Умный дом для умных и экономных. Состав системы «умный дом Что входит в понятие умный дом

⁰

Умным домом называют здание, в котором все оборудование (отопительное, вентиляционное, климатическое) и различные устройства объединены в общую сеть, что позволяет жильцам использовать функции и услуги нового уровня. Система умный дом включает в себя много факторов.

В большинстве случаев этими устройствами можно управлять удаленно через интернет. Иногда для обозначения данной концепции используют словосочетания «интеллектуальное жилье», «электронный дом» и так далее (от английских smart house, smart living, e-home).

Важнейшее преимущество системы Умный дом - более эффективное использование энергоносителей - тепла, электричества и воды.

Например, если загрузить в программу управления домом информацию о стоимости энергоносителей, система может автоматически составить максимально экономичный план потребления - без какого участия владельцев дома.

Она будет при необходимости отключать котел или включать стиральную машину либо электрический бойлер в то время, когда действуют более дешевые тарифы на электроэнергию.

Еще одна полезная возможность - контроль безопасности при помощи таких средств, как мониторинг состояния дома. Концепция умного дома также позволяет создать среду для самостоятельной жизнедеятельности лиц с ограниченными возможностями, например, дом может быть адаптирован под нужды пожилых людей.

Системы умной автоматики позволят свести к минимуму усилия для обслуживания инженерных коммуникаций и оборудования дома, помогут организовать защиту от протечек воды или газа, возникновения пожара, а также вторжения грабителей.

Одним словом, умный дом способен позаботиться и о себе, и о жильцах. При этом оснастить здание интеллектом можно как на этапе строительства дома, так и после завершения капитальных работ.

Комплексная система управления умный дом

Главное достоинство умных комплексов автоматики - в способности управлять инженерными системами. Вся большая и сложная система управления сводится к одному пульту. Обычно он представляет собой сенсорный экран с логичным и доступным интерфейсом. То есть для того чтобы изменить режим кондиционирования или обогрева, не нужно выполнять сложные алгоритмы.

В системе «умный дом» используются так называемые «сценарии», где четко расписаны роли всех подключенных устройств. По нажатию всего одной кнопки срабатывает заранее запрограммированный набор действий.

Так, при выборе сценария «Вечер» закрываются шторы, верхний свет приглушается на 80 % и включается торшер. А при выходе из дома достаточно нажать кнопку «Никого нет», и свет сам везде выключится, краны закроются, климат-контроль переключится в экономичный режим, включится система охранной сигнализации.

Управлять жилищем можно удаленно. Для этого достаточно запустить специальную программу на компьютере, планшете или смартфоне, набрать пароль и получить доступ к пульту управления или, скажем, к камерам наблюдения за домом.

Ну и еще один неоспоримый плюс системы «умный дом» - это ее гибкость. Здесь не обязательно устанавливать все компоненты сразу: можно сначала организовать, например, только умное освещение, заменив многочисленные включатели одним пультом, но при этом предусмотреть возможность дальнейшего развития.

В таком случае дом будет «умнеть» постепенно, что позволит более равномерно распределять траты.

Умный дом - комплексное решение

Главным достоинством систем «умный дом» считается комплексность, интеграция всех жизненно важных инженерных сетей здания в одну интерактивную. При выборе компании, которая предлагает реализовать автоматическое управление домом, стоит обращать внимание на историю и количество выполненных проектов. Нужно учитывать и ассортимент предоставляемого продавцом оборудования.

Сети в умных домах объединяются системами логической автоматики.

Так, одна компания может вам предложить качественное управление светом, при этом у нее может отсутствовать система «мультирум» (подробнее см. блок «Власть над медиа»).

Или наоборот, фирма обеспечивает хорошее управление домашним кинотеатром и коммутацию аудио- и видеосигналов, но при этом не предоставляет полноценного управления освещением, климатом, системой зашторивания. Конечно же, удобнее и надежнее работать с теми, кто реализует все составляющие.

