Что такое умный дом: устройство системы, принцип работы, схема + рекомендации по сборке своими руками

Системы управления

Освещение

Группы или отдельные светильники могут работать в разном режиме, для этого им задается свой уровень освещенности. Контроль осуществляется при помощи пультов, дистанционно имеется возможность задавать иллюзионные сценарии нахождения хозяев в квартире. Управление всеми источниками освещения выполняется единым пультом, при этом можно дополнительно задавать дату, время или определенное событие. Аналогично настраивается и яркость приборов, автоматическое выключение ламп при выходе из помещения.

Климат-контроль

Данная система контролирует приборы, обеспечивающие обогрев, кондиционирование, очищение и вентиляцию воздуха. Благодаря выставленным настройкам техника работает слаженно в заданном режиме. Кроме этого, в некоторых проектах предусмотрено и дистанционное управление климатом, благодаря чему комфортная температура устанавливается до прихода владельцев дома. Вся техника контролируется с единого пульта, где можно управлять отоплением в зависимости от даты, времени и сезона. В помещениях также дополнительно размещаются датчики влажности и температуры, которые срабатывают в определенное время и регулируют климат.

Домашний кинотеатр и мультирум

К этой системе относятся не только плееры и телевизоры, но и сопутствующая техника: шторы, жалюзи и освещение. Благодаря налаженной работе в комнате создается особая атмосфера для просмотров фильмов. Управление бывает как голосовое, так и автоматизированное при помощи нажатия кнопок на пульте.

Система безопасности

Представляет собой уникальное многофункциональное устройство, которое дистанционно управляется и оперативно реагирует на различные тревожные ситуации, включая в том числе пожарную безопасность, сигнализацию и нарушение работ в коммуникациях. Пожарная и охранная сигнализации работают автоматически и включается сразу же после ухода хозяев дома. Ее можно контролировать как при помощи сотового телефона, так и пульта. Дистанционно можно получать сигналы об утечке газа, протечках воды и взломе. Информация мгновенно поступает на мобильный телефон или компьютер.

Причины внедрять готовые системы

Умный дом может быть создан компоновкой отдельных элементов, либо с помощью готовой системы. Первый вариант обойдется сравнительно недорого, однако самостоятельный подбор деталей может вызвать проблемы с их сопряжением.

Готовая система, хотя и окажется дороже, избавит от поиска совместимых устройств и ошибок, связанных с их соединением. При полной комплектации, единственной заботой пользователя остается разводка кабелей. Соединение устройств и организация питания.

Из представленных на рынке готовых систем умного дома наиболее популярными считаются:

Xiaomi Smart Home Suite. Простейший вариант. Состоит из хаба, контроллера, датчиков движения и универсальной кнопки. Работает с устройствами Xiaomi, совместима с девайсами других производителей.

Google Home. Полная версия умного дома, где главная роль отводится смарт-колонке. Для управления исполнительными применяются гаджеты, пульт и голосовые команды.

Arduino. Заинтересует любителей покопаться в электронике и поэкспериментировать. Представлена своеобразным конструктором, предполагающим создание различных вариантов умного дома.
Яндекс.

Причины не экономить

С популяризацией умного дома, на рынке появляются новые системы известных производителей, а также оборудование, изготовленное «кустарным» способом. В первом случае, гарантией работоспособности устройств является имя компании, которая учла все возможные нюансы. При желании сэкономить, приобретая систему сомнительного происхождения, возможны проблемы с работоспособностью отдельных элементов, сложности с подключением и совместимостью устройств, что в конечном счете выльется в переплату.

Необходимое оборудование

До того как установить в своем загородном жилье систему «умный дом», необходимо создать правильный проект и приобрести все необходимые устройства.

В зависимости от личных предпочтений комплект оборудования может быть различным, при этом минимальный набор должен состоять из:

сенсорной системы;
регулировки, с помощью которой техника и освещение будет включаться и выключаться;
мониторов, где будет происходить видеонаблюдение;
сигнализации;
контроллера;
программы-приложения для смартфонов, содержащей необходимые гаджеты;
облачных сетевых каналов, упрощающих подключение и управление приборами.

