Насоси «Грундфос»

«Умный дом»: основные компоненты системы и примеры их внедрения

С. Дейнеко

Возросшие требования по экономии ресурсов и к комфорту в повседневной жизни привели к появлению такой системы как «умный дом». Основная причина очевидна – на отопление, электроэнергию и потребление воды приходится около 85% всех энергозатрат. Однако, в ходе развития систем, кроме поддержания комфортной температуры в помещениях, они стали «обрастать» все новыми функциями, такими как охранные, противопожарные, развлекательные. Рассмотрим в комплексе современный «умный дом»

Системы «умный дом» появились в ответ на запросы потребителей об экономии энергоносителей и их рационального использования. И поскольку основная доля затрат приходится на поддержание необходимой температуры воздуха в помещениях, то комплекс устройств по его контролю лежит в основе всех компонентов
«умного дома». Конечно, чем больше жилая площадь и количество помещений, тем будут более эффективными мероприятия в рамках организации «умного дома».
Законодателями моды в данном направлении, прежде всего, являются производители термостатов для систем отопления, вентиляции и кондиционирования. К ним уже могут подключаться другие элементы, тем самым расширяя функциональные возможности. В соответствии с современными трендами их может быть достаточно много.

Оборудование для «умного дома» (рис. 1) можно условно разделить на несколько основных направлений (линеек):

  1. Микроклимат (отопление, вентиляция и кондиционирование);
  2. Электроснабжение (освещение и т.п.);
  3. Вода и водоотведение (очистка, распределение и контроль);
  4. Безопасность (пожарная и охранная сигнализации, видеонаблюдение);
  5. Мультимедиа и бытовая техника.

Совмещение этих основных составляющих и преобразовывает жилище в современную систему с высокой степенью автоматизации процессов управления различным инженерным оборудованием.

Изображение система управления умный дом Рис. 1. Пример системы «умного дома»:
1. Центральный пульт управления охранной системой и системой видеонаблюдения. 2. Мобильное приложение. 3. Портал абонента для настройки, проверки и сервиса систем. 4. Внутренние и наружные камеры наблюдения, детекторы звука и движения, защита периметра. 5. Термостаты, управление системами нагрева и охлаждения, кнопки вызова служб экстренного реагирования. 6. Увлажнение и осушение воздуха, системы управления качеством воздуха, системы фильтрации воды. 7. Системы предупреждения о наличии СО, дыма и пожара, управление источниками тепла. 8. Системы предупреждения о наличии воды и угрозе замораживания, управление системой ГВС

На данный момент существует два основных направления, по которому пошли производители компонентов «умного дома».

Первый – поставка оборудования только от одного производителя. Учитывая разнонаправленность систем, таких компаний довольно немного. Производители всего спектра оборудования выпускают в основном свое оригинальное программное обеспечение, к которому можно подключить только их продукцию и поддерживают функционирование этого оборудования собственными силами. От уровня поддержки зависит то, как долго системы будут нормально функционировать и то, как часто будут обновляться продукты и их функциональные возможности. В перспективе может возникнуть ситуация, когда компания свернет данное направления бизнеса, переориентируясь на выпуск другого оборудования, прекратит поддержку и отключит серверы.

Перепрограммировать оборудование будет невозможно и придется его менять.

Учитывая такие риски, более перспективным выглядит направление, по которому пошла другая, большая часть производителей. В расчет было взято то, что определяющим фактором так или иначе является привязка всех элементов «умного дома» к «главному пульту управления» – смартфону. Тем более, что крупнейшие производители операционных систем для мобильных устройств связи – Android и IOS (Apple) – создали приложения, открытые для использования всеми производителями оборудования для «умного дома». Это, соответственно, Google Home и Apple Home Kit. Учитывая популярность систем в ближайшей перспективе маловероятно исчезновение данного направления бизнеса. Использование данных приложений выглядит надежнее и удобнее. Тем более, что системы постоянно совершенствуются. К примеру, не так давно появилась возможность голосового управления с помощью ассистентов Amazon Alexa и Ok Google.

Привязка оборудования к специализированным приложениям дает возможность специализации и унификации. Большинство крупных мировых производителей предлагают несколько элементов системы. И все они, как правило, поддерживают присоединение как к Google Home, так и Apple Home Kit. Данная совместимость, которая отображается на упаковке и в паспорте оборудования, дает возможность выбора различных вариантов подключения.

Рассмотрим оборудование по направлениям, из которых состоит современный «умный дом».

