«Умный дом» понятие достаточно ёмкое. По сути, это комплекс мероприятий и систем, обеспечивающих комфортные условия быта для проживающих в нём жителей и повышение степени их безопасности. Причём, безопасность имеется в виду не только и не столько от криминала, но и от техногенных причин. Что же такое «Умный дом», чем интересна и как работает эта система – будем разбираться вместе с вами в нашем обзоре.

Что такое умный дом
Система «Умный дом» создана для жилища, в качестве которого можно рассматривать и большой многоквартирный дом, и индивидуальный коттедж, и отдельную квартиру, и даже отдельную комнату
ФОТО: videoinspector.ru

Функциональная структура

Систему «Умный дом» удобно представить в виде трёх структур: функциональная, техническая и структура математического (программного) обеспечения.

Функциональная структура предполагает указание на перечень задач, которые должна решать система, и на связь между этими задачами.

Техническая структура показывает, какие группы технических средств использованы при создании системы
Техническая структура показывает, какие группы технических средств использованы при создании системы
ФОТО: vityaz-sss.ru

Структура математического и программного обеспечения даёт представление о математических моделях объекта управления в целом и его составных частей.

В максимальном варианте интеллектуальная автоматизированная система управления должна выполнять следующие функции:

  • управлять инженерными системами жилища: отопления и вентиляции, водоснабжения, освещения;
  • управлять обеспечением комфорта, для чего: поддерживать комфортную климатическую обстановку, требуемый по месту и времени уровень освещённости, включать и выключать в разных точках квартиры аудио и ТВ-технику;
  • обеспечивать охрану жилья от несанкционированного и криминального проникновения, от техногенных неприятностей;
  • помогать в решении экономических задач, например, напоминать в нужное время о необходимости платежей и готовить платёжные документы.

В разных конкретных ситуациях эти функции могут выполняться не в полном объёме и не в полной номенклатуре. Всё определяется Техническим заданием на систему, согласованным с заказчиком.

Техническая структура

В технической структуре следует выделить следующие основные группы средств:

  • средства сбора информации (датчики);
  • средства обработки информации (вычислительная техника и управляющие контроллеры);
  • устройства исполнения команд (исполнительные механизмы);
  • приборы для представления информации (различные информационные и сигнальные экраны и табло);
  • средства дистанционного управления (пульты и клавиатуры).

Выбор конкретных технических устройств определяется поставленной задачей, наличием изделий на рынке, предпочтениями заказчика и разработчика системы, экономическими соображениями.

Существенным моментом в современной системе «Умный дом» является то, что она строится на базе средств вычислительной техники, объединённых информационной шиной
Существенным моментом в современной системе «Умный дом» является то, что она строится на базе средств вычислительной техники, объединённых информационной шиной
ФОТО: strojka-gid.ru

Наибольшее распространение у создателей умного дома в последние годы получила технология KNX. Международная ассоциация KNX объединяет такие известные бренды, как SiemensGiraABBBerkerJung, Schneider Electric. Она насчитывает в своём составе более 350 компаний.

К сведению! Ассоциация выработала стандарты для протокола шины и основных электрических и конструктивных характеристик устройств. Стандартизация позволяет с наименьшими трудозатратами собирать систему из продукции различных производителей. В случае ремонта или модернизации системы не возникает проблем с приобретением нового оборудования.

Система многоуровневая иерархическая. На самом нижнем «полевом» уровне находятся устройства – датчики, исполнительные механизмы. Нижний уровень собирает информацию и отправляет её наверх, верхний уровень информацию обрабатывает, формирует команды и отправляет их вниз.

Архитектура системы распределённая – «дерево», «линейная» или «звезда». Локальные шины обслуживают группы задач. На одну линию шины можно вешать до 64 устройств. Линия шины с устройствами является сегментом системы. Для обеспечения энергетической надёжности каждая линия имеет свой источник питания.

Четыре сегмента объединяются в линии, а 15 линий образуют область (зону). До 15 областей можно объединить в систему. Всего в системе в максимальном варианте может быть объединено около 58000 устройств
Четыре сегмента объединяются в линии, а 15 линий образуют область (зону). До 15 областей можно объединить в систему. Всего в системе в максимальном варианте может быть объединено около 58000 устройств
ФОТО: postroysia.ru

Естественно, такой максимальный вариант нужен для большого административного здания. В жилом многоквартирном доме можно построить для каждой квартиры автономные системы, которые передают ограниченный объём информации в центральную диспетчерскую. Оптимальный подход к проектированию заключается в привязке относительно автономных систем к строительному или функциональному плану здания. Каждый этаж или каждая квартира имеют свою систему управления. Потоки информации объединяются в центральной диспетчерской, а управление происходит в границах функциональной единицы. Реализуется структурный принцип – централизация информации, распределение управления.

