на березі блакитного моря. Або вже три години після довгого та важкого трудового дня стоїмо у автомобільній пробці, вдихаючи отруйні бензинові випари та втрачаючи залишки душевної рівноваги.

У цей час збірна Росії з футболу хоробро бореться з досвідченою та небезпечною командою з Ліхтенштейну. Дістаємо iPod, планшет або ноутбук, підключаємося до мережі, входимо до спеціальної «розумної» програми, далі в меню інтерактивного телебачення, даємо команду "записати". Доберемося до дому – подивимось. Заодно велике прогріти сауну, сьогодні п'ятниця.

Окремі команди можна дистанційно передавати та SMS встановленими кодами, а також через голосові повідомлення.

Рівень четвертий

Доступ адміністратора.

Повний доступ. Його має лише адміністратор. Це не пристрій, а людина одна чи кілька. Здійснюється з центрального комп'ютера «розумного дому», при дозволі – з будь-якого ПК, підключеного до локальної мережі чи інтернету. Потрібно лише знати чарівне слово, пароль.

Можливо і обмеження окремих можливостей для різних адміністраторів. Найчастіше повний чи обмежений четвертий рівень мають як господарі, а й інженери компанії, обслуговуючої «розумний будинок». Їм він, до речі, потрібніший. Адміністратор має право втручатися безпосередньо в апаратно-програмне середовище системи керування будівлею.

Великий «розумний дім»

Принципи інтелектуального управлінняінженерними системами великої будівлі, будь то офісний комплекс, аеропорт, гіпермаркет, атомна електростанціячи розвідуправління, підпорядковуються тим самим законам, як і невелика «розумна» квартира.

Відмінність тільки в масштабах системи, значній кількості підсистем, більше високі вимогидо безпеки. Відповідно, жорсткіше обмеження на доступ до всіх рівнів управління, починаючи з другого. Для підтвердження доступу використовують електронні та дактилоключі, інші біометричні пристрої, рідше аналізатори голосу.

Як ви хотіли б вмикати світло або відчиняти двері в будинку: за допомогою вимикачів, настінних сенсорних панелейчи з інтерфейсу свого смартфона? Чи ви любите, щоб усі процеси проходили автоматично – за розкладом чи реагуючи на рух, температуру, зміну інших параметрів? А можливо, вам більше сподобалося б промовляти команди вголос: «Сезам, відкрийся!..» У розумному будинку можливий будь-який з цих варіантів – разом чи окремо.

Ідеальне управління розумним будинком має бути організовано таким чином, щоб побутові прилади та комп'ютерна техніка, освітлювальне та кліматичне обладнання, охоронні системиі медіаустрою у вашій оселі швидко і беззаперечно виконували ваші накази, послужливо підлаштовувалися під ваш звичний розпорядок, дбаючи про комфорт та безпеку вашої родини, як старий вірний дворецький. І це аж ніяк не фантастика, не казки про «невидимих ​​слуг»: компанія BMS Traiding вже не перший рік успішно реалізує подібні системи управління у квартирах та приватних будинках, готелях та офісах.

Комфорт в управлінні, по суті, є однією з головних причин, через яку люди починають цікавитися технологією smart house.

Давайте докладніше розглянемо варіанти, які вже зараз доступні для встановлення у вашому будинку або офісі.

Основи системи управління «розумний дім»

Управління освітленням, кліматом, безпекою та іншими компонентами розумного будинку може бути організовано самими у різний спосіб. Проте основних напрямів лише два – і кожен із варіантів потрібен, по-своєму хороший і затребуваний певних ситуаціях. Разом вони становлять збалансовану систему контролю вдома.

«За щучим наказом, за моїм бажанням!»Чи натискаєте аналогову клавішу вимикача або легким дотиком активуєте потрібний процесза допомогою сенсорного екрану, чи включаєте ви світло, лежачи на дивані у себе у вітальні або активуєте систему опалення, перебуваючи в автомобільній пробці по дорозі з роботи – даному випадкуне має значення. Все одно розумний будинок починає виконувати ту чи іншу функцію лише після вашого безпосереднього розпорядження. Можна було б назвати цей спосіб «мануальним», але введення команд, що виконуються smart-системою, може здійснюватися не лише «вручну», а й голосом. Погодьтеся, що немає принципової різниці між натисканням на кнопку та вимовленням умовної фрази «Ялинка, запалися». Так чи інакше, рішення ухвалює людина. Причому приймає його не заздалегідь, програмуючи реакцію будинку на ту чи іншу ситуацію, а «тут і зараз». Втім, "тут" з цієї зв'язки можна виключити: ніхто не завадить вам включити кондиціонер у своїй московській квартирі з комп'ютера в Сіднеї або смартфона в Лісабоні.