Технологии умного дома: основные принципы работы

Чтобы использовать интеллектуальные возможности техники, устройства должны быть объединены. На сегодня существуют десятки технологий для организации умного дома.

Среди них можно выделить:

решения с использованием системной шины - специального кабеля, который прокладывают в здании для передачи команд управления умными устройствами;
технологии, где передача управляющих команд происходит по электропроводке;
беспроводные радиосистемы.

Шинная технология обычно подразумевает использование трех типов устройств:

сенсоров и датчиков (освещенности, температуры, движения и т. д.);
исполнительных модулей, которые выполняют команды устройств первой группы;
системных устройств (блоки управления, блоки питания, модули логической автоматики).

Шинная система умного дома может постоянно или только для настройки управляться из единого центра, а может вообще не иметь центрального модуля.

Во втором случае умная система будет работать под управлением распределенного интеллекта, когда устройства сами определяют наличие других интеллектуальных устройств и предлагают определенные сценарии работы.

Шинные технологии, которые обычно применяют на этапе строительства, отличаются надежностью, простотой модернизации, но и высокой ценой. Если же необходимо оснастить интеллектом уже возведенный дом, имеет смысл использовать другие решения.

В системах, где сигналы передаются по электропроводке, есть возможность оснастить любую розетку трансивером - приемником радиосигналов от беспроводных устройств дистанционного управления.

Подключенные к розеткам трансиверы, а также автоматические или управляемые контроллеры формируют команды для исполнительных модулей, которые и приводят в действие технику умного дома.

В случае с беспроводными системами встроенные в технику умные модули (контроллеры, управляющие устройства, датчики) могут обмениваться сигналами, принимать информацию с пультов управления и ретранслировать команды.

При подготовке материала использованы фото из журнала Приватный Дом

Говорят, что каждый дом похож на своего хозяина: в квартире пожилой дамы каждое кресло дышит уютом, представительский особняк успешного бизнесмена демонстрирует респектабельность и уверенность в себе, а арт-студия молодого художника полностью отражает его творческий полёт мысли.

При этом у каждого хорошего хозяина руки не работают отдельно от головы: глаза видят, уши слышат, мозг принимает решения и отдаёт команды телу. Именно так достигается наилучший результат работы: объединение всех систем организма в одно целое приводит к оптимальному функционированию.

Так же и в Умном доме - все системы в нём работают слаженно, согласованно и взаимосвязано . В таком доме не перегорит проводка, оттого что на неё попала вода из разлившейся ванны. Не лопнут трубы из-за постоянных перепадов температуры. Не промёрзнут комнаты из-за внезапных перебоев с электричеством.

Согласовать подобным образом системы жизнеобеспечения, установить контроль над домом, осуществлять наблюдение за ним по сети интернет или через удалённое видеонаблюдение, запрограммировать взаимодействие различных систем дома и их поведение в зависимости от времени суток, погоды или, скажем, настроения хозяина, в наши дни совершенно не составляет труда.

Интеллектуальная система «Умный дом» - это высокотехнологичная система, позволяющая объединить все коммуникации в одну и поставить её под управление искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого под все потребности и пожелания хозяина.

Отопление , освещение , водопровод, сигнализация в квартире - всё это можно подчинить централизованному контролю с помощью установки системы «Умный дом».

Хотите, чтобы по вечерам в гостиной зажигался верхний свет, а днём горела только настольная лампа в кабинете? Предпочитаете зимой греть ноги в кресле на кухне, а по осени не желаете мёрзнуть в спальне? Хотите иметь возможность включить через интернет обогреватель на даче, чтобы помещение прогрелось к Вашему приезду?

Или, скажем, хотите, чтобы Вас оповещали с помощью SMS о внезапных отключениях электричества или сработавшей сигнализации? В наше время для этого не требуется нанимать целый дорогостоящий штат прислуги и охраны - всё это сделает «Умный дом».

