Умный дом: системы автоматизации жилых помещений и зданий. Автоматизация инженерных систем в доме или как я обучал дом уму-разуму Автоматизированные системы управления для дома

Написал он его в ответ на многочисленные просьбы рассказать о своем видении того, как должен выглядеть "умный дом".

Идеальная автоматизация дома

Люди часто спрашивают меня, о моем видении Home Assistant (буквально, домашний помощник, далее НА). Прежде чем описать куда хотим дойти с НА, я должен сначала поговорить о том, как домашняя автоматизация должна выглядеть в моем идеальном мире. Это будет целью этого поста. Я не собираюсь фокусироваться на протоколах, сетях или конкретных контроллерах умного дома. Это все детали реализации. Вместо этого, этот пост будет сфокусирован на том, что действительно важно: взаимодействии между человеком и его домом.

Вы не должны адаптироваться под технологии

Когда люди начинают пользоваться домашней автоматизацией, они всегда начинают с управления: возможность контролировать устройства новыми способами, с использованием телефона или компьютера. Они верят, что будущее наступило, и их приложение на телефоне станет пультом управления их жизни. Они сфокусированы только на том что получают, но не на том что теряют. Вы устанавливаете несколько "умных" лампочек и, внезапно, лишаетесь возможности пользоваться выключателями в стене. Когда вы приходите домой ночью, вы вынуждены доставать свой телефон, открывать приложение, дожидаетесь пока оно соединится с домашней сетью и, наконец, получаете возможность включить свет.

Да, вы можете решить эту проблему настроив обнаружение вашего присутствия, но что если в вашем телефоне сел аккумулятор? Вам придется все равно воспользоваться выключателем.

Если вы вдруг обнаруживаете, что использование ваших новых умных устройств стало обременительным, то вы испытаете чувство, что технологии домашней автоматизации не оправдали ваших надежд. Ваш свет должен работать как с выключателем (или кнопкой) при входе в комнату, так и с использованием метода определения присутствия. Честно говоря, врядли существуют более или менее адекватные решения для управления освещением с вашего телефона, кроме как в демонстрационных целях.

Вы не единственный пользователь умного дома

Люди склонны забывать, что они не одни живут в доме. Как разработчик решений в своем доме, вы восторгаетесь возможностями, которые вы получаете, но вы игнорируете недостатки. Шансы того, что другие люди в вашем доме увлечены другими вещами и хотят заниматься своими делами - очень велики.

Это означает, что все что вы автоматизируете, должно работать безупречно. Если вам удается достичь 90% успеха задуманного, у вас остается 10% вероятность провала. Например вы настроили плавное затухание света в гостиной, когда вы начинаете смотреть фильм или сериал. Но в действительности это работает, только если все члены семьи садятся смотреть кино.

Ограничивайте влияние псевдо-полезностей и негативного влияния

Когда вы создаете новый сценарий, вы всегда должны сначала подумать о том, какие последствия будут если он не сработает? Все умные системы состоят из разных устройств, созданных разными производителями, которые общаются между собой на разных протоколах: иногда все идет не так. И вы должны сделать все от вас зависящее, чтобы минимизировать негативное влияние если все пойдет не так как задумывалось. В идеале, устройства должны стать "глупыми" и начать работать так, как они работали до автоматизации. Например лампы Philips Hue работают как обычные лампочки, если пользоваться простым выключателем в стене и не подключать их к системе управления. Если все становится хуже при неполадках в системе, те люди, с которыми вы живете - восстанут. Например неполадки с термостатом Nest, который из-за логической ошибки в своей прошивке, вдруг перестал отапливать дом. Ужас.

Идеальное приложение - отсутствие приложения

Умный дом должен сочетаться с вашим ритмом жизни, а не заменять его. Для большинства устройств, не существует более быстрого управления, чем то, которым вы уже ими управляете. В большинстве случаев, лучшее приложение - это его отсутствие. Единственный интерфейс, который может быть более удобным или доступным для вас и ваших гостей любого возраста - это голосовой интерфейс. Производители уже реализовали его, и наиболее крупные из них, сфокусировались именно на нем. Возьмем к примеру Apple: единственный способ контролировать голосом ваши устройства в HomeKit - это Siri. Amazon пошел дальше, и создал Amazon Echo, который постоянно слушает все что происходит через подключенные микрофоны. Я ожидаю, что еще больше компаний присоединятся к этой тенденции в 2016м.