31 марта — Посылка от Wiren Board

Наконец-то пришла посылка со всеми умными железками, которые я буду использовать. Вот список:

Наименование	Количество	DIN/шт	DIN/всего
WB6сам контроллер	1	6	6
WB-MSW v.3 CO2 VOCмультифункциональный датчик в максимальной комплектации	8	—	—
WB-MSW v.3мультифункциональный датчик в минимальной комплектации	3	—	—
WBIO-DI-DR-16″сухой-контакт», датчики открытия окон/дверей, сценарные кнопки	2	3	6
для учета водопотребления и контроля протечек	1	3	3
управления моторами штор и окон	5	3	15
WB-MAP12Hподсчет электроэнергии	1	6	6
WB-MR6Cмодуль реле	4	3	12
WB-MIO-Eдля переноса модулей контроллера в другой щиток	1	2	2
WBIO-AO-10V-8управление диммерами 0-10В	1	2	2
WB-MRGBW-Dуправление светодиодными лентами	4	2	8
DDM845R v3 диммирование лампочек, модуль от razumdom	3	6	18

Технологии умного дома

Иными словами эта технология представляет собой систему домашней автоматизации. Это набор электроприборов, которые способны самостоятельно принимать решения и осуществлять монотонные ежедневные домашние обязанности. В целом умные системы управления являются набором огромного количества технологий, которые можно совмещать исходя из потребностей жильцов дома. Площадь и число пользователей также влияют на выбор концепции Smart Home. Для частного дома актуальны умные автоматические ворота и двери, тогда как для отдельно взятой квартиры модули с микроконтроллерами встраиваются в мультиварки, осветительные и другие бытовые электроприборы.

Основными компонентами умного дома являются:

датчики, анализирующие условия окружающей среды;
хаб, или центральный контроллер, обрабатывающие данные и принимающие решения;
электроприборы, осуществляющие различные бытовые задачи.

Системы управления освещением

Освещение придомовой территории и жилого пространства включает комплекс механизмов и оборудования. Это позволяет выбирать любые режимы работы. Пользователю доступны следующие параметры: световое оповещение о событиях, программирование «световых сценариев» для выделения определенных предметов интерьера, и создание алгоритмов для чтения, приготовления обеда и прочих мероприятий. Переключение источников светового потока с энергосберегающих ламп на естественное освещение осуществляется посредством автоматизации штор, жалюзи или ставней.

Умные лампочки оснащены опцией изменения яркости в зависимости от условий окружающей среды. Также для экономии электроэнергии встроенные детекторы движения включают свет только в присутствии людей. Включать и отключать световые приборы можно и с помощью голосовых команд, принимаемых смартфоном.

Системы отопления вентиляции и кондиционирования

Создание комфортных условий обеспечивают радиаторы отопления и система кондиционирования, которые объединяются в единый комплекс умным домом. Для стабильной работы они работают независимо от прочих элементов Smart Home. Это позволяет в случае сбоев другого типа техники продолжать создавать идеальный микроклимат.

Встроенные микроконтроллеры позволяют системе умный дом:

понижать температуру до комфортной в летний период;
автоматически регулировать уровень влажности посредством увлажнителей, осушителей и ионизаторов;
обеспечивать подачу свежего потока воздуха через кондиционеры, фанкойлы и вентиляторов.

Системы безопасности

Защитить жильцов дома от злоумышленников, выхода из строя сантехники и прочих неблагоприятных ситуаций позволяют современные умные системы безопасности. К примеру, для автоматизации работы водопроводных систем, на них устанавливают современные запорные клапаны, которые перекрывают воду, когда все жильцы дома на работе или в отпуске, а также при обнаружении протечек. Это позволит сэкономить средства на ремонт помещения и на возмещение ущерба соседям этажом ниже. Умные замки автоматически откроют двери владельцу дома. Обнаружив задымленность, умный дом автоматически запустит систему дымоудаления и пожаротушения. Датчики открывания дверей или створок окон при несанкционированном доступе посторонних, вызовут охранные и прочие службы.

Системы наблюдения

Пользователь может контролировать все происходящее в доме с помощью видеодомофонов, камер и датчиков. На устройство может поступать постоянный видеопоток через интернет соединение либо периодические дистанционные уведомления.

Датчики

Функционирование системы умного дома выполняется за счёт команд, получаемых центральным контроллером от пользователя либо от датчиков. Встроенная программа управления передает технике сигналы для включения в определённое время согласно расписанию, или самостоятельно выбирает режим работы, полагаясь на показания датчиков.

К примеру, данные с термометра позволяют настраивать работу отопительной системы и кондиционирования. И также если датчики зафиксируют несанкционированную активность в доме, то умный дом распознает это как сигнал для запуска сигнализации или отправления уведомления охранной службе. В качестве датчиков устанавливаются индикаторы протечек, задымлённости, движения, и термостаты.

Умные розетки

Интеллектуальные розетки представляют собой наиболее простые элементы, которые управляются через wifi, gsm или Bluetooth соединение. Они позволяют контролировать использование бытовыми приборами электроэнергии дистанционно.

Проводной умный выключатель с функцией диммирования

Дальше у нас еще один мега полезный девайс — проводной умный выключатель с функцией светорегулирования. По сути это диммер, который может работать как обычный выключатель, но плюс к этому обладает мозгами.

Устанавливается он как обычный выключатель в стандартную монтажную коробку.

В комплекте заглушка, рамка и компенсатор для корректной работы ламп.

То есть вы просто можете заменить свой обычный выключатель вот этим и обеспечить себе удаленное управление светом с помощью выключателя, с помощью приложения на телефоне или с помощью умного помощника. Это хороший вариант, если вы делаете ремонт или строите новый дом, и вам все равно нужно установить выключатели, или если у вас есть осветительный прибор, в который вы просто не хотите ставить умные лампочки или умный микромодуль.

У выключателя также есть функция светорегулирования, он может либо приглушить освещение, либо делать его ярче. Но для этого нужны соответствующие лампы, рекомендованные производителем. Если что ссылочку я оставлю в описании: https://legrand.ru/lamps

Также есть возможность активировать подсветку выключателя, чтобы его можно было найти в темноте. Также есть индикация, которая показывает, включен или выключен свет в комнате.

Как сделать Умный дом своими руками

Установка интеллектуальной системы «Умный дом» требуют правильного исполнения, поэтому многие пользователи обращаются за помощью к профессионалам. Однако обладая лишь элементарными навыками, монтаж и подключение аппаратуры вполне доступно осуществить своими руками.

Все оборудование для организации умного дома условно делится на три основные категории:

датчики – реагируют на происходящие изменения и отправляют сигнал на основное устройство;
центральный контроллер – обрабатывает полученную информацию, принимает решение и отправляет сигнал на приборы;
исполнительные устройства – элементы, которые получают и беспрекословно выполняют команды.

Все компоненты системы подключаются к смарт-системе посредством проводной и беспроводной связи. Первый вариант считается устаревшим, но до сих пор остается самым надежным способом соединения в отличие от второго, который, напротив, менее стабилен. Связь между приборами в этом случае осуществляется посредством Wi-Fi, Bluetooth и других стандартов.

Датчики, видеокамеры и другие элементы

Основные функции в системе умного дома выполняют датчики. Условно их можно разделить на две группы: отслеживающие движение и реагирующие на изменение состояния окружающей среды. Первые используются в охранных целях и реализации интеллектуальной подсветки. К ним относятся:

Тип устройства	Описание
Датчик движения	Реагирует на изменение ультразвукового или инфракрасного поля
Датчик присутствия	Использует аналогичную технологию, но более чувствителен к изменению параметров
Индикатор присутствия	Используется для управления светильниками и бытовой техникой
Извещатель разбитого стекла	Реагирует на звук при разрушении стекол
Фотоэлектрический датчик	Определяет перемещение человека, подходит для установки в дверных проемах или на въездных воротах
Лазерный датчик перемещения	Реагирует на движение даже небольших объектов и характеризуется охватом большого радиуса.
Камеры, микрофоны	Позволяют дистанционно отслеживать события, происходящие в доме

Если датчики движения способны функционировать самостоятельно, сенсоры, реагирующие на параметры окружающей среды работают в совместно с инженерными сетями. В эту группу входят:

Тип устройства	Описание
Внешний температурный датчик	Считывает значения о температуре воздуха вне помещения
Внутренний температурный датчик	Получает данные о температуре внутри дома
Газовый регистратор	Реагирует на утечку газа пронзительным сигналом
Противопожарный сенсор	Реагирует на появление дыма и повышение температуры воздуха в помещении
Датчик давления воды	Контролирует уровень давления в трубах, в случае изменения показателей самостоятельно принимает решение о перекрытии потока
Сенсор протечки	Отслеживает состояние труб и в случае появления воды, подает сигнал
Датчик сырости	Демонстрирует повышенные показатели влажности и указывает на проблемы с отопительной системой
Датчик дождя	Используется на участке во время полива, регулирует подачу воды

Система управления и связи

Важную роль в организации «Умного дома» играют различные системы. В зависимости от назначения различают следующие виды.