При этом не стоит думать, что такая система не доступна для человека, который не располагает загородной виллой, а просто хочет иметь уверенность в безопасности своей квартиры, когда она остаётся без присмотра хозяина: базовый функционал системы «Умный дом» по стоимости сопоставима с монтажом обычного домофона.

Кроме того, уже установленную систему можно развивать в дальнейшем, добавляя новые коммуникации или расширяя взаимодействия уже подключенных. Начните с недорогого готового решения Умного дома , а затем дополняйте его теми компонентами, которые покажутся вам наиболее полезными.

Что включает такая система?

Умный дом - единая система управления в доме, офисе, квартире или здании, включающая в себя датчики, управляющие элементы и исполнительные устройства. Управляющие элементы принимают сигналы с датчиков и контролируют работу исполнительных устройств, действуя согласно заданным алгоритмам и объединяя следующие системы:

Отопление дома (посредством радиаторов или теплых полов),
Охранная и пожарная сигнализация ,
Контроль аварийных ситуаций : утечки воды, газа, аварии в электросети,
Видеонаблюдение (локальное и удаленное),
Управление внутренним и уличным освещением ,
Распределение видео и аудиопотоков и по помещениям (мультирум),
Управление обогревом ливневой канализации, ступеней лестниц и дорожек,
Контроль над энергопотреблением, ограничение пиковых нагрузок и распределение нагрузок по фазам питающей сети,
: аккумуляторными ИБП и дизель-генераторами,
Управления канализационных насосных станций и системам автополива зеленых территорий,
Управление воротами и шлагбаумами,

Представьте такую картину: вы приходите к себе домой, а на кухне вас уже ждет теплый ужин, уютно горит в гостиной свет, белье постирано и поглажено, полы пропылесосены и вымыты, цветы политы, а домашние животные накормлены. И вы не приложили к этому никаких усилий. Представили?

Именно так работает «умный дом ». Это система управления домашними инженерными сетями, которая берет на себя все повседневные заботы и рутину. Для многих людей технологии «Smart Home » до сих пор остаются чем-то фантастическим и немыслимым. Но специалисты уверены, что через 20-30 лет все загородные коттеджи и городские квартиры станут «умными».

Smart Home и Smart House: в чем разница

Для начала определимся с терминами. Сегодня нередко путают два разных понятия: «умный дом » (Smart Home) и «умное здание» (Smart House). А это, хоть и близко по смыслу, но не вполне одно и тоже.

Умный дом (Smart Home) – автоматизированный комплекс электроники, который осуществляет рутинные домашние дела. Например, он может приготовить кофе, разогреть ужин, включить кондиционер, открыть дверь, чтобы выпустить домашнее животное и пр. Smart Home создается в одном, отдельно взятом домохозяйстве и служит интересам конкретного пользователя/семьи. Добавим, что в нашей стране к понятию «умный дом» также относится и «мультирум» (тогда как на Западе это два разных термина). Если говорить просто, то система мультирум – это централизованное управление всеми мультимедийными устройствами вашей квартиры: телевизором, компьютером, ноутбуком, акустической системой.
Умное здание (Smart House) – это распространенная в США технология, позволяющая автоматизировать управление большим многоквартирным жилкомплексом. Smart House контролирует работу центрального водо-, газо-, электроснабжения, отепления и безопасности. В России такие технологии все еще в диковинку, но со временем, можно не сомневаться, «умные здания» появятся во всех крупных и малых городах нашей страны.

Итак, мы разобрались, что такое Smart Home и почему его не надо путать со Smart House. Теперь перейдем к вопросу: как же работает «умный дом»?

