В этой статье Александр Ярошенко, автор блога «СамЭлектрик.ру», поделится своим мнением по поводу понятия «умный дом». Что входит в это понятие? Что нужно, чтобы сделать дом умным? Как сделать так, чтобы дом не стал слишком умным? Что предусмотреть, чтобы умный дом не портил жизнь своему хозяину? Давайте разбираться вместе с Александром.
Для начала давайте условимся, что мы будем понимать под словами «умный дом». Ведь под этим понятием можно подразумевать любую автоматику, которая присутствует в нашем жилище.
Но таким образом можно сказать, что бабушкин утюг 1970 года выпуска — тоже элемент умного дома, ведь в нем есть терморегулятор, автоматически поддерживающий температуру? Поэтому давайте сузим круг интересов этой статьи и не будем включать в него микроволновку с таймером и советский будильник. Условимся, что умный дом — это системы или их совокупность, которые отвечают за климат, освещенность, безопасность и вообще «погоду в доме», что бы это ни значило.
Философия умного дома
Умный дом должен помогать человеку, защищать его, делать его жизнь проще и комфортнее. Важное условие для его работы — система работает не сама по себе, а получает сигналы от датчиков либо от человека. На основе полученной информации и заложенного алгоритма принимаются решения и выполняются нужные действия.
Проблема в том, что единой философии умного дома не существует, поскольку сколько людей — столько и мнений. Кому-то нравится, когда Алиса приветствует его с порога, включает мягкий свет и телевизор, а кто-то чувствует себя неуверенно в туалете, где свет выключается по неведомому алгоритму.
Есть еще такое мнение, что умный дом и электроника вообще делает человека ленивым и глупым. Действительно, зачем вставать с дивана, если можно выключить свет с пульта?
Я считаю, что дело в образе жизни конкретного человека. Если техника берет многие его функции на себя, разгружая тело и мозг, у человека появляется больше времени на другую деятельность. В том числе, чтобы сходить в спортзал и почитать электротехнические журналы.
Часто люди вообще не понимают, для чего нужны все эти прибамбасы, если можно просто щелкнуть выключателем, без всякой автоматики и контроллеров. Кроме того, пугает цена и не устраивает качество системы. Есть и другая крайность, когда люди с деньгами делают умные дома не столько ради комфорта, сколько ради имиджа. Но есть энтузиасты, которые проектируют, монтируют и эксплуатируют системы, значительно улучшающие жизнь. Кому интересна эта тема — поехали!
Освещение. Проще некуда
Самый простой пример автоматики, которая работает у нас дома, — датчики движения и освещенности. Они включают свет в зависимости от наличия движущихся объектов или солнца на небе.
Подключение датчиков не требует особых навыков, их можно считать стандартным устройством для любого домовладения. Более того, можно не устанавливать датчики как отдельное устройство — в широкой продаже давно есть светильники и прожектора со встроенным датчиком.
Температура и климат
Другой пример — терморегуляторы, управляющие работой теплого пола, или сплит-системы в зависимости от температуры в комнате. Устанавливаем нужную температуру — и система сама поддерживает заданное значение.
Умная электрика
Я, как электрик, могу многое рассказать про автоматику, которая стоит в наших электрощитах. Прежде всего, она служит для безопасности электросистемы и человека.
Ведь под безопасностью нужно понимать не только защиту от злоумышленников с отмычками. Часто опасность может исходить от поломок техники внутри квартиры, которые могут привести к большим материальным потерям, а также повлиять на здоровье и даже жизнь человека.
Вот небольшой перечень домашней электроавтоматики:
- Автоматический выключатель. Есть абсолютно в каждой квартире. Защищает от перегрузки, короткого замыкания и в конечном счете пожара.
- Устройство защитного отключения (УЗО) — отключает напряжение при повышенном токе утечки, который может возникнуть из-за плохой изоляции или когда человек лезет куда не надо.
- Реле напряжения — отключает жилище, если напряжение вышло за остановленные пределы.
- Устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП) — защищает от пожара, который может быть вызван искрением.
Умный дом на пальцах
Приведенные примеры не являются в полной мере системами, поскольку завязаны на одно устройство, контролируют один параметр и имеют жесткую логику. Их нельзя назвать умным домом, поскольку это не система, а «вещь в себе».
Если в общем рассматривать современную систему умного дома, то она состоит из трех уровней:
1. Верхний — это уровень интерфейса, то есть управления. На этом уровне человек настраивает и управляет системой согласно своим потребностям. Сейчас это делается не через кнопки и регуляторы, а через человеко-машинный интерфейс (Human-Machine Interface, HMI). HMI — это сенсорная панель или планшет, на котором могут отображаться несколько экранов с виртуальными кнопками и регуляторами, а также выводятся в графическом и текстовом режиме состояния нужных устройств.