Голосовой интерфейс тоже не идеален. Скорость с которой вы можете подавать команды - низкая, потому что вам нужно ждать реакции. Также существует проблема с пониманием команд, распознаванием акцентов и зависимости от облачных сервисов для обработки вашего голоса. Я считаю, что все проблемы кроме первой, в конечном итоге будут решены.

Однако это не означает что для приложений нет места в вашей жизни, оно определенно есть. Они прекрасно подходят для проверки состояния вашего дома, когда вас в нем нет или для развлечений, когда вы удаленно зажигаете свет, когда к вам в гости приходят дети.

Ваша система должна работать внутри дома, а не в облаке.

Облачные сервисы - настоящая магия. Где-то в мире, есть компьютеры, которые собирают все данные, которые генерирует ваш дом, проверяют их на правильность и отправляют команды назад когда это необходимо. Облачные сервисы будут обновляться со временем, чтобы стать лучше и удобнее. Но пока это не так. Есть множество причин, по которым ваш дом может потерять соединение с облачными сервисами. Интернет может перестать работать, или обновление установилось с ошибкой, или серверы в облаке сломались.

Когда это произойдет, ваш дом должен быть в состоянии функционировать нормально. Не стоит использовать облачные сервисы для создания домашней автоматизации, а вот для расширения их функциональности - вполне. Таким образом вы избежите проблем, которые могут случиться, когда например упал Amazon AWS и Amazon Echo перестал работать.

Это было написано 2.5 года назад, но на сегодня, рынок технологий не сильно продвинулся в формировании основной идеологии построения систем домашней автоматизации. Да они стали умнее, да голосовое управление стало лучше, но основ того, как должен выглядеть умный дом - до сих пор особо не сформировано.

Почему все маркетинговые модели построены на том, что моргает или светится? Потому что это Вау-фактор . Но суть автоматизации совершенно в другом. Она должна решать проблемные вопросы вашей жизни. То есть если то, что может быть автоматизировано становится проще нежели делать это вручную - тогда это дельная цель.

Давайте разберем на примерах. Вот берем умные розетки. Фактически, они нужны для того, чтобы включать нечто, что в основном выключено, и только тогда, когда это действительно необходимо. То есть мы должны сначала разобраться в этой ситуации и понять, когда и что нам необходимо, и насколько действительно нам нужно автоматизировать сей процесс. Причем на это выдумывание ситуаций, иногда уходит значительно больше средств и ресурсов, чем если бы мы просто подошли к этому устройству и включили его.

Или возьмем например умные лампочки. Особенно с RGB цветом. В принципе умные лампочки были придуманы для того, чтобы либо зонировать освещение если это необходимо, но в основном они требуются тогда, когда нет возможности управлять проводными лампочками так, как нам хочется, ввиду невозможности переделать старую электропроводку под новые требования. К тому же есть немало случаев, когда на этапе ремонта, делаются всякие ниши с подсветкой вазочек, которые планируются размещаться в них, и по факту эта подсветка включается пару раз, а потом не используется вообще. Ну или цветные лампочки, или диодные ленты, которые устанавливаются иногда с переделкой потолка, а потом используется как демонстрация "прикольной фишки" но никакой полезной нагрузки не несет. Большинство людей же не заморачиваеться о том, как влияет цвет освещения на эмоциональный фон или биоритмы. Многие даже не знают что освещение на это в принципе влияет. И что по идее, освещение можно использовать в целях релаксации или наоборот чтобы взбодриться. Но нет, вау-фактор - рулит.

А ведь основной целью умных процессов в доме, является решение действительно серьезных проблем. Ну например организация вентиляции помещений в которых мы живем. Ведь всем известно, что новые технологии позволяют сделать квартиру или дом практически изолированными от внешней среды. Новые окна, средства тепло и влагоизоляции позволяют сделать квартиру практически непроницаемой. Но при этом, например в зимний период, люди не задумываются что воздух необходимо увлажнять, и что необходимая комфортная влажность в квартире, должна быть в пределах 30-45% в зимнее время и 30-60% в летнее время. А что насчет уровня углекислого газа? Мы ведь часто даже не задумываемся о том, каким воздухом дышим. А есть например нормы и правила. Вот к примеру ГОСТ 30494-2011 гласит, что допустимые значения содержания углекислого газа измеряемого в единицах СО 2 * см /м (международное обозначение - ppm), должно находиться в пределах 600-1000ppm. Причем это допустимые значения. Хотя многие современные физиологи, утверждают что 1000 это уже не допустимое. Допустимым считаются значения 600-800ppm.