Обзор интеллектуальных систем управления

В последнем десятилетии двадцатого века создатели систем автоматического и автоматизированного управления обратили свои взоры и свои усилия на создание интеллектуальных систем управления. Тому были объективные причины. Объекты для автоматизации становились всё более сложными, с большим трудом поддавались классическому математическому описанию. А вычислительная техника становилась всё более мощной и быстродействующей. Потребности технологий и возможности компьютерщиков привели к возникновению интеллектуальных систем управления.

Их суть в создании методов управления при отсутствии явной причинно-следственной связи между действиями и последствиями. Автоматика должна мыслить не дифференциальными уравнениями, а логически, перебирая различные комбинации причин и следствий. И принимать наиболее разумное решение. Для этого используется математический аппарат нечёткой логики, нейросети и другие подобные инструменты. А вычислительная техника стала способной в разумное время обрабатывать информацию и формировать управляющие воздействия.

Внутреннее и уличное освещение

Правильное, с точки зрения бытовой и медицинской, освещение является непременным атрибутом нормальной жизни. В быту требуется столько света, сколько легко воспринимается глазами. Медицинские требования освещённости предъявляются к рабочему месту. А экономика требует, чтобы свет не горел там, где он никому не нужен, так как расход электроэнергии надо оплачивать.

Существующие технические решения способны выполнять эти требования. Во-первых, жилое помещение оснащается светильниками разной мощности, а сами светильники оптимально распределяются в пространстве жилья.  Например, в большом доме в подъезде устанавливаются источники света переменной мощности. В отсутствии людей они светят вполсилы, не тратя лишнюю энергию. Когда в подъезд входит человек, датчик движения фиксирует его появление, передаёт сигнал в систему, и та включает полное освещение.

Таймер отсчитывает время, необходимое человеку для спокойного перехода в другую зону. После этого снова включается экономный режим. Полный свет загорается в другой зоне
Таймер отсчитывает время, необходимое человеку для спокойного перехода в другую зону. После этого снова включается экономный режим. Полный свет загорается в другой зоне
ФОТО: avatars.mds.yandex.net

Тот же принцип переключения освещённости действует и в квартире. Датчики движения включают свет там, где появился человек. Имеется возможность отключить автоматику и перейти на традиционный ручной режим включения и выключения света. На рабочем столе стоит источник с традиционным выключателем.

В зонах, где освещение требуется постоянно, оно включается по сигналу от датчика освещённости.

Управление уличным освещением имеет смысл только в том случае, если речь идёт об индивидуальном доме. Тогда приходится освещать обязательную часть придомовой территории. Свет включается по сигналу от датчика освещённости, то есть, с наступлением темноты.

Статья по теме:

Что такое умный дом - какие возможности из будущего доступны нам уже сегодняДатчик движения для включения света: разновидности, принцип действия, выбор, установка, методы детекции, критерии правильного выбора, лучшие производители, самостоятельная установка — читайте в нашей публикации.

Отопление и водоснабжение

Инженерные системы отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции и кондиционирования в больших зданиях являются общими. В сельской местности – в особняках, коттеджах, сельских домах эти системы, если и существуют, имеют значительно меньшие размеры.

В городе теплоснабжение, в основном, центральное. Это означает, что тепло вырабатывается на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) или районных тепловых станциях (РТС), в виде горячей воды поступает в городскую сеть, затем через центральные тепловые пункты (ЦТП) поступает в индивидуальные тепловые пункты (ИТП) зданий и отсюда идёт к потребителям на этажи и в квартиры.

Администрацию зданий интересуют общие показатели и их соответствие утверждённым нормативам. Обитателей конкретных помещений заботит комфорт там, где они находятся. Система «Умный дом» способна удовлетворить требования обеих групп
Администрацию зданий интересуют общие показатели и их соответствие утверждённым нормативам. Обитателей конкретных помещений заботит комфорт там, где они находятся. Система «Умный дом» способна удовлетворить требования обеих групп
ФОТО: youtube.com

Подсистема управления тепловым пунктом здания («АСР тепло») следит за температурами в контрольных точках здания. Если здание современной постройки, то вертикальные трубопроводы по секциям дома и горизонтальные трубопроводы по этажам оборудованы регулирующими клапанами или задвижками. В зависимости от степени несоответствия реальной температуры в контрольной точке заданному значению, система автоматического регулирования (АСР) добавляет или уменьшает расход теплоносителя (горячей воды). В зданиях старой постройки эту задачу решать сложнее, там недостаточно регулирующих органов.

