Технология умный дом: преимущества и недостатки системы

Типы систем умного дома

Вы укрепились в решении обзавестись системой «умный дом». Теперь настала очередь выбрать — какого типа она будет.

Вообще говоря, их несколько видов, а точнее пять, и все они отличаются друг от друга. Мы все описывать не будем, но о трех системах вкратце расскажем:

1. Проводные системы.
2. Беспроводные системы.
3. Централизованные системы управления.

Перед проектированием полезно ознакомится с возможностями всех систем, и выбрать ту, которая полностью покрывает и ваши потребности, и ваши возможности.

Проводная

Само название говорит о том, что для монтажа всей системы применяются провода. Все датчики и панели управления соединены между собой посредством кабельных соединений.

Системы проводного типа на современном рынке представлены большим разнообразием различных комплектующих. Это не только расширяет функционал комплекса, но и открывает перед конечным пользователем огромный спектр возможностей. Эти системы давно наработаны и испытаны в большинстве охранных комплексов.

Высокая надежность достигается именно за счет того что сигналы от датчиков проходят по кабельным линиям, что уже само по себе служит гарантией непрерывной работы. Мало того, кабельные линии обладают высокой пропускной способностью и большими скоростями обмена информационных данных. Если проводной комплекс заранее рассчитан на дальнейшую модернизацию, то дополнительные модули легко интегрируются в эту сеть.

Главный минус проводных систем — довольно сложный и трудоемкий монтаж. Устройство системы лучше всего запланировать до начала капитального ремонта в доме. Практически всегда есть необходимость штробить каналы в стенах и разборки напольного покрытия. Наиболее целесообразно такую систему умного дома запроектировать еще до строительства дома.

Беспроводная

Такие системы выгодно отличаются от проводных за счет того, что для обмена данными используется:

• радиоканал;
• инфракрасный канал;
• Wi-Fi.

Развернуть такой комплекс можно как в готовом помещении, так и на этапе ремонтных и отделочных работ. Внутренний интерьер практически не нарушается.

Монтаж всего комплекта возможен своими руками и довольно быстро. Это главное достоинство таких систем. Кроме того есть возможность расширения сети — подключение новых элементов максимально несложно. Дополнительные элементы устанавливаются, как правило, самостоятельно, без привлечения специалистов.

Если выбор пал на беспроводную систему, необходимо учитывать некоторые особенности этой схемы:

1. Ограниченный радиус работы. Решается установкой дополнительных ретрансляторов радиосигнала.
2. Стены и перегородки внутри здания служат помехой для работы Wi-Fi. Также исправляется установкой контроллеров или репитеров.
3. Могут возникать программные конфликты оборудования. Поэтому к подбору всех элементов системы нужно относиться с особой тщательностью.

Централизованная

Такой умный дом работает с помощью специального логического модуля. Наличие в системе своего «мозга» позволяет собрать и анализировать всю информацию, которая собирается со всех датчиков. После последующей обработки модуль выдает исполнительные команды различным исполнительным системам.

В качестве такого логического модуля выступает специальный контроллер на борту, которого есть выходы ко всем исполнительным элементам системы.

Вся система специально программируется специализированным софтом, который в ходе работы можно дополнять различными изменениями.

Что дает такая система?

1. Нет зависимости от производителя исполнительных устройств. Подключить можно любое нужное оборудование.
2. Все элементы подсистемы управляются через единый интерфейс.
3. Появляется возможность создавать собственные сложные и многоступенчатые сценарии работы.

Уязвимое место централизованной схемы управления — невысокая надежность. Как уже было сказано всей работы руководит центральный контроллер. Естественно, работает он круглосуточно и вероятность его поломки весьма высока. Но фирмы-производители контроллеров для таких систем гарантируют большой запас прочности.

Разновидности умного дома

Централизованная система управления

Различается централизованный и децентрализованный режим управления.

Система «смарт хоум» централизованного типа работает по принципу программирования на узловой элемент или логический узел. Часто он выступает контролером с выходными контактами. Под объект дается описание программы для координирования функций контролеров и исполнительных приборов. С помощью единого интерфейса применяются мультизадачные планы с вводом типов оборудования.

Децентрализованный порядок работает от исполнительного модуля, содержащего встроенный микропроцессор. Надежность такого режима заключается в энергонезависимом блоке памяти. В схеме каждый детектор или другой прибор работает автономно. Преимущество в том, что поломка одного устройства не влияет на функциональность смежных элементов и технологий.

