Как устроить умный дом в квартире: полезные советы и готовые системы

“Умный дом”: комплект оборудования и как работает

Все устройства соединены друг с другом с помощью беспроводной связи. Например, устройства экосистемы Xiaomi связывается друг с другом с помощью ZigBee — простого и эффективного протокола, использующего свой радиоканал. Один из главных плюсов ZigBee (особенно версии 3.0) — низкое энергопотребление. Беспроводные модули почти всегда находятся в “спящем” режиме и практически не потребляют электричество, при этом пробуждаются практически молниеносно — всего за 15 миллисекунд. Покрытие распространяется на десятки метров, легко преодолевая стены и другие препятствия. 

Большинство систем “умных домов” работают по похожему принципу. Почти везде используется какой-то свой беспроводной протокол, обеспечивающий связь между устройствами. Wi-Fi тоже нужен, но, скорее, для подключения к соответствующему приложению, чтобы через него “дирижировать” всем этим технологическим оркестром. Исключение — бытовая техника, например, холодильники, телевизоры, кофеварки. В них для связи используются привычные Wi-Fi и Bluetooth. Всё потому, что часто подобными устройствами пользуются те, у кого нет “умного дома”, но они тоже хотят получать доступ к смарт-функциям. 

Но зачем вообще понадобился этот ZigBee, почему не обойтись привычными Wi-Fi и Bluetooth? Многие устройства вроде IP-камер или “умных замков” как раз так и работают. Но что вы будете делать, если интернет-соединение вдруг пропадёт? Тогда в случае какого-то происшествия датчики просто не сработают, а дом окажется в опасности. Конечно, такого допустить нельзя, поэтому и создали ZigBee. Протокол специально спроектирован для “умных” устройств и обеспечивает их работу в любых условиях.  

Хаб, или шлюз — главный координатор всех устройств, которые подключены в систему. Он выполняет роль связующего звена между хозяином и “умным домом”. 

Именно через хаб запускаются различные пользовательские сценарии. Например, вы уезжаете в отпуск. Устройства перекрывают воду (во избежание протечек), устанавливают энергосберегающий режим, активируют систему безопасности. Если бы не было хаба, вам пришлось по отдельности выставлять параметры для каждой из систем, что, согласитесь, долго и утомительно. Через шлюз всё становится гораздо проще: заходите в приложение, выбираете пользовательский сценарий и… всё. 

Или представьте, например, что случилась протечка. Если у вас установлен датчик протечек, он моментально её зафиксирует, передаст информацию в хаб, а тот перенаправит её в “умный кран”, чтобы он ограничил подачу воды. 

Если не брать крупную бытовую технику, то все устройства “умного дома” условно можно разделить на датчики и актуаторы. Датчики измеряют физические параметры (температура, влажность, движение), актуаторы — управляют другими устройствами, воздействуя на них физически или через специальные сигналы. К актуаторам, например, относятся разнообразные реле, выключатели, “умные” розетки и так далее. 

Регулировка температуры

Для регулировки температуры нужен интеллектуальный термодатчик, кондиционер и обогреватель. Последние два могут быть с поддержкой «умного» управления или без нее, рассмотрим оба варианта.

Кондиционер Haier

(Фото: Rubetek.com)

Если же у вас старый кондиционер или обогреватель и менять его ради «умного» управления вы не хотите, можно воспользоваться одним из двух способов. В случае с кондиционером подойдет подключенный к беспроводной сети пульт, который может имитировать сигнал пульта кондиционера и управлять им дистанционно. С помощью такого пульта можно без проблем сделать кондиционер частью «умного» дома.

Умный пульт «Яндекса»

(Фото: «Яндекс»)

Для обогревателей можно использовать «умную» розетку, задав простую логику: «если температура опускается ниже 20 ºC, то розетка включает обогреватель, если поднимается выше 25 ºC — выключает». Перед ее использованием нужно убедиться, что розетка рассчитана на мощность обогревателя.

«Умная» розетка Rubetek

(Фото: Rubetek.com)

Регулировка температуры может также пригодиться, если требуется заранее охладить или нагреть комнату, например перед возвращением домой с работы. В этом случае можно включить кондиционер или обогреватель со смартфона заранее. Или привязать их включение к местоположению смартфона в заданном промежутке времени.

Безопасность

В блок «безопасность» входят гаджеты двух типов. Первые следят за несанкционированным входом в жилье, а вторые — за непредвиденными аварийными ситуациями.