Плюс такого способу взаємодії з будинком: ви отримуєте саме те, що хочете в зараз. Сказано – зроблено! Мінус: доведеться все ж таки докласти якесь мінімальне зусилля- Натиснути на кнопку, вимовити слово.

«Сам собі режисер»Управління домом голосом – це зручно і до того ж дуже ефектно: лише уявіть собі реакцію ваших гостей на ваш діалог із «невидимими слугами»! Але по-справжньому «розумним» ваше житло можна назвати лише в тому випадку, коли воно навчиться самостійно реагувати на ту чи іншу ситуацію, не чекаючи на ваші прямі вказівки. Варіант, при якому рішення приймає будинок, виводить вас на зовсім інший рівень комфорту. І ми не випадково провели в заголовку аналогію з режисурою: справа в тому, що цей спосіб взаємодії безпосередньо пов'язаний з виконанням так званих «сценаріїв», що є комплексом деяких дій, спрямованих на досягнення того чи іншого результату. При цьому розумний будинок «знає» не лише момент, коли потрібно розпочати дії, а й умови, за яких їх потрібно завершити. Як система розуміє, що потрібно відкрити кватирки або включити кавоварку? На допомогу приходять всілякі датчики - освітлення, температури, руху та ін. З іншого боку, для багатьох сценаріїв доречна активація за розкладом або таймером.

Плюс делегування повноважень smart-системі є очевидним: приємно, коли все відбувається «само собою». Однак є й мінус: далеко не всі ситуації можна запрограмувати заздалегідь. Технології ще не настільки просунулися, щоб будинок міг по-справжньому думати та самонавчати.

Позбавитися від недоліків кожного зі способів не так вже й складно. Збалансовані системи, які проектуються та реалізуються компанією BMS Traiding, задіють обидва варіанти. Таким чином, якщо розумний будинок раптом не здогадався, що вам холодно, незважаючи на оптимальну (запрограмовану) температуру в приміщеннях – ви завжди можете форсувати активацію опалення за допомогою мануального або голосового управління. Втомилися на роботі, хочете лягти спати раніше? Крім сценарію «Ніч», що включається за розкладом, залишається цілий ряд простих способіввимкнути телевізор і погасити світло – вимикач на стіні або смартфон на тумбочці дозволять вам зробити це без особливих клопотів. І повірте, розумний будинок не заперечуватиме вам: «Дозвольте, у мене в сценарії записано, що зараз час перегляду вечірніх новин…» Хоча, звичайно, може тактовно попередити про те, що слухати музику на повну гучність о третій годині ночі загрожує конфліктом з сусідами. Або що включення всіх опалювальних приладів на повну потужністьне має особливого сенсу, оскільки вхідні та балконні двері відчинені навстіж.

Зацікавило? Залишіть заявку на дзвінок!

Надіслати

Способи взаємодії з розумним будинком

Щоб будинок розумів нас, виконував наші побажання і дотримувався нашого настрою, потрібні «посередники», які приймають наші розпорядження та передають їх системі. І навіть у тому випадку, коли йдеться про повну автоматизацію процесу прийняття рішень, без якоїсь «сполучної ланки» між людиною і центральним комп'ютером(контролером?) у розумному будинку не обійтися. Погодьтеся, що без можливості втрутитися в роботу хоч і розумної, але машини, психологічно ви почуватиметеся не дуже комфортно. Тож не поспішайте демонтувати настінний вимикач, встановивши в кімнаті датчик освітлення чи руху.

Щодо інструментів керування будинком – їх існує кілька типів. Хоча за великим рахунком основних груп лише дві: стаціонарні та мобільні. Компанія BMS Traiding готова запропонувати вам будь-який із наявних на ринку обладнання smart house варіантів. Погляньмо, що є в арсеналі наших фахівців.

Стаціонарні інструменти керування

Настінні панелі представлені сьогодні у досить широкому асортименті, щоб вибрати оптимальне за бюджетом та функціональністю рішення для кожного індивідуального випадку. Зовсім не обов'язково, до речі, монтувати по всьому будинку "наворочені" вимикачі: у ванній можна встановити аналоговий або сенсорний вимикачз найпростішим набором функцій – досить 2-4 позиції. Але, наприклад, управління освітленням у вітальні з десятком незалежних джерелсвітла буде набагато зручніше здійснювати за допомогою тачскрін-панелі.