В квартирах и в отдельных комнатах изменение температуры выполняется индивидуальными регуляторами, смонтированными непосредственно на отопительных батареях. Система «Умный дом» может по индивидуальной программе менять задание для каждой комнаты, например, по временной программе или по телефонному звонку. Так обеспечивается экономия оплат расходуемого тепла – пустое помещение зря не обогревается.

Участие автоматики в системе водоснабжения сводится, в основном, к контролю несанкционированных аварийных протечек. В потенциально опасных местах размещаются датчики протечки, информация от которых через систему формирует команду на аварийное полное отключение воды от квартиры.

Датчик защиты от протечек
Датчик защиты от протечек
ФОТО: youtube.com

Если вода течёт от соседа сверху, система сможет отключить водопроводный стояк, сообщив об этом в аварийную службу и хозяину квартиры.

Автоматизированное срабатывание системы перекрытия кранов
Автоматизированное срабатывание системы перекрытия кранов
ФОТО: youtube.com

Вентиляция и кондиционирование

Вентиляторы и кондиционеры могут быть как индивидуальными – квартирными, так и общего пользования – общедомовыми. В первом случае за их включением и выключением следит локальная подсистема «Умная квартира». Включает и выключает их либо по программе, либо по ситуации, либо по дистанционным командам. Во втором случае команды формирует узел общедомовой системы.

Шторы, рольставни и жалюзи

Почти в любой квартире на окнах висят шторы или жалюзи, а на первых этажах окна могут быть оборудованы рольставнями. Закрывают и открывают их хозяева по своему усмотрению, обычно вечером и утром, или при выходе из дома и возвращении. Эту работу тоже можно поручить автоматике. Только для этого нужно установить механизмы перемещения штор и ставень. Заложенная в систему программа учтёт вкусы и настроения хозяев.

Вариант управления шторой. Систему можно настроить на автоматическое открывание и закрывание
Вариант управления шторой. Систему можно настроить на автоматическое открывание и закрывание
ФОТО: youtube.com

Энергопотребление и источники резервного электропитания

В современном доме почти все предметы быта потребляют электроэнергию. Но не все из них оборудованы автоматическими выключателями. Забывчивость приводит к лишним платежам за электричество. А некоторые не выключенные приборы (утюг, паяльник) могут стать причиной пожара. Автоматический контроль наличия включённой нагрузки при покидании квартиры является одной из полезнейших функций обеспечения безопасности. Пока всё не будет выключено, помещение не будет принято на охрану.

В автономных зданиях в сельской местности нередки случаи отключения централизованного электропитания. В административных зданиях городского типа часто существуют требования по обеспечению непрерывности электроснабжения. Наличие резервной установки дизель-генератор с автоматическим включением резерва решает эту задачу.

Контроль утечек воды и газа, аварийного состояния электричества

От аварийных протечек и утечек не застрахован никто. Про защиту от протечек воды написано выше. Утечки газа приводят к более тяжёлым, даже трагическим последствиям. Газ не пахнет, обнаружить протечку сложно. Искра при включении электричества на кухне приведёт к взрыву. Известно много случаев обрушения секций домов по этой причине.

В кухнях, оборудованных газовыми плитами, устанавливают датчики, чувствительные к наличию малой концентрации газа в воздухе. Сигнал о протечке поступает в систему, формируется команда на перекрытие подачи газа. Естественно, на газопроводе должен стоять кран с электроприводом.

Распределение видео и аудиопотоков

Одна из интереснейших функций умного дома, относящаяся к повышению комфортности жизни, это управление включением видео и аудиоаппаратуры и выбор соответствующих программ в каждой точке квартиры. Источником сигнала может служить и специальный сервер, на котором хранятся любимые программы, и телевизор, и радиоприёмник, и даже смартфон. Колонки могут быть переносными и встроенными в стену или в мебель. Система МУЛЬТИРУМ позволяет со специального пульта программировать звук и картинку на любой экран и на любую колонку.

Пульт управления системой МУЛЬТИРУМ
Пульт управления системой МУЛЬТИРУМ
ФОТО: mimismart.ru

Видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализация

Система «Умный дом» должна обеспечивать безопасность проживающих в доме людей и от криминала, и от технических аварийных ситуаций.

Для загородной постройки актуальна подсистема видеонаблюдения за периметром своей территории, входными воротами и дверями. Несанкционированное проникновение посторонних вызывает срабатывание охранной сигнализации и передачу информации хозяину и в специальные службы.

Пожарная сигнализация выполнена на базе датчиков обнаружения дыма и пламени и автоматических огнетушителей. При обнаружении опасности, система включает автоматическое пожаротушение, передаёт информацию хозяину и в специализированную пожарную охрану.

Ворота и шлагбаумы

Управление воротами и шлагбаумами системно связано с видеонаблюдением и охранной сигнализацией. Когда к дому подъезжает машина с известным номером, или водитель имеет запрограммированный пропуск, шлагбаум или ворота автоматически откроются. Факт проезда машины с номером фиксируется в компьютерном журнале.

Автополив зелёных насаждений

На даче полезно организовать автоматическое включение поливальных устройств в саду и в огороде. Программа может работать по временному графику, а интеллектуальная система может в этот график вносить коррективы по метеорологическим условиям – в дождь поливать не надо.

Автополив на даче
Автополив на даче
ФОТО: zgorod-nn.ru

Командный пункт и удалённый мониторинг

Распределённая автоматизированная система управления процессами в доме обязательно имеет центральный пост управления. Это не значит, что надо выделить специальное помещение с аппаратурой. Это структурное понятие, реализованное на выделенном вычислительном устройстве. Контакт с ним у пользователей происходит по проводным и радиоканалам связи. Для этого у пользователей имеются переносные радиопульты. В центральном ядре системы ведётся журнал всех событий и команд от пользователей. Отсюда же идёт передача необходимой информации хозяевам и спецслужбам аварийной помощи.

Пульт управления системой
Пульт управления системой
ФОТО: mimismart.ru

Ведущие производители

Можно обозначить два вида деятельности в сфере «Умный дом». Большое количество фирм производят десятки наименований приборов и устройств, которые потом интегрируются в систему. И есть фирмы-интеграторы, которые разрабатывают проект, согласовывают его с заказчиком, приобретают и монтируют оборудование, проводят наладку и испытания системы. Среди и тех, и других есть организации с заслуженным авторитетом, а есть просто желающие заработать на модном товаре. В десятку наиболее надёжных поставщиков системы «под ключ», по одной из версий опроса общественности, входят следующие компании:

  1. AMAZON.
  2. APPLE.
  3. GOOGLE.
  4. CONTROL4.
  5. FIBARO.
  6. XIAOMI.
  7. REDMOND.
  8. WULIAN SMART HOME.
  9. AJAX.
  10. BROADLINK.

Популярные готовые комплекты «Умный дом»

Приводятся варианты готовых комплектов оборудования для сборки системы.

Комплект «Простой Умный Дом»

Базовый и доступный каждому для самостоятельного монтажа и наладки комплект оборудования и программного обеспечения маломасштабной системы для управления светом с функциями охранной сигнализации. Управление осуществляется с обычных настенных выключателей или планшетного компьютера (iPad, iPhone, Android).

Комплект построен на основе управляющего программно-логического контроллера EasyHome PLC
Комплект построен на основе управляющего программно-логического контроллера EasyHome PLC
ФОТО: avto-matica.ru

Система допускает возможность расширения и модернизации системы. Стоимость оборудования и программного обеспечения 59000 рублей.

Комплект «Стандартный Умный Дом»

Стандартная базовая система для небольшого дома или квартиры 1-4 комнаты. Имеет функции управления светом, охранной сигнализации. Управление осуществляется с обычных настенных выключателей или планшетного компьютера (iPad, iPhone, Android). Включает всё необходимое оборудование и программное обеспечение. В основе системы контроллер EasyHomePLC (Россия). Возможно расширение системы.

Стоимость оборудования и программного обеспечения 155 000 рублей
Стоимость оборудования и программного обеспечения 155 000 рублей
ФОТО: avto-matica.ru

Комплект «Профессиональный Умный Дом»

Комплект системы для управления светом, шторами, функции охранной сигнализации. Имеется возможность расширения комплектации для добавления дополнительных функций в систему. Управление осуществляется с обычных настенных выключателей или планшетного компьютера (iPad, iPhone, Android). Комплект содержит всё необходимое для сборки оборудование и программное обеспечение. Система строится на промышленном контроллере Beckhoff (производство Германия).

Стоимость оборудования и программного обеспечения 495000 рублей.

Заключение

Превращение своего жилища или офиса в умный дом является увлекательным и полезным занятием. Материальные и трудовые затраты окупятся тем комфортом и безопасностью, которые появятся после монтажа.

А если вы хотите подробнее изучить комплектацию стандартного комплекса умного дома – посмотрите это видео.

 

Предыдущая
Будущее рядомБезопасный дом: 5 цифровых технологий для собственного спокойствия
Следующая
Будущее рядомЧто могут современные системы умного дома, особенности технологии
ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:
ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО: