Принципы создания систем умный дом

Виды управления системой

Существуют два типа управления: централизованное и децентрализованное.

В первом варианте участие человека сведено к минимуму. Только при установке требуется задать процессору все необходимые сценарии и отрегулировать условия для очерёдности выполнения каких-либо действий.

Во втором случае не получится одновременно управлять всеми возможными приборами. Здесь придётся давать задания непосредственно каждому устройству. Но такая система имеет очевидное преимущество: если какой-то модуль выйдет из строя, не понадобится менять сразу всё.

«Умный дом» — уже давно не роскошь, а скорее необходимость, значительно упрощающая жизнь. Этот факт в век сверхскоростей является определяющим.

Как сделать умный дом своими руками в вашей квартире?

Развитие умных домов в нашей стране становится более популярным. С каждым годом новые технологии все чаще используются в бытовых сферах, но данное удовольствие достаточно дорогое и поэтому создать умный дом своими руками становиться целью тех, кто умеет рационально и эффективно использовать денежные средства.

Полки магазинов встречают ассортиментом умных вещей для дома всевозможных брендов, в том числе по бюджетным ценам. Такие компоненты делают возможным самостоятельное создание бюджетного умного дома своими руками. Умные чайники, увлажнители воздуха.

Датчики протечки, дыма, система охраны и другие приспособления предлагают бюджетную автоматизацию тех или иных бытовых сфер.

При использовании таких компонентов жизнь становится проще и приятнее, автоматизируя рутинные процессы. Дома поддерживается микроклимат, в котором комфортно жить. Свет автоматически включается и гаснет при присутствии человека в помещении.

Чайник подогревает воду утром к моменту подъема. Такие устройства предлагают неоспоримые плюсы, поддерживая комфортные условия нашего пребывания. Построив умный дом своими руками мы получаем много преимуществ.

Услуги по обустройству умных домов в интернете предоставляет громадное количество компаний. Такие компании предлагают проведение полной автоматизации дома или квартиры. Цены на это удовольствие не обоснованно завышены, бюджетным этот вариант назвать сложно.

Умный дом «под ключ» предполагает автоматизирование части функционала, которая в конкретном месте будет неуместной, либо не востребованной. В этот момент возникает вопрос – как провести автоматизацию самостоятельно и сделать простой умный дом самому.

Кому и для чего нужен умный дом?

Система умный дом нужна для тех, кто ценит благоустроенность и спокойствие. Если немного отойти от теории и терминологии, то умный дом – комфорт, который состоит из мелочей. К примеру, когда ночью вы отправитесь на кухню за стаканом воды, то вам не нужно будет искать выключатель – свет включится автоматически.

А может вас постоянно гложет чувство, что уходя, оставили включенным утюг, плойку или телевизор? Организовав умную систему, достаточно будет отправить месседж-команду розетке, от которой питается «подозреваемый» и питание будет отключено.

Если к вопросу подойти с рациональной стороны, то умный дом – экономия. И даже, если преимущество на первый взгляд кажется сомнительным (организация подобной системы – не дешевое удовольствие), на практике это действительно работает.

Если рассмотреть, на примере с умной розетки, которой под силу отслеживание потребляемой приборами энергии. Эта информация позволит без труда вычислять электроприборы, которые больше всего потребляют кВт и сэкономить на оплате счетов за электроэнергию.

Не стоит забывать и о форс-мажорах. Практически каждый из нас сталкивался с ситуацией, когда соседи по своей забывчивости, становились причиной затопления соседей снизу (а может, были в роли забывчивых соседей). Как бы там ни было, но система умный дом способна предотвратить наступление подобных неприятных моментов: при наступлении неблагоприятных условий, автоматические датчики перекрывают поступление воды в дом.

Еще одно преимущество касается безопасности жилища. Специальные датчики моментально оповещают собственника дома, если кто-то предпринимает попытки проникнуть в дом или на подходе к нему. Установленные камеры на участке, окнах или внутри комнат покажут, что происходит в данный момент в доме, есть ли причины для беспокойства и какие действия предпринять (имитация звука или включение освещения в некоторых случаях помогает спугнуть нежелательных гостей).