И вот это действительно важные аспекты вашей жизни. И для того чтобы в современном городе, с современными условиями жизни, достичь таких параметров, нужно использовать не одно устройство, а комплекс устройств вентиляции, кондиционирования, осушения и увлажнения. И достичь оптимальных параметров в ручном режиме практически невозможно.

И вот именно для этого и существуют домашние автоматизации. Которые действительно улучшают качество нашей жизни.

Или, например, существует множество споров относительно систем предотвращения протечек. Сейчас на рынке огромное количество датчиков протечки. Ну и какой от них толк, если стояк в квартире не перекрыть, а вам до дома ехать час? Конечно это хорошо, что вы об этом узнаете и возможно приедете домой раньше, чем соседи которых вы затапливаете перекроют своими силами стояк до вашего приезда (что врядли конечно, но возможно). И да, существует много автономных технических решений, которые умеют закрывать краны. Но многие почему-то хотят этим процессом управлять. То есть при создании системы защиты от протечек, они используют некий центральный контроллер умного дома. И не хотят использовать например автономные решения, которые на рынке есть, но не интегрируются пока в системы умного дома. Вопрос Зачем? Ведь основная задача - предотвратить затопление. Возможность закрыть или открыть кран по желанию - приятный бонус, но основная задача - закрыть кран и предотвратить потоп. Даже если вырубилось электричество, или завис контроллер умного дома, или в датчике села батарейка. Кран должен закрыться и все.

Поэтому мое личное мнение состоит в очень простых тезисах:

1. Слишком сложные автоматизации - вредят качеству вашей жизни, особенно если вы живете не одни
2. Надо упрощать сложное, и не стоит усложнять простое.
3. Автоматизации должны улучшать качество жизни, но не создавать проблем если они вдруг перестали работать.

Идеальная система автоматизации - должна быть интуитивно понятной. И не требовать курса обучения для того чтобы включить свет в ванной, и махать рукой или нажимать кнопку, чтобы обновить значение таймера, который автоматически выключает свет.... ну вы поняли....

Автоматизация инженерных систем в доме или как я обучал Дом уму-разуму

А началось все с 2012 года, когда я вдруг решил, что хватит жить в квартире - пора в дом переезжать.
Опущу подробности но через 6 мсц я въехал в новый дом. В течении этого времени читать форумы о том как правильно проводить те или иные инженерные коммуникации не было ни какого времени и делал все скорее по интуиции (имея за плечами некоторое образование в области радиоэлектроники).

К моменту, когда ко мне начало приходить осознание, что не плохо бы автоматизировать ряд подсистем в доме я уже имел:

2 котла Baxi Slim 1300in / Baxi Slim 1620 in. Котлы одноконтурные.
Бойлер косвенного нагрева Baxi Premier Plus 300 на 300 литров.
Контур отопления радиаторами. На каждом радиаторе установлены механические (биметаллические) термоголовки для локальной регулировки температуры.
Контур отопления "теплый пол"
Освещение в доме на 90% светодиодное. Сигнальные провода не проложены к выключателям, и кол-во защитных автоматов меньше чем комнат в доме.
Автоматические секционные ворота в гараже (в доме)
К установке на ближайшее время еще двое автоматических ворот
Помня прежние проблемы с подключением компов в квартире проложил 2000м UTP Cat5 (более 50 портов в общей сложности).
и много еще чего...

