Всі ми чули про системи "Розумний дім". Освітлення та опалення, жалюзі та побутові електроприлади для стороннього спостерігача починають жити своїм життям – самостійно підтримують потрібну температуру, включають та вимикають світло залежно від часу доби, готують каву на сніданок та розігрівають піцу на вечерю... Але ж головна ідея” розумного будинкуполягає не в автоматизації всіх цих процесів як таких, а в організації зручного середовищапроживання для конкретного споживача і тільки він і повинен диригувати цією системою. Розглянемо пристрої, які і призначені для керування системами "розумного дому".

Саме поняття "розумний будинок" було сформульовано ще в сімдесятих роках двадцятого століття як "будівля, що забезпечує ефективне і продуктивне використання робочого (житлового) простору ..." І якщо в основу ставити зручність і ефективність, то розглядати системи управління можна ширше - не обмежуючись лише комбінованими програмно-апаратними рішеннями.

Ручне керування

Насамперед, це спеціалізовані пульти дистанційного керування - на зразок звичних всім пультів управління побутовою апаратурою. Тільки на відміну від останніх вони частіше управляють виконавчими пристроями не за допомогою інфрачервоного випромінювання, а по радіочастоті (щоб не ходити по кімнатах, а керувати будинком чи квартирою з будь-якої точки). Пульт також може бути виконаний у вигляді звичайного настінного вимикачащо дозволяє закріпити його в будь-якому зручному місці (хоч двостороннім скотчем на узголів'ї ліжка в спальні) без прокладки кабелю.

У найпростішому випадку це пульт із парою кнопок (включити-вимкнути) та адаптер для розетки. Адаптер вставляється в розетку, а вже в адаптер вмикається, наприклад, торшер. У цьому випадку з'являється можливість вмикати та вимикати торшер дистанційно. Адаптер може бути як просто на включення-відключення, так і з вбудованим димером - у цьому випадку з'являється можливість керувати ще й яскравістю світла.
Крім радіоадаптерів, можуть бути використані і радіовимикачі. Вони призначені для управління головним (стельовим) освітленням, моторизованими жалюзі, гаражними воротами тощо.

Може здатися, що така спрощена система (лампочка-пульт) не має відношення до систем розумний будинок, але це не зовсім так. Використання програмованих пультів із вбудованими контролерами дозволяє не просто керувати включенням різних приладів або яскравістю, а й виконувати сценарії або застосовувати схеми освітлення (див. "Використання сценаріїв або схем освітлення"). Особливо "просунуті" пульти, крім програмованого контролера, можуть містити таймер і РК-дисплей, що виводить нас до наступного ступеня, а описані вони в розділі ручного управліннятільки в тому сенсі, що все керування буквально знаходиться в руках користувача.

Використання сценаріїв або схем освітлення

Можливість використовувати сценарії - це те, що в першу чергу відрізняє систему розумного будинку від простого набору пультів дистанційного керування окремими лампами, кондиціонерами, моторизованими приводами тощо.

Наприклад: ми вирішили подивитися фільм.

Для цього нам необхідно вимкнути у кімнаті

• основне світло,
• задерти штори,
• опустити екран
• та увімкнути проектор.

Якщо після закінчення фільму ми хочемо поговорити з друзями, потрібно буде вимкнути

• проектор,
• відкрити штори,
• підняти екран,
• включити основне освітлення,

а якщо просто послухати музику, то, можливо, вимкнути основне світло та включити торшер, та ще й не на повну яскравість.

Як можна бачити, у першому випадку нам необхідно натиснути 4 кнопки, у другому - знову 4 , в третьому - 2 .

Можна запрограмувати ці події у вигляді сценаріїв та використовувати в першому випадку режим "кіно", у другому - "основний", у третьому - "тільки музика", а все необхідні діїбудуть виконані автоматично. Додатково алгоритми можуть бути ускладнені зовнішніми датчиками- наприклад, дати спокій штори, якщо фільм захотілося подивитися вночі і вікна зашторювати необов'язково, як необов'язково включати приглушене світло при прослуховуванні музики, якщо на вулиці світло.

