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):
- Микроклимат (отопление, вентиляция и кондиционирование);
- Электроснабжение (освещение и т.п.);
- Вода и водоотведение (очистка, распределение и контроль);
- Безопасность (пожарная и охранная сигнализации, видеонаблюдение);
- Мультимедиа и бытовая техника.
Совмещение этих основных составляющих и преобразовывает жилище в современную систему с высокой степенью автоматизации процессов управления различным инженерным оборудованием.
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).
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.
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.
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.
для оформления заявки на оборудованиеВыводы
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.
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.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 7 770