Началось все с того, что была необходимость правильно организовать подогрев воды ГВС в бойлере.
Для baxi есть возможность докупить погодную автоматику, которая в том числе имеет возможность работы с бойлерами косвенного нагрева.
Изучив возможности автоматики и поняв как и чем она управляет понял, что за предлагаемую цену можно купить более умную железку, на которой еще много чего можно организовать и более гибко в плане алгоритмов. Начались поиски возможных претендентов на звание "мозжечка" в доме. Начал изучать с adruino. Затем посмотрел на возможность использования ПК в качестве основного устройства... но все как-то не нравилось.
Тогда один из моих товарищей посоветовал мне обратить внимание на промышленные контроллеры. Изучив (конечно поверхностно) возможности различных ПЛК пришел к выводу, что это то, что мне нужно. Стандартные, промышленные протоколы, надежность и огромное количество периферии! Следующим шагом было необходимо выбрать подходящий для моих целей ПЛК. Пересмотрел довольно большое кол-во разных контроллеров. От некоторых просто слюньки текли но сидящая в глубине жаба не позволяла нажать кнопку "В корзину".

Можно конечно было написать ТЗ и отдать на исполнение в любую специализирующуюся фирму, но мне жутко хотелось сделать руками.

Набросав простейший алгоритм управления циркуляционными насосами, режимами работы котлов и ГВС приступил к исполнению.

В результате подключил к ПЛК термостат бойлера и вывел управление насосами и режимами работы котлов. В таком виде система проработала примерно пару месяцев.
Теперь вода подогревалась хорошо и отопление реагировало на изменение внешней температуры. Приоритет отдан ГВС. Если температура на улице падала ниже 15 градусов - включался контур подогрева теплых полов. Если температура опускалась ниже 13 градусов - включался контур радиаторов отопления.
Спустя некоторое время я понял, что в момент когда мы отсутствуем дома длительное время - греть воду в бойлере до 60 градусов нет смысла. Тогда был демонтирован термостат бойлера и вместо него установлено термосопротивление (pt1000). Приобретен модуль ввода аналоговых сигналов.

К дому не подведена центральная канализация и приходится пользоваться выгребной ямой. (Про септик в момент строительства я не знал).
Требовалось следить за уровнем в яме и при заполнении вызывать машину для откачки. Несколько раз в месяц заглядывал и затем надоело. Решено организовать индикацию.
Докупил кондуктометрический модуль ввода-вывода и по rs485 соединил с ПЛК. В выгребную яму опустил 4 электрода из нержавейки (общий, мин, средний и максимальный уровни). Дописал алгоритм обработки на ПЛК. Теперь ПЛК следил за уровнем.

Последнее редактирование модератором: 21.11.17

По поводу шкафа тут особая тема. Как известно аппетит приходит во время еды. Так вот тот шкаф, который я предполагал будет достаточен с большим запасом для моих хотелок... хм... через пару месяцев оказался слишком тесен. Часть проводов с датчиков пришлось заводить без клемных колодок прямо на модули ввода-вывода, что на мой взгляд крайне не правильно и не удобно. Сейчас система в процессе реорганизации. Появилось еще 2 шкафа, но гораздо больших размеров. На фото шкаф в котельной. В нем останутся 3 модуля ввода (аналогвых сигналов, и 2 дискретных ввода-вывода). Все остальное перекочует в другой шкаф, вместе с головным контроллером. Третий шкаф запланирован в непосредственной близости от электрошкафа в котором сосредоточены все автоматы/диф.автоматы и ввод 3Ф в дом. В последствии в этом шкафу планирую разместить средства мониторинга сети (3-фазный мультиметр)

а так же смонтировать систему ввода автоматического резерва на основе бензогенератора.
И возможно часть автоматов будет заменена на контакторы с целью управления частью контуров освещения. Либо как вариант установка оборудования X10 для точечным управлением осветительными приборами.

Провода не подписаны - да. Большая ошибка. Есть журнал в котором я все записал, но как показала практика это не очень удобно. Вы правы по поводу подписания проводов. В будущем добавлю надписи.
Автоматы ИЕК используются исключительно как включатели.

Последнее редактирование: 10.01.15

Кроме того предохранительный клапан установил после редуктора в систему водоснабжения (6 кг).
В приямок поместил дренажный насос и вывел его в канализацию. Дренажником управляет ПЛК через промежуточное реле.

На ворото стоит кнопка АВАРИЙНЫЙ СТОП, которая полностью отключает питание на привод. Когда машина в гараже она нажата и физически не возможно открыть ворота.