Автоматизація

Перший крок до автоматизації - використання таймерів. Вони дозволяють вмикати та вимикати електроприлади за розкладом.
Можуть бути як механічними (найбільш бюджетний варіант), і електронними. Механічні зазвичай дозволяють складати добові розклади, електронні – добові чи тижневі. Перші не такі точні і мають менше можливостей, але невибагливі та можуть працювати у більш жорстких умовах. Другі - набагато точніше і зручніше, але зазвичай дорожче і батареї їх не можуть працювати в умовах сильних морозів, що може призвести до скидання програми.

Датчики руху.Дозволяють включати електроприлади, якщо в поле зору датчика (від 90 до 360 градусів) буде зафіксовано будь-який рух.

Найчастіше вони використовуються в системах безпеки, включаючи запис із камер відеоспостереження. Але й у побутовому застосуванні вони можуть виявитися корисними – для освітлення коридорів чи службових приміщень лише тоді, коли це справді необхідно. Для підвищення їх ефективності датчики руху зазвичай поєднані з таймерами (включення електроприладів на заздалегідь визначений час) та датчиками освітленості (наприклад, щоб не включати освітлення, якщо рух зафіксовано вдень).

Комплексні рішення

І всеж головною особливістюрішень інтелектуального будинку є об'єднання всіх систем життєзабезпечення в єдину систему . У загальному випадку система управління об'єднує такі підсистеми як:

• систему висвітлення;
• систему опалення, кондиціювання та вентиляції;
• пожежно-охоронну сигналізацію;
• централізоване управління всією аудіо-відеотехнікою;
• систему відеоспостереження;
• механізацію (моторизовані жалюзі, штори, гаражні ворота);
• віддаленого стеження системами, включаючи IP-моніторинг тощо.

За такої глобальної інтеграції управління окремими виконавчими пристроями певних підсистем у загальному вигляді видається досить скрутним. Адже наскільки було б простіше, наприклад, перед від'їздом з дому використовувати функцію "закрити всі жалюзі" замість того, щоб обходити всі кімнати і закривати кожне вікно індивідуально. Іншими словами – без центрального контролера тут, звичайно, не обійтися.

Пристрій управління "розумним будинком" в таких умовах найчастіше є панель управліннязазвичай вбудовується в стіну. Зовнішній виглядта функціональна насиченість такої панелі залежать від кількості керованих підсистем та бажаної зручності. Це може бути простий набір кнопок управління основними функціями та контрольних ламп(світлодіодів), що відображають поточний стан.
Поліпшені моделі можуть містити алфавітно-цифрові індикатори для зручного зчитування інформації та завдання необхідних режимів. Більш складні моделі мають РК-монітори, чорно-білі або кольорові, можливо - з сенсорними екранами.

Інший варіант пристроїв керування - зовнішні модулі , Виконані у вигляді КПК ( кишенькові комп'ютери) або планшетних комп'ютерів (з сенсорним екраном), а також використання стандартних КПК та "планшетників". З центральним контролером такі пристрої зв'язуються або інфрачервоним зв'язком, або радіочастотою. Відмінність від попереднього варіантане тільки в мобільності та додатковій зручності. Такий варіант передбачає використовувати як пристрій управління будь-який персональний комп'ютерабо ноутбук, що підключається до контролера як локально ( кручена пара, Wi-Fi), так і віддалено (модемом – або безпосередньо, або через інтернет).

В останньому випадку таки отримують можливість IP-моніторингу та управління з будь-якої точки світу. Простіше кажучи, ви можете перевірити чи вимкнена в будинку праска і, якщо ні, вимкнути її, перебуваючи в іншому місті чи країні.

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 контроль приміщення. 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, включати і вимикати кондиціонер, змінювати температуру, керувати будь-якими функціями побутових приладів, які мають подібну можливість, 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. Необхідно додати, що команди можуть здійснюватися не лише за допомогою сенсорної панелі, але й за допомогою ПК чи мобільного телефону.

Третім пунктом є автоматичне керування розумним будинком. 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 будинку коштує досить дорого.

Можливо, саме з цієї причини останнім часом для управління розумними пристроями в будинку почали використовуватися хаби. Вони є відмінною 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.