Какие бывают Умные дома: виды

Все современные системы можно разделить на 4 категории:

• проводная;
• беспроводная;
• децентрализованная;
• централизованная.

Главной особенностью проводной системы является объединение контролируемых устройств одной информационной шиной (специальные кабели). Преимуществами выбранной системы является мгновенный отклик на команду, уникальность каждого проекта, надежность, большой срок службы. Недостаток один – немалые затраты на разработку проекта и установку оборудования.

Для организации беспроводной системы не требуется прокладка кабеля: команды поступают по радиоканалам. Кроме того, беспроводной тип отличается невысокой стоимостью. Но слаженность работы легко нарушить: помехи, создаваемые бытовой техникой, могут отрицательно сказаться на функционировании системы.

Централизованный вид представляет собой установку центрального контроллера, который позволяет контролировать любую технику. Общий интерфейс значительно облегчает процесс управления за всеми устройствами. Такая система может быть как проводной, так и беспроводной.

Самый популярный вид «умных домов» — децентрализация оборудования. На каждое устройство отводится отдельный микропроцессор и отдельная память. В случае выхода из строя какого-либо «звена», остальные продолжат функционировать.

Существует еще два подтипа систем – открытый и закрытый протокол. Первый подразумевает использование устройствами специального языка, при помощи которого они могут «общаться». Второй – каждая часть системы работает независимо.

Можно ли сделать умный дом самостоятельно

Это возможно. Множество компаний выпускают уже готовые системы. Кроме того создавать умный дом можно постепенно, приобретая комплекты для тех или иных устройств. Например, можно начать с автоматизации системы кондиционирования либо установить контроль над освещением.

Главным и бесспорным преимуществом систем является возможность создания уникального режима работы оборудования для достижения максимального уровня практичности системы и собственного комфорта.

Дистанционное управление

Пульт дистанционного управления – это своего рода связующее звено между «умным» домом и «тупой» техникой. Такие пульты дистанционного управления имитируют сигналы обычного ИК-пульта дистанционного управления и могут управляться с помощью смартфона.

Интеллектуальный пульт дистанционного управления имитирует сигнал обычного пульта дистанционного управления от бытовой техники. Например, у вас есть дорогой кондиционер Mitsubishi, но нет умных функций. Конечно, вы не хотите его менять. Приложение интеллектуального дистанционного управления открывается и обеспечивает настройку и синхронизацию с обычным ИК-пультом дистанционного управления для кондиционера. Приложение попросит вас направить пульт от кондиционера на «умный» пульт и последовательно нажать несколько кнопок. Тогда «умный» пульт определит модель вашего кондиционера и сможет имитировать его сигналы.

Впоследствии кондиционер станет частью экосистемы умного дома, и им можно будет управлять с помощью смартфона или голосового помощника. Просто нажмите кнопку на смартфоне, и «умный» пульт отправит соответствующую команду кондиционеру.

Кроме того, интеллектуальный пульт дистанционного управления может быть частью нескольких сценариев. Например, у вас есть датчик температуры и влажности, вы задаете для сценария следующее условие: если температура на датчике выше 27 ° C, нужно включить кондиционер на 24 градуса, если температура ниже 22 градусов, поэтому кондиционер необходимо выключить. Как только температура повышается, «умный» пульт подает сигнал на включение кондиционера и регулирует его температуру в соответствии с заданными условиями.

Примеры «умных» пультов дистанционного управления:

• 1300 «Яндекс» «умный» пульт
• Aqara Cube 900 ₽ «умный» пульт
• «Умный» пульт HIPER IoT IR2 от 800

Управление голосом

С помощью «умных» динамиков, оснащенных голосовым помощником, вы можете управлять устройствами с помощью голосовых команд. Вы можете попросить виртуального помощника Алису из Яндекс или Google Ассистента включить / выключить свет, увеличить / уменьшить яркость или активировать режим охлаждения на кондиционере (в сочетании с «умным» пультом ДУ). Именно голосовые помощники придают умному дому очарование и ощущение, что будущее уже наступило.