У меня машина в гараже практически не бывает. В исключительных случаях.
А кнопку аварийный СТОП я вывел на датчик калитки в воротах.
Т. е. когда калитка в секционных воротах не закрыта плотно, автоматика ворот блокируется и не дает движения. Кроме того в проеме установлены фотодатчики на случай если что-то оказалось под воротами.

Исполнительные реле только на дренажный насос. Все остальное на прямую к контактам ПЛК. Выходы релейные до 5А. Потребителей более 1 А подключенных нет.

Больше не нужно искать пульт или вставать с дивана, чтобы отрегулировать жалюзи. Контроллер домашней автоматизации решит все эти проблемы. Установка системы автоматизации улучшает систему обитания, заменяя некоторые телодвижения пультом, который в руках хозяина способен выполнить практически все пожелания, касающиеся управления. Система умный дом берет в подчинение все домашнее оборудование и по одному нажатию на пульт управления выполняет включение, выключение и другие функции.

Домашняя автоматизация – Умный дом

С каждым годом программа умный дом набирает все большую популярность, а трудолюбивые специалисты стараются улучшить ее и настроить ее на легкое управление. помогает дистанционно управлять шторами, светом, кондиционером и прочей техникой. Также, пульт управления может находиться как на стене в виде сенсорной панели или находиться в устройстве, например, IPod, IPad и прочих.

Управление домом посредством пульта – это то, что необходимо в каждом доме. Ведь так приятно просыпаться не под раздражающий звук будильника и от ярко светящего в глаза солнца, а от звуков природы, при этом в медленно наполняющейся светом комнате. Все ежедневные дела могут начинаться с любимой музыки, достаточно лишь внести соответствующие поправки в систему управления. С умным автоматизированным комплексом больше не нужно бегать по всему, выключая освещения и другие приспособления, достаточно, выходя из дома, нажать на сенсорную панель системы управления и все сделается за вас.

Умные системы автоматизации для дома

Такая система упрощает жизнь, предоставляя возможность управлять домом при помощи специального пульта. Автоматизированное управление домом позволяет на расстоянии:

• задавать определенные режимы освещению;
• придавать определенное положение шторам, жалюзи;
• включать и выключать кондиционер, теплоснабжение и другое оборудование.

Все, что нужно теперь находиться под рукой, в пределах досягаемости. Управление производиться посредством сенсорной панели, которая способна выполнять заданные работы любого приспособления ежедневно в определенное время. Таким образом, можно отрегулировать включение освещения или установить время работы кондиционера. В качестве пульта могут использоваться устройства, которые работают на платформе Android и выпущенные компанией Apple.

Преимуществ у системы домашней автоматизации масса. Они заключаются не только в удобстве управления домом, ведь такая система позволяет сэкономить на электроэнергии. За счет того, что освещение и другие приспособления будут работать в указанное время и столько, сколько это требуется для комфортного пребывания дома, можно забыть о постоянные переплаты. Все необходимые корректировки легко вводятся, поэтому работа системы может быть налажена на максимальное снижение потребления ресурсов. Установленная система предупреждения, сможет оповестить в случае неполадок или укажет на возможные сбои.

Система «умный дом» создана для максимального комфорта в квартире или частном доме. Полная или частичная автоматизация дома позволит забыть о больших счетах за электроэнергию и отопление, заставить бытовую технику работать без участия владельца и повысить эффективность охранной системы. Возможность управлять всем домом с одной панели или даже удаленно дает гарантию уюта в своем жилье. Возвращаясь домой, можно быть уверенным, что в помещении тепло, набрана горячая ванна, а робот-пылесос навел уборку без напоминаний. Все эти и многие другие функции доступны в системе «умный дом».

Возможности автоматизации

Уникальная система автоматизации дома позволяет не только добиться комфорта , но и сэкономить расходы на коммунальные услуги. Свет включается лишь при появлении человека, а отопление работает на полную мощность только в запрограммированное время или в присутствии владельца – это далеко не все, что может «умный дом».