Как действует система «умный дом»

Принцип работы Smart Home построен почти как в фантастических фильмах. Вы даете команду («включить обогреватель!») – система ее выполняет (обогреватель включен). Как именно все это происходит? В зависимости от модификации Smart Home есть два основных варианта:

В первом случае необходимо «живое» участие человека. Вы должны лично попросить систему выполнить то или иное действие, используя для этого голос, смартфон или пульт Д/У (как вам удобнее). Пользовательская команда поступает на центральный процессор, который поручает ее реализацию конкретному устройству.
Во втором случае непосредственное участие человека не требуется. В дело вступают разнообразные датчики и часы. Например, компьютер принимает решение включить или выключить кондиционер, ориентируясь на показания датчиков температуры. А при срабатывании датчика движения в квартире (в ваше остуствиие), центральный процессор включает сигнализацию. И так далее. В определенный момент времени, в соответствии с настройками пользователя, система разогревает чайник и готовит кофе; переключает телевизор на ваш любимый сериал; осуществляет полив цветов. Это перечисление можно продолжать очень долго.

Таким образом, система Smart Home включает в себя три основных элемента:

датчики, воспринимающие сигналы и информацию из окружающей среды;
центральный процессор (хаб), обрабатывающий эти сигналы и принимающий решения;
устройства-исполнители (актуаторы), которые получают указания от хаба и непосредственно выполняют задачи по дому.

Современные системы «умного дома» допускают наличие самых разных актуаторов. Это могут быть умные розетки , системы видеонаблюдения , управляемые термостаты, системы климат контроля, умные дверные замки , системы сигнализации , робот-пылесос и пр. Подробнее о всем разнообразии приборов Smart Home мы расскажем ниже.

Связь: проводная или беспроводная

Все элементы системы могут быть соединены между собой посредством проводной, либо беспроводной связи. Применение проводов может показаться архаичным, зато это обеспечивает высокий уровень надежности. Поэтому кабельное соединение используют даже самые передовые флагманы индустрии, такие как AMX и Evika.

С другой стороны, беспроводная связь по Bluetooth и Wi-Fi – гораздо современнее, удобнее и дает больше возможностей. Включая, увеличенную дальность управления актуаторами. Некоторые производители Smart Home предлагают комбинированные решения, сочетающие как проводную, так и беспроводную связь.

Привет всем, кто читает этот материал! В нем я расскажу о модной в настоящее время вещи — системе «Умный дом». Надо сказать, что первые такие системы появились еще в восьмидесятых годах в США. Но были они тогда доступны только очень богатым людям, типа Билла Гейтса. Время идет и технологии не стоят на месте. Развитие электронной промышленности привело к резкому удешевлению оборудования необходимого для организации таких систем. В наши дни любой домовладелец со средним достатком может себе позволить сделать такую систему у себя дома. Эта статья призвана дать вам наиболее общие понятия о том, что такое «умный дом» и как он работает.

Что такое система «Умный дом»?

Система «Умный дом» — система автоматизации управления инженерными сетями дома. Она может управлять отоплением, вентиляцией, включением света, а также выполнять функции сигнализации о несанкционированном проникновении в дом или утечке воды на пол. Все эти функции реализуются при помощи специальных датчиков, подключенных к хабу (устройству управления). Хаб обрабатывает сигналы от датчиков и отправляет команды устройствам исполнителям. Исполнители называются актуаторами.

Актуаторами называются следующие устройства:

Трехходовой клапан с сервоприводом.
Управляемые розетки и выключатели.
Сирены.
Светильники.
Программируемые термостаты.
Управляемые дверные замки.
Видео наблюдение.

И это далеко не полный список таких устройств.