Висококласні панелі західних виробників – це не тільки інтерфейс для взаємодії із системами розумного будинку, виведений на закріплений на стіні невеликий сенсорний екран. Наприклад, настінний тачскрин з діагоналлю 4,3 дюйма HDL-MPTLC43.46 Enviro вбудований датчик, що контролює температуру повітря в кімнаті. Дані, отримані з нього, можна використовувати для запуску сценаріїв автоматичному режимі. Або просто виводити поточну температуру на екран, щоб прийняти рішення самостійно. Enviro оснащений інфрачервоним приймачем. А ще цей екран засинає, коли ним не користуються, активуючись при вашому наближенні.

Втім, "кнопкова" панель HDL-MPL8.48 має всі вищеописані функції. Та ще й термостат на додачу! Що стосується зручності інтерфейсу – це справа звички та смаку. Компактний рідкокристалічний дисплей досить наочно відображає статус кнопок, дозволяє перемикати сценарії або керувати окремими функціями вдома. А для невеликих приміщеньми порекомендували б найпростішу (але не примітивну) панель HDL SB-WS4M-EU. На вигляд - звичайний вимикач, навіть дисплея немає (правда є підсвічування). Але панель підтримує димування, її можна налаштувати виконання до 99 сценаріїв.

До групи стаціонарних можна також зарахувати пристрої прийому голосових команд. Мікрофони можуть бути вбудовані на панелі або виноситися окремо.

Прийнято вважати, що концепція «Розумного дому» (від англійської smart house) бере свій початок у середині минулого століття, але через високої вартостіреалізації подібні проекти не набули широкого поширення. Ситуація докорінно змінилася з розвитком електроніки і нині такі системи хоч усе ще не впроваджуються повсюдно, але й сприймаються як дивина. Пропонуємо розглянути, що є «Розумний дім», його коло завдань, а також можливість самостійної реалізації такого проекту.

Що таке система «Розумний дім»?

Під цим терміном мається на увазі програмно-апаратний комплекс, що дозволяє автоматизувати та спростити управління різними системами, а також іншим обладнанням будинку чи квартири.

Як приклад наведемо функції, які можуть бути покладені на "Smart house" (далі SH):

Керування системою освітлення, наприклад:

• включати світло сигналу датчика руху;
• імітація присутності господарів (періодично запалюється світло у різних кімнатах);
• зміна різних варіантівпідсвічування інтер'єру;
• дистанційне керування світлом за допомогою планшета чи смартфона тощо.

Варіант функціонального наборуохоронної системи:

• отримання SMS повідомленьу разі включення, відключення та спрацьовування системи;
• відправка MMS повідомленьз відеокамер під час надходження сигналів від датчиків руху;
• можливість перегляду відео через Інтернет і т.д.

Система клімат-контролю:

• підтримка температури на заданому рівні, з можливістю встановлення дистанційно (наприклад, за допомогою смартфона);
• встановлення режиму максимальної економіїза відсутності господарів тощо.

Це далеко не повний функціональний набір, він може бути розширений залежно від побажань та фінансових можливостей. Завдяки розвитку бездротових технологіймасштабованість системи не потребує капітального ремонту.

Які мінуси має “Розумний Дім”:

• Будь-яка електроніка не застрахована від збоїв чи зависань. Потрібно бути готовим до того, що будь-якої миті знадобиться переналаштування окремих електронних системта компонентів вручну;
• Дорожнеча. На ринку Росії та СНД виробники продають системи по мінімальної цінивід 2000 доларів до 5000, залежно від «начинки» та побажань замовника.

Як зробити будинок «Розумним»?

В ідеалі реалізація подібних рішень має вестися на етапі будівництва, але такий варіант через різних причинне популярним серед забудовників. В результаті залишається два способи автоматизації:

1. Звернутися до профільної компанії, де на основі ТЗ замовника буде складено проект з його подальшою реалізацією. Мінімальна вартість такого рішення варіюється, як уже було сказано вище, в межах $2000-$5000, максимальна залежить від функціонального набору та обладнання, що використовується.
2. Самостійно розробити та впровадити систему «Розумний дім».