Чтобы избежать возможной утечки газа, протечки воды или задымления, стоит установить соответствующие датчики на кухню или в ванную — тогда при прорыве воды или загазованности в помещении на смартфон придет сообщение, также сработает сигнализация, если настроен соответствующий сценарий.

Датчик дыма Xiaomi Honeywell

(Фото: mi.com)

За отслеживание несанкционированного входа отвечают датчики движения, датчики открытия дверей и камеры. Последние как раз могут включаться, когда дверь открывается или появляется движение в комнате. В этом случае также приходит соответствующее сообщение на телефон, а камера начинает запись и трансляцию происходящего.

Умный свет

• Автоматическое включение света по датчику движения (и выключение когда движения нет)
• Возможность выключить весь свет в доме с помощью нажатия одной кнопки (например, перед отходом ко сну)
• Автоматическое выключение света когда дома никого нет
• Эмуляция присутствия. Когда дома никого нет свет в разных комнатах автоматически включается и выключается чтобы снизить вероятность ограбления
• Возможность установить выключатель (беспроводной в любом удобном месте), а не использовать тот выключатель который был установлен во время ремонта (например, расположить его низко чтобы дети могли сами включать-выключать свет)
• Автоматическое включение света когда в нем есть необходимостьи — кто-то есть в команате или в квартире и сейчас темно
• Световой будильник. В установленное время свет плавно включается чтобы было проще просыпаться
• При нажатии на кнопку, свет плавно гаснет (например, перед отходом ко сну)
• Сигнализация. В случае какой-нибудь аварии (например, датчики протечки зафиксировали протечку) свет начинает мигать или светить разными цветами
• Ночью свет включается на минимуме яркости
• Адаптивное освещение. Лампы включаются обычным образом (либо выключателями, либо датчиком движения), но их цветовая температура зависит от времени суток

Самостоятельная сборка и готовые решения

Первое, что необходимо для начала работ по созданию смарт-жилища — определиться, станет ли его будущий владелец подбирать, монтировать и настраивать оборудование самостоятельно, или воспользуется готовым набором «под ключ».

Готовый «умный дом»

Сегодня на рынке действуют различные технологические компании и подрядчики, предлагающие подбор, монтаж системы «умный дом» и настройку компонентов под желания заказчика. Преимущество такого подхода — клиенту не придется заботиться ни о чем, специалисты организации выполнят все работы, от выбора гаджетов до их установки, настройки и сопряжения.

Но есть и недостатки:

• пользователь не контролирует процесс и не владеет деталями устройства системы;
• стоимость такого решения будет довольно высока, в среднем, от двух тысяч долларов и выше.

Вариант подойдет тем, кто желает не вникать в подробности и получить систему, которая «просто работает»

Самостоятельная сборка

Если собирать «умный дом» своими руками, можно выбрать качественные (и при этом недорогие) компоненты, установить их и настроить согласно собственной задумке. На рынке имеется множество доступного «умного» оборудования, позволяющего реализовать даже самую сложную программно-аппаратную архитектуру.

Из условных минусов данного подхода отметим то, что владельцу системы придется проделать большую и серьезную работу: подготовить схему «умного дома», определиться с выбором аппаратной части и протоколов взаимодействия, приобрести компоненты, смонтировать их и настроить. Для многих смарт-гаджетов придется прописывать сценарии автоматизации, и понадобится понять, как сделать ту или иную настройку.

Ситуация облегчается тем, что «умные дома» уже не редкость, их устройством занимается достаточно много людей, которые описывают на форумах и сайтах свой опыт, возникающие в ходе работ проблемы и способы их решения. И к этому опыту всегда можно обратиться.

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.

Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами

Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.

На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом

Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.

Проводной локальный способ управления, в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.

Сервера «умного дома»

Мажордомо

Сайт проекта MajordomoПреимущества:

• Ориентировано в основном на бывший СССР, т.к. поддержка на русском.
• PHP знаком многим.
• Много модулей, ориентированных на доступные в экс-СССР сервисы и железки.
• Есть образы под Raspberry Pi
• Мультиплатформер: Линукс-Винда-АРМы

Недостатки

• Установка по инструкции — не всегда дает результат, даже если ты систему переставлял сто раз до этого.
• Образ под Малину имеет некоторые модули, которые автор образа поставил до того, как накатал образ…
• База для системы разворачивается через PHP MyAdmin…
• Некоторые модули давно не поддерживаются, некоторые кривовато написаны и могут загнать процессор под 100% нагрузку, при том, что вроде как всего раз в час получают какую-то информацию…
• «Защита? Какая защита?! Умный дом не должен иметь доступа из инета!»

