Текст книги "«Умный» дом XXI века"

«Умный» дом XXI века
Андрей Дементьев

© Андрей Дементьев, 2016

© Александр Лопатин, дизайн обложки, 2016

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Мы живем в удивительное время. Времени на воплощение самой смелой мечты требуется все меньше и меньше. Технологии умного дома, которые зародились много лет назад, долгое время считались чем-то фантастическим или безумно дорогим удовольствием. Благодаря современным технологиям и развитию интеллекта компьютерных систем и домашней электроники создавать умные дома стало просто, безопасно и совсем недорого. Автоматизация любого дома или квартиры увеличивает рыночную стоимость вашего дома, и это достаточно веский аргумент, чтобы задуматься об автоматизации. А возможность создать в вашем доме систему искусственного интеллекта и получить в помощь Джарвиса, как у Тони Старка, – это ваш шаг в будущее, которое уже наступило!

Современная система автоматизации может быть адаптирована, чтобы соответствовать вашему образу жизни, не наоборот. Профессионал или вы сами в состоянии настроить систему точно в соответствии с вашими потребностями. Возможность управлять всеми электронными системами вашего дома от одной общей системы управления может сделать вашу домашнюю жизнь более приятной, чувствовать себя лучше и сохранять энергию для действительно важных дел. Необходимо только выбрать систему, которая удовлетворит всем требованиям вашего домашнего хозяйства и будет расти, и развиваться вместе с вами.

Данная книга описывает общие требования к построению системы домашней автоматизации. Она рассчитана на широкий круг лиц и не содержит технических деталей, понятных только специалисту. В нашей стране «умные» дома и «умные» квартиры пока не являются распространенным явлением, хотя во многих других странах домашняя автоматизация стала общепринятым явлением. Надеюсь, что чтение книги даст вам необходимую информацию, и вы захотите внедрять новые технологии не только путем покупки IPhone 6S, но и другими способами.

Книга содержит множество идей, которые вы можете реализовать с помощью решений любого производителя и не содержит структурных схем, перечня информации и иной технической информации. В отличие от многих других книг, в данной книге не содержится детальной технической информации о многочисленных решениях различных производителей. Эта информация легко может быть найдена в сети Интернет, кроме того, она очень быстро устаревает. Также в книге не делается попытка сделать выбор о том, какая система на сегодняшний день самая лучшая и обладает оптимальными характеристиками цена/качество. Такого ответа для систем автоматизации не существует в принципе. Этот выбор каждый человек должен сделать самостоятельно, исходя из собственного понимания удобства, комфорта и понятия «разумной» цены.

Необходимо учитывать только одну важную вещь. Уровень системы автоматизации определяется не брендом производителя, а архитектурой системы и алгоритмами, заложенными в программное обеспечение. Чем более интеллектуальным будет программное обеспечение, чем в большей степени оно будет способно к обучению и настройке, тем больший результат вы получите. Ну а получить только дом, в котором лампочки включаются по датчику движению, это ведь совсем не тот результат, к которому нужно стремится.

Если вы планируете проведение ремонта в вашем доме, то, прочитав эту книгу, вы сможете предусмотреть мероприятия, выполнение которых позволит в будущем внедрить систему умного дома. Это как минимум снизит ваши затраты и время.

В приложении вы найдете пример технического задания на создание системы умного дома в вашем доме или квартире. Заполнив эту форму и отправив ее любому интегратору, вы сможете получить грубую оценку стоимости вашего умного дома.

Если у вас возникнут вопросы, вы можете их задать автору книги по электронной почте [битая ссылка] [email protected]. Также на сайте http://ehome96.ru можно найти множество другой информации, которая вам понадобиться при создании умного дома.

Приятного вам чтения уважаемый читатель, и я искренне надеюсь, что прочитав эту книгу вы сможете приступить к созданию дома вашей мечты.

1. Преимущества «умного дома»

Разные люди абсолютно по разному приходят к мысли о том, что в новой или существующей квартире необходимо установить систему домашней автоматизации. Некоторыми движет желание использовать самые современные новинки, другие хотят удивить своих гостей. А часть людей объективно рассматривает преимущества «умного дома». Давайте рассмотрим, что же дает установка систем автоматизации.

1. Автоматизация позволяет экономить. Это относится к эффективности инженерных систем дома и вашего домашнего хозяйства. Система автоматизации в состоянии управлять множеством устройств одним нажатием кнопки, может контролировать термостаты и выключить свет там, где он не нужен, или там где вы его забыли выключить. Вы тратите меньше электроэнергии и газа, если он используется для отопления, и таким образом сохраняете ресурсы планеты для ваших потомков.