Датчики и актуаторы соединяются с хабом при помощи проводных или беспроводных интерфейсов. Для примера приведу некоторые из них в виде списка:

EIB — european installiation bus. Старый проводной стандарт, разработанный европейскими компаниями в девяностых годах. На данный момент не применяется.
EHS — european home systems. Еще один старый проводной интерфейс. Явился дальнейшим развитием EIB.
Z-Wave — беспроводной протокол, разработанный специально для организации систем «Умный дом» и схожих систем. Системы на основе Z-Wave обладают большей помехоустойчивостью, по сравнению с WiFi или Bluetooth. Рабочая частота для России 869 МГц, США 908,42 МГц, Европа 868,42 МГц. Еще одним преимуществом данного протокола является низкое энергопотребление работающих на нем модулей. Есть шифрование данных.
ZigBee — беспроводной протокол связи, схожий по свойствам с предыдущим. Также рассчитан на низкое энергопотребление и низкую скорость передачи данных. Для России частотный диапазон 2400 — 2485 МГц. Данный протокол поддерживает шифрование.
WiFi — беспроводной протокол данных, рассчитанный на быструю передачу больших объемов данных. Отличается высоким энергопотреблением, по сравнению с двумя предыдущими. Его главным плюсом является возможность соединять устройства с компьютерами и смартфонами без «посредников».

Продолжать список можно и дальше, но для первого знакомства будет вполне достаточно. Главное, что надо уяснить — это полный отказ от проводных соединений в современных системах «Умный дом». Это позволяет легко расширять возможности такой системы — добавлять и менять устройства в системе. Беспроводные технологии позволяют управлять вашим домом с приложения на смартфоне или планшете в любой точке мира, где есть интернет

Теперь давайте поговорим о системах управления более подробно.

Умный дом для управления климатом и отоплением.

Как вам известно, система отопления включает в себя котел (один или несколько), трубопроводы и приборы отопления. Система «Умный дом» может управлять отоплением через регулирование работы котла. Подключается оборудование к входу на его плате управления. Кроме комнатных термостатов, «умный дом» может управлять сервоприводами на радиаторах или конвекторах, включать и отключать циркуляционные насосы и так далее. Смотрите следующее краткое видео:

Такие же возможности есть для управления кондиционерами — система может включать и отключать их, автоматически поддерживая комфортную для вас температуру. Возможным является программирование недельного и суточного графика температур во всем доме и в каждом отдельном помещении. В общем, возможности здесь самые широкие. Все упирается только в вашу фантазию и бюджет.

Умный дом и безопасность.

«Умный дом» помогает обезопасить ваше жилище по нескольким направлениям:

Датчики утечки воды и газа — система отреагирует на утечку воды или газа и перекроет их подачу при помощи управляемых кранов.
Датчики проникновения — различные датчики регистрирующие незаконное проникновение в ваше жилище. Чаще всего это датчики изменения объема помещения или датчики движения.
Система видео наблюдения — включает в себя не только камеры, но и программное обеспечение, которое обрабатывает полученное видео.
«Умные» замки — управляемые запорные устройства, которые усложнят перемещения воров по дому в случае их проникновения. Также есть возможность дистанционного управления гаражными воротами.

Список не претендует на полноту, есть еще множество различных опций и решений для безопасности вашего жилища. Идем дальше.

Управление освещением и электропитанием с помощью «умного дома».

«Умный дом» дает широкие возможности по организации освещенности в доме. Например:

Автоматически открывать или закрывать шторы (жалюзи).
Включать и отключать свет по датчикам движения или голосовой команде.
Делать диммирование (изменение яркости) света по вашему желанию.

Что касается электропитания, то для управления им придуманы всяческие «умные» розетки и «умные» выключатели, которые снабжены беспроводным или проводным соединением с хабом. Они, например, позволят вам дистанционно выключить забытый утюг или телевизор с вашего смартфона или планшета, не возвращаясь при этом домой.

Готовые комплекты оборудования для создания «умного дома».