Разновидность	Функциональное назначение
Система связи	Обеспечивает взаимодействие всех элементов и передачу информации
Система управления	Отвечает за работу всех устройств
Осветительная сеть	Контролирует уровень освещения в помещениях
Сеть электропитания	Осуществляет бесперебойную подачу электричества
Система контроля микроклимата	Включает отопление, вентиляцию и кондиционирование. Регулирует температуру, уровень влажности,
Система водоснабжения	Контролирует подачу воды, очистку канализации
Система безопасности	Включает систему видеонаблюдения и контроля доступа в помещение, охранную сигнализацию.
Мультирум	Контролирует автоматическое включение и отключение аудио и видеоустройств.

Порядок монтажа

Установить серверный шкаф и проложить сеть кабелей, после чего замаскировать монтажными коробками.
В техническом помещении установить выключатели, разместить оборудование для электроснабжения, подключить автоматику.
Установить систему управления, акустические колонки, в соответствии со схемой произвести монтаж приборов.
Выполнить проверку системы в тестовом режиме для выявления просчетов и недоделок.
На завершающем этапе произвести окончательную настройку аппаратуры, и ввести систему в эксплуатацию.

При правильном выполнении всех этапов работ, начиная с создания проекта и заканчивая установкой оборудования, «Умный дом» начнет эффективно функционировать, обеспечивая комфорт и безопасность его обитателей.

Домофоны и контроль доступа

Во время проектирования системы безопасности «Умного дома» эти комплексы часто совмещают. Домофонное оборудование позволяет определять посетителя, разговаривать с ним, дистанционно открывать двери. Система контроля доступа выполняет большую часть функций автоматически. Ее можно настроить для делегирования прав доступа к параметрам комплекса (управление), сканер отпечатков пальца позволяет открывать ворота, двери определенному кругу лиц.

Особенности домофонной системы и контроля доступа:

Возможность подключения нескольких внешних видеокамер.
Передача изображения на экраны в комнатах, на мобильные телефоны, планшеты.
Оповещение о подходе человека к внешнему модулю домофона.
Модульное расположение блоков, установка нескольких точек контроля в доме или квартире.
Дистанционное изменение прав доступа пользователя, возможность внесения данных в систему.

Домофон и контроль доступа по отпечатку пальца являются частью готовых решений систем безопасности «Умный дом», например – Ajax. Этот комплекс централизованного типа с возможностью расширения. Можно добавлять новые видеокамеры, устанавливать датчики движения, компоненты домофона. Дополнительный плюс Ajax – цена и различные виды комплектации.

Совет: часто домофонную систему совмещают с работой мультирум. Во время звонка или вызова видеоряд останавливается автоматически, активируются сценарии освещения.

Управление умными приборами в разных комнатах

Туалет и ванная комната

Стиральная машина с интеллектуальным речевым модулем поможет определиться с режимом стирки для конкретной вещи. К примеру, при загрязнении хлопчатобумажной футболки техника укажет необходимое количество стирального порошка и показатель температуры. Wi Fi модуль поможет начать стирку удалённо.

Прихожая

Экономить время и электричество в прихожей на включение света позволяет установка в светильники умных ламп, которые оснащены детекторами движения.

Жилая комната

Обеспечить чистоту в жилых помещениях помогут роботы-пылесосы, которые самостоятельно протирают пыль с ковровых и прочих напольных покрытий по заданному расписанию. Микроклимат с комфортной температурой и влажностью воздуха создадут термостат и гигрометр, которые направляют показатели для реализации заданных программ работы различной климатической техники.

Автоматизация кухни

Чайник, кофеварка и мультиварка приготовят завтрак и свежий кофе к моменту пробуждения жильцов дома. Умные холодильники позволяют загрузить рецепты любимых блюд, и докупать ингредиенты в онлайн-магазинах по мере необходимости.