Home Assistant

Плюсы

• Просто ставится.
• Из коробки подхватывает сразу как МиХоум устройства, так и имеющие прошивку ESPHome.
• Довольно гибкая настройка логики без программирования как такового.
• Мультиплатформер: Винда, Линь, АРМы

Минусы

• С документацией напряг, особенно на русском.
• Концепция настроечных файлов на начальном этапе слегка напрягает.
• Заточенных под Яндекс погоду, курсы валют и некоторые «местные» сервисы модулей нет, или я их пока не нашел…

Сравнительная характеристика

Сравнение лучших предложений на рынке поможет найти оптимальный вариант для покупки.

Название	Можно улучшить	Базовый пакет	Интеграция	Цена (в руб)	Оценка польз.
Несколько модулей	Один
Ростелеком	+	+		Нет	12 000-17 000	+
Gal SH-1000	+	+		Нет	5 000	+
TP-Link	+	Отсутствие пакетов	Нет	1*1500	+
Ajax Starter Kit Plus	—	+		Нет	23 000	+
Xiaomi Smart Home	+	+		Нет	5 000	+
Redmond	+	+		Нет	9 000	+
+		+	Да	8500	+
Amazon	+		+	Да	12 000	+
Apple	+	+		Да	25 000	+
Rubetek RK 3516	+	+		Не со всеми	12 000	+
Noo Lite Mini Kit	+	+		Да	15 500	+
Wulian Comfort	+	+		Да	25 500	+
Fibaro Started kit	+	+		Нет	46 000	+
Ezviz BS-113 A	+	+		Да	13 000	+
Livi Smart Home	+	+		Нет	14 600	+

Таблица характеристик

Какие датчики входят в систему?

Датчики умного дома от Xiaomi.

Существует несколько подвидов устройств, которые можно разделить на две основные категории — датчики, отслеживающие передвижение объектов и датчики, считывающие состояние окружающей среды.

Рассмотрим их подробнее:

• Интеллектуальный датчик движения. Считывает информацию о массе и объеме объекта, определяют расстояние до него и позволяет устанавливать точное место нахождения на основании данных о передвижении.
• Герконы и акустические извещатели. Первые передают сигнал при размыкании электроцепи, вторые при регистрации звука разбивающегося стекла.
• Датчики присутствия. Способны регистрировать изменения в ультразвуковом и инфракрасном полях. Используются для обустройства умных систем освещения.
• Датчики температуры. Применяются в интеллектуальной регулировке режима отопления и вентиляции.
• Датчики для снятия показателей с окружающей среды. К ним относятся сенсоры, фиксирующие уровень влажности, задымленности, количества газа в воздухе, давления воды в водопроводе. Также сюда относят датчик дождя, влияющий на работу систем автоматического полива на участке.

Типы систем умного дома

Вы укрепились в решении обзавестись системой «умный дом». Теперь настала очередь выбрать — какого типа она будет.

Вообще говоря, их несколько видов, а точнее пять, и все они отличаются друг от друга. Мы все описывать не будем, но о трех системах вкратце расскажем:

1. Проводные системы.
2. Беспроводные системы.
3. Централизованные системы управления.

Перед проектированием полезно ознакомится с возможностями всех систем, и выбрать ту, которая полностью покрывает и ваши потребности, и ваши возможности.

Проводная

Само название говорит о том, что для монтажа всей системы применяются провода. Все датчики и панели управления соединены между собой посредством кабельных соединений.

Высокая надежность достигается именно за счет того что сигналы от датчиков проходят по кабельным линиям, что уже само по себе служит гарантией непрерывной работы. Мало того, кабельные линии обладают высокой пропускной способностью и большими скоростями обмена информационных данных. Если проводной комплекс заранее рассчитан на дальнейшую модернизацию, то дополнительные модули легко интегрируются в эту сеть.

Главный минус проводных систем — довольно сложный и трудоемкий монтаж. Устройство системы лучше всего запланировать до начала капитального ремонта в доме. Практически всегда есть необходимость штробить каналы в стенах и разборки напольного покрытия. Наиболее целесообразно такую систему умного дома запроектировать еще до строительства дома.

Беспроводная

Такие системы выгодно отличаются от проводных за счет того, что для обмена данными используется:

• радиоканал;
• инфракрасный канал;
• Wi-Fi.