Проводные

Управляющие модули подключаются к единой кабельной шине, по которой отдают и получают команды, взаимодействуют с элементами щита. В роли провода выступает коаксиальный кабель или витая пара. Проводное сообщение более надежное по сравнению с беспроводными технологиями.

Скорость передачи сведений большая и не вызывает дискомфорта у жильцов. Для проводной передачи есть выбор управляющих элементов с разным функционалом, дизайном и многообразие объединяющих схем. Кабельная сеть позволяет организовывать непростые сценарии взаимодействия управляющих, контролирующих и исполнительных компонентов.

Беспроводные

Беспроводную систему проще установить

Команды передаются посредством радиосигналов, отсутствие проводов экономит пространство, монтажное время, материальные средства. Плюс в том, что система устанавливается на даче, в доме или квартире после окончательной отделки и не требует прокладки дополнительного кабеля. Выключатели, работающие на батарейке, ставятся в любом месте.

Для беспроводной схемы «smart home» не составляется проект. В деревянных строениях учитывается слабая способность древесины пропускать радиосигналы. В продаже есть достаточно беспроводных схем бюджетного «умного дома», которые выполняют базовые функции и обеспечивают комфорт пользователя.

Минус — в зависимости от качества связи и необходимости регулярной замены питательных элементов. В режиме используются передатчики, получающие энергию от электрической сети, для них протягивается провод с нулем.

Система Умный Дом: возможности

Основная задача система Умный Дом для квартиры, — управление элементами домашней инженерии. С помощью системы происходит:

• Кондиционирование. Поддержание нужной температуры и влажности.
• Видеоконтроль, создание имитации присутствия, которое создает охранная система Умный Дом.
• Освещение. Управление открытием и закрытием штор. Настройка и включение света в зависимости от времени суток.
• Мультирум. Включение любимой музыки без установки аудио-оборудования.
• Продолжение работы при перепаде напряжения и при отключении электроэнергии.
• Переход на экономный режим во время отъезда. Активизация режима охраны.

Какие системы требуют общего управления

Большое количество различной техники в квартирном либо частном жилище нуждается в отдельном подходе к каждому приспособлению. Необходимо разобраться, каким образом возможно разделять системы. Главной считается освещение. Чтобы включить и выключить лампы в различных комнатах, требуется использовать размыкатели либо ПДУ.

Затем следуют вентиляционные системы – приспособления, которые обеспечивают микроклимат в помещении. Кроме того, большинству иногда кажется неудобным отсутствие видео- и аудиотехники, имеющей обособленное управление. Системы охраны представлены разного рода видеокамерами, световыми и звуковыми оповещателями и индикаторами сигнала на пульт.

Технология даёт возможность объединять контроль каждой перечисленной системы единым искусственным интеллектом, который управляется либо программируется непосредственно собственником.

Весь контроль системами также осуществляется с помощью сенсорных панелей, которые расположены в различных местах дома.

Системы, которые нуждаются в общем управлении ФОТО: klintsy.ru

Рейтинг производителей

Система Ajax украинских изготовителей находится на первых ступеньках рейтингов. Работает на защищенной и зашифрованной радиосвязи, отличается автономностью благодаря отдельному источнику питания, есть резервный аккумулятор. Есть возможность подключения дополнительных устройств.

Китайская система BroadLink является комплектом цифровых модулей для рационального жизнеобеспечения дома. Элементы могут взаимодействовать или работать автономно, не требует наличия основного контроллера. Предусмотрено множество датчиков, следящих устройств, детекторов и регуляторов.

Польская установка Fibaro представляет профессиональное оборудование по обеспечению безопасности жилья путем автоматизации. Система отличается возможностью разработки множества сценариев с экономным уровнем функционирования. Оборудование устанавливается только профессиональными работниками.

Китайская система Orvibo представляет недорогой набор оборудования для безопасности. Контроль воздуха, отопления является функцией второго порядка. Комплект легко устанавливается, контролируется удаленно через смартфон (10 номеров). Работает в беспроводном и кабельном варианте.

История появления

Концепция умного дома была придумана в прошлом веке в 70 годах. Это понятие впервые ввели в США в Институте Интеллектуальных Зданий. Американцы создали технологию, обеспечивающую передачу по единому проводу разнообразных видов информации для управления электроприборами. Разработка призвана была сделать более комфортной жизнь обитателей интеллектуального жилья. Никаких других целей разработчики перед собой не ставили. Умный дом той поры встраивался в здание на этапе его постройки и устаревал буквально на момент сдачи дома в эксплуатацию. Несовершенная проводная система не поспевала за быстрым развитием телефонных, компьютерных и других систем.