2. Средний — уровень контроллера (ПЛК), который для простоты может быть совмещен с HMI. В контроллере заложены алгоритмы, по которым работает система. Контроллер отвечает за все.
3. Нижний уровень можно назвать просто — железо. Это датчики (видеокамера — тоже датчик) и другие устройства получения информации, а также исполнительные устройства — лампочки, вентили, реле, контакторы, и т. д. Сюда же входят километры проводов, блоки питания и устройства сопряжения между всей этой инфраструктурой.
Все это — довольно сложная система, в которой проектировщик должен найти компромисс между функциональностью и надежностью. Кроме того, обычный пользователь должен в ней разобраться — система должна работать на человека, а не наоборот.
Что может контролировать система
В систему умного дома обычно входят такие функции:
- Включение/выключение освещения, регулировка яркости и цвета. Возможны различные сценарии в зависимости от времени суток, занятий или настроения хозяина.
- Контроль естественного освещения через управление роллетами/жалюзи/шторами.
- Управление музыкой/ТВ/видео.
- Управление сигнализацией и видеонаблюдением.
- Управление климатом: температура, влажность, приток и вытяжка.
- Доступ в помещение (электронные ключи), домофон.
- Защита от протечек, автоматика управления подачей воды.
Все это можно реализовать на контроллере, было бы желание и четкое понимание задач.
Переходим к практике
Реализация проекта «Умный дом» (после составления технического задания и проектирования) начинается с прокладки проводов, которых будет гораздо больше, чем в обычном доме. Взять хотя бы освещение — все провода к светильникам должны тянуться в шкаф управления. Конечно, современные беспроводные технологии и интернет могут значительно уменьшить их количество. Но все специалисты склоняются к мнению, что медный провод надежнее, чем Bluetooth и Wi-Fi.
К каждому датчику и исполнительному механизму нужно проложить отдельный кабель. Очень желательно, чтобы количество проводов в кабеле было с запасом. Все кабели приходят в серверную (техническое помещение), где обычно располагается щиток умного дома и электрощиток.
Основа щитка умного дома — контроллер, на котором реализован алгоритм управления. Сенсорная панель (HMI) обычно устанавливается в удобном месте, например, в прихожей.
Умный дом может самостоятельно жить без участия человека. Ведь такая необходимость бывает — человек может уехать на работу на полдня или в другую страну на полгода. В это время дом может включать освещение по нужному сценарию, обеспечивая эффект присутствия, поддерживать температуру и уровень воды в резервной емкости, автоматически переходить на резервное питание и обратно и т. д.
Производители оборудования для умного дома
Вообще говоря, систему, которую можно назвать «Умный дом», можно сделать на чем угодно — хоть на обычном домашнем компьютере, хоть на Arduino. Но есть удобные решения, разработанные специально для этих целей.
Среди российских производителей можно выделить, пожалуй, только фирму «Овен».
Наиболее известное импортное оборудование — универсальная система KNX. Она связывает устройства умного дома в одну систему на основе контроллера KNX. Также известна полностью беспроводная система Z-wave.
Некоторое время назад были популярны системы на основе контроллера Siemens Logo!, но сейчас производитель практически не развивает это направление.
Все современные системы имеют возможность выхода в интернет для дистанционного управления и передачи данных. Это бывает очень удобно, когда хозяин дома находится далеко, но ему нужно узнать, как дела — посмотреть камеры или узнать, какая температура в доме и на улице. Такой умный дом тесно связан с понятием «Интернет вещей», когда все домашние устройства взаимодействуют друг с другом, выполняя поставленные человеком задачи.
Аварийный стоп
В заключение хочу высказать мысль, которую любят продвигать писатели-фантасты. Мысль заключается в том, что рано или поздно что-то может пойти не так, роботы выйдут из-под контроля и нанесут вред человеку. Поэтому при проектировании умного дома, как и любой автоматики, забота о безопасности человека должна быть краеугольным камнем.
Проектировщику нужно всегда задаваться вопросом: «Что, если что-то пойдет не так?», а пользователю всегда знать на него ответ.
При каких-то неприятностях человек, который является хозяином умного дома, должен легко и просто перевести управление в ручной режим. Либо иметь возможность нажать на кнопку «Аварийный стоп», тем самым вернув систему в исходное, безопасное состояние, которое не угрожает ни человеку, ни технике. Кроме того, поломка датчика или вентиля — нередкое явление, и без человека тут никак.
Можно сделать вывод, что на сегодняшнем этапе умный дом не может и не должен существовать отдельно от человека.