Автоматизировав полив своего участка, контролируя влажность почвы и температуру на улице, вы сможете экономить воду и электроэнергию. Эффективная система позволяет использовать оптимальный источник энергии в каждом конкретном случае, например использовать для нагрева воды котел, солнечный коллектор или тепловой насос. Однако, не следует считать, что система автоматизации благодаря экономии электроэнергии полностью окупится. Это происходит далеко не для всех домов.

2. Автоматизированный дом более удобный. Вы будете в состоянии контролировать и управлять всеми типами электронных устройств (освещение, отопление и кондиционирование, аудио и видеооборудование, моторизованные приводы, система безопасности, и т.д.) с экрана смартфона или планшета. Одного только удобства достаточно, чтобы вдохновить много людей автоматизировать свой дом. И это круто! Вы можете показать своим друзьям, как со своего IPad вы легко управляете различными инженерными системами. А ваша девушка будет в полном восторге, когда вы приведете ее к себе домой, а система управления автоматически активирует сценарий «Романтический вечер», распознав наличие двух людей в прихожей и сопоставив с вечерним временем и повышенной активностью в социальных сетях.

3. Автоматизация создает комфорт. Благодаря способности активно контролировать и управлять различными электронными элементами, система автоматизации гарантирует максимальный комфорт. Вся окружающая среда – от управления светом и поддержание оптимальной температуры, до воспроизведения вашей любимой музыки и выдачи сводной информации на LCD панели вашего дома управляется системой управления, которая постепенно обучается вашему образу жизни. Вы получаете помощника, который всегда заботиться о вас и пытается превзойти ваши ожидания.

4. Автоматизация увеличивает безопасность вас и вашего дома. Домашняя система автоматизации помогает предотвратить потенциально плохие вещи, позволяя вам контролировать дом удаленно с помощью смартфонов и других устройств. Вы можете управлять домом даже тогда, когда вы находитесь очень далеко. Система также может контролировать состояние и местоположение жильцов и типовые сценарии их поведения. Например, вы можете для вашей пожилой бабушки настроить систему управления так, что если с ней что-то случится, ей станет плохо в доме (не дай Бог, конечно), то система управления сможет подать тревогу и уведомить членов семьи. Начните с безопасности. Много систем безопасности обладают основными функциями системы домашней автоматизации. Безопасность всегда важна, кроме того, вы сможете постепенно приучить жителей вашего дома использовать современные технологии.

2. Требования к системе автоматизации

На рынке автоматизации зданий и создании умных домов работает огромное количество как крупных, так и мелких компании. Большинство систем созданы профессионалами и обладают огромными возможностями, но есть некоторые особенности, которые сделают ваше взаимодействие с системой более приятной и простой. Эти требования необходимо учитывать при выборе системы, либо отдельного оборудования для автоматизации.

Совместимость

Красота системы автоматизации заключается в способности связать разнообразные электронные устройства таким образом, что они могут работать как единая система. Заставить эти устройства работать вместе может быть как простой, так сложной задачей, в зависимости от «открытости» системы автоматизации. Чем более открыта система, тем легче будет обучить устройства управления светом, термостаты, аудио/видеооборудование, устройства безопасности и другую электронику общаться друг с другом.

Чтобы обеспечить совместимость между различными электронными устройствами, изготовители домашних систем автоматизации часто формируют партнерства для возможности создания устройств, совместимых с продукцией другого изготовителя. Это позволяет гарантировать, что их продукты могут беспрепятственно общаться с большим разнообразием других систем. Также изготовители автоматизации поддерживают совместимость путем использования в своих системах коммуникационных решений, основанных на технологических стандартах. Например, много изготовителей включили технологию управления через Z-Wave в свои продукты автоматизации, таким образом, устройства могут легко общаться между собой и с совместимыми продуктами другого производителя.

Чем больше вариантов взаимодействия поддерживает устройство, тем больше выбора вы будете иметь как потребитель. Это позволяет инсталляторам выбирать лучшие продукты для своих клиентов, а вам получать надежные и недорогие решения.

Удаленный доступ.

Возможности удаленного доступа позволяют вам контролировать среду своего дома и изменять параметры настройки света, термостата и иных механизмов с вашего ноутбука, планшета или мобильного телефона через сеть Интернет. Удаленный контроль чаще всего является услугой, которую изготовители оборудования или установщики системы предоставляют бесплатно. Удаленный доступ также позволяет вашему инсталлятору обслуживать вашу систему, без необходимости посещения вашего дома, что является всегда более дешевым вариантом для инсталлятора и более удобно для жильцов дома.

Использование IP технологий.

Использование IP протокола уже давно стало международным стандартом. Изготовители могут обеспечить вертикальную и горизонтальную расширяемость, спроектировав системы таким образом, чтобы обеспечивать коммуникации на общем сетевом протоколе, например IP. Еще одним трендом стал выпуск беспроводных продуктов, которые могут общаться через существующую домашнюю сеть Wi-Fi.