Проте такі системи мають 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 говорить, 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 інформації про можливе використанняконтролера, варіанти схем для різних результатів;
• фіксоване розташування висновків (це дозволяє фірмам-виробникам спокійно випускати нові пристрої для додавання функцій – шилди);
• 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 вже 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.

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):

Управління 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 набору охоронної 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 економії за 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 найпоширенішими операційними системами (Windows, Linux, Mac OS). У цю оболонку входить текстовий редактордля написання програм, компілятор та бібліотеки. В якості 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 мережіабо Інтернет за стандартним протоколом 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 SMSі 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 датчик температури DS18B20 (виготовляється в 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 даному випадкуможна автоматично вмикати світло під час наближення 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 і витяжка повинні включатися автоматично при вході людини в цю зону, і відключатися через певний час, якщо рух не виявляється.

Автоматизація кухні

Управління освітленням даної зони можна залишити ручним, але дублювати його автоматикою, що відключає світло, якщо рух не виявляється довгий 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 цьому приміщенні керувати 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.

Користувачі сайт добре знають, що від надійної і безперебійної роботиУсіх інженерних систем житлового будинку багато в чому залежить комфортність проживання за містом. Взяти на себе управління котеджем, позбавивши його власника вирішення рутинних питань може система «Розумний дім». У нашій статті ми зібрали відповіді експертів на найпоширеніші питання про неї.

З нашої статті ви дізнаєтесь:

• Що таке «Розумний дім»;
• Яку систему можна вважати «Розумним будинком»;
• Які можливості вона надає своєму власнику;
• На якій технології вона ґрунтується;
• Які вимоги пред'являються до електромереж для її встановлення. Як здійснюється керування освітленням;
• Як забезпечується надійність та безпека роботи;
• Який зиск її від використання.

Автоматизація управління

Щоб зрозуміти, що таке «Розумний дім» і як це працює, можна прочитати опис цього поняття у Вікіпедії, а краще розібратися у призначенні цієї технології разом із нашими експертами.

Ось яке визначення дає керівник компанії « Розумна дача» Ілля Ковальчук :

- "Розумний дім" - це система, побудована на базі високотехнологічного обладнання. Основне її призначення - автоматизація операцій з управління різними інженерними системами у котеджі.

Вона забезпечує комфорт, безпеку, ресурсозбереження і може взяти на себе. рутинні операціїзвільнивши від цих дій господарів котеджу.

А ось яке визначення дає директор з розвитку компанії Luxury Systems Катерина Корольова :

– « Розумний дім» це система централізованого управління електроприладами та інженерним обладнанням. А режими роботи одних вузлів так чи інакше залежать від роботи інших.

Таким чином, технологія "Розумний дім" передбачає комплексний підхід.

Ось визначення керівника відділу систем електропостачання компанії GWD Engineering Ілля Марков:

– Під цим терміном зазвичай розуміють інтеграцію систем, обладнання та вузлів у єдину інтелектуальну систему управління котеджем.

А саме:

• управління та зв'язку;
• опалення, вентиляції та кондиціювання;
• освітлення;
• електроживлення будівлі;
• безпеки та моніторингу.

Контроль за роботою всіх систем може здійснюватися дистанційно – за допомогою мобільного телефону, планшета чи через Інтернет.

Генеральний директор компанії Alef Elektro (м. Москва) Андрій Назаренко :

– Найкраще це ілюструється наступним прикладом: за допомогою мобільного телефону або планшета ви можете:

• увімкнути вечірню світлову сцену в житловій кімнаті;
• поставити на таймері закриття кватирки через певний проміжок часу, щоб не замерзнути під ранок;
• переключити канали ТБ або вибрати фільм із сервера;
• перевірити стан усіх систем безпеки.

Те саме можна зробити за допомогою спеціального пульта управління – кнопкового або сенсорного.

Ілля Марков:

– Можна сказати, що «Розумний дім» базується на трьох основних засадах:

• забезпечення комфорту;
• забезпечення безпеки;
• забезпечення енергоефективності.

Катерина Корольова :

– Існує два різновиди систем:

1. Провідні.
2. Бездротові.

У житловому будинку стоїть захист від протікання води та датчик задимлення, який надсилає СМС. Це дві різні системи, і кожна з них відповідає за своє вузьке коло обов'язків.