У першому випадку замовник отримує готове рішення, під ключ. У другому, вартість реалізації можна суттєво скоротити, якщо не на порядок, то в кілька разів, особливо якщо використовувати для цієї мети платформу Ардуїно (про неї ми розповімо трохи нижче). Необхідно попередити, для реалізації проекту будуть потрібні навички програмування, але розробники постаралися максимально спростити це завдання.

Коротко про платформу

Основа платформи це плата з мікроконтролером (далі МК) та електронним обважуванням до нього. До контролера випускається безліч різних датчиківта плат розширення з тими чи іншими функціями.

Позначення:

1. Порт для перепрошивки (стандартний USB).
2. Кнопка апаратного скидання.
3. Сигнал опорної напруги.
4. Контакти цифрових сигналів.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для підключення зовнішнього програматора.
8. Контакти для аналогових сигналів
9. Підключення зовнішнього живлення.
10. +5 ст.
11. +3,3 ст.
12. Сигнал скидання.
13. Роз'єм для джерела живлення.
14. Мікроконтролер.

Особливість платформи у тому, що процес програмування МК максимально спрощений. Прошивка за допомогою вбудованої програми-завантажувача через наявний на платі порт USB. На випадок випадкового затирання цієї програми передбачена можливість перепрошивки стандартними програматорами.

Для програмування використовується безкоштовна оболонка ( Arduino IDE), сумісна з найбільш поширеними операційними системами(Windows, Linux, Mac OS). У цю оболонку входить текстовий редактордля написання програм, компілятор та бібліотеки. Як базової мовиПрограмування використовується спрощений варіант С++. Більше повну інформаціюпро програмування МК можна отримати на сайті розробника та тематичних форумах. У цих джерелах можна дізнатися все про візуалізації управління системою.

Оболонка для програмування Ардуїно

Орієнтовна вартість оригінального базового модуля $30 – $50 (залежно від модифікації), китайських аналогів – $10-$16.

Приклади плат розширення та датчиків

Наведемо короткий описшилдів, які можуть знадобитися при розробці власного проекту SH.

Модуль для підключення до локальної мережі або інтернет стандартного протоколу TCP/IP. Як основний елемент використовується контролер ENC28J60. Цей пристрійдозволяє організувати візуалізоване керування системою з веб-сайту.

Підключення мережевого модуля до Ардуїно

Модуль GPRS/GSM SIM900 дозволяє здійснювати керування системою за допомогою обміну даними через будь-яку мережу мобільного оператора. Для підключення до мережі використовується стандартна SIM картка. Є можливість відправки SMSта ММС повідомлень, у бібліотеці модуля реалізовано підтримку інших функцій.

Реле електромеханічної дії на 10 А 250 В може використовуватися для управління освітленням або іншим відповідним навантаженням. При підключенні живлення вмикається світлодіод червоного кольору, якщо реле спрацьовує, додатково зелений індикатор. Сигнал можна подавати від цифрового виходу МК.

На жаль, при максимальному навантаженніабо близька до неї у електромеханічних реле, через кілька тижнів роботи можуть почати залипати контакти, тому для керування роботою електрокотлів системи опалення вони не підходять. Але не варто засмучуватися, для платформи Ардуїно можна знайти модулі на всі випадки життя, в даній ситуації вирішити проблему можна за допомогою реле твердотільного, наприклад SSR-25DA.

Позначення:

1. GND на базової плати.
2. До цифрового виходу, наприклад, D
3. Живлення від мережі 220 Ст.
4. Підключення навантаження.

Зазначимо, що даний модуль реалізований на симісторі, а для нього стабільної роботипотрібно відведення тепла, тому рекомендуємо разом із модулем придбати і штатний радіатор.

Датчики

Тепер розглянемо кілька типів датчиків, які також можуть бути корисними для проекту, почнемо з ІЧ пристрою HC-SR501, що фіксує рухи.

Позначення:

1. Живлення від джерела в діапазоні 5-12 В (можна підключити до +5 на платі контролера).
2. Сигнал, що походить від датчика (підключається до будь-якого цифрового входу МК)
3. GND з'єднується із відповідним контактом базової плати.
4. Час затримки (утримання логічної одиниці на виході) – від 5 до 300 с.
5. Чутливість датчика (можна встановити від 3 до 7 метрів).
6. Перемикач у режим "Н" (при серії спрацьовувань встановлюється логічна одиниця).
7. Встановлення режиму L (при активації посилається одиночний імпульс).