«Умный дом»: климатическое оборудование (HVAC)

Базовыми элементами систем управления микроклиматом являются центральные термостаты (рис. 2), которые могут управлять либо каким-то конкретным оборудованием (установкой), либо имеют возможность многозонного управления, то есть многофункциональны. Например, речь может идти об одновременном поддержании температуры воздуха на разных уровнях в нескольких помещениях, управлением системой ГВС и источником тепла. При этом, здание условно разделяется на зоны (отдельные помещения) с различными, в соответствие с их предназначением, температурными параметрами. В отсутствии жильцов или в ночное время с помощью термостатов происходит переключение в энергоэффективный (экономный) режим, что позволяет значительно увеличить экономию энергоресурсов (до 40% от первоначального потребления).

Зображення система отопления умный дом Рис. 2. Термостат для «умного дома»

Следующий уровень системы управления климатом – подчиненное оборудование в виде контроллеров, дополнительных комнатных термостатов, и исполнительных устройств для управления подачей теплоносителя в радиаторы, водяные «теплые полы» и т.п. С помощью этого оборудования также возможно регулировать работу центральных кондиционеров или локальных систем кондиционирования, фанкойлов, «холодных потолков» или стен. В качестве примера базового компонента для «умного дома» можно привести адаптивный Wi-Fi термостат с геолокацией Т6 (бренд – Honeywell Home). Это уже не просто программируемый недельный термостат, а «интеллектуальное» устройство, которое удовлетворит пожелания потребителя. Особенность состоит в так называемом самообучении и адаптации. Устройство подстраивает свою работу под особенности здания, в котором оно установлено, а также при работе учитывает прогноз погоды, используя метеослужбу.

Адаптация происходит автоматически путем настройки под графики работы. К примеру, если сегодня утром температура воздуха на улице была около 0°С, а завтра по прогнозу минус 5 °С, то термостат «понимает», что для достижения комфортной температуры в помещении необходимо включить обогрев раньше. Если обычный программируемый термостат будет включаться в одно и то же время независимо от температуры наружного воздуха, то адаптивный учитывает прогноз погоды и ориентируется на изменения температуры воздуха в помещении в предыдущие дни, постоянно корректируя время включения системы, например, котла.

Адаптация под особенности здания необходима, поскольку различные материалы строительных конструкций (дерево, кирпич, сендвич-панели или пеноблок) отличаются по теплопроводности, что влияет на изменение температуры внутреннего воздуха в зависимости от изменения погодных условий. Адаптивный термостат также это учитывает за счет функции самообучения. Ему необходимо несколько суток, чтобы проанализировать и подстроить свою работу под то помещение, в котором он установлен.

Термостаты позволяют не обогревать без надобности (или не охлаждать помещение), если в доме никого нет. Например, если жилец задерживается на рабочем месте, то, благодаря работе системы геолокации, установленной на смартфоне, термостат (или система управления в целом) «видит», что он еще далеко, и не готовит помещение к его приходу. Как только пользователь пересекает определенный установленный им радиус и приближается к дому, в тот час активируются все функции «умного дома». Таким образом, к возвращению домой достигается необходимая температура, тем самым повышается комфорт и более рационально используются энергоресурсы.

Включить или отключить термостат можно как вручную, нажав на экран термостата, так и дистанционно со смартфона. Если связь утеряна, например, пропал сигнал Wi-Fi, это событие отображается в сервисных сообщениях системы «умного дома».

Термостаты Т6 (бренд – Honeywell Home) предлагаются в проводном и беспроводном вариантах.

«Умный дом»: электрическое освещение

Современные системы «умного дома» предусматривают возможность управления электрическим освещением в зависимости от степени наружной и внутренней освещенности, пожеланий жильцов или по необходимости. Ведь и днем может возникнуть потребность включать и отключать освещение в отдельных помещениях. Можно запрограммировать графики включения и отключения по времени суток, а можно – по датчикам движения и освещенности. В этом случае функционирование осветительных приборов будет связано с присутствием людей или необходимостью освещения помещений.

Управление может осуществляться также с помощью видеокамер, которые распознают лицо того, кто заходит и, «зная» его предпочтения, регулирует определенный уровень освещения. Если в помещении несколько человек, то уровень светового потока может быть автоматически повышен.

Регулирование освещения (как и микроклимата) тесно связаны в системе «умного дома» с управлением шторами или роллетами. Ведь, если открыть их на окнах с солнечной стороны в жаркий солнечный день, то это существенно увеличивает нагрузку на системы вентиляции и кондиционирования. В этом случае для поддержания комфортной температуры необходимо будет подавать в помещение воздух с более низкой температурой. И, наоборот, при опускании роллет или закрытии штор, система увеличивает температуру подаваемого воздуха.

Система «умного дома» позволяет контролировать освещение всего здания полностью. Кроме того, можно проверить и отключать осветительные приборы на расстоянии, не возвращаясь домой, если потребитель в спешке забыл это сделать, например, перед отправлением в длительный отпуск.