Примеры умных динамиков:

• Яндекс.Станция от 10500
• Apple HomePod Mini от 10000 рублей
• Google Home от 10 000

Примеры дешевых умных колонок:

• Google Home Mini от 3200
• Яндекс.Станция Мини от 5000
• 3500 ₽ “умная” колонка Prestigio Smartvoice (работает с Марусей ₽

Комплект умный дом.

Короче говоря, система включает в себя функционирование большого количества разных элементов. Более того, их перечень еще с каждый днем продолжает увеличиваться. Рассмотрим основные из них.

Функциональность системы умного дома. Кликабельно.

Дистанционное управление светом.

Такая функция появилась одной из первых в системе умного дома. Несомненно, благодаря автоматической системе освещение находится под постоянным контролем приборов. Кроме того, нет необходимости включать либо выключать приборы освещения вручную.

Как правило, для установки автоматического регулирования освещения необходимо задать какой-либо параметр датчикам. К примеру, это может быть движение, присутствие, уровень освещенности. В свою очередь датчики поставляют сигнал прибору. Техническая система реагирует на этот сигнал. Благодаря чему происходит автоматическое включение или выключение света, изменение уровня освещенности без непосредственного взаимодействия с человеком.

Регулирование света умным домом. Кликабельно.

В частности, это будет актуально в местах с наименьшим пребыванием людей. Например, ванная и туалетная комнаты, тамбур, кладовка и т.д. Поскольку достаточно часто при ручном регулировании света присутствует вероятность его неотключения. Система же выключит свет сама, уменьшив при этом расход энергии. В рез экономия будет составлять около 10%, а то и более.

Умный дом также позволяет:

— изменять уровень освещения;

— включать свет в разных помещениях;

— изменять разные цвета подсветки;

— включать свет путем реагирования на движение;

— управлять светом дистанционно (через планшет, телефон и т.д.).

Система умный дом. Медиа управление.

Система способна управлять медиа устройствами. Параметры изображения и звука могут настраиваться в зависимости от времени суток, освещенности, жанра передачи. Система умный дом позволяет:

— автоматически включать аппаратуру;

— регулировать работу кондиционера;

— задвигать шторы;

— переводить телефонные звонки в режим автоответчика;

— управлять пылесосом;

— включать/выключать электрочайник;

— перенаправлять звук и изображения на любое медиа устройство (актуально, если Вам какое-то время нужно пробыть в другой комнате, но Вы не хотите пропустить свою передачу). Управлять можно с помощью смартфона.

Медиа управление умным домом. Кликабельно.

Система умный дом. Параметры микроклимата.

Система позволяет запрограммировать настройки для постоянного поддержания определенного микроклимата в каждом помещении. Функция является рациональной, поскольку многие помещения отличаются своим температурным режимом и уровнем влажности (к примеру, гараж и комната).

Благодаря автоматическому поддержанию микроклимата в помещении, нет необходимости в частом его проветривании. На датчике отображаются параметры влажности и температуры, присутствующие в данный момент времени.

Система полностью контролирует все климатическое оборудование дома. Она также позволяет:

— регулировать подогрев пола;

— включать/выключать радиаторы, термостаты;

— следить за работой увлажнителей, вентиляторов, кондиционеров.

Настроить систему можно так, чтобы она самостоятельно без внешнего вмешательства принимала решения в определенных случаях. Например, при отсутствии хозяев дома, уменьшается уровень отопления, либо при открытии окна отключается кондиционер.

Поддержание климат-контроля умным домом. Кликабельно.

Система умный дом. Безопасность дома.

Прежде всего, одним из основных преимуществ умного дома является способность обеспечить его безопасность. Таким образом, в случае какого-либо возгорания происходит отключение систем, блокировка подачи газа и света. Благодаря своевременному реагированию на непредвиденный случай, система уменьшает до минимума риск негативных последствий.

Обеспечение безопасности умным домом. Кликабельно.

В случае проникновения злоумышленников система блокирует входную дверь и включает сигнализацию. Также предусмотрена возможность сфотографировать человека, который незаконно проник в дом. На телефон хозяев могут приходить оповещения об этом. Если владелец дома сотрудничает с охранной компанией, то им также поступает сигнал.