Основные преимущества автоматизации:

1. В помещении всегда будет микроклимат, идеальный для владельца жилья. Температура воздуха, влажность и другие параметры поддерживаются постоянно или настраиваются в каждом помещении в определенное время. Это позволяет забыть о дискомфорте после пробуждения или раздражении по возвращению с работы.
2. Под контролем находится каждый объект, а управлять можно даже с большого расстояния. Настроив систему под себя, можно получать с утра горячий кофе с тостами без каких-либо усилий, наслаждаться сауной сразу после возвращения с работы, не ожидая ее нагрева, подогревать воду в бассейне не выходя из дома.
3. При возникновении любой неисправности, система не допустит включения объекта и отправит данные о поломке владельцу. Это позволяет избежать короткого замыкания и других неприятностей.

Постоянно совершенствующийся процесс производства позволяет установить систему в доме или квартире без проведения капитального ремонта. Всю систему проводки теперь заменят выключатели с радиодатчиками, которые и передают информацию в центр управления.

Затраты на систему «умный дом»

Установиться систему умный дом можно в любом помещении : в квартире, на даче, в частном доме или даже офисе. Автоматизировав место, в котором приходится находиться чаще всего, можно сэкономить много времени и не отвлекаться от важных дел по мелочам, вроде варки кофе.

Затраты зависят от многих факторов:

• тип системы и используемое оборудование;
• способ управления «умным домом»;
• количество бытовой техники и другие особенности помещения;
• площадь жилья и наличие придомовой территории.

Вполне логично, что автоматизация частного дома обойдется его владельцу гораздо дороже, чем установка системы в небольшой квартире. Это связано с тем, что свой дом часто содержит больше оборудования, система отопления индивидуальна.

Дополнительные расходы связаны с обслуживанием придомовой территории:

• часто необходимо видеонаблюдение, охрана распространяется не только на входную дверь и окна, а на всю площадь участка;
• требуется уход за садом, полив растений;
• баня или бассейн, подключенные к системе, также требуют дополнительных затрат.

Плюсов у автоматизации больше, а все расходы окупаются небольшими счетами от ресурсоснабжающих организаций и экономией времени, которое можно провести, занимаясь любимым делом.

Из чего складываются расходы

Стоимость готовой системы зависит от возможностей и фантазии владельца дома. Итоговая цена складывается из следующего:

1. Стоимости выбранного оборудования. Потребности людей в автоматизации жилья и офисов постоянно возрастает, поэтому производители стараются развиваться и выпускать новинки. Владелец дома или квартиры изначально должен решить, устроит ли его не самое современное, но бюджетное оборудование или хочется обустроить дом по последнему слову техники.
2. Готовая модель системы или индивидуальный подбор. Готовые системы включают ограниченный спектр возможностей, которые необходимы в каждом помещении. При желании автоматизировать дом до мельчайших деталей, потребуется индивидуальное проектирование, за которое придется доплатить.
3. Монтаж оборудования. Более старые и дешевые варианты требуют монтажа кабелей, поэтому их лучше устанавливать в процессе ремонта. В противном случае, после автоматизирования дома придется повторно клеить обои. Современное оборудование работает при помощи радиопередатчиков и не требует монтажа кабелей.
4. Установка программного обеспечения. Сложность зависит от выбранного способа управления. Бюджетные варианты, управляемые при помощи разных пультов, не так затратны, как обеспечение своего комфорта с единой сенсорной панелью или через компьютер.

Возможны и дополнительные расходы , связанные с нестандартым размещением инженерных сетей, которые придется обходить в процессе монтажа.

Простой вариант «умного дома» допускает самостоятельную его установку, при этом расходы будут значительно меньше. Минус у такого варианта один – контролировать он сможет не все процессы в доме, а только основные: свет, обогрев, закрытие штор в темное время суток. Это минимальный набор, некоторые производители предлагают более широкий спектр. Установка «под ключ» требует уверенности в своих умения, внимательности и аккуратности, поэтому при малейшем сомнении в результате следует доверить работу специалистам.

Итог автоматизации

Автоматизация своего дома или квартиры позволит освободить много времени , не отвлекаться на бытовые дела и наслаждаться полноценным отдыхом после работы. Затраты, которых требует приобретение и установка оборудования, быстро окупятся существенно уменьшенной суммой в счетах. Собственный комфорт и уверенность в том, что вся техника, осветительные и отопительные приборы работают исключительно в соответствии с пожеланиями владельца, не дадут сомневаться в правильности принятого решения.