«Умный дом»: водоснабжение

Задачи в сфере водоснабжения, которые может выполнять система «умного дома», включают подготовку воды (в том числе, механическую и химическую очистку) до необходимого качества. При этом есть возможность вывода напоминаний о необходимости периодического планового сервисного обслуживания фильтрующего оборудования (замена картриджей или промывки). Это можно сравнить с тем, как бортовой компьютер современного автомобиля выдает сведения о необходимости замены моторного масла.

Следующий этап после подготовки воды – ее распределение. Для контроля расхода по точкам разбора используют устройства учета. Они позволяют выяснить, сколько воды уходит на те или иные нужды: слив унитаза, ванну, душ или мытье посуды. В самом простом случае это может быть механический водомер с подключением к системе «умного дома» (через коммуникационную шину или встроенный Wi-Fi модуль), а в более сложном варианте может использоваться система мониторинга распределения воды в системе.

Таким образом, можно контролировать на экране смартфона объем потребленной воды. Вплоть до каждой точки и конкретного времени суток. Это позволяет более грамотно подобрать эффективные мероприятия по энергосбережению, нежели в ситуации, когда известен только общий расход за месяц. Таким образом, обеспечивается экономия за счет использования данных мониторинга.

Кроме того, системы «умного дома» позволяют фиксировать утечки воды и перекрывать ее в аварийных ситуациях. В качестве примера такого устройства можно привести детектор наличия воды и защиты от затопления WLD (бренд – Honeywell Home, рис. 3). Это устройство, у которого есть возможность контролировать температуру, влажность и появление воды в помещении. Первые два параметра измеряются посредством встроенных датчиков. Последний выявляется благодаря кабелю, который укладывается в местах вероятного затекания воды в случае протечки (систем водоснабжения, канализации или водяного отопления). Кабель чувствителен по всей длине. Его стандартная протяженность – 1,2 м, но есть возможность удлинения до 150 м. Кабель рассчитан на длительную эксплуатацию. После погружения в воду его достаточно насухо протереть и разложить вновь.

Изображение оборудование для системы умный дом Рис. 3. Детектор протечек с датчиками температуры и влажности

Устройство оснащено динамиком сигнализации о протечке с громкостью звука 90 дБ. Работает автономно на 3 стандартных элементах питания типа АА до 2 лет. Кроме того, сигнал посылается на смартфон пользователя или доверенного лица (например, представителя обслуживающей организации или аварийной службы).

Сигнализатор характеризуется универсальностью: он рассчитан не только на внутренние комнаты, но и топочные, подвальные помещения, в том числе и холодные. Контроль температуры и влажности позволяет избежать в них конденсации. Для этого можно со смартфона выставить коридор значений влажности и температуры, при достижении нижнего порога которого (например, + 5°С) будет поступать сигнал о проблеме. Это как косвенное подтверждение того, что дома, к примеру, отключено отопление, либо открыты двери или окна. Таким образом, система будет оповещать об опасности размораживания труб.

Опрос измерений может быть настроен на периодичность 2-3 раза в сутки, например, каждые 8 часов. При этом в памяти устройства будет сохраняться история – график изменения влажности и температуры за определенный период времени.

При использовании сигнализатора желательно иметь дистанционно управляемое устройство для отключения воды, если никого нет дома.

Схожие системы обнаружения утечек и обесточивания применяются для газоснабжения. Особенно это актуально в домах, где «голубое» топливо используется не только для приготовления пищи, а и для автономного горячего водоснабжения и отопления.

«Умный дом»: безопасность

Системы безопасности могут оповещать жильцов «умного дома» об опасности пожара, наличии угарного газа и т.п. Не только светозвуковой сигнализацией, а и путем отправки соответствующего оповещения на смартфон, на каком бы расстоянии они не находились. А функция автоматического перекрытия подачи топлива сводит к минимуму риски возгорания или взрыва.

От взлома и несанкционированного проникновения своевременно могут сигнализировать датчики открытия окон и дверей, ворот, разбития стекла и т.п., которые являются элементами охранной сигнализации, а также автоматическое включение камеры домофона, при нажатии на дверной звонок, чтобы в режиме реального времени увидеть, кто подошел к вашей входной двери. А видеокамеры, подключенные к системам видеонаблюдения и контроля периметра позволяют получать картинку о происходящем вокруг дома.

«Умный дом»: мультимедиа

С помощью встроенных видеокамер есть возможность контролировать ситуацию в различных помещениях дома. Это не означает, что пользователь должен постоянно следить за работой камер, как это принято на пультах охраны в офисных и торгово-развлекательных центрах или на производстве. Вовсе нет. Современные устройства обладают «интеллектом» и могут реагировать на события. Например, включаться с помощью датчиков движения или при срабатывании датчика открытия окна, появления звука. При этом камера начнет транслировать картинку происходящего на смартфон. В соответствие с этим владелец может при необходимости тут же вызвать наряд полиции. Кнопка вызова для удобства и повышения оперативности реакции уже может быть вмонтирована в интерфейс приложения «умного дома».