Готовые решения и сборка своими руками

Как сделать «Умный дом» самостоятельно? На данный момент существует большой выбор вариантов построения системы – различные крупные компании выпускают новинки и предлагают свои решения и устройства. Рассмотрим несколько вариантов воплощения этой концепции.

Google Home

Компания Google много лет занимается разработками идеи умного дома и имеет семейство продуктов, на основе которых строится система управления.

Колонка Google Home

Выполняемый колонкой набор функций очень широк: с её помощью можно составить план на день, послушать новости, воспользоваться поисковой системой или поиграть в игры. Она осуществляет управление музыкой, радио, будильниками, таймерами и напоминаниями, позволяет передавать сообщения на все устройства сети. Но русифицировать её придётся самостоятельно, инструкцию можно найти в интернете. Google Home также поддерживает IFTTT, позволяющий связать в систему различные устройства.

Устройство Home Hub

Центр управления, представляющий собой колонку для общения с голосовым помощником Assistant, дополненную экраном. Устройство не оснащено камерой в целях повышения чувства комфорта и безопасности пользователей. Имеется ночной режим – устройство может передавать команды, понижающие яркость света, температуру в доме и закрывающие замки. Есть возможность управлять функциями удалённо через приложение Google Home.

Умный дом на базе ZigBee

Самостоятельно наладку системы «Умного дома» можно сделать и при помощи ZigBee. Это стандарт беспроводной связи, с помощью которого взаимодействуют все приборы в доме или квартире. ZigBee выпускается множество устройств: умные розетки, лампочки, диммеры, датчики движения, разнообразные контрольные сенсоры. Лидером среди компаний-производителей устройств, поддерживающих стандарт ZigBee является китайская компания Xiaomi.

Работа системы ZigBee осуществляется при помощи устройств следующего типа:

Координаторы, управляющие действиями системы и обеспечивающие безопасность процессов.
Маршрутизаторы, работающие постоянно и отвечающие за работу устройств в спящем режиме. Также они отвечают за восстановление в случае неисправностей. Соединяются с координатором, маршрутизаторами, а также периферийными устройствами и оборудованием для передачи информации.
Конечные устройства, отвечающие за отправку и получение данных. Соединяются с координатором и маршрутизаторами, а также связаны с сенсорами и механизмами, отвечающими за выполнение команд.

Принцип работы и устройство Умного дома

С закрытым протоколом. Этот тип предполагает использование программного обеспечения, технологий и устройств только от одного определенного производителя. Применение продукции других компаний исключено.
С открытым протоколом. Допускают использование программ, аппаратуры и дополнительных аксессуаров от разных производителей. Как правило, все элементы в такой системе совместимы, хотя выпускаются различными компаниями.

Поскольку оборудование для организации «умного дома» стоят недешево, стоит убедиться, что оно соответствует индивидуальным требованиям каждого обитателя квартиры или дома. Необходимо также изучить функциональные возможности каждой из систем. По способу организации подключения они делятся на два основных типа.

Проводные

Подобная система характеризуется:

высокой надежностью – отсутствует риск повреждения проводки, поскольку она надежно скрыта;
длительным эксплуатационным периодом — в приборах отсутствуют батарейки, требующие периодической замены;
высокой скоростью отклика – после нажатия кнопки или запуска программы, команды выполняются моментально, без задержек, что избавляет жильцов от ожидания;
отсутствием рисков взлома системы.

Проводные системы рекомендуется устанавливать на этапе ремонта жилья, поскольку требуется прокладка и разводка кабеля. Для монтажа рекомендуется использовать щит (60х150 см). Из-за сложности проекта и схемы расположения приборов ремонтные и монтажные работы целесообразно доверить мастерам. Это позволит избежать ошибок и сохранить дорогостоящую аппаратуру.

Беспроводные

Беспроводная смарт-система уступает в надежности проводной, поскольку ее нормальное функционирование напрямую зависит от качества связи. На ухудшение сигнала способны влиять:

мобильные телефоны и электроприборы, создающие радиопомехи;
материал, из которого изготовлены стены квартиры или дома:
аккумуляторные батарейки, которые быстро выходят из строя и требуют регулярной замены.