Развернуть такой комплекс можно как в готовом помещении, так и на этапе ремонтных и отделочных работ. Внутренний интерьер практически не нарушается.

Монтаж всего комплекта возможен своими руками и довольно быстро. Это главное достоинство таких систем. Кроме того есть возможность расширения сети — подключение новых элементов максимально несложно. Дополнительные элементы устанавливаются, как правило, самостоятельно, без привлечения специалистов.

Если выбор пал на беспроводную систему, необходимо учитывать некоторые особенности этой схемы:

1. Ограниченный радиус работы. Решается установкой дополнительных ретрансляторов радиосигнала.
2. Стены и перегородки внутри здания служат помехой для работы Wi-Fi. Также исправляется установкой контроллеров или репитеров.
3. Могут возникать программные конфликты оборудования. Поэтому к подбору всех элементов системы нужно относиться с особой тщательностью.

Централизованная

Такой умный дом работает с помощью специального логического модуля. Наличие в системе своего «мозга» позволяет собрать и анализировать всю информацию, которая собирается со всех датчиков. После последующей обработки модуль выдает исполнительные команды различным исполнительным системам.

В качестве такого логического модуля выступает специальный контроллер на борту, которого есть выходы ко всем исполнительным элементам системы.

Вся система специально программируется специализированным софтом, который в ходе работы можно дополнять различными изменениями.

Что дает такая система?

1. Нет зависимости от производителя исполнительных устройств. Подключить можно любое нужное оборудование.
2. Все элементы подсистемы управляются через единый интерфейс.
3. Появляется возможность создавать собственные сложные и многоступенчатые сценарии работы.

Уязвимое место централизованной схемы управления — невысокая надежность. Как уже было сказано всей работы руководит центральный контроллер. Естественно, работает он круглосуточно и вероятность его поломки весьма высока. Но фирмы-производители контроллеров для таких систем гарантируют большой запас прочности.

Совместимость и голосовое управление

При создании «умного» дома можно пользоваться гаджетами не только одного производителя, но и комбинировать между собой устройства разных компаний. Первый вариант более надежный и позволяет управлять домом через одно приложение. Зато второй существенно расширяет функциональность. Например, вы можете управлять устройствами Xiaomi с помощью голосового помощника «Яндекса» или «Ассистента» Google и по одной голосовой команде включать одновременно «умные» лампочки и Xiaomi, и «Яндекса».

«Умная» колонка Google Home

(Фото: Google)

Также «умный» дом можно создать и на основе экосистемы Apple, для этого нужно будет приобрести соответствующие сертифицированные датчики. Но, как правило, у подобных датчиков уже есть свое управляющее приложение и часто оно оказывается более функциональным, чем Apple HomeKit. HomeKit пригодится для ситуаций, когда используются датчики разных производителей и у них нет синхронизации друг с другом, в этом случае HomeKit станет связующим звеном, объединяющим устройства разных компаний

А еще важно помнить, что подобное решение обойдется вам дороже, чем пак «все-в-одном» от одного производителя

Какие бывают системы Умный Дом

Система инженерии, с помощью которой происходит управление домом, может быть:

1. Децентрализованной и централизованной.
2. Беспроводной и проводной.
3. По типу протокола (открытый, закрытый).

Рассмотрим основные виды подключения более подробно.

5.jpg

Централизованная система управления

Программирование осуществляется с одного логического модуля, который является центральным, именно так происходит монтаж системы Умный Дом. Чаще всего для этих целей используется контроллер, имеющий множество выходов.

С помощью специальной программы (сценария), созданной с  учетом желаний и предпочтений заказчика дома, происходит управление инженерной системой и исполнительными устройствами. Централизованное подключение может быть проводного (Ctestron, AMX) или беспроводного вида (Z-wave). Имеется возможность подключить необходимое оборудование.

Децентрализованная система управления

Система управления Умный Домподключается через исполнительное устройство, снабженное микропроцессором с энергонезависимой памятью. Благодаря этому создается система с высокой надежностью. В случае если один из элементов вышел из строя, система будет и дальше работать, отключатся только приборы, которые подключены к устройству. 

Можно подключить дополнительный блок, для возможности создания индивидуальных сценариев. Управляющие панели отличаются широким дизайном и функционалом. 