Кроме того, на базе IP технологий сейчас построено множество других сервисов. Например, многие люди активно используют Skype для совершения телефонных и видеозвонков. Программная телефонная станция Asterisk, о которой дальше пойдет речь в книге, также использует IP протокол для передачи голоса.

Программное обеспечение.

Интерфейсы, которые реализуются на сенсорных экранах, мобильных телефонах и планшетах очень часто выглядят очень впечатляюще, но есть скрытая часть, которая определяет возможности вашей системы. Программное обеспечение – это основа любой системы автоматизации, начиная от детской игрушки и заканчивая современной атомной станцией. Чем более сложное программное обеспечение, тем больше система может сделать, и тем более правильно и точно она будет выполнять свои функции. Поскольку технологии постоянно меняются, программное обеспечение должно также обновляться. Прежде чем вы купите программное обеспечение для управления своим домом, вы должны быть уверенными в том, что изготовитель будет в будущем выпускать обновления программного обеспечения.

Различные интерфейсы управления.

Есть много различных способов, которыми вы можете управлять электронными системами в своем доме: нажимая кнопки переносной или установленной на стене клавиатуры, касаясь красочных символов портативной панели или двигая палец на экране вашего телефона или планшета. Вполне возможно, что в некоторых случаях лучшим вариантом является установка обычного выключателя. В зависимости от вашей семьи, бюджета и предпочтений, вы хотели бы использовать множество различных способов управления, поэтому удостоверьтесь, что изготовитель автоматизации предлагает широкий выбор пользовательских интерфейсов. В данной книге под интерфейсом будем считать любой из доступных способов управления домом: планшет, мобильный телефон, приложение для Windows/Mac, Web-интерфейс, кнопочные и сенсорные панели, а также обычные выключатели.

Дополнительные требования.

Никому, за исключением отдельных случаев, не нравится быть подопытным кроликом, поэтому выберите систему автоматизации с приличным списком внедрений. То же самое касается исполнителей, которые будут устанавливать систему в вашем доме. В некоторых случаях вы можете позволить себе установить абсолютно новую систему, поскольку обычно в таких системах есть масса новых и полезных возможностей, но люди, которые ее разрабатывали, должны быть профессионалами в своем деле.

Раньше считалось, что хорошие изготовители систем домашней автоматизации должны создать сильную торговую сеть, предлагая образование, обучение и поддержку многочисленных дилеров в различных географических областях. Однако сейчас это не так важно, поскольку большая часть квалифицированной работы может быть выполнена удаленно. Для потребителей важно иметь больше чем одного дилера, чтобы была возможность выбора.

Чтобы защитить себя от случайностей, связанных с тем, что конкретный дилер перестанет существовать на рынке, обязательно потребуйте, чтобы он сообщил все необходимые пароли и ключи доступа к оборудованию вашего проекта и передал всю исполнительную документацию. Тогда вы сможете, в случае возникновения такой необходимости, легко передать обслуживание или модернизацию вашего дома другой организации.

Одна из самых горячих тем в современном мире – это энергосбережение. Системы автоматизации могут помочь сохранить энергию, полностью выключив электронные устройства, либо переведя их в режим максимальной экономии электроэнергии. Обязательно учитывайте экономичность оборудования и системы в целом перед ее покупкой. Вы можете сэкономить часть средств в магазине, но за годы эксплуатации потратите гораздо больше на электроэнергию.

При этом важно понимать, что помимо расхода электроэнергии в спящем режиме важен коэффициент полезного действия (вспомните школьный курс физики) устройства при работе в основном режиме. Очень часто продукция одинаковая по назначению, но разная по стоимости, имеет разный КПД и тратит электроэнергию, а значит и ваши деньги на нагрев окружающего воздуха, а потом вы тратите еще большие деньги, чтобы охладить помещение.

Все всегда задаются вопросом, что происходит с автоматизированным домом, когда система управления вдруг «зависнет»? И что будет потом, когда система перезапустится? Если у системы автоматизации есть соответствующая резервная защита и архитектура системы построена таким образом, что отказ одной подсистемы никак не сказывается на работе другой, то вам не нужно волноваться об этих рисках. Просто задайте эти вопросы разработчику системы и послушайте, какие технические решения он использовал, чтобы исключить подобные ситуации и какой алгоритм работы в аварийном режиме функционирования системы.

Сделай сам

Возможность установить домашние системы автоматизации самостоятельно является очень важным фактором. Рынок изобилует системами автоматизации, которые домовладельцы могут установить сами. Это результат развития технологий и создания облачных решений, которые сделали автоматизацию доступной для людей, которые не могли или не хотели платить профессионалу, чтобы установить систему. Кроме того, подобные системы любят приобретать люди, которым нравится что-то делать своими руками, а с подобными решениями у них есть чем заняться в выходные. Однако во многих случаях установку домашней системы автоматизации лучше доверить профессионалу, поскольку для многих сложных систем работы по монтажу, настройке и программированию системы требуются специальные знания (напряжение свыше 100 вольт опасно), которые чаще всего отсутствуют у обычного человека. Кроме того, для больших домов, в которых автоматизируются много систем, необходимо наличие проекта на систему домашней автоматизации, иначе ее последующая модернизация может стать просто невыносимой.

3. Элементы системы автоматизации

Системы автоматизации небольшой квартиры, промышленного предприятия, офисного здания или умного дома строятся на основе общих подходов, основанных на использовании определенных базовых элементов. Каждая система автоматизации состоит из датчиков, устройств обработки, анализа и хранения информации и исполнительных механизмов. В вашем доме будет множество подобных устройства, так давайте более подробно рассмотрим их, чтобы хотя бы знать, как каждая «коробочка» называется.

Датчики

Датчиками называют устройства, регистрирующие факт возникновения какое-либо события и преобразующие это событие в электрический сигнал. В умном доме чаще всего применяются следующие виды датчиков:

Датчик движения – устройство, обнаруживающее движение в определенном участке пространства. Чаще всего применяются пассивные датчики движения (PIR), принцип действия которых основан на измерении фоновой температуры. Такие датчики выпускаются множеством компаний. При выборе датчиков движения учитывайте наличие домашних животных, поскольку некоторые датчики могут реагировать не только на человека, но и на вашу любимую кошку.

Датчики измерения температуры, давления и влажности воздуха. Это следующий вид датчиков, который очень часто используется в системах управления климатом умного дома. Они используют различные способы измерения и интерфейсы подключения, но достаточно дешевы, и могут быть установлены в каждой комнате.

Датчик освещенности предназначен для измерения уровня освещенности. Чаще всего он используется в системах управления освещения для автоматического включения света в темное время. Но и вы можете его использовать, если захотите узнать, наступила ли уже ночь или все еще день, хотя большинство систем управления определяют математическим способом время восхода и захода солнца, исходя из географических координат и времени.

Датчики разбития стекла чаще всего используются в системах безопасности. Они реагируют на звук разбившегося стекла и кратковременный звук, недоступный уху человека, который возникает при прогибе стекла.

Датчики измерения качества воздуха – это целая группа датчиков, которая измеряет уровень оксида углерода CO в воздухе, содержание метана, наличие дыма, уровень запыленности. Такие датчики могут использоваться для системы безопасности и пожарной сигнализации, а также систем вентиляции. Ну а датчик, измеряющий уровень алкоголя в воздухе, который вы выдыхаете, может в некоторых случаях заблокировать открытие дверей гаража. Вы можете использовать самые различные датчики подобного типа, однако учитываете, что многие из них стоят достаточно дорого.

В системах управления умного дома могут применяться датчики и других типов, например, датчики утечки воды, открытия дверей, охраны периметра. Все зависит от ваших требований и желания получить всестороннюю информацию о том, что происходит в вашем доме и его окрестностях.

Контроллеры

Вся обработанная информация, которую собрали датчики, должна быть, как то обработана, проанализирована, и на ее основании должны быть выполнены какие-либо действия. Всей обработкой информации в системе умного дома занимаются контроллерами, панели управления или персональные компьютеры. На рынке доступно огромное количество контроллеров зарубежного производства. В некоторых случаях вы можете использовать и продукцию отечественного товаропроизводителя.

Ключевым параметром контроллера является его быстродействие. Именно от этого параметра зависит скорость реакции на события, а значит и сложность алгоритмов, используемых для их анализа. Быстродействие контроллера оказывает прямое влияние на его скорость и потребляемую мощность. Требуемую производительность контроллера можно рассчитать, однако в домашней автоматизации это, как правило, не делается, и выбирается контроллер с большим запасом.

Еще одним важной характеристикой контроллера является его надежность. Есть достаточно сложные методики анализа надежности, но для целей домашней автоматизации ее можно объяснить следующим образом. Надежность – это вероятность того, что контроллер будет неожиданно перезагружен, и ваша программа начнет исполняться сначала (все замки станут открытыми, свет включен и т.д.). На надежность контроллера оказывает влияние качество изготовления, температурный режим работы, отсутствие, либо наоборот наличие дефектов программного обеспечения, качество и стабильность источника питания, электромагнитные помехи. Кроме того, сама архитектура системы умного дома очень сильно влияет на надежность работы. Например, неправильно проложенные кабели, либо неверные режимы работы могут приводить к «падению» даже самого совершенного устройства.