Среди устройств мультимедиа, созданных для таких систем, можно выделить бытовую видеокамеру Honeywell Home С1 (рис. 4). Это уже не просто оборудование для трансляции и записи изображения. Его задачи – наблюдение и контроль за помещением. Для этого предусмотрены несколько режимов работы: постоянный или автоматический, «Геолокация», «Событие» (реакция на звук или движение). Камера позволяет общаться дистанционно, поскольку в ней встроен микрофон и динамик. При этом, средством связи на другом конце «виртуального провода» может быть все тот же смартфон. Его пользователь будет видеть картинку и слышать голос собеседника. Таким образом удобно присматривать за малень ким ребенком во время отсутствия рядом какого-то из взрослых или ночью.

Изображение видеокамера для умного дома Рис. 4. Камера контроля и наблюдения

Угол обзора камеры С1 достаточно широкий – 135°. На передаваемой картинке на экране смартфона возможно выбрать отдельные зоны, которые необходимо контролировать, например, только входную дверь. При этом камера будет автоматически включаться при ее открытии; когда, соответственно, сработает встроенный датчик движения. Его порог чувствительности отрегулирован таким образом, чтобы не реагировать на домашних животных или, например, работающий вентилятор. Это, в свою очередь, позволяет не отвлекать пользователя ложными вызовами.

Камера взаимосвязана с другими устройствами «умного дома». Так, датчик звука автоматически включает камеру, когда, к примеру, подается сигнал об утечке газа или наличии угарного газа от соответствующих детекторов.

В темное время суток камера способна работать в инфракрасном диапазоне, при этом дальность действия составляет около 9 м.

Естественно, в таких устройствах есть возможность просматривать в любой момент видео с камер онлайн, а также сохранять записи в архиве на флеш-карте памяти или в облачном хранилище в сети Интернет (с передачей данных через Wi-Fi). Видеофайлы сохраняются в формате HD (с разрешением 720 p) в виде роликов длительностью по 30 секунд. SD-карта памяти характеризуется емкостью 8 ГБ и может использоваться в качестве резервной при временном отсутствии подключения к Интернет. Информация на ней зашифрована и просмотреть ее на другом устройстве невозможно.

«Умный дом»: построение и настройка

Начать создавать систему «умного дома» можно с малого. Например, с главного – управления климатом. Затем уже совершенствовать и расширять возможности системы, добавляя управление водоснабжением, освещением и т.д. Так проще и логичнее. Один-два раза выполнив какой-либо процесс настройки, в дальнейшем, поняв алгоритм работы, пользователю уже будет несложно задавать параметры работы и управлять системой.

Интерфейс приложений для «умного дома» достаточно дружелюбный. Как правило, действия подаются в виде интуитивно понятных значков, иконок, пиктограмм и т.п. В то же время, осуществлять настройку лучше с планшета с удобным размером экрана.

Строить поэтапно «умный дом» удобно с той точки зрения, что многие элементы системы созданы по беспроводной технологии подключения. Это существенно упрощает и удешевляет монтаж.

По большому счету, в системе есть два устройства – управления и исполнения, – которые «привязаны» к смартфону. Устройство управления устанавливается на стол или монтируется на стену; устройство исполнения – по месту его применения. Например, если это сервопривод клапана перекрытия воды для автоматической защиты от затопления, то необходима его установка на трубопроводе.

Выводы

Системы «умного дома» предоставляют поль- зователю широчайшие возможности по организации энергоэффективного, комфортного и безопасного жилья. Они могут адаптироваться, самообучаться, изучать пристрастия жильца и действовать в соответствии с ними. Например, включать в определенное время любимый телеканал с сериалом или даже автоматически заказывать недостающие продукты в холодильник. Системой можно управлять голосом (рис. 5). Таким образом фантастика кинофильмов недавнего прошлого становится реальностью.

Изображение система управления умный дом Рис. 5. Голосовое управление

В то же время, надо понимать основной принцип работы – смартфон не управляет напрямую системами, например, отоплением (котлом или насосом). Подается команда на соответствующее устройство: термостат или контроллер. И они уже управляют системой. В этом смысле «умный дом» является надстройкой, позволяющей облегчить жизнь пользователю и создать комфортные условия для жизни. Ведь при использовании современной автоматики ему уже не так важно, какая температура на выходе из котла в тот или иной момент или часы работы котла. Система сама их определяет с учетом принципов энергосбережения и комфортности. Пользователь же может не отвлекаться на «мелочи», а заниматься более важными и интересными для себя делами.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Просмотрено: 2 702

Вас может заинтересовать:



Оставьте комментарий

Telegram