Катерина Корольова :

– Назвати це «Розумним будинком» не можна, тому що керувати цими датчиками з єдиного вікна інтерфейсу системи неможливо. У кожного з цих пристроїв – власні параметри та налаштування, і вони працюють незалежно один від одного. А «Розумний дім» забезпечує повну координацію та управління всього інженерного та електричного обладнання.

Технологією керує інтелектуальна програма, причому її робота адаптується під конкретний котедж та переваги власника. Для наочності вся доступна інформаціяїї роботу відображається на сенсорному дисплеї, розташованому на стіні. Завдяки інтуїтивно зрозумілому інтерфейсу, назв команд і пояснювальних зображень, управління системою «Розумний дім» нагадує роботу на електронному планшеті.

Мінімальний набір обладнання

На думку Іллі Ковальчука,мінімальний набір обладнання, в першу чергу, має забезпечити безпеку, можливість дистанційного моніторингукотеджу за допомогою відеоспостереження або датчиків сигналізації та руху, а також можливість керування опаленням. Таким чином, технологія вбереже від крадіжок та позаштатних ситуацій.

Андрій Назаренко :

– Якщо система може самостійно змінити свій статус, її можна вважати розумною.

Головним призначенням технології є підвищення комфорту проживання. Сюди входить і зручність управління: освітленість приміщення, мінімізація пультів управління технікою, оптимальна робота всіх інженерних систем котеджу з метою економії енергії.

Теплі підлоги, які відключаються на цілий день, коли ви йдете на роботу, і включаються за годину до вашого повернення, тим самим заощаджуючи енергію, можна назвати «розумними» теплими підлогами.

Катерина Корольова :

– Є пакет мінімальних функцій, у якому система має право називатися «Розумним будинком». До нього входять дві або більше функції, якими можна керувати з одного інтерфейсу:

• контроль протікання води;
• охоронно-пожежна сигналізація;
• контроль витоку газу;
• керування світлом;
• керування кліматом;
• голосове сповіщення.

Ілля Ковальчук :

– «Розумним будинком» називають і найпростіші системи моніторингу та управління: GSM-розетки, системи оповіщення про позаштатні ситуації. На мою думку, так можна називати будь-яку схему управління чи моніторингу, побудовану на основі високотехнологічного обладнання, яка приносить реальну користь своєму власнику.

Сучасні технології та матеріали надають можливість поступового нарощування функціоналу, що дозволяє розпочати з малого, а згодом створити складну та багатофункціональну систему автоматизації.

Ілля Ковальчук :

- Одну керовану розетку (до якої включений обігрівач) «Розумним будинком» можна назвати з великою натяжкою, але комусь вона зможе реально полегшити життя, заощадити витрати на електрику, допомогти зробити своє життя комфортнішим навіть у квартирі. У перспективі вона може стати частиною складнішої схеми.

Подібна гнучка налаштовуваність дозволяє втілювати у життя будь-які рішення.

Катерина Корольова :

– Можливості безмежні. Функціонал може обмежити лише фантазія. Простіше кажучи, всі прилади, які мають кнопку "вкл." або «викл.» - Можна автоматизувати.

Як це працює

Ілля Ковальчук :

– У котеджі є Інтернет, встановлений контролер «Розумного дому» та кілька датчиків температури та руху. Навіть така мінімальна системаповідомляє користувача про вторгнення в його житло, надсилаючи йому на телефон сигнал: СМС-повідомлення. Також в систему входить контроль за температурою та вологістю в будинку.

Далі, додавши розеткові модулі (розумні розетки чи встановивши реле), з'являється можливість автоматично – за графіком чи якимось подіям, контролювати електроустаткування, керувати ступенем освітлення. Залежно від температури у приміщенні – вмикати та вимикати окремі опалювальні прилади, кондиціонери, підтримуючи комфортну атмосферу. Причому, за наявності багатотарифного лічильника, а також без господарів таким чином можна заощадити на електриці.

Ілля Ковальчук :

- Збираючись на дачу, можна заздалегідь через телефон, Інтернет і т.д. встановити комфортну температуру. Для безпеки, будь-якої миті до системи можна додати протипожежні датчики, датчики протікання води, витоку газу.

Згодом, для спрацювання таких датчиків, можна організувати перекриття води та газу.

Розширювати систему можна майже нескінченно.

За допомогою «Розумного дому» можна:

• відкривати в'їзні ворота, рольставні, жалюзі;

• керувати світлом;

Світло може запалюватися, реагуючи на наближення людей, і відключатися при їх видаленні.

• керувати опалювальними котлами та теплими підлогами, підтримуючи оптимальну температуру;

• стежити через камери відеоспостереження за котеджем та територією;

Картинка може в режимі реального часу передаватись на екран телефону, планшета або ноутбука.

• замінити всі пульти дистанційного керування телевізорів та мультимедійних пристроїв;

• імітувати присутність людей;

За рахунок включення та відключення світла, підйому та опускання рольставнів створюється видимість життєдіяльності, що може відлякати злодіїв у разі тривалої відсутності господарів.

• автоматизувати полив.

Всім цим можна керувати віддалено, з будь-яких пристроїв, та отримувати будь-які сповіщення про роботу систем.

Особливості монтажу

Ілля Ковальчук :

– Існує безліч систем та протоколів, призначених для реалізації «Розумних будинків». По суті можна використовувати будь-який протокол, призначений для автоматизації. Від промислового протоколу RS-485 до звичайного Wi- Fi.

На даний момент найбільш потрібні протоколи управління, призначені саме для домашньої автоматизації і, здебільшого, бездротові, тобто прокладки, що не потребують. великої кількостіпроводів, глобальних змін у електропроводці тощо.

Базою для «Розумного дому» може стати і звичайний персональний комп'ютер, а багато контролерів є пристроями з операційними системами сімейства Linux.

Андрій Назаренко :

– Оптимальний варіантпобудови «Розумного дому» – коли всі пристрої обмінюються між собою даними кабелю, використовуючи протокол KNX.

KNX – це єдиний уніфікований міжнародний стандартобміну даних, призначений для автоматизованих систем керування.

Багато забудовників заздалегідь закладають кабель у стіни. У майбутньому це забезпечує можливість монтажу обладнання без дорогих переробок вже готового інтер'єру.

Катерина Корольова :

– Основна вимога до обладнання – це його надійність. Також обладнання має бути гнучким для програмування, функціональним та мати прийнятну вартість.

Якщо ви плануєте використовувати у себе в котеджі систему «Розумний дім», то про неї необхідно замислитись ще при проектуванні всіх інженерних систем.

Процес установки системи розбивається на такі етапи:

• На етапі чорнових робіт проводиться закладання всіх комунікацій, зокрема. - І дротів.
• На етапі завершення чистових робіт встановлюється все необхідне обладнання, датчики, шафи автоматики, проводити їх налаштування та програмування системи.
• Далі йдуть пусконалагоджувальні роботи та здавання системи в експлуатацію.

Оснастити системою «Розумний дім» можна будь-яке житло, використовуючи обладнання, яке працює по радіоканалу. Але таке обладнання не дає 100% гарантії виконання команди. А якщо господар захоче автоматизувати об'єкт вже після ремонту, то можна всі комунікації сховати у стелю або в підлогу.

Т.к. «Розумний будинок» залежить від електрики, особливу увагуслід приділити монтажу електромережі.

Ілля Ковальчук :

– Все обладнання, необхідне для створення «Розумних будинків», призначене для стандартних мережв 220 В. Завдяки бездротове обладнання, «Розумним» можна зробити вже будь-який існуючий котедж, особливо не переробляючи його проводку, без ремонту та змін у дизайні приміщень тощо.

Будь-яке житло починається з безпеки, тому «розумною» має бути і його електрика. Важливо все – правильний розрахунок перерізу проводів, наявність ПЗВ чи диференціальних автоматів, заземлення.

Ілля Ковальчук :

– Враховуючи, що «розумна розетка» коштує не набагато дорожче за звичайну сучасної розетки, включаючи вартість її встановлення, то, створюючи «Розумний дім» з нуля і наперед склавши проект, вартість автоматизації можна зменшити, а економія на електроенергії швидко окупить це подорожчання.

Розбираючи, чи не доведеться через енергоспоживання системи «Розумний дім» отримувати шалені суми рахунків за електрику наприкінці місяця.

Ілля Ковальчук :

– Одним із основних призначень системи «Розумний дім» є економія енергоресурсів. Управляюче обладнання, датчики, виконавчі пристрої– слаботочні та споживають мінімум електроенергії.

У плані енергоспоживання витрати – незначні, а економія може бути багаторазовою. Грамотно проведена та надійна електрика – це вже елемент «Розумного дому». Системи «Розумний дім» можуть працювати стабільніше за багато інших будинкових електроприладів.

Кожен із заміських жителів стикався з ситуацією відключення світла, і не зрозуміло, що робити в цьому випадку.

Катерина Корольова :

– У разі вимкнення світла система автоматично переходить у режим аварійної роботи. Записуються показання з усіх датчиків, і коли електроенергія буде подана в 100% об'ємі, все повертається в стан «як до відключення».

Уявімо, що у котеджі відключили світло. У цьому випадку система "Розумний дім" голосом сповістить вас про те, що сталося відключення. Якщо ж вдома нікого немає, система відправить СМС і сама зателефонує користувачеві на мобільний телефон. На акумуляторах безперебійного живленнясистема продовжить працювати та підтримувати основних споживачів електроенергії: холодильник, систему опалення, аварійне освітлення, системи безпеки. У разі тривалої відсутності електрики, система автоматично запускає генератор.

Ілля Ковальчук :

– Щоб забезпечити працездатність усіх еліментів: інтернету, відеоспостереження, датчики та виконавчі пристрої, достатньо гарного комп'ютерного джерелабезперебійного живлення.

Т.к. все обладнання «Розумного будинку» відноситься до виду слаботочного, то моніторинг і Зворотній зв'язокз ним у цьому випадку збережеться. Господар котеджу дізнається про відключення електроенергії, непрацююче опалення, інші позаштатні та надзвичайних ситуаціяхі т.п.

З огляду на особливості нашого енергопостачання, бажано поставити стабілізатори напруги. Це необхідно для нормальної роботизвичайних електроприладів.

Системи енергопостачання можуть включати безперебійне електропостачання на випадки відключення електроенергії. Це можуть бути як генератори, з автозапуском і без, інтегровані в загальну схемуелектрики або просто дозволяють експлуатувати мінімальну кількість електроприладів. Також це можуть бути більш складні та дорогі системибезперебійного електропостачання на базі інвертерів та акумуляторів.

Такі системи забезпечують всю будівлю електроенергією до доби та більше.

Від стрибків напруги, імпульсних перешкоделектроприлади та інше обладнання можуть захистити диференціальні автомати, мережеві фільтри, пристрої захисного вимкнення.

Ілля Ковальчук :

– Для підвищення автономії житла можна розділити споживачів електроенергії на дві групи – важливі (котельне обладнання, холодильник, сигналізація тощо) та другорядні. У разі відключення електрики автоматика сама відключить частину менш значущих електроприладів, живлячи від генератора лише найважливіше електрообладнання.

Вважаємо вигоду

Кожен власник заміського житла хоче, щоб усі вкладення у житло відпрацьовувалися на всі 100%. І для того, щоб зрозуміти, як працює система «Розумний дім» і як це може заощадити кошти, потрібний комплексний підхід.

Ілля Ковальчук :

– Якщо в системи «Розумного дому» включити керування опаленням, то система окупитися може за один опалювальний сезон.

Окупність інших систем – охорони, протипожежних датчиків, системи контролю протікання води, витоку газу, заморожування труб – у разі також очевидна.

Катерина Корольова :

– Система окупить себе повністю в ту саму хвилину, коли запобіжить НС, пожежа, затоплення, витік газу, проникнення сторонніх на об'єкт тощо.

Також за допомогою автоматики можна здійснювати віддалене спостереженняза житлом перебуваючи у відпустці, з можливістю керування приладами, світлом, кліматом з будь-якого мобільного пристроючи ПК.

Підбивши підсумки статті, можна сказати, що, використовуючи "Розумний дім"» ви постійно тримаєте руку на пульсі роботи вашого котеджу.