Дороговизна и недоступность систем управления инфраструктурой дома долгое время делало их предметом роскоши для миллионеров, которые уже не знают на что им потратить свои деньги. Но комфортом желают пользоваться и люди с гораздо меньшим уровнем достатка. Для них производителями электроники были разработаны готовые комплекты оборудования, не требующие сложного квалифицированного монтажа и настройки. Чаще всего такой комплект «умного дома» выглядит следующим образом:

Если вам интересно, то можете посмотреть обзор оборудования одного популярного на данный момент производителя:

Резюме статьи.

Система умный дом упрощает управление и отслеживание работы всех жизненно важных процессов, происходящих в вашем частном доме или квартире. Наиболее широкие возможности предоставляет профессионально сделанная система, сделанная на заказ под ваш объект. Но цена вопроса тут может достигать сотен тысяч рублей. Для большинства жителей РФ и СНГ это слишком дороге удовольствие, но всегда можно воспользоваться готовым комплектом. Стоить это будет от 10 тысяч рублей и более. На этом пока все, жду ваших отз

Принято считать, что концепция «Умного дома» (от английского smart house) берет свое начало в середине прошлого века, но из-за высокой стоимости реализации подобные проекты не получили широкого распространения. Ситуация в корне изменилась с развитием электроники и в настоящее время такие системы хоть все еще не внедряются повсеместно, но уже и не воспринимаются как диковинка. Предлагаем рассмотреть, что представляет собой «Умный дом», его круг задач, а также возможность самостоятельной реализации такого проекта.

Что такое система «Умный дом»?

Под данным термином подразумевается программно-аппаратный комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить управление различными системами, а также другим оборудованием дома или квартиры.

В качестве примера приведем функции, которые могут быть возложены на «Smart house» (далее SH):

Управление системой освещения, например:

включать свет по сигналу датчика движения;
имитация присутствия хозяев (периодически зажигается свет в разных комнатах);
изменение различных вариантов подсветки интерьера;
дистанционное управление светом при помощи планшета или смартфона и т.д.

Вариант функционального набора охранной системы:

получение SMS сообщений в случае включения, отключения и срабатывания системы;
отправка MMS сообщений с видеокамер при поступлении сигналов от датчиков движения;
возможность просмотра видеозаписи через Интернет и т.д.

Система климат-контроля:

поддержка температуры на заданном уровне, с возможностью его установки дистанционно (например, при помощи смартфона);
установка режима максимальной экономии при отсутствии хозяев и т.д.

Это далеко не полный функциональный набор, он может быть расширен в зависимости от пожеланий и финансовых возможностей. Благодаря развитию беспроводных технологий масштабируемость системы не требует капитального ремонта.

Какие минусы имеет «Умный Дом»:

Любая электроника не застрахована от сбоев или зависаний. Нужно быть готовым к тому, что в любой момент понадобится перенастройка отдельных электронных систем и компонентов вручную;
Дороговизна. На рынке России и СНГ производители продают системы по минимальной цене от 2000 долларов до 5000, в зависимости от «начинки» и пожеланий заказчика.

Как сделать дом «Умным»?

В идеале реализация подобных решений должна вестись на этапе строительства, но такой вариант ввиду разных причин не популярен среди застройщиков. В результате остается два способа автоматизации:

Обратиться в профильную компанию, где на основе ТЗ заказчика будет составлен проект с его последующей реализацией. Минимальная стоимость такого решения варьируется, как уже было сказано выше, в пределах $2000-$5000, максимальная зависит от функционального набора и используемого оборудования.
Самостоятельно разработать и внедрить систему «Умный дом».

В первом случае заказчик получает готовое решение, под ключ. Во втором, стоимость реализации можно существенно сократить, если не на порядок, то в несколько раз, особенно если использовать для этой цели платформу Ардуино (о ней мы расскажем немного ниже). Необходимо предупредить, для реализации проекта потребуются навыки программирования, но разработчики постарались максимально упростить эту задачу.

Кратко о платформе

Основа платформы это плата с микроконтроллером (далее МК) и электронным обвесом к нему. К контролеру выпускается множество различных датчиков и плат расширения с теми или иными функциями.