Кроме того, система также позволяет:

— автоматически закрывать оставленные открытыми окна, ворота, калитки;

— контролировать уровень канализации;

— определять утечку газа;

— выявлять различного рода сбои в электричестве и водоснабжении.

Выбор техники для умного дома

Когда человек, который столкнулся с выбором, не знает особенностей такой системы, едва ли он сможет присмотреть нужные устройства. Тут требуется точно понимать, какие узлы и для чего предназначаются, чтобы обеспечить выполнение тех либо иных операций. Понадобится приобрести:

• микроконтроллеры, обеспечивающие слаженное функционирование;
• разные индикаторы, которые реагируют на свет, передвижение, звук, дым и газовую утечку;
• камеры, с помощью которых возможно отследить происходящее;
• передатчики, которые отправят сигнал на телефон;
• актуаторы – приспособления автоматики и контроля за разными устройствами внутри жилища.

Для таких целей понадобится нанять специалиста, который, ознакомившись со всеми требованиями покупателя, создаст проект. Непосредственно по нему будет происходить закупка важных узлов для такой системы.

Выбор техники для умного дома ФОТО: techsad.com

Голос

Speech-to-text

Система умеет говорить и понимает, что ты ей говоришь. Нажимаешь кнопочку, говоришь фразу, и она конвертирует ее в текст. Преобразование голоса в текст — дико сложная задача. Гугл умеет это делать, но за деньги. А первое правило DIY-проекта — никаких абонентских плат. Как оказалось, в последних версиях хрома есть встроенный инструмент «Распознавание голоса». Единственный нюанс в том, что соединение должно быть либо https, либо localhost. Умный дом — как раз такая система: клиент и сервер находятся на одной машине, так что удалось подключиться по localhost.

Реакция на команды

Второй сервис называется dialogflow. Фишка в том, что ты задаешь шаблон фразы, например: «Какая погода завтра?» и указываешь, что слово «завтра» — это переменная типа date. И теперь уже ты можешь задать любой вопрос: «Какая погода 20 сентября?», «Какая погода послезавтра?», «Какая погода через 3 дня?» и система понимает, что это тип данных — date, конвертирует его в программную дату и реагирует на нее. Вся эта тема — на нейросетях, и она обучаема. Если ты сказал «Какая будет погодка сегодня?» и система не поняла, она говорит «Я не поняла», и ты заходишь на сервер и прям руками обучаешь ее, что вот эта фраза означает «Какая погода?», и она запоминает. Обучение нейросети происходит по доступу: при регистрации на сервисе выдаются ключи доступа к api, доступ к личному кабинету агента, можно этого агента обучать и можно дать право кому-то на его использование.

В dialogflow есть еще одна классная тема — микродиалоги. Задаешь вопрос, например, «Как твои дела?» и задаешь паттерны ответов на него: «Пока не родила», «Все в шоколаде, даже дисплей», «У нас делишки, а дела у прокурора», «Ой, всё» — и система каждый раз будет рандомно выбирать из этих вариантов ответ на этот вопрос.

Получается, сервис передает в Умный дом сам триггер, который должен быть выполнен и возможную фразу для ответа, Дом ловит эту фразу и дальше задача наоборот: tts, то есть text to speech.

Text-to-speech

Это хорошо умеет делать Яндекс. Там можно выбрать не только голос (нескольких вариантов женских и мужских голосов), но и настроение (веселый, грустный, злой, нейтральный). У Яндекса очень простое и условно бесплатное api (с лимитом что-то около 10 тыс преобразований в день).

Таким образом получился цикл: произносишь фразу, система ее понимает, произносит что-то в ответ и совершает какое-то действие. Так, например, работает установка будильника голосом. Говоришь: «Поставь будильник на вторник на 7 часов». И во вторник в 7 тебя разбудит Умный дом.

Восьмое: отопительная система

Согласитесь, возможность самостоятельно регулировать состояние и степень нагревания батарей в доме дорогого стоит. В обычных квартирах мы не можем просто взять и отключить их, например, если стало слишком жарко. В «умном доме» сделать это просто, поскольку в нем радиаторное отопление имеет встроенные интеллектуальные модули. Благодаря им в помещении поддерживается определенная температура, которая автоматически меняется с помощью пульта. Эта система может быть легко внедрена в любой интерьер, при этом ему не будет нанесено никакого вреда.

Делается это просто: на обычные радиаторы устанавливаются регулирующие клапаны. Ими можно управлять автоматически посредством пульта управления, в который встроен датчик температуры. Если делать более сложную конфигурацию, то в ней клапаны и пульты связываются с помощью радиоканала, а регулировка и управление могут осуществляться через компьютер или Интернет.

Существует огромное количество решений, технологий, чтобы сделать свой дом «умным», то есть функциональным и грамотно обустроенным. Многие из них довольно просты. Что-то можно сделать самостоятельно, например установить систему антиобледенения крыш и лестниц или автоматическую конструкцию водоснабжения. А некоторые системы следует устанавливать только с профессионалами, например, если речь идет о приборах электропитания. В любом случае стоит потратить средства и сделать так, чтобы ваше жилье отвечало всем современным требованиям надежности, безопасности, качества.

Как выбрать комплект умного дома

Комплект умного дома – это очень сложное оборудование, которое быстро набирает популярность на просторах отечественного рынка. В 2021 году на рынках появятся умные устройства от ведущих и малоизвестных производителей. Чтобы выбрать действительно качественную модель, нужно учесть множество нюансов.

Надежность бренда

Производством комплектов умного дома занимаются многие компании, предлагая широкий выбор моделей для всех ценовых категорий. Однако не все могут похвастаться качественными комплектующими. Обзоры популярных торговых площадок и специализированных форумов помогут вам выбрать авторитетный бренд.

Большинство пользователей положительно отзываются о продуктах Xiaomi, Redmond, Ajax и Rubetek.

Сфера применения

В этом случае все зависит от личных предпочтений потенциального покупателя. В настоящее время на отечественном рынке можно найти комплекты для организации безопасности и защиты, а также отопления и освещения. Существуют также многофункциональные модели, сочетающие в себе навыки работы с этими системами. Однако их стоимость может быть слишком высокой.

Способы управления

Контролировать и регулировать настройки комплекта умного дома можно несколькими способами:

• Мобильное приложение – самый распространенный метод контроля;
• Ввод голосовых команд – присутствует исключительно в комплектах премиум-класса.
• Ручная панель – вариант экономный. Как вариант, он устанавливается в дорогих моделях;

Тип соединения

Как упоминалось выше, компоненты набора могут быть подключены проводом или подключены по беспроводной сети. Оба варианта достаточно надежны. Однако стоимость будет существенно отличаться. Поэтому при выборе типа подключения нужно учитывать свои финансовые возможности.

Особенности реализации функций «умного дома»

В рамках одной статьи, рассказать обо всех нюансах элементов автоматизации «умной квартиры» tvema невозможно, поэтому, кратко остановимся на самых интересных моментах этого проекта.

1. Освещение в «умном доме»

Для плавного включения и выключения и, для ночной подсветки, пользователь использовал встраиваемый точечный светильник на светодиодных лампах с цоколем GX53. Но, переделал их на работу с пониженным постоянным напряжением. Яркостью ламп управляет ШИМ-регулятор. Лампы запитаны от отдельного AC/DC преобразователя мощностью 155 Вт, который имеет регулируемый выход 48..58 вольт.

Лампы также пришлось доработать.

Схема установки светильников.

Особенности работы «умных» светильников:

• В коридоре установлены клавишные выключатели без фиксации (на схеме отмечены точками).
• В санузле выключатели с фиксацией. Управление от них идет на контроллер.
• На контроллер также идет сигнал от пассивного инфракрасного датчика движения (PIR датчика).
• По сигналу датчика движения, контроллер включает ночную подсветку в коридоре, а также выключает свет в коридоре и прихожей, если там никто не появляется в течении 15 минут.
• Когда дверь открывается, в коридоре и прихожей включается свет.