Ознакомившись с вариантами смарт-систем в зависимости от типа подключения, стоит обратить внимание и на конструкции, классифицирующиеся по принципу работы

Централизованная

Благодаря наличию большого количества выходов, к контроллеру можно подключать различную аппаратуру в зависимости от выбранного сценария и его сложности. Несмотря на популярность централизованного способа управления умным домом, система имеет ряд существенных недостатков:

Зависимость от человека, то есть программиста. Если связь с ним будет утеряна, придется искать другого специалиста и перепрограммировать систему.
Выбор качественного контроллера. Если логический модуль выйдет из строя, система полностью перестанет функционировать.
Высокая стоимость . Она включает не только затраты на оборудование и соединительные элементы, но также на использование услуг программиста.

Шлюз

Что ж, первая вещь с чего начинается умный дом — это хаб. Он входит в стартовый пакет, где помимо самого Wi-Fi шлюза кристаллообразной формы также имеется умная розетка + главный выключатель с функциями «Я дома / Я вне дома».

Этот хаб может управлять до 100 устройствами. Вся система работает по протоколу Zigbee. Это означает, что каждое проводное устройство увеличивает зону действия всей сети.

При отсутствии WiFi вся система продолжает работать как обычная электрика, что также является большим плюсом системы, то есть устройства прекрасно коннектятся друг с другом напрямую, минуя шлюз или роутер и вы не будете зависеть от интернета.

Шлюз будет устанавливаться в обычную монтажную коробку, как розетка, и сверху он декорируется белой накладкой, благодаря чему вся конструкция выглядит стильно и цельно. Мне очень нравится.

Розетка, понятное дело, умная, её максимальный ток аналогичен обычным розеткам — 16А. Помимо управления ею через приложение, она, во-первых, защищена от перегруза, так что можно использовать с ней любую технику, а во-вторых она измеряет потребление электроэнергии.

Главный выключатель может быть установлен в абсолютно любом месте, но логичнее это сделать возле входной двери. Он крепится либо в коробку на винты, либо на комплектный двусторонний скотч и работает от батарейки CR2032, которой хватает на 8 лет по информации от производителей батареек, но по факту зависит от интенсивности использования. Думаю, на 5 лет точно хватит. Менять батарейку раз в 5 лет, это вообще не проблема. Зато можно куда угодно его прикрепить и у меня уже есть на этот счет интересная идея. Но, повторюсь, устанавливать девайсы будем во второй части.

Что делает главный выключатель? Запускает набор главных сценариев, которые вы настроите. Ну, допустим, банально выключение всех световых приборов, когда вы уходите из дома. Таким образом не надо будет бегать по дому, проверяя везде ли выключен свет.

Давайте посмотрим дальше, на другие устройства экосистемы умного дома Legrand.

Охрана дома

Покидая дом, поставьте его на охрану и вы будете уведомлены о срабатывании определённого сценария — открытие дверей, разбитие стекла, проникновение в помещение.

При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.

Функция – имитация присутствия животных отпугнет случайного воришку, при нажатии на кнопку звонка в квартире раздастся грозный лай собаки.

Если Вы опасаетесь вторжения непрошенных гостей, то тревожная кнопка позволит сообщить без видимых внешних проявлений Вашим доверенным лицам, которые могут что-то предпринять, о «нестандартной» ситуации в Вашем доме. В данном случае размещение тревожных кнопок в доме надо заранее продумать и разместить из вблизи двери на полу, в санузле или на самой двери, чтобы иметь возможность незаметно ее нажать.

Заключение

Умный дом повышает комфорт жизни, но требует массу времени и главная проблема превращается в Хобби, получаешь умный дом головного мозга. Сейчас все стабильно работает, а ты сидишь и думаешь а может еще какой датчик куда поставить и чего-то автоматизировать. Плюс главный риск когда все работает хорошо все классно, но в процессе отладки или сбоев у вашей семьи должно быть терпение и готовность к определенным трудностям, сколько раз за эти пол года я слышал от супруги, что как я достал с этой автоматизацией, когда в туалете или в ванной отключался свет, пока все отладил. Ну и самое главное должно быть физическое дублирование выключателями.

Что такое умный дом: принцип работы и устройство + создание проекта и советы по сборке