Обозначение:

Порт для перепрошивки (стандартный USB).
Кнопка аппаратного сброса.
Сигнал опорного напряжения.
Контакты для цифровых сигналов.
Сигнал ТХ.
Сигнал РХ.
Порт для подключения внешнего программатора.
Контакты для аналоговых сигналов.
Подключение внешнего питания.
+5 В.
+3,3 В.
Сигнал сброса.
Разъем для источника питания.
Микроконтроллер.

Особенность платформы заключается в том, что процесс программирования МК максимально упрощен. Прошивка при помощи встроенной программы-загрузчика через имеющийся на плате порт USB. На случай случайного «затирания» этой программы предусмотрена возможность перепрошивки стандартными программаторами.

Для программирования используется бесплатная оболочка (Arduino IDE), совместимая с наиболее распространенными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS). В эту оболочку входит текстовый редактор для написания программ, компилятор и библиотеки. В качестве базового языка программирования используется упрощенный вариант С++. Более полную информацию о программировании МК можно получить на сайте разработчика и тематических форумах. В этих же источниках можно узнать все о визуализации управления системой.

Оболочка для программирования Ардуино

Ориентировочная стоимость оригинального базового модуля $30 — $50 (в зависимости от модификации), китайских аналогов — $10-$16.

Примеры плат расширения и датчиков

Приведем краткое описание шилдов, которые могут понадобиться при разработке собственного проекта SH.

Модуль для подключения к локальной сети или интернет по стандартному протоколу TCP/IP. В качестве основного элемента используется контроллер ENC28J60. Данное устройство позволяет организовать визуализированное управление системой с веб-сайта.

Подключение сетевого модуля к Ардуино

Модуль GPRS/GSM SIM900 позволяет осуществлять управление системой при помощи обмена данными через сеть любого мобильного оператора. Для подключения к сети используется стандартная SIM карта. Имеется возможность отправки SMS и ММС сообщений, в библиотеке модуля реализована поддержка других функций.

Реле электромеханического действия на 10 А 250 В, может использоваться для управления освещением или другой соответствующей нагрузкой. При подключении питания включается светодиод красного цвета, если реле срабатывает, то дополнительно загорается зеленый индикатор. Сигнал можно подавать от любого цифрового выхода МК.

К сожалению, при максимальной нагрузке или близкой к ней у электромеханических реле, через несколько недель работы могут начать залипать контакты, поэтому для управления работой электрокотлов системы отопления они не подходят. Но не стоит расстраиваться, для платформы Ардуино можно найти модули на все случаи жизни, в данной ситуации решить проблему можно при помощи твердотельного реле, например SSR-25DA.

Обозначения:

GND на базовой плате.
К цифровому выходу, например, D
Питание от сети 220 В.
Подключение нагрузки.

Обратим внимание, что данный модуль реализован на симисторе, а для его стабильной работы требуется отвод тепла, поэтому рекомендуем вместе с модулем приобрести и штатный радиатор.

Датчики

Теперь рассмотрим несколько типов датчиков, которые также могут быть полезны для проекта, начнем с ИК устройства HC-SR501, фиксирующего движения.

Обозначения:

Питание от источника в диапазоне 5-12 В (можно подключить к +5 В на плате контроллера).
Сигнал, исходящий от датчика (подключается к любому цифровому входу МК)
GND соединяется с соответствующим контактом базовой платы.
Время задержки (удержание логической единицы на выходе) – от 5 до 300 сек.
Чувствительность датчика (можно установить от 3 до 7 метров).
Переключатель в режим «Н» (при серии срабатываний устанавливается логическая единица).
Установка режима «L» (при активации посылается одиночный импульс).