Проводная система Умный Дом

Система автоматизации (датчики, выключатели, панели) связана в одну проводную информационную шину. По ней проходят исходящие сигналы к исполнительным устройствам, расположенным в основном щитке. В качестве шины применяются кабели, иногда – витая пара.

Проводная система отличается высокой надежностью, быстрой скоростью отклика при нажатии на кнопку запуска. Имеется большой выбор дизайнерских решений элементов управления, которые имеют широкий функционал и возможности. Интеграция с климатом дома, мультирумом (аудио, видео) осуществляется очень легко.

Беспроводная система Умный дом

В данном случае сигнал поступает не по проводам, а с использованием радиоканала. Автоматическое управление не требует больших затрат времени на установку. Беспроводной радиопередатчик связан со всеми выключателямии передает сигнал на исполнительное устройство. Монтаж может быть встроенным или накладным. Если система работает от радиоканала, ее скорость и качество зависит от сигнала радиосвязи.

Дополнительного проектирования автоматической системы не нужно. Есть возможность оформить дополнительные сценарии или провести перепрограммирование клавиш.

Что такое «Умный дом»

Проще говоря — это система, оснащенная рядом устройств, которые автоматизируют задачи, обычно выполняемые людьми. Некоторые из них встроены в саму конструкцию, а некоторые добавлены позже, и домовладельцы управляют ими с помощью приложений, голосовых команд, автоматизации или использования искусственного интеллекта.

История появления

Первые «Умные дома» появились в Америке в семидесятые годы. В 1975 году шотландская компания Pico Electronics создала 1 стандарт управления домашними приборами: X10.

Большую популярность система обрела в Америке. В 90-е годы появилось немало разных датчиков и сенсоров. Такие умные аксессуары способствовали прыткому развитию процесса системной автоматизации. В 1984 году одна ассоциация придумала обозначение системы (разумный дом), который стал основой для технологий управления жильем. В 1999 году даже Дисней выпустила напрокат кинофильм “Smart House”, который помог всем узнать об этой технологии.

Далее, развитие пошло в гору, возможности умной системы управления домами беспрерывно росли. Переворот в исследованиях домашней автоматизации произошел с появлением телефонных аппаратов, все стало еще лучше. На смену дорогим пультам управления, которые действуют по закрытым протоколам, пришли более интересные разработки: телефонные аппараты и планшеты.

Плюсы и минусы умных домов

Плюсы смарт-хаусов:

1. В домах становится комфортнее.
2. Полный контроль над всеми интеллектуальными приборами с помощью только одного устройства.
3. Экономия времени.
4. Более высокое качество жизни.
5. Уведомления на случай неприятностей.
6. Экономия энергии.
7. Экономия затрат в долгосрочной перспективе.
8. Умные дома могут быть настроены под ваши потребности.
9. Повышение безопасности по сравнению с обычными замками.
10. Поддержка пенсионеров.
11. Умные дома могут подойти для инвалидов.
12. Стоимость перепродажи может увеличиться.
13. Может быть весело для детей.

Минусы такого дома:

1. Значительные затраты на установку.
2. Надежное подключение к Интернету имеет решающее значение.
3. Вопросы безопасности.
4. Технологические проблемы в подключенных домах.
5. Вы можете запереться в своем собственном доме.
6. Беспомощность, если технология терпит неудачу.
7. Некоторым людям могут не нравиться умные технологии.
8. Вопросы технического обслуживания и ремонта.
9. Проблемы совместимости между устройствами.
10. Возможны скачки напряжения.
11. Технология умного дома подходит не для всех домов.
12. Технология может скоро устареть.
13. Проблемы конфиденциальности.

Оплата коммунальных платежей и услуг системой умный дом

Снимать показания со счетчиков электроэнергии, газа, воды и производить безналичные расчеты, по предварительно настроенным счетам и реквизитам получателя;

Оплату коммунальных услуг также можно автоматизировать по выставляемым счетам, которые доставляются по почте. Такой счет, как правило, содержит штрих-код, по которому определяется сумма оплаты и номер счета, поднеся такой счет к специальному сканеру или сфотографировав его на телефон, счет будет автоматически оплачен.

Платежи за сотовую связь, домашний интернет, домашний телефон;

Система автоматически отслеживает, какие платежи были сделаны в этом месяце, а какие еще нужно оплатить.

Система постоянно ведёт учёт счетов и их оплаты. Хозяин в любой момент может прочитать отчёт по платежам.

Этот список можно продолжать очень долго. Новые функциональные возможности появляются каждый месяц