Официально система умный дом создана в 1978 г. благодаря появлению кабельной технологии Х10. Этот стандарт применим лишь для изменения режимов работы различного оборудования, работающего в американских сетях. Применялся этот стандарт в основном для управления осветительными приборами.

В начале 1990 годов участники Альянса Электронной Промышленности EIA стали производить специальную шину для бытовой техники под названием CEBus. Это позволило компаниям выпускать электронику, сигнал к которой передается посредством различных методов, включая витую пару, провода электросети, коаксиальный кабель или через волны инфракрасного или радиоволнового спектра.

Наибольшее распространение получил протокол умного дома EIB, затем EIBA.

После модификации технологии в 2003 год разработан новый европейский протокол EN50090. Позднее составлен международный стандарт качества ISO/IEC 14543. Такие компании как Microsoft и Apple предоставили возможность пользователям по всему миру внедрять в повседневной жизни мультифункциональные системы, управлять которыми можно удалённо со смартфона или планшета через интернет либо с клавишных или сенсорных панелей. В настоящее время Smart Home используется различными брендами бытовой техники.

Преимущества и недостатки

Теперь мы разберем плюсы и минусы умного дома. Собственно говоря, все (или почти все) плюсы подобных систем мы уже разобрали. Теперь осталось узнать, а есть ли недостатки «умного дома».

Минусы

Минусы, конечно, есть и их хватает:

1. Цена. Те комплекты, про которые мы уже упомянули — это начальный набор, так сказать для затравки. Полноценная система у российских поставщиков находится в пределах $ 5–15 тыс. Это если у вас квартира или небольшой загородный дом. Полноценная система, изначально грамотно спроектированная и правильно установленная надежной фирмой, дойдет до нескольких миллионов рублей!
2. Кто устанавливает и качество оборудования. В России не такой большой выбор фирм по установке масштабных систем. Если западные фирмы предлагают готовую систему, то наши собирают ее по частям. А заменить сломанный датчик тоже непросто. Не все элементы могут быть совместимыми друг с другом.
3. Не забудем, это все-таки сложная система и компоненты для умного дома вполне могут сломаться. И если так случилось что «полетел» один компонент системы он с большей долей вероятности, может потянуть за собой и другие элементы.
4. Целесообразность. Все-таки эти комплексы изначально рассчитаны на применение в загородных домах с автономным отоплением. И в этом случае такое вложение себя оправдывает. А у нас в квартирах централизованное теплоснабжение и тут никакой экономии не наблюдается.
5. Бесперебойное электропитание. В нашей реальности периодическое отключение света — это привычное дело и обеспечить бесперебойное электропитание это тоже отдельная история. Особенно если это дачный вариант. Можно, но сложно.
6. Будьте готовы к тому, что через несколько лет ваш комплект устареет и найти комплектующие будет не так просто как раньше.
7. Безопасность. Несмотря на то, что это основное предназначение подобных систем, нередко пользователями замечены уязвимости в безопасности. Отчасти в этом виноваты и сами владельцы. У хозяев дома не хватает фантазии придумать надёжный пароль. Он получается кратким и простым, например — девичья фамилия жены, кличка собаки, год своего рождения — это стандартные пароли. Понятно, что злоумышленнику не составить труда подобрать пароль к охранной системе и войти в умный дом.

Несомненно, преимуществ у Smart house больше чем минусов. Эта технология находится в стадии активного развития и не везде эти комплекты пользуются спросом. В Америке такими комплексами обеспечено около 20% частных домов. В России такой статистики нет, но, скорее всего, цифра будет гораздо меньше.

Откровенно говоря, сделать выбор в пользу комплекса умный дом или жить по-старинке — выбор каждый делает сам. Эти системы находятся в стадии постоянного совершенствования, и производители непрерывно работают над выявлением и устранением недостатков, добавляя новые функции и опции.

Монтаж системы

После того как все подготовительные работы выполнены, определены цели и задачи, можно приступать непосредственно к монтированию оборудования и прокладке кабеля.

По трудоемкости этот процесс является самым большим и сложным, так как зависит от планируемой функциональности системы и площади дома (или отдельных помещений).

Следующим шагом станут пусконаладочные работы и тестирование как функционирования отдельных элементов, так и всей системы в целом. При необходимости именно на этом этапе вносятся коррективы и проводится повторное программирование. При успешном завершении этого процесса «умный дом» запускается в эксплуатацию.

Представить себе работу «умного дома» без использования современных приборов связи (телефона, персонального ПК или смартфона) практически невозможно, поэтому насущной проблемой становится подключение системы к интернету.

В этом случае управление и контроль всех процессов можно сделать удаленным, а умные гаджеты для дома будут беспрекословно выполнять команды, например, за час-два до прихода с работы включат отопление или сделают уборку в квартире.

Такая удаленная коммуникация с домом не только снимает бремя бытовых проблем и повышает комфортность жилья, но и делает его максимально безопасным.

В этом случае даже забытый включенный утюг не станет проблемой, так как его будет легко отключить, а визит непрошеных гостей вряд ли ускользнет от внимания системы контроля, которая одновременно оповестит о событии и хозяина, и службу охраны (в случае заключения договора обслуживания).

Как перестать бояться и полюбить 1-wire

Tutorial

Мне очень нравится протокол 1-wire своей простотой и удобством для применения в системах «умный дом». Недавно я писал программную эмуляцию одной микросхемы и погрузился во внутренности этого протокола. Чтобы накопленные знания могли принести пользу не только мне, я решил написать данную статью. Но в статье я хочу рассказать не про абстрактные диаграммы сигналов и кодирование данных — перепечаток такого материала есть достаточно, а хочу рассказать про более практические вещи. А именно: рассмотрю проверенные лично схемы адаптеров, собранные из простых и доступных деталей, и расскажу, как из Linux получить доступ к устройствам 1-wire. Попутно расскажу про сам протокол, будет и пример низкоуровневой работы, и пример доступа из JavaScript, а также рекомендации владельцам Raspberry Pi. Эта статья в первую очередь для тех, кто хочет разобраться с протоколом практически с нуля, чтобы начать его использовать в своих проектах. Возможно те, кто уже хорошо знаком с протоколом, также найдут что-то новое для себя.

Что такое умный дом

Российское понятие «умный дом» и западное «smart house» – неравнозначные определения. В России в этот термин включаются системы управления мультимедиа устройствами (мультирум). В европейских странах мультирум и «умный дом» разделяются в соответствии с рыночными условиями.

История развития концепции умного дома

Началом развития концепции умного дома можно считать середину XX века. Именно тогда началась компьютерная эпоха, лежащая в основе системы. Тогда не было миниатюрным компонентов, выполняющих задачи, все модули были громоздкими, подключались к розеткам и работали с помощью перфокарт. Но выполнять задуманное они могли.

В 60х годах прошлого столетия Джеймс Сазерленд смог запрограммировать компьютер на включение приборов по определенному расписанию, связаться с датчиками слежения и сигнализации.

В 1978 году шотландская фирма Pico Electronics создала стандарт передачи информации, который является универсальным для домашней автоматизации. Компанией была реализована шина, которой производители могли оснастить бытовые приборы для автоматического управления. Подключалось все через розетки, дополнительно в комплектации были модули связи, пульты дистанционного управления, программы.

После создания единого стандарта началась эпоха экспериментов. Терминология «Умный дом» официально появилась в 1984 году от Американской ассоциации жилищно-строительных компаний. Далее к развитию системы присоединилась ассоциация электронной промышленности, которая помогла реализовать новый стандарт – CEBus.

Массово люди познакомились с умным домом благодаря фильму от компании Disney, в котором был показан компьютизированный дом. С нулевых годов массово стали появляться фирмы-производители. Настоящий прорыв совершила компания Apple, выпустив первый iPhone. С того времени возможности карманных компьютеров побудили инженеров произвести новые изобретения. К 2012 году в Америке было установлено свыше 1,5 миллионов систем домашнего управления.

Реальные задачи в системах умного дома

Умный дом включает в себя управление следующими системами:

• отопление, вентиляция;
• освещение;
• электричество;
• вода;
• газ;
• видеонаблюдение;
• охранная и пожарная безопасность;
• работа аудио- и видеооборудования;
• мониторинг и управление системой с помощью мобильного приложения;
• открытие и закрытие штор, окон;
• полив растений, кормление животных.

Перед системой «умный дом» ставятся реальные задачи, помогающие сделать жилье более комфортным, безопасным и экономичным. К таким задачам относятся:

• Предотвращение аварийных ситуаций. Соответствующие датчики помогают отключать электроэнергию, перекрывать газ или воду при обнаружении утечек, возгорания и задымления. В случае аварийной ситуации система сама уведомит хозяина жилья и специальные службы о возникновении поломки и риске опасности.
• Обеспечение безопасности. Современные сигнализационные системы сообщают хозяину и охранной службе о попытке несанкционированного входа в дом. С помощью систем видеонаблюдения владелец сможет следить за происходящим даже на удаленном расстоянии. Также есть функция удаленного закрытия дверей.
• Создание комфортной атмосферы, экономия. Автоматизированное управление освещением позволит не только включать свет по необходимости, но и сэкономит средства и электрическую энергию. Автоматическое регулирование микроклимата в квартире или доме также сделает пребывание в жилище более комфортным.

К преимуществам умного дома можно отнести:

• экономию средств;
• безопасность;
• простоту управления и возможность удаленного контроля;
• комфорт.

Как это сделать?

Следует понять, что «умный» дом – это просто набор контролеров с подключенными датчиками, которые считывают информацию и на ее основе выполняют какие-то конкретные команды. Например, контролер обогрева. При фиксировании его датчиком падения температуры ниже определенного уровня, он включит подачу тепла в комнату. На таком принципе работают автоматические кондиционеры. А в «умном» доме такие контролеры с датчиками стоят везде, что и позволяет охватить контролем максимальное количество задач. Естественно, чтобы сделать свой «умный» дом, вы сначала разработаете у себя в голове небольшой проект, учтя в нем, какие именно сферы своего быта вы хотели бы усовершенствовать и что вам для этого нужно.

Итак, чтобы сделать свой дом более самостоятельным, вам потребуются контролеры, которыми вы смогли воспользоваться. Дело в том, что их мало купить – нужно еще их запрограммировать, подключить внешние источники информации и настроить на нужную работу. Здесь возникает проблема недостатка знаний в конкретной области, потому что многие подобные устройства достаточно сложны в эксплуатации и работать с ними может не так уж и много людей. Но при появлении спроса (кому бы не хотелось своими руками собрать работающее электронное устройство?) появляется и соответствующее предложение. Одна компания является на данный момент практически самым популярным поставщиком удобных в использовании и простых для понимания электронных устройств. Это компания Arduino (ардуино).

Прежде чем начать рассмотрение этой системы, нужно принять во внимание то, что универсального проекта «умного» дома для этой системы нет. Каждый пользователь делает свой особенный проект, который по-своему и реализует, используя свои уникальные технические решения. Это одно из достоинств системы, которую мы рассмотрим ниже

Это одно из достоинств системы, которую мы рассмотрим ниже.

Стоит ли обращаться к специалистам или все делать своими руками?

У самостоятельного внедрения системы есть положительный момент. Досконально разобравшись, можно сделать установку этих опций (в любой комбинации) свои прибыльным бизнесом в ближайшее десятилетие. В идеале нужно иметь навыки программиста или электронщика или опыт установки подобного оборудования на работе.

Опции Smart house имеют и минусы. Сегодня ничто не застраховано от сбоев, негативных природных факторов и банальных ошибок.

Интеллектуальные системы иногда «зависают» и «глючат», нужна помощь специалистов для перенастройки, а их не так много. До устранения неполадок есть вероятность не попасть в дом после блокировки замка.

При монтаже любых электроприборов важно соблюдать технику безопасности и уметь соединять схемы замкнутой цепи. Нужно быстро освоить приложения для смартфона и управление интерфейсом

При грамотной наладке система будет безупречно работать многие годы.

Интеллектуальные сценарии

Современные приложения для управления интеллектуальными системами позволяют программировать индивидуальные сценарии, адаптированные к потребностям и привычкам владельца.

«Умный дом» позволяет:

Задать время открытия ворот. Вам не нужно ждать, пока откроются двери гаража, когда вы подъедете к дому: они уже открыты. Это экономит до трех минут каждый день. На первый взгляд немного, но в год накопится уже более тысячи минут, или 18 часов жизни. При желании можно настроить параметры, чтобы ворота гаража и входные ворота открывались одновременно. Также можно устанавливать время, в которое ворота будут открыты для вентиляции гаража.

Отрегулировать освещение. Если вы включили телевизор, то подсветка сменится на приглушенную. А если заиграла музыка, то лампочки начнут переливаться разными цветами. Можно запрограммировать время включения и выключения ламп, освещающих дом, сад и имущество.

Запустить программу на бытовой технике. Выезжая с работы, вы сможете настроить режим, чтобы к вашему приезду в доме установилась комфортная температура, вскипел чайник и включился любимый телеканал.

Начать полив газона или изменить режим работы котла в доме.

«Умный дом» предполагает тысячи всевозможных вариантов упростить жизнь. На каждое рутинное действие человек тратит от нескольких секунд до нескольких минут, а смарт-технологии позволяют сэкономить это время. За год вы можете сберечь десятки, а то и сотни часов, чтобы потратить их на работу или отдых.