Не менш корисним буде цифровий температурний датчик DS18B20 (виготовляється у герметичному та звичайному виконанні). Їхня особливість полягає в тому, що пристрої не вимагають калібрування і кожен з них має власний унікальний ідентифікатор. Тобто датчик передає дані температури і свій унікальний номер. Завдяки цьому на один шлейф можна встановити кілька датчиків і програмно обробляти інформацію, що надходить. Обмеження довжини сигнальних дротів – 50 метрів.

Завершуючи тему датчиків, наведемо модуль для вимірювання вологості, він може бути використаний як сигналізатор протікання води або для організації поливу кімнатних або тепличних рослин.

Позначення:

1. Цифровий вихід підключається до будь-якого відповідного роз'єму на базовій платі МК. Сигналізує про вологість, що відповідає порогу спрацьовування.
2. Аналоговий вихід інформує про поточну вологість.
3. Харчування +5 ст.
4. Управління порогом чутливості.

Ми привели лише три типові датчики сумісних із платформою, насправді їх значно більше. Ознайомитись із різноманітністю даної продукції можна на сайтах виробників.

Закінчивши з оглядом обладнання, перейдемо до проектування системи управління та автоматизації, почати потрібно з постановки завдання.

Визначення початкових умов

Насамперед необхідно визначитися з постановкою завдання, тобто з функціональністю системи. Припустимо, у нас є однокімнатна квартира, яку можна умовно поділити на такі зони:

• Тамбур.
• Передпокій.
• Туалет, поєднаний із ванною кімнатою.
• Кухня.
• Житлова кімната.

Завдання: автоматизувати керування освітленням, бойлером та системою вентиляції.

Поставимо завдання для кожної із зон.

Тамбур

У цьому випадку можна автоматично вмикати світло при наближенні до вхідних дверей. Тобто, знадобиться датчик руху. При цьому необхідно враховувати рівень освітленості, відповідно автоматика повинна спрацьовувати тільки в темний час доби. Для цього знадобиться датчик GY302 або аналогічний (в огляді ми не наводили його, але знайти опис не складе проблем). Увімкнення та вимкнення лампочки (через заданий у програмі час) можна довірити твердотільному малопотужному реле, наприклад G3MB-202P , розрахованого на струм навантаження 2 А.

Передпокій

Управління освітленням у цій зоні можна організувати за тим самим принципом, що у тамбурі. Можна відкрити світло під час відкриття вхідних дверей. Як датчик підійде типовий дверний геркон.

Туалет та ванна кімната

Увімкнення бойлера можна пов'язати з наявністю у квартирі господарів. Якщо нікого немає, автоматика примусово відключає нагрівач води за допомогою модуля SSR-25DA. Відстежувати температуру нагріву немає сенсу, оскільки дані пристрої самостійно відключаються при досягненні заданого порога. Світло та витяжка повинні включатися автоматично при вході людини в цю зону, та відключатися через певний часякщо не виявляється рух.

Автоматизація кухні

Управління освітленням даної зони можна залишити ручним, але дублювати його автоматикою, що відключає світло, якщо рух не виявляється тривалий час. Під час роботи електро або газової плити повинна включатися витяжка та відключатися через деякий час після приготування їжі. Керувати роботою витяжки можна за допомогою термодатчика, який фіксує підвищення температури при включенні плити.

Житлова кімната

У даному приміщеннікерувати освітленням краще вручну, але можна реалізувати можливість автоматичного відключеннясвітла за достатнього рівня освітленості.

Наведений приклад є досить умовним, оскільки алгоритм роботи Розумного будинку кожен розробляє залежно від особистих уподобань.

Особливості терморегуляції

На закінчення дамо кілька рекомендацій щодо управління опаленням. Слід враховувати більшу інерційність цієї системи. Велика ймовірність того, що управління за допомогою простого включеннята відключення опалення, відповідно до заданого температурного діапазону, можуть створити досить дискомфортні умови. У цьому випадку слід використовувати алгоритм PID-регуляції, у мережі доступна бібліотека з його реалізацією для Ардуїно.

Не вдаючись у подробиці можна описати роботу даного алгоритмунаступним чином:

• Проводиться аналіз між необхідною та поточною температурою у приміщенні, і за результатом встановлюється певна потужність опалювальної системи.
• Здійснюється облік постійних тепловтрат. Вони можуть залежати від температури вулиці або інших факторів. Тому при досягненні заданої температури опалення не відключається повністю, а знижується до рівня необхідного для компенсації тепловтрати.
• Останній чинник, що впливає роботу алгоритму, враховує інерційність системи опалення, що допускає вихід температури за встановлений діапазон.