2. Режим «никого нет дома»

При постановке квартиры на охрану, при открытии входной двери, срабатывает датчик движения и отсылается сообщение.

 3. Вентиляция

Включением и выключением вентиляции в ванне и туалете управляет контроллер освещения.

4. Снятие показаний со счетчиков воды и газа

Сначала tvema думал поставить перед счётчиками USB Web камеры с подсветкой, которые делали бы фото и оправляли картинки с показателями с текстом по заданному шаблону в управляющую компанию. Пользователь даже написал специальную утилиту для камер под Windows XP/7/8/10. Но, газовый счетчик поместили в короб и закрыли рольставней. 

Для этого tvema купил, для газового счётчика, внешний геркон — датчик с магнитоуправляемым герметичным контактом.

А водяной счетчик, когда подошло время поверки, пользователь заменил на модель с импульсным выходом и сделал устройство для подсчёта импульсов.

5. Защита «умного дома» от протечек

Если прорыв водопровода или батареи отопления в частном доме это — ремонт + порча имущества, то в многоэтажке к этому добавляется ремонт квартиры залитых вами соседей. Поэтому устройства контроля протечек — важные элементы «умного дома». tvema использовал стандартное решение:

Купил датчик протечки воды. Установил его контактами вверх, врезав заподлицо в напольное покрытие.

А это шаровой кран с электроприводом.

Система работает так: если сработал датчик протечки, то он начинает пищать, пока воду не перекроют. Одновременно автоматически закрывается шаровой кран. Протечка останавливается. Также посылается уведомление. Кроме этого, можно дистанционно открыть или закрыть кран, например, чтобы не волноваться, если нужно надолго уехать из квартиры.

6. «Умное» управление мансардными окнами

Зачем нужна автоматизация мансардных окон? Всё просто — если они открыты и пошел дождь, то вода испортит мебель и отделку. Окна можно просто забыть закрыть, или ливень пошел, когда жильцы находятся не дома.

Tvema решил проблему так:

Установил приводы на окна, датчик дождя и концевики закрытия окна.

Приводы смонтировал на уголок, т.к. штатного крепежа не было.

Датчик дождя установил на крыше, возле фартука, чтобы датчик не снесло снегом, сходящим с кровельного покрытия.

Умный дом — как это работает?

Сначала ответим на этот вопрос со стороны устройства. Они подключаются друг к другу или к центральному блоку с помощью одной из беспроводных технологий. Протоколы связи могут различаться, и различия между ними заключаются в первую очередь в надежности, простоте установки и настройки, а также в возможности расширения системы в будущем. Иногда для отдельных компонентов также используется технология Bluetooth, позволяющая легко управлять ими с помощью смартфона (это касается, например, умных ламп).

Системы умного дома могут использовать радиосвязь в нестандартном диапазоне или использовать один из стандартов связи:

• Wi-Fi (что позволяет управлять устройствами прямо с компьютера или смартфона) или
• Z-Wave / ZigBee (что проще всего описать как: энергосберегающая коммуникация внутри квартиры).

Протоколы связи позволяют подключать несколько компонентов в систему умного дома (поэтому при выборе устройств обращайте внимание на то, с какими стандартами они совместимы). Сам центральный блок подключен к Интернету — чаще всего через провод к роутеру. Благодаря этому домочадцы могут легко пользоваться этими устройствами. Как? В зависимости от устройств пользователь может управлять освещением и температурой, а также контролировать квартиру с помощью компьютерного программного обеспечения или мобильного приложения

Благодаря этому домочадцы могут легко пользоваться этими устройствами. Как? В зависимости от устройств пользователь может управлять освещением и температурой, а также контролировать квартиру с помощью компьютерного программного обеспечения или мобильного приложения.

Одинаковые варианты доступны как на ноутбуках, так и на смартфонах или планшетах . Самым большим преимуществом систем умного дома, которые также выходят за пределы квартиры (т.е. они подключаются к Интернету), является то, что они позволяют удаленно отключать устройства «от питания» и получать предупреждения, например, в форме электронной почты (с датой, описанием события и фотографией — если что-то тревожное было замечено глазом камеры).