Не менее полезным будет цифровой температурный датчик DS18B20 (изготавливается в герметичном и обычном исполнении). Их особенность заключается в том, что устройства не требуют калибровки и каждое из них имеет собственный уникальный идентификатор. То есть, датчик передает данные температуры и свой уникальный номер. Благодаря этому на один шлейф можно установить несколько датчиков и программно обрабатывать поступающую информацию. Ограничение длины сигнальных проводов – 50 метров.

Завершая тему датчиков, приведем модуль для измерения влажности, он может быть использован в качестве сигнализатора протечки воды или для организации полива комнатных или тепличных растений.

Обозначения:

Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
Питание +5 В.
Управление порогом чувствительности.

Мы привели только три типовых датчика совместимых с платформой, на самом деле их значительно больше. Ознакомиться с разнообразием данной продукции можно на сайтах производителей.

Закончив с обзором оборудования, перейдем к проектированию системы управления и автоматизации, начать необходимо с постановки задачи.

Определение начальных условий

В первую очередь необходимо определиться с постановкой задачи, то есть, с функциональностью системы. Допустим, у нас имеется однокомнатная квартира, которую можно условно разделить на следующие зоны:

Тамбур.
Прихожая.
Туалет, совмещенный с ванной комнатой.
Кухня.
Жилая комната.

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

В данном случае можно автоматически включать свет при приближении к входной двери. То есть, потребуется датчик движения. При этом необходимо учитывать уровень освещенности, соответственно, автоматика должна срабатывать только в темное время суток. Для этого понадобиться датчик GY302 или аналогичный (в обзоре мы не приводили его, но найти описание не составит проблем). Включение и выключение лампочки (через заданное в программе время) можно доверить твердотельному маломощному реле, например G3MB-202P, рассчитанному на ток нагрузки 2 А.

Прихожая

Управление освещением в данной зоне можно организовать по тому же принципу, что и в тамбуре. Можно добавить включение света при открытии входной двери. В качестве датчика подойдет типовой дверной геркон.

Туалет и ванная комната

Включение бойлера можно связать с наличием в квартире хозяев. Если никого нет, автоматика принудительно отключает нагреватель воды при помощи модуля SSR-25DA. Отслеживать температуру нагрева нет смысла, поскольку данные устройства самостоятельно отключаются при достижении заданного порога. Свет и вытяжка должны включаться автоматически при входе человека в эту зону, и отключаться через определенное время, если не обнаруживается движение.

Автоматизация кухни

Управление освещением данной зоны можно оставить ручным, но дублировать его автоматикой, отключающей свет, если движение не обнаруживается длительное время. При работе электро или газовой плиты должна включаться вытяжка и отключаться через некоторое время после приготовления пищи. Управлять работой вытяжки можно при помощи термодатчика, фиксирующего повышение температуры при включении плиты.

Жилая комната

В данном помещении управлять освещением лучше вручную, но можно реализовать возможность автоматического отключения света при достаточном уровне освещенности.

Приведенный пример довольно условный, поскольку алгоритм работы Умного дома каждый разрабатывает в зависимости от личных предпочтений.

Особенности терморегуляции

В заключение дадим несколько рекомендаций по управлению отоплением. Следует учитывать большую инерционность данной системы. Велика вероятность того, что управление посредством простого включения и отключения отопления, в соответствии с заданным температурным диапазоном, могут создать довольно дискомфортные условия. В данном случае следует использовать алгоритм PID-регуляции, в сети доступна библиотека с его реализацией для Ардуино.

Не вдаваясь в подробности можно описать работу данного алгоритма следующим образом:

Производится анализ между необходимой и текущей температурой в помещении, и по результату устанавливается определенная мощность отопительной системы.
Производится учет постоянных теплопотерь. Они могут зависеть от уличной температуры или других факторов. Поэтому при достижении заданной температуры, отопление не отключается полностью, а снижается до уровня необходимого для компенсации теплопотери.
Последний фактор, влияющий на работу алгоритма, учитывает инерционность системы отопления, что не допускает выход температуры